本實(shí)用新型涉及微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)鄰域，更具體地，涉及一種MEMS結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

MEMS器件是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的采用微加工工藝制作的電子機(jī)械器件，已經(jīng)廣泛地用作傳感器和執(zhí)行器。例如，MEMS器件可以是硅電容麥克風(fēng)。硅電容麥克風(fēng)通常包括襯底、背極板和振膜層，其中振膜層是硅電容麥克風(fēng)的核心部件，該振膜層靈敏地響應(yīng)聲壓信號(hào)并將之轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。另外隨著硅電容麥克風(fēng)向更便捷的方向發(fā)展，硅電容麥克風(fēng)還包括一種無背極板的硅電容麥克風(fēng)，此類硅電容麥克風(fēng)不設(shè)有背極板，僅具有振膜層，通常利用振膜層與襯底之間的電容信號(hào)來反應(yīng)聲學(xué)信號(hào)。因此不論哪種硅電容麥克風(fēng)，都需要在襯底上形成至少一層結(jié)構(gòu)層作為振膜層來發(fā)揮其作用。與硅電容麥克風(fēng)類似，基于電容特性的MEMS傳感器以及大部分的MEMS執(zhí)行器均包括至少一層結(jié)構(gòu)層來發(fā)揮其作用。

在典型的結(jié)構(gòu)中，MEMS結(jié)構(gòu)的襯底設(shè)有貫穿其相對(duì)兩個(gè)表面的通孔，結(jié)構(gòu)層包括與通孔對(duì)應(yīng)的中間部分和環(huán)繞該中間部分的周邊部分。以硅電容麥克風(fēng)的振膜層為例，其中振膜層的中間部分與通孔對(duì)應(yīng)從而懸空，因此振膜層的中間部分可自由振動(dòng)，此區(qū)域也即硅電容麥克風(fēng)的有效區(qū)域。而振膜層的周邊部分可將可動(dòng)的中間部分與相對(duì)固定的襯底相互連接，行業(yè)內(nèi)將該周邊部分稱為錨區(qū)，該錨區(qū)與襯底間的連接可以是直接的，也可以是間接的。

在上述現(xiàn)有的MEMS結(jié)構(gòu)中，當(dāng)結(jié)構(gòu)層受到來自外界較強(qiáng)的氣流沖擊時(shí)，氣流在MEMS結(jié)構(gòu)內(nèi)很難及時(shí)排出，可能會(huì)使結(jié)構(gòu)層損壞。因此，期望進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)有MEMS結(jié)構(gòu)，以提高其穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種MEMS結(jié)構(gòu)，其中，利用結(jié)構(gòu)層周邊部分的通道泄放較強(qiáng)的氣流，保護(hù)結(jié)構(gòu)層，提高M(jìn)EMS結(jié)構(gòu)的可靠性。

根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供一種MEMS結(jié)構(gòu)，包括：襯底，所述襯底設(shè)有貫穿其相對(duì)兩個(gè)表面的通孔；結(jié)構(gòu)層，所述結(jié)構(gòu)層位于所述襯底上，所述結(jié)構(gòu)層為至少一層，所述結(jié)構(gòu)層中的每層包括與所述通孔對(duì)應(yīng)的中間部分和環(huán)繞所述中間部分的周邊部分，其中，所述結(jié)構(gòu)層中的至少部分層設(shè)有貫穿所述周邊部分向外界延伸的通道。

優(yōu)選地，所述通道從所述結(jié)構(gòu)層的中心向四周輻射分布。

優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)層在所述通道處設(shè)有凸起。

優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)層中的至少兩層設(shè)有所述通道。

優(yōu)選地，所述通道在不同的所述結(jié)構(gòu)層上的位置相互錯(cuò)開。

優(yōu)選地，所述MEMS結(jié)構(gòu)為MEMS麥克風(fēng)，所述通孔為所述MEMS麥克風(fēng)的聲腔，所述結(jié)構(gòu)層包括：振膜層，聲信號(hào)通過所述聲腔到達(dá)所述振膜層。

優(yōu)選地，所述振膜層的所述周邊部分與所述襯底直接接觸，所述振膜層設(shè)有所述通道，所述通道的長(zhǎng)度大于所述振膜層的所述周邊部分的寬度。

優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)層還包括：第一支撐層，所述第一支撐層位于所述振膜層與所述襯底間，所述第一支撐層的所述中間部分為空，所述振膜層和/或所述第一支撐層設(shè)有所述通道。

