[发明专利]MEMS设备、声换能器、形成MEMS设备的方法以及操作MEMS设备的方法

说明书

公开了电容式MEMS设备、电容式MEMS声换能器、用于形成电容式MEMS设备的方法以及操作电容式MEMS设备的方法。在实施例中，电容式MEMS设备包括：第一电极结构，包括第一导电层；以及第二电极结构，包括第二导电层，其中所述第二导电层至少部分地与第一导电层相对，并且其中第一导电层包括在第二导电层的至少三个部分之间提供电隔离的多分段。

技术领域

本发明涉及电容式MEMS设备(MEMS，即微机电系统)、电容式MEMS声换能器、制造电容式MEMS设备的方法以及操作电容式MEMS设备的方法。一些实施例涉及MEMS麦克风和/或MEMS扬声器。

背景技术

当设计电容式MEMS设备(例如，声换能器、压力传感器、加速传感器、麦克风或扬声器)时，通常会期望实现换能器输出信号的高信噪比(SNR)。对于期望的高信噪比，换能器的持续小型化会提出新的挑战。MEMS麦克风以及一定程度上还有MEMS扬声器(例如可用于麦克风、笔记本电脑和类似(移动或静止)设备)如今可被实施为半导体(硅)麦克风或微机电系统(MEMS)。为了竞争和提供期望的性能，硅麦克风会需要麦克风输出信号的高SNR。然而，将电容式麦克风用作示例，SNR通常会受限于电容式麦克风结构以及所产生的寄生电容。

寄生电容通常是干扰薄膜与对电极之间的电容的不想要的电容。因此，将要响应于薄膜相对于对电极的移动转换为电信号的电容值被干扰。在MEMS设备被实施为MEMS麦克风的情况下，例如，寄生电容会影响MEMS麦克风，使得电输出信号不提供可听输入信号充分校正的再生，即，到达的声波或声压改变。

发明内容

一个实施例提供了一种电容式MEMS设备，包括：第一电极结构，包括第一导电层；以及第二电极结构，包括第二导电层，其中第二导电层至少部分地与第一导电层相对，其中第一导电层包括在第一导电层的至少三个部分之间提供电隔离的多个分段(segmentation)。

又一实施例提供了一种包括电容式MEMS设备的MEMS麦克风，该电容式MEMS设备具有包括第一导电层的第一电极结构和包括第二导电层的第二电极结构，其中第二导电层至少部分地与第一导电层相对，其中第一导电层包括在第一导电层的至少三个部分之间提供电隔离的多个分段，其中第一电极结构的第一导电层相对于第二电极结构的第二导电层的放置被进入的声压改变所影响。

又一实施例提供了一种形成电容器MEMS设备的方法，该方法包括：在堆叠配置中提供第一导电层、第二导电层以及位于第一和第二导电层之间的支持层；在第一导电层中形成多个间隙，用于在第一导电层的至少三个部分之间提供电隔离；在第一导电层上以及第一导电层中的间隙中沉积介电层；以及部分地去除第一和第二导电层之间的支持材料，使得支持结构保持在第一和第二导电层的外围区域中。

又一实施例提供了一种操作电容式MEMS设备的方法，其中电容式MEMS设备包括：第一电极结构，包括第一导电层；以及第二电极结构，包括第二导电层，其中第二导电层至少部分地与第一导电层相对，其中第二导电层包括在第二导电层的至少三个部分之间提供电隔离的多分段，该方法包括单端读出第一或第二电极结构的步骤。

因此，实施例提供了用于消除或至少减少电容式MEMS设备的电极结构的多分段部分的耦合电容(即，多分段电容C_mSEG)以及进一步保留电容式MEMS设备(例如，电容式MEMS声换能器(MEMS麦克风和/或MEMS扬声器))的寄生电容的概念，其中，电容式MEMS设备具有可置换薄膜或隔膜作为可移动结构，其运动将利用(例如，“静态”)对电极(背板)而电容式地检测。

根据实施例，提供了电极结构(例如，薄膜和/或对电极)的导电层的多个分段，目的在于减小寄生电容，从而提高电容式MEMS设备的性能。电极结构的导电层的多个分段在相应导电层的至少三个部分之间提供了电隔离(分离)。