[发明专利]压电MEMS执行器及其形成方法和运行方法

说明书

本发明公开了一种压电MEMS执行器，包括一个或多个执行单元，每个所述执行单元包括：硅薄膜；位于所述硅薄膜的第一表面的第一压电层和第一电极结构；位于所述硅薄膜的第二表面的第二压电层和第二电极结构。该压电MEMS执行器在硅薄膜的两侧分别设置压电层，能够使得提高执行器的驱动力，从而执行器获得更大的位移、力或者转角。

技术领域

本发明涉及谐振器技术领域，具体涉及一种具有功能层的压电MEMS执行器。

背景技术

近年来，半导体行业取得了飞速的发展，已经牢牢占据了的主流地位。基于压电薄膜的压电MEMS(微机电系统)执行器是极具发展前景的半导体器件之一。现有的压电MEMS执行器仅包含一个压电层，执行器的驱动力比较有限，很难获得更大的位移、力或者转角。有些压电MEMS执行器虽然包括上下两层压电层，驱动力相较单层压电层更大，但这种驱动结构的机械特性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种驱动能力更强且机械特性更优的压电MEMS执行器结构及其形成方法和运行方法。

本发明第一方面提出一种压电MEMS执行器，包括一个或多个执行单元，每个所述执行单元包括：硅薄膜；位于所述硅薄膜的第一表面的第一压电层和第一电极结构；位于所述硅薄膜的第二表面的第二压电层和第二电极结构。

可选地，所述硅薄膜为单晶硅。

可选地，所述硅薄膜的厚度为0.1至50微米，或者为1至10微米。

可选地，所述第一压电层和所述第二压电层的材料为氮化铝、掺杂氮化铝或者PZT。

可选地，所述第一压电层和所述第二压电层的材料相同。

可选地，所述第一压电层和所述第二压电层的晶向相反。

可选地，所述第一压电层的厚度或所述第二压电层的厚度为10纳米至10微米，或者0.1微米至5微米。

可选地，所述第一压电层的厚度h1与所述第二压电层的厚度h2满足如下条件：

或者，

可选地，所述硅薄膜的厚度h3与所述第一压电层的厚度h1以及所述第二压电层都厚度h2满足如下条件：h3(h1+h2)，或者，h35×(h1+h2)。

可选地，还包括：基底，所述基底的顶表面与所述硅薄膜平行。

可选地，所述执行器工作在机械谐振点或者非机械谐振点。

可选地，所述第一电极结构包括位于所述第一压电层的第一表面的第一电极单层，所述第二电极结构包括位于所述第二压电层的第二表面的第二电极单层；或者，所述第一电极结构包括位于所述第一压电层的两个表面上的第一电极对，所述第二电极结构包括位于所述第二压电层的两个表面上的第二电极对。

可选地，所述执行器为微镜，并且包括：镜面结构，设置在所述硅薄膜表面；若干对执行单元，对称地设置在所述镜面结构两边，并且所有的执行单元中的硅薄膜为公共硅薄膜。

可选地，所述执行器为扬声器，并且包括：呈预设阵列排布的多个执行单元，其中，所述多个执行单元的硅薄膜共平面。

可选地，所述执行器为开关，并且包括：支撑结构；抬高结构，所述抬高结构位于所述支撑结构之上；硅悬臂梁，所述硅悬臂梁位于所述抬高结构之上并且以靠近所述抬高结构的位置为固定端，以远离所述抬高结构的位置为自由端；第一触片，所述第一触片位于在所述自由端的下表面；第二触片，所述第二触片位于所述支撑结构的上表面，并且与所述第一触片位置对应；单个或多个执行单元，所有的所述执行单元使用所述硅悬臂梁作为所述硅薄膜。