優(yōu)選地，所述振膜層設(shè)有所述通道，所述通道的長(zhǎng)度大于所述振膜層的所述周邊部分的寬度。

優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)層還包括：背極板以及第二支撐層，所述背極板位于所述振膜層上，所述第二支撐層位于所述振膜層與所述背極板間，使得所述背極板與所述振膜層相隔，所述第二支撐層的所述中間部分為空，所述振膜層、所述第二支撐層、所述背極板中的任意至少一層設(shè)有所述通道。

優(yōu)選地，所述振膜層和/或所述背極板設(shè)有所述通道，所述通道的長(zhǎng)度大于所述振膜層和/或所述背極板的所述周邊部分的寬度。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)，當(dāng)較強(qiáng)的氣流進(jìn)入該MEMS結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)層周邊部分的通道可以泄放其中至少部分氣流，使得結(jié)構(gòu)層受到?jīng)_擊變小，避免損壞，提高M(jìn)EMS結(jié)構(gòu)的壽命和穩(wěn)定性。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)層在通道處設(shè)有凸起，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)層在通道處的強(qiáng)度，使得MEMS結(jié)構(gòu)的可靠性更高。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)層中的至少兩層設(shè)有該通道，并且通道在不同的結(jié)構(gòu)層上的位置相互錯(cuò)開，保證MEMS結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的抗氣流沖擊能力的同時(shí)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度仍然可靠。

附圖說明

通過以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：

圖1a至圖1c分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖、立體分解圖及俯視圖。

圖2a至圖2d分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖、立體分解圖及俯視圖。

圖3a至圖3c分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖和立體分解圖及俯視圖。

圖4a和圖4b分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第四實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖和立體分解圖。

圖5a至圖5c分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第五實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖和立體分解圖及底視圖。

圖6a至圖6b分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第六實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖和立體分解圖。

圖7a至圖7c分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第七實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖和立體分解圖及底視圖。

圖8a至圖8c分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第八實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖和立體分解圖及底視圖。

圖8d示出根據(jù)本實(shí)用新型第八實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的振膜層的立體圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型。在各個(gè)附圖中，相同的元件采用類似的附圖標(biāo)記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個(gè)部分沒有按比例繪制。此外，可能未示出某些公知的部分。

應(yīng)當(dāng)理解，在描述器件的結(jié)構(gòu)時(shí)，當(dāng)將一層、一個(gè)區(qū)域稱為位于另一層、另一個(gè)區(qū)域“上面”或“上方”時(shí)，可以指直接位于另一層、另一個(gè)區(qū)域上面，或者在其與另一層、另一個(gè)區(qū)域之間還包含其它的層或區(qū)域。并且，如果將器件翻轉(zhuǎn)，該一層、一個(gè)區(qū)域?qū)⑽挥诹硪粚?、另一個(gè)區(qū)域“下面”或“下方”。

如果為了描述直接位于另一層、另一個(gè)區(qū)域上面的情形，本文將采用“A直接在B上面”或“A在B上面并與之鄰接”的表述方式。在本申請(qǐng)中，“A直接位于B中”表示A位于B中，并且A與B直接鄰接。

在下文中描述了本實(shí)用新型的許多特定的細(xì)節(jié)，例如器件的結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、處理工藝和技術(shù)，以便更清楚地理解本實(shí)用新型。但正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細(xì)節(jié)來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。

在下文中將以MEMS麥克風(fēng)為例說明MEMS結(jié)構(gòu)及制造該MEMS結(jié)構(gòu)中用到的方法?？梢岳斫?，采用類似的方法能夠制造與MEMS麥克風(fēng)類似結(jié)構(gòu)的各種類型的MEMS傳感器和執(zhí)行器。

圖1a至圖1c分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖、立體分解圖及俯視圖，其中俯視圖中隱藏了部分結(jié)構(gòu)。該MEMS結(jié)構(gòu)例如是MEMS麥克風(fēng)，包括襯底110以及位于襯底110上的結(jié)構(gòu)層。結(jié)構(gòu)層為至少一層，本實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)層包括：振膜層120、位于振膜層120上的背極板130、位于振膜層120與襯底110之間的第一支撐層140、位于振膜層120與背極板130之間的第二支撐層150。

