MEMS结构及其形成方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010637295.9 (22)申请日 2020.07.03 (71)申请人 安徽奥飞声学科技有限公司 地址 230092 安徽省合肥市高新区习友路 3333号中国 （合肥） 国际智能语音产业 园研发中心楼611-91室 (72)发明人 李冠华夏永禄刘端 (51)Int.Cl. H04R 19/00(2006.01) H04R 19/01(2006.01) (54)发明名称 一种MEMS结构及其形成方法 (57)摘要 本申请公开了一种MEMS结构， 包括： 衬底， 具 有空。

2、腔； 第一单元层， 连接于衬底并且覆盖空腔， 第一单元层包括从下向上依次层叠的第一电极 层、 第一压电层和第二电极层， 并且第一压电层 和第二电极层具有贯穿开口； 第二单元层， 形成 在第一单元层上方或下方， 第二单元层包括第二 压电层和邻近第二压电层的第三电极层， 第二压 电层位于第一电极层下方或者第二压电层位于 第二电极层上方， 第二压电层的投影区域小于空 腔的投影区域且大于贯穿开口的投影区域。 该 MEMS结构中的双晶片结构降低了残余应力， 减小 了振膜的翘曲， 同时提高了MEMS结构的灵敏度。 此外， 还提供了MEMS结构的形成方法。 权利要求书2页 说明书7页 附图14页 CN 11。

3、1800716 A 2020.10.20 CN 111800716 A 1.一种MEMS结构， 其特征在于， 包括： 衬底， 具有空腔； 第一单元层， 连接于所述衬底并且覆盖所述空腔， 所述第一单元层包括从下向上依次 层叠的第一电极层、 第一压电层和第二电极层， 并且所述第一压电层和所述第二电极层具 有贯穿开口； 第二单元层， 形成在所述第一单元层上方或下方， 所述第二单元层包括第二压电层和 邻近所述第二压电层的第三电极层， 所述第二压电层位于所述第一电极层下方或者所述第 二压电层位于所述第二电极层上方， 所述第二压电层的投影区域小于所述空腔的投影区域 且大于所述贯穿开口的投影区域。 2.根据。

4、权利要求1所述的MEMS结