[发明专利]微机电系统结构

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统(micro-electromechanical systems，MEMS)结构。更明确地说，本发明涉及具有感测振动膜(sensing diaphragm)的MEMS结构。

背景技术

MEMS结构(例如MEMS麦克风)的灵敏度(sensitivity)极大地取决于MEMS结构中振动膜的残余应力(residual stress)。振动膜的残余应力随包含不同材料之间的不同热膨胀(thermal expansion)、成长期间单个材料中不均衡的微结构(micro-structure)以及其它例如封装(package)、操作环境等等在内的制造工艺而变化。

设计可减少残余应力的效应的振动膜成为了一项重要任务。常规地，将若干沟槽环(trench ring)形成于振动膜的周边区域处以吸收残余应力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有能够有效吸收残余应力于是提高对于空气压力(air pressure)的灵敏度的振动膜的MEMS结构。

本发明提供一种包含衬底(substrate)、结构状的电介质层(structural dielectric layer)以及振动膜的MEMS结构。结构状的电介质层安置于衬底的上方。振动膜由结构状的电介质层固持于周边端部处。振动膜包含位于周边区域处且围绕振动膜的中心区域的多个沟槽/脊(trench/ridge)环。皱状结构(corrugated structure)位于振动膜的中心区域处，由凹痕环(indent ring)所围绕。

本发明提供包含衬底、结构状的电介质层以及振动膜的MEMS结构。结构状的电介质层安置于衬底的上方。振动膜由结构状的电介质层固持于周边端部处。振动膜包含位于周边区域处且围绕振动膜的中心区域的多个沟槽/脊环。沟槽/脊环中的每一者是不连续的，且由多个沟槽/脊片段(segment)形成。

根据作为实例的一实施例，沟槽/脊环是不连续的。不连续的沟槽/脊环中的每一者由多个沟槽/脊片段形成。

应了解前述的一般描述和以下的详细描述二者都为示范性的，且希望提供对所申请的本发明的进一步阐释。

附图说明

所附附图包含在内以提供对本发明的进一步了解，且并入此说明书中并构成此说明书的一部分。所述附图说明本发明的实施例，且连同描述一起用以阐释本发明的原理。

图1为示意性地说明根据本发明的实施例的MEMS结构的横截面图；

图2a到图2b为示意性地说明根据本发明的实施例的MEMS结构的横截面图；

图3为示意性地说明根据本发明的实施例的MEMS结构中的振动膜的结构的俯视图和横截面视图；

图4为示意性地说明对应于图3的MEMS结构的振动膜的横截面视图；

图5为示意性地说明根据本发明的实施例的MEMS结构中的振动膜的结构的俯视图和横截面视图；

图6a到图6c为示意性地说明根据本发明的实施例的振动膜的结构图；

图7a到图7c为示意性地说明根据本发明的实施例的振动膜的结构图；

图8a到图8c为示意性地说明根据本发明的实施例的振动膜的结构图；

图9为示意性地说明根据本发明的实施例的具有凹痕/脊环的振动膜的结构图；

图10为示意性地说明根据本发明的实施例的具有凹痕/脊环的振动膜的结构图；

图11a到图11d为示意性地说明根据本发明的实施例的具有凹痕/脊环的振动膜的结构图。

具体实施方式

本发明中提议一种新颖的MEMS结构。举例来说，MEMS结构可为应用中的MEMS麦克风。为了提高MEMS结构中振动膜的灵敏度以吸收残余应力，将振动膜设计为具有外部凹痕环和内部皱状结构。图案(pattern)由振动膜中的多个沟槽或凹痕(indentation)构成。振动膜边缘中的连续的或者不连续的环状的沟槽是用来吸收振动膜的净水平应力(net horizontal stress)；而不均衡地分布于振动膜上的多个凹痕或小沟槽是用来吸收振动膜的局部应力(localized stress)。

提供了若干实施例来描述本发明。然而，本发明并不仅限于所述实施例。而且，还可对所述实施例进行适当的组合。