襯底110例如為體硅襯底、絕緣體上硅(SOI)襯底等。襯底110包括相對(duì)的第一表面和第二表面。其中襯底110設(shè)有貫穿其相對(duì)兩個(gè)表面的 通孔111，本實(shí)施例中，通孔111為MEMS麥克風(fēng)的聲腔。

結(jié)構(gòu)層在本實(shí)施例中為多層，每層結(jié)構(gòu)層包括與通孔111對(duì)應(yīng)的中間部分和環(huán)繞該中間部分的周邊部分。

第一支撐層140及第二支撐層150的材料例如為氧化硅或氮化硅。第一支撐層140位于振膜層120與襯底110間，其中間部分為空，僅具有周邊部分；第二支撐層150位于振膜層120與背極板130間，使得背極板130與振膜層120相隔，第二支撐層150的中間部分也為空，僅具有周邊部分。

振膜層120由導(dǎo)電材料(例如摻雜的多晶硅、金屬或合金)組成。振膜層120的周邊部分通過第一支撐層120固定在襯底110上，中間部分與背極板150組成MEMS麥克風(fēng)的工作電容。振膜層120的第一表面與背極板130的第二表面相對(duì)，第二表面暴露于襯底110中形成的聲腔中。

背極板130由導(dǎo)電材料(例如摻雜的多晶硅、金屬或合金)組成。在本實(shí)施例中，振膜層120和背極板130均為圓形。背極板130具有相對(duì)的第一表面和第二表面。背極板130的第二表面的周邊部分固定在第二支撐層150上，第二表面的中間部分與振膜層120的第一表面的中間部分相對(duì)，并且形成空間，用于容納空氣等介質(zhì)。

在工作中，外部的聲音信號(hào)例如是經(jīng)由聲腔到達(dá)振膜層120的第二表面，使得振膜層120隨著聲音信號(hào)振動(dòng)，從而改變振膜層120與背極板130之間的電容，將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。此外，背極板130可以設(shè)置有多個(gè)孔，聲音信號(hào)也可以從所述多個(gè)孔到達(dá)振膜層120的第一表面。

振膜層120以及背極板130的中間部分在MEMS結(jié)構(gòu)中懸空，此懸空的區(qū)域也即硅電容麥克風(fēng)的有效區(qū)域。而振膜層120以及背極板130的周邊部分將各自結(jié)構(gòu)層上懸空的中間部分與相對(duì)固定的襯底110直接或間接連接，行業(yè)內(nèi)將該周邊部分稱為錨區(qū)。

根據(jù)本實(shí)用新型的MEMS結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)層中的至少部分層設(shè)有貫穿所述周邊部分向外界延伸的通道160，本實(shí)施例中僅在第一支撐層140設(shè)有該通道160。可以理解的是，位于同一結(jié)構(gòu)層上的通道160可以是多個(gè)，如圖1c示出本實(shí)施例MEMS結(jié)構(gòu)的俯視圖，其中將背極板130、 第二支撐層150以及振膜層120隱藏繪示，以清楚示出通道160及通孔111的形狀。第一支撐層140上的通道160從第一支撐層140的中心向四周輻射分布，使得聲腔及結(jié)構(gòu)層的中間部分與外界通過通道160連通。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)，當(dāng)較強(qiáng)的氣流進(jìn)入該MEMS結(jié)構(gòu)時(shí)，第一支撐層140周邊部分的通道160可以泄放其中至少部分氣流，使得結(jié)構(gòu)層受到?jīng)_擊變小，避免了結(jié)構(gòu)層尤其是振膜層120的損壞，提高M(jìn)EMS結(jié)構(gòu)的壽命，并且本實(shí)施例中，通道160從所述結(jié)構(gòu)層的中心向四周輻射分布，使氣流的泄放在結(jié)構(gòu)層的各個(gè)方向上更均衡，提高M(jìn)EMS結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

