一种MEMS器件和电子设备的制作方法

本公开涉及微机电制造，具体而言，涉及一种mems器件和电子设备。

背景技术：

1、微机电系统(mems：micro-electro-mechanical system)是基于微电子技术和超精密机械加工技术而发展起来的，将传感器、执行器、机械机构、信息处理和控制电路等集成于一体的集成微型器件或系统，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。与传统的器件相比，其具有可大批量生产、成本低、功耗少和集成化程度高等显著的特点。常用的mems器件包括加速度、压力、化学、流体传感器，以及微镜、陀螺仪等，广泛地应用于消费电子、通信、航空、汽车、生物医疗、家电和环境等领域。

2、相关技术中，悬臂梁结构是mems器件中常见的可动结构，在mems中具有不可替代的位置，悬臂梁结构的稳定性直接决定着mems器件的可靠性；制作过程中，悬臂梁结构的上下部均制备了电极，当两个电极加载偏压时，产生静电吸引，悬臂梁变形，以此实现电信号对机械动作的控制。

3、随着mems器件尺寸的减小，悬臂梁结构由块体材料发展到微米级的薄膜，增加了比表面积，根据比例定律，当表面力占主导作用时，结构部件表面在接触时很易发生粘附而导致悬臂梁结构失效；其次是悬臂梁金属振动过程中受应力长期作用会产生连续应变，并由此引起蠕变，经过一段时间后，蠕变可能因断裂而结束，造成器件断裂失效。

4、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种mems器件和电子设备，克服mems器件中的悬梁臂易失效问题。

2、为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

3、根据本公开的一个方面，提供一种mems器件，包括衬底，缓冲层，所述缓冲层设于所述衬底上，且具有振动腔；压电片，设于所述缓冲层上，至少覆盖部分所述振动腔；电极层，设于所述缓冲层远离所述衬底的一侧；所述电极层包括第一触电结构、第二触电结构、第一控制电极、第二控制电极以及开关电极；所述第一控制电极、所述第二控制电极分别与所述压电片的两端电连接；悬臂梁，设于所述电极层远离所述衬底的一侧，且与所述电极层具有气腔；所述悬臂梁一端与所述第一触电结构电连接，所述悬臂梁被配置为，在所述开关电极上的控制下，另一端与所述第二触电结构接触或者不接触；且所述悬臂梁与所述压电片至少部分交叠。

4、在本公开的一种示例性实施例中，所述振动腔包括第一空腔以及第二空腔；所述第一空腔位于所述第二空腔靠近所述衬底的一侧，且所述第一空腔与所述第二空腔连通，其中，所述第一空腔在所述衬底上的正投影位于与所述第二空腔在所述衬底上的正投影内，所述压电片位于所述第二空腔内，并至少覆盖部分所述第一空腔。

5、在本公开的一种示例性实施例中，所述缓冲层的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

6、在本公开的一种示例性实施例中，所述开关电极、所述第二触电结构与所述悬臂梁之间的距离均不大于1.5微米。

7、在本公开的一种示例性实施例中，所述mems器件还包括：绝缘层，设于所述开关电极远离所述缓冲层的一侧，且暴露所述第二触电结构。

8、在本公开的一种示例性实施例中，所述开关电极的表面与所述衬底之间的距离，小于所述第二触电结构的表面与所述衬底之间的距离。

9、在本公开的一种示例性实施例中，所述mems器件还包括：cnt薄膜，设于所述悬臂梁远离所述缓冲层的一侧。

10、在本公开的一种示例性实施例中，所述cnt薄膜的厚度为2～5nm范围内。

11、在本公开的一种示例性实施例中，所述,mems器件还包括：

12、流体通道，设于所述缓冲层上，所述流体通道的一端与所述第一空腔连通，另一端伸出所述缓冲层与外界连通。

13、在本公开的一种示例性实施例中，所述压电片的材料为pzt。

14、在本公开的一种示例性实施例中，所述电极层包括钛层和金层，其中，所述钛层的厚度在3～8nm范围内，所述金层的厚度在300～800nm范围内。

15、在本公开的一种示例性实施例中，所述悬臂梁包括依次层叠设置的钼层/铝层/钼层，或硅化铝层。

16、根据本公开的另一个方面，提供一种电子设备，包括所述的mems器件。

17、本实施方式提供的mems器件，在需要导通时，可以向开关电极加载预设电压，使得开关电极产生静电力，悬臂梁可以被开关电极吸引，而向下(靠近衬底的方向)运动，悬臂梁与第二触电结构接触进而使得电路的导通，mems器件处于工作状态。当mems器件需要切换至关闭状态时，向第一控制电极、第二控制电极通电以使得压电片在两侧的电压控制下形变，该压电片的形变为向上突起(远离衬底的一侧)。压电片在向上凸起的过程中会产生向上的气流，该向上的气流可以向上托举悬臂梁，进而使得悬臂梁与第二触电结构脱离，减少出现悬臂梁与第二触电结构黏连现象的发生，进而减少mems器件失效现象的发生。

18、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

技术特征：

1.一种mems器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述振动腔包括第一空腔以及第二空腔；所述第一空腔位于所述第二空腔靠近所述衬底的一侧，且所述第一空腔与所述第二空腔连通，其中，所述第一空腔在所述衬底上的正投影位于所述第二空腔在所述衬底上的正投影内，所述压电片位于所述第二空腔内，并至少覆盖部分所述第一空腔。

3.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述缓冲层的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

4.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述开关电极、所述第二触电结构与所述悬臂梁之间的距离均不大于1.5微米。

5.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述mems器件还包括：

6.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述mems器件还包括：

8.根据权利要求7所述的mems器件，其特征在于，

9.根据权利要求2所述的mems器件，其特征在于，所述mems器件还包括：

10.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述压电片的材料为pzt。

11.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述电极层包括层叠的钛层和金层，其中，所述钛层的厚度在3～8nm范围内，所述金层的厚度在300～800nm范围内。

12.根据权利要求1所述的mems器件，其特征在于，所述悬臂梁包括依次层叠设置的钼层/铝层/钼层，或硅化铝层。

13.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1～12任一项所述的mems器件。

技术总结本公开提供了一种MEMS器件和电子设备，属于微机电制造技术领域，该MEMS器件，包括衬底、缓冲层、压电片、电极层以及悬臂梁，缓冲层设于衬底上，且具有振动腔；压电片设于缓冲层上，至少覆盖部分振动腔；电极层设于缓冲层远离衬底的一侧；电极层包括第一触电结构、第二触电结构、第一控制电极、第二控制电极以及开关电极；第一控制电极、第二控制电极分别与压电片的两端电连接；悬臂梁设于电极层远离衬底的一侧，与电极层具有气腔；悬臂梁一端与第一触电结构电连接，悬臂梁被配置为，在开关电极上的控制下，另一端与第二触电结构接触或者不接触，且悬臂梁与压电片至少部分交叠；该MEMS器件可以降低悬臂梁失效的风险。技术研发人员：郭威受保护的技术使用者：北京京东方技术开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15