MEMS声传感器制作方法与流程

【】本发明涉及mems制作，尤其涉及一种mems声传感器制作方法。

背景技术

0、背景技术：

1、mems声传感器广泛运用于便携式移动电子产品中，比如手机，实现将音频信号转化为声音播放，便携式移动电子产品的小型化驱使mems声传感器的小型化越来越广泛。

2、相关技术中，mems声传感器包括围成空腔且两端开口的基底、由所述基底的一端向所述空腔弯折延伸的悬臂梁、固定于所述悬臂梁远离所述空腔一侧的压电驱动器以及由聚合物层制成的弹性连接件。所述悬臂梁包括多个且相互间隔，相邻两个所述悬臂梁之间形成结构缝隙，所述弹性连接件完全覆盖所述悬臂梁、所述压电驱动器以及所述空腔并贴合于所述悬臂梁和所述压电驱动器，所述弹性连接件、所述悬臂梁以及所述压电驱动器共同形成用于振动发声的压电复合振动膜结构。相关技术的mems声传感器通过所述弹性连接件密封所述结构缝隙，使得mems声传感器发声或者检测声压时候不会出现短路，其中与所述结构缝隙正对的所述弹性连接件的部分呈拱形。由于拱形的弯曲刚度低，对振动阻碍小拱形设计可以最大限度的降低该部件对悬臂梁或其他形式驱动器的振动限制，提升发声或检测灵敏度。

3、然而，相关技术的mems声传感器在制作上，一般事先单独做好所述弹性连接件的的拱形部件，制作方法一般通过热压高聚物平面薄膜或通过模具注塑等，制备一定3d结构的薄膜件，通过机械设备将该薄膜件粘贴在做好的驱动器表面(即覆盖所述结构缝隙)，但是相关技术的mems声传感器在制作上存在以下问题：第一方面，对位精度不高，传统的机械对准精度无法与mems加工精度相提并论，导致mems声传感器的一致性不高。第二方面，被粘贴部位均极为脆弱(均是微米级)，悬臂类结构，无法承受粘贴时的作用力，导致良率将极低。

4、因此，有必要提供一种新的方法解决上述技术问题。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种可以有效提高加工精度且可靠性高的mems声传感器制作方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供1.一种mems声传感器制作方法，该方法包括如下步骤：

3、提供基板，在所述基板的一侧依次叠设结构层和压电材料层；

4、依次对所述压电材料层和所述结构层进行光刻造型，分别生成贯穿所述压电材料层的第一凹槽和贯穿所述结构层的第二凹槽；所述第一凹槽与所述第二凹槽正对连通并共同形成结构缝隙；

5、在所述压电材料层远离所述基板的一侧叠设聚合物层，并使所述聚合物层完全覆盖所述第一凹槽；

6、将所述基板由其远离所述压电材料层的一侧向靠近所述压电材料层的方向进行刻蚀，使所述基板形成贯穿其上的空腔，所述结构层盖设于所述基板靠近所述压电材料层一侧并使得所述第二凹槽与所述空腔连通；

7、将预制的治具的第一部分叠设于所述聚合物层远离所述基板一侧，所述第一部分设有拱形槽，使得所述拱形槽与所述结构缝隙正对设置，再将所述治具、所述基板、所述压电材料层以及所述聚合物层共同加热至第一温度，以使所述聚合物层呈橡胶态；其中，所述第一部分还设有贯穿其上的第一通气孔，所述第一通气孔将所述拱形槽连通至外界，所述第一温度为所述聚合物层的玻璃化转变温度；

8、经所述空腔吹入预设的气压的气体，并控制所述空腔内的气压达到预设值，使得所述聚合物层正对所述拱形槽的部分产生形变并贴合于所述拱形槽的内壁，以形成拱形部；

9、保持所述气体的气压载荷，并降温至所述第一温度以下，以使所述聚合物层呈玻璃态；

10、停止对所述空腔内的气压控制并降低气压，拆卸所述治具，再按照预设形状进行晶圆切割，得到所述mems声传感器。

11、优选的，所述基板为soi晶圆或硅片晶圆，所述压电材料层包括至少一层压电材料以及分别贴设于所述压电材料相对两侧的上电极和下电极。

12、优选的，所述压电材料为pzt、ain、aiscn和zno中任意一种。

13、优选的，所述聚合物层为peek、pei、pi和pen中任意一种。

14、优选的，经所述空腔吹入预设的气压的气体具体包括：

15、将所述治具的第二部分叠设于所述基板远离所述压电材料层一侧并完全覆盖所述空腔；所述第二部分设有贯穿其上的第二通气孔，使所述空腔与所述第二通气孔连通，通过所述第二通气孔向所述空腔内吹气。