在上述實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)層包括振膜層120、背極板130、第一支撐層140以及第二支撐層150，其中通道160設(shè)在第一支撐層140一層上。但通道160可以不限于僅設(shè)在第一支撐層140上，也可以設(shè)在振膜層120、背極板130、第二支撐層150中的任意一層上，或者在振膜層120、背極板130、第一支撐層140以及第二支撐層150中的任意至少兩層上設(shè)置該通道160。在硅電容麥克風(fēng)中，由于在背極板130上設(shè)置該通道160的作用不明顯，通?？梢栽谡衲?20、第一支撐層140以及第二支撐層150中的至少部分層設(shè)置通道160。

圖2a至圖2d分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖、立體分解圖及俯視圖，其中圖2c和圖2d所示俯視圖隱藏了部分結(jié)構(gòu)。該MEMS結(jié)構(gòu)例如是MEMS麥克風(fēng)，包括襯底210以及位于襯底210上的結(jié)構(gòu)層，結(jié)構(gòu)層包括：振膜層220、位于振膜層220上的背極板230、位于振膜層220與襯底210之間的第一支撐層240、位于振膜層220與背極板230之間的第二支撐層250。襯底210設(shè)有貫穿其相對(duì)兩個(gè)表面的通孔211，每層結(jié)構(gòu)層包括與通孔211對(duì)應(yīng)的中間部分和環(huán)繞該中間部分的周邊部分。振膜層220以及背極板230的中間部分在MEMS結(jié)構(gòu)中懸空，此懸空的區(qū)域也即硅電容麥克風(fēng)的有效區(qū)域。而振膜層220以及背極板230的周邊部分將各自結(jié)構(gòu)層上懸空的中間部分與相對(duì)固定的襯底210直接或間接連接，該周邊部分稱為錨區(qū)。通孔211為MEMS麥克風(fēng)的聲腔，聲信號(hào)可以通過聲腔到達(dá)振膜層220。

以下將描述第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處，對(duì)二者的相同之 處不再詳述。

根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)層中的至少部分層設(shè)有貫穿所述周邊部分向外界延伸的通道260，與第一實(shí)施例不同的是，本實(shí)施例中通道260包括設(shè)在振膜層220上的通道261和設(shè)在第二支撐層250上的通道262。如圖2c和圖2d示出本實(shí)施例MEMS結(jié)構(gòu)的俯視圖，其中圖2c將背極板230隱藏繪示，圖2d將背極板230以及第二支撐層250隱藏繪示，以清楚示出通道260的設(shè)置方式。振膜層220上的通道261為多個(gè)，并且從振膜層220的中心向四周輻射分布，第二支撐層250上的通道262也為多個(gè)，并且從第二支撐層250的中心向四周輻射分布，其中，振膜層220上通道261的長(zhǎng)度大于振膜層220的周邊部分的寬度，使得MEMS結(jié)構(gòu)的聲腔及結(jié)構(gòu)層中間部分與外界通過通道261及通道262連通。

進(jìn)一步地，振膜層220上通道261的位置與第二支撐層250上通道262的位置相互錯(cuò)開，在本實(shí)施例中，振膜層220為圓形，第二支撐層250為圓環(huán)形，其中通道262的位置相當(dāng)于通道261繞振膜層220中心旋轉(zhuǎn)一定角度相對(duì)應(yīng)的位置。

可以理解的是，當(dāng)結(jié)構(gòu)層中的至少兩層設(shè)有通道時(shí)，不同的結(jié)構(gòu)層上通道可以以類似本實(shí)施例中的方法設(shè)置，即通道在不同的結(jié)構(gòu)層上的位置相互錯(cuò)開，從而保證MEMS結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的抗氣流沖擊能力的同時(shí)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度仍然可靠。另外需要說明的是，第一支撐層240、振膜層220、第二支撐層250以及背極板230中，任意至少一層都可以設(shè)置所述通道260，其中，當(dāng)振膜層220和/或背極板230設(shè)有通道260時(shí)，通道260的長(zhǎng)度可以大于對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)層即振膜層220和/或背極板230的周邊部分的寬度，以方便聲腔及結(jié)構(gòu)層中間部分與外界的連通。

當(dāng)然，在MEMS麥克風(fēng)中，振膜層與襯底間的第一支撐層并不是必需的。圖3a至圖3c分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖、立體分解圖及俯視圖，其中圖3c所示俯視圖隱藏了部分結(jié)構(gòu)。該MEMS結(jié)構(gòu)例如是MEMS麥克風(fēng)，包括襯底310以及位于襯底310上的結(jié)構(gòu)層。以下將描述第三實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處，對(duì)二者的相同之處不再詳述。

結(jié)構(gòu)層包括：振膜層320、位于振膜層320上的背極板330、以及位于振膜層320與背極板330之間的第二支撐層350。襯底310設(shè)有貫穿其相對(duì)兩個(gè)表面的通孔311，每層結(jié)構(gòu)層包括與通孔311對(duì)應(yīng)的中間部分和環(huán)繞該中間部分的周邊部分。振膜層320以及背極板330的中間部分在MEMS結(jié)構(gòu)中懸空，此懸空的區(qū)域也即硅電容麥克風(fēng)的有效區(qū)域。而振膜層320以及背極板330的周邊部分將各自結(jié)構(gòu)層上懸空的中間部分與相對(duì)固定的襯底310直接或間接連接，該周邊部分稱為錨區(qū)。通孔311為MEMS麥克風(fēng)的聲腔，聲信號(hào)可以通過聲腔到達(dá)振膜層320。

在本實(shí)施例中，振膜層320的周邊部分直接與襯底310接觸，并且振膜層320的周邊部分設(shè)有自中間部分向外界延伸的通道360，其中通道360在振膜層320的中間部分的延伸長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際需要確定，只要能將襯底310內(nèi)的通孔311與外界連通即可。如圖3c示出本實(shí)施例MEMS結(jié)構(gòu)的俯視圖，其中將背極板330以及第二支撐層350隱藏繪示，以清楚示出通道360的設(shè)置方式。通道360可以是以振膜層320的中心為中心向四周輻射分布的多個(gè)，其中，振膜層320上通道361的長(zhǎng)度大于振膜層320的周邊部分的寬度，以使氣流的泄放在結(jié)構(gòu)層的各個(gè)方向上更均衡，提高M(jìn)EMS結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。需要說明的是，振膜層320、第二支撐層350以及背極板330中，任意至少一層都可以設(shè)置所述通道360，其中，當(dāng)振膜層320和/或背極板330設(shè)有通道360時(shí)，通道360的長(zhǎng)度可以大于對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)層即振膜層320和/或背極板330的周邊部分的寬度，以方便聲腔及結(jié)構(gòu)層中間部分與外界的連通。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)，當(dāng)較強(qiáng)的氣流進(jìn)入該MEMS結(jié)構(gòu)時(shí)，振膜層320周邊部分的通道360可以泄放其中至少部分氣流，使得結(jié)構(gòu)層受到?jīng)_擊變小，避免了結(jié)構(gòu)層尤其是振膜層320的損壞，提高M(jìn)EMS結(jié)構(gòu)的壽命。

需要說明的是，在上述各實(shí)施例中，振膜層及背極板均為圓形，但MEMS結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層的外輪廓形狀不限于圓形，也可以是其他形狀。

圖4a和圖4b分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第四實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖和立體分解圖。該MEMS結(jié)構(gòu)例如是MEMS麥克風(fēng)，包括襯底410以及位于襯底410上的結(jié)構(gòu)層，結(jié)構(gòu)層包括：振膜層420、位于振膜層420 上的背極板430、位于振膜層420與襯底410之間的第一支撐層440、位于振膜層420與背極板430之間的第二支撐層450。襯底410設(shè)有貫穿其相對(duì)兩個(gè)表面的通孔411，每層結(jié)構(gòu)層包括與通孔411對(duì)應(yīng)的中間部分和環(huán)繞該中間部分的周邊部分。振膜層420以及背極板430的中間部分在MEMS結(jié)構(gòu)中懸空，此懸空的區(qū)域也即硅電容麥克風(fēng)的有效區(qū)域。而振膜層420以及背極板430的周邊部分將各自結(jié)構(gòu)層上懸空的中間部分與相對(duì)固定的襯底410直接或間接連接，該周邊部分稱為錨區(qū)。通孔411為MEMS麥克風(fēng)的聲腔，聲信號(hào)可以通過聲腔到達(dá)振膜層420。第一支撐層440的周邊部分設(shè)有自其中間部分向外界延伸的通道460。