16、优选的，所述第一凹槽和所述第二凹槽均包括多个且一一对应设置。

17、优选的，所述聚合物层呈块状且完全覆盖所述结构缝隙。

18、优选的，所述拱形槽的槽宽与所述结构缝隙的宽度相同。

19、与现有技术相比，本发明的mems声传感器制作方法通过优选的，提供基板，在所述基板的一侧依次叠设结构层和压电材料层；依次对所述压电材料层和所述结构层进行光刻造型，分别生成贯穿所述压电材料层的第一凹槽和贯穿所述结构层的第二凹槽；在所述压电材料层远离所述基板的一侧叠设聚合物层，并使所述聚合物层完全覆盖所述第一凹槽；将所述基板由其远离所述压电材料层的一侧向靠近所述压电材料层的方向进行刻蚀，使所述基板形成贯穿其上的空腔，所述结构层盖设于所述基板靠近所述压电材料层一侧并使得所述第二凹槽与所述空腔连通；将预制的治具的第一部分叠设于所述聚合物层远离所述基板一侧，所述第一部分设有拱形槽，使得所述拱形槽与所述结构缝隙正对设置，再将所述治具、所述基板、所述压电材料层以及所述聚合物层共同加热至第一温度，以使所述聚合物层呈橡胶态；经所述空腔吹入预设的气压的气体，并控制所述空腔内的气压达到预设值，使得所述聚合物层正对所述拱形槽的部分产生形变并贴合于所述拱形槽的内壁，以形成拱形部；保持所述气体的气压载荷，并降温至所述第一温度以下，以使所述聚合物层呈玻璃态；停止对所述空腔内的气压控制并降低气压，拆卸所述治具，再按照预设形状进行晶圆切割，得到所述mems声传感器。上述步骤实施利用所述聚合物层在聚合物材料在第一温度上下的力学性质的巨变配合温度和气压的载荷控制，实现3d形貌的制备，由于实现过程中并未采用传统装配工艺，从而对准精度高，良率高，可重复性好等特点，且成本低廉，工艺简单；从而使得本发明的mems声传感器制作方法可以有效提高加工精度且可靠性高。

技术特征：

1.一种mems声传感器制作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的mems声传感器制作方法，其特征在于，所述基板为soi晶圆或硅片晶圆，所述压电材料层包括至少一层压电材料以及分别贴设于所述压电材料相对两侧的上电极和下电极。

3.根据权利要求1所述的mems声传感器制作方法，其特征在于，所述压电材料为pzt、ain、aiscn和zno中任意一种。

4.根据权利要求1所述的mems声传感器制作方法，其特征在于，所述聚合物层为peek、pei、pi和pen中任意一种。

5.根据权利要求1所述的mems声传感器制作方法，其特征在于，经所述空腔吹入预设的气压的气体具体包括：

6.根据权利要求1所述的mems声传感器制作方法，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽均包括多个且一一对应设置。

7.根据权利要求6所述的mems声传感器制作方法，其特征在于，所述聚合物层呈块状且完全覆盖所述结构缝隙。

8.根据权利要求6所述的mems声传感器制作方法，其特征在于，所述拱形槽的槽宽大于或等于所述结构缝隙的宽度。

技术总结本发明公开一种MEMS声传感器制作方法，该方法包括如下步骤：在基板叠设结构层和压电材料层；依次对压电材料层和结构层进行光刻造型；在压电材料层叠设聚合物层；将基板刻蚀形成空腔；将治具的第一部分叠设于聚合物层，第一部分设有拱形槽，使得拱形槽与结构缝隙正对设置，再加热至第一温度，以使聚合物层呈橡胶态；经空腔吹入气体，并控制所述空腔内的气压达到预设值，使得聚合物层形成拱形部；保持气体的气压载荷，并降温至第一温度以下，以使聚合物层呈玻璃态；停止对空腔内的气压控制并降低气压，拆卸治具，再晶圆切割，得到MEMS声传感器。与相关技术相比，采用本发明的技术方案可以有效提高加工精度且可靠性高。技术研发人员：但强,李仲民,吴健兴,黎家健,李杨受保护的技术使用者：瑞声开泰科技(武汉)有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13