與第一實(shí)施例不同的是，本實(shí)施例的振膜層420以及背極板430的俯視形狀為呈中心對(duì)稱的八角圖案，第一支撐層440以及第二支撐層450的俯視形狀為環(huán)形圖案，該環(huán)形圖案的外輪廓為與背極板430對(duì)應(yīng)的呈中心對(duì)稱的八角圖形、內(nèi)輪廓為與通孔411對(duì)應(yīng)的圓形。第一支撐層440的通道460為以第一支撐層440的中心為中心向四周輻射分布的八個(gè)，并且通道八個(gè)通道460的位置對(duì)應(yīng)于第一支撐層440外輪廓的八個(gè)角設(shè)置。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)，當(dāng)較強(qiáng)的氣流進(jìn)入該MEMS結(jié)構(gòu)時(shí)，第一支撐層440周邊部分的通道460可以泄放其中至少部分氣流，使得結(jié)構(gòu)層受到?jīng)_擊變小，避免了結(jié)構(gòu)層尤其是振膜層420的損壞，提高M(jìn)EMS結(jié)構(gòu)的壽命，并且本實(shí)施例中，通道460從所述結(jié)構(gòu)層的中心向四周輻射分布，使氣流的泄放在結(jié)構(gòu)層的各個(gè)方向上更均衡，提高M(jìn)EMS結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

圖5a至圖5c分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第五實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖和立體分解圖及底視圖。該MEMS結(jié)構(gòu)例如是MEMS麥克風(fēng)，包括襯底510以及位于襯底510上的結(jié)構(gòu)層。結(jié)構(gòu)層包括：振膜層520、位于振膜層520上的背極板530、以及位于振膜層520與背極板530之間的第二支撐層550。襯底510設(shè)有貫穿其相對(duì)兩個(gè)表面的通孔511，每層結(jié)構(gòu)層包括與通孔511對(duì)應(yīng)的中間部分和環(huán)繞該中間部分的周邊部分。振膜層520以及背極板530的中間部分在MEMS結(jié)構(gòu)中懸空，此懸空的區(qū)域也即硅電容麥克風(fēng)的有效區(qū)域。而振膜層520以及背極板530的周邊部 分將各自結(jié)構(gòu)層上懸空的中間部分與相對(duì)固定的襯底510直接或間接連接，該周邊部分稱為錨區(qū)。通孔511為MEMS麥克風(fēng)的聲腔，聲信號(hào)可以通過聲腔到達(dá)振膜層520。

在本實(shí)施例中，振膜層520的周邊部分直接與襯底510接觸，并且振膜層520的周邊部分設(shè)有自中間部分向外界延伸的通道560，其中通道560在振膜層520的中間部分的延伸長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際需要確定，只要能將襯底510內(nèi)的通孔511與外界連通即可。如圖5c示出本實(shí)施例MEMS結(jié)構(gòu)的底視圖，通道560可以是以振膜層520的中心為中心向四周輻射分布的多個(gè)，其中，振膜層520上通道561的長(zhǎng)度大于振膜層520的周邊部分的寬度，以使氣流的泄放在結(jié)構(gòu)層的各個(gè)方向上更均衡，提高M(jìn)EMS結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。當(dāng)然，通道560不限于設(shè)在振膜層520一層上，例如也可以設(shè)在第二支撐層550上。當(dāng)然，在另外的實(shí)施例中，第一支撐層540、振膜層520、第二支撐層550以及背極板530中的任意至少一層都可以設(shè)置所述通道560，其中，當(dāng)振膜層520和/或背極板530設(shè)有通道560時(shí)，通道560的長(zhǎng)度可以大于對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)層即振膜層520和/或背極板530的周邊部分的寬度，以方便聲腔及結(jié)構(gòu)層中間部分與外界的連通。

進(jìn)一步地，振膜層520在設(shè)有通道560的位置處設(shè)有凸起570。凸起570的形成過程例如是：首先在襯底510上制作犧牲層，接著圖案化該犧牲層使其與要得到的通道560的形狀相同，接著在上述圖案化的犧牲層上制作振膜層520，使得振膜層520對(duì)應(yīng)圖案化的犧牲層的位置向上凸起，最后去掉該圖案化的犧牲層，在該圖案化犧牲層的原位置形成通道560，同時(shí)在通道560的位置處形成厚度與振膜層520主體厚度相同的凸起570。由于凸起的存在，后續(xù)在該振膜層520上形成的第二支撐層550以及在第二支撐層550上形成的背極板530在對(duì)應(yīng)于凸起570的位置處也具有凸起。由于結(jié)構(gòu)層在通道560處設(shè)有厚度與結(jié)構(gòu)層主體厚度相同的凸起，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)層在通道560處的強(qiáng)度，使得MEMS結(jié)構(gòu)的可靠性更高。

隨著MEMS麥克風(fēng)向更便捷的方向發(fā)展，MEMS麥克風(fēng)還包括一種無背極板的MEMS麥克風(fēng)，此類MEMS麥克風(fēng)不設(shè)有背極板，僅具有振膜層，通常利用振膜層與襯底之間的電容信號(hào)來反應(yīng)聲學(xué)信號(hào)。以下將說明本 實(shí)用新型在無背極板的MEMS麥克風(fēng)中的應(yīng)用，本實(shí)用新型在與此類無背極板的MEMS麥克風(fēng)類似結(jié)構(gòu)的各種類型的MEMS傳感器和執(zhí)行器中的應(yīng)用與以下實(shí)施例原理相同。

圖6a至圖6b分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第六實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖和立體分解圖。該MEMS結(jié)構(gòu)例如是MEMS麥克風(fēng)，包括襯底610以及位于襯底610上的結(jié)構(gòu)層。襯底610設(shè)有貫穿其相對(duì)兩個(gè)表面的通孔611，每層結(jié)構(gòu)層包括與通孔611對(duì)應(yīng)的中間部分和環(huán)繞該中間部分的周邊部分。與前述實(shí)施例不同的是，結(jié)構(gòu)層僅包括：振膜層620、位于振膜層620與襯底之間的第一支撐層660。通孔611為MEMS麥克風(fēng)的聲腔，第一支撐層640的中間部分為空，使得振膜層620的中間部分在MEMS結(jié)構(gòu)中懸空，此懸空的區(qū)域也即MEMS麥克風(fēng)的有效區(qū)域。而振膜層620的周邊部分將懸空的中間部分與相對(duì)固定的襯底610通過第一支撐層640連接，該周邊部分稱為錨區(qū)。通孔611為MEMS麥克風(fēng)的聲腔，聲信號(hào)可以通過聲腔到達(dá)振膜層620。

根據(jù)本實(shí)用新型的MEMS結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)層中的至少部分層的周邊部分設(shè)有自中間部分向外界延伸的通道660，本實(shí)施例中，,在第一支撐層640設(shè)有該通道660。通道660可以為多個(gè)，并且從第一支撐層640的中心向四周輻射分布，使得聲腔及結(jié)構(gòu)層的中間部分與外界通過通道660連通。當(dāng)較強(qiáng)的氣流進(jìn)入該MEMS結(jié)構(gòu)時(shí)，第一支撐層640周邊部分的通道660可以泄放其中至少部分氣流，使得結(jié)構(gòu)層受到?jīng)_擊變小，避免了結(jié)構(gòu)層尤其是振膜層620的損壞，提高M(jìn)EMS結(jié)構(gòu)的壽命，并且本實(shí)施例中，通道660從所述結(jié)構(gòu)層的中心向四周輻射分布，使氣流的泄放在結(jié)構(gòu)層的各個(gè)方向上更均衡，提高M(jìn)EMS結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

上述第六實(shí)施例中，振膜層620的錨區(qū)與襯底610通過二者之間的第一支撐層640連接，在替代的實(shí)施例中，振膜層的錨區(qū)也可以與襯底直接連接。圖7a至圖7c分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第七實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖和立體分解圖及底視圖。該MEMS結(jié)構(gòu)例如是MEMS麥克風(fēng)，包括襯底710以及位于襯底710上的結(jié)構(gòu)層。襯底710設(shè)有貫穿其相對(duì)兩個(gè)表面的通孔711，每層結(jié)構(gòu)層包括與通孔711對(duì)應(yīng)的中間部分和環(huán)繞該中間部分的周邊部分。結(jié)構(gòu)層僅包括振膜層720，振膜層720的周 邊部分也即錨區(qū)直接與襯底710接觸，并且振膜層720的周邊部分設(shè)有自中間部分向外界延伸的通道760，其中通道760在振膜層720的中間部分的延伸長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際需要確定，只要能將襯底710內(nèi)的通孔711與外界連通即可。如圖7c示出本實(shí)施例MEMS結(jié)構(gòu)的底視圖，通道760可以是以振膜層720的中心為中心向四周輻射分布的多個(gè)，其中，振膜層720上通道761的長(zhǎng)度大于振膜層720的周邊部分的寬度，以使氣流的泄放在結(jié)構(gòu)層的各個(gè)方向上更均衡，提高M(jìn)EMS結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，振膜層720在設(shè)有通道760的位置處設(shè)有凸起770。凸起770的形成過程例如是：首先在襯底710上制作犧牲層，接著圖案化該犧牲層使其與要得到的通道760的形狀相同，接著在上述圖案化的犧牲層上制作振膜層720，使得振膜層720對(duì)應(yīng)圖案化的犧牲層的位置向上凸起，最后去掉該圖案化的犧牲層，在該圖案化犧牲層的原位置形成通道760，同時(shí)在通道760的位置處形成厚度與振膜層720主體厚度相同的凸起770。由于振膜層720在通道760處設(shè)有厚度與振膜層720主體厚度相同的凸起770，加強(qiáng)了振膜層720在通道760處的強(qiáng)度，使得MEMS結(jié)構(gòu)的可靠性更高。

在上述第七實(shí)施例中，振膜層720的中間部分與周邊部分處于同一平面，在制作凸起770的過程中，也可以利用所述犧牲層使得振膜層720中間部分至少部分向上偏移，從而高于周邊部分所處平面，下面以替代的第八實(shí)施例為例說明。

圖8a至圖8c分別示出根據(jù)本實(shí)用新型第八實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的立體圖和立體分解圖及底視圖，圖8d示出根據(jù)本實(shí)用新型第八實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的振膜層的立體圖。該MEMS結(jié)構(gòu)例如是MEMS麥克風(fēng)，包括襯底810以及位于襯底810上的結(jié)構(gòu)層。襯底810設(shè)有貫穿其相對(duì)兩個(gè)表面的通孔811，每層結(jié)構(gòu)層包括與通孔811對(duì)應(yīng)的中間部分和環(huán)繞該中間部分的周邊部分。結(jié)構(gòu)層僅包括振膜層820，振膜層820的周邊部分也即錨區(qū)直接與襯底810接觸，并且振膜層820的周邊部分設(shè)有自中間部分向外界延伸的通道860。通道860可以是以振膜層820的中心為中心向四周輻射分布的多個(gè)，振膜層820在設(shè)有通道860的位置處設(shè)有凸起870。與上述實(shí)施例不同的是，振膜層820的所述中間部分至少部分 向上偏移，從而高于周邊部分所處的平面，并在下方形成空間，該空間與通道860融為一體，相當(dāng)于用于連接聲腔與外界的所述通道860的一部分，使得作為聲腔的通孔811通過該空間及通道860與外界連通。

本實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)的制作過程可以是：首先在襯底810上制作犧牲層，接著圖案化該犧牲層，使得犧牲層的形狀對(duì)應(yīng)于與要得到的通道860及所述空間的組合形狀，在本實(shí)施例中，該形狀類似于船舵。接著在上述圖案化的犧牲層上制作振膜層820，使得振膜層820對(duì)應(yīng)圖案化的犧牲層的位置向上凸起，然后去掉該圖案化的犧牲層，則得到的振膜層820不僅形成了所述通道860，也使所述中間部分至少部分墊高，從而在墊高部分下方形成空間，該空間與通道820融為一體，相當(dāng)于用于連接聲腔與外界的所述通道860的一部分。最后，在襯底810上形成通孔811作為聲腔，則聲腔通過所述空間及所述通道820與外界連接?？梢岳斫獾氖牵灰隹臻g與所述通道860連通，所述通道860的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)不再受到限制。根據(jù)本實(shí)施例的MEMS結(jié)構(gòu)，保證振膜層820結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，通道860的長(zhǎng)度不再受到限制，振膜層820在其中間部分也更加平整，使得MEMS結(jié)構(gòu)的可靠性更高。

應(yīng)當(dāng)說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

依照本實(shí)用新型的實(shí)施例如上文所述，這些實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該實(shí)用新型僅為所述的具體實(shí)施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本實(shí)用新型以及在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上的修改 使用。本實(shí)用新型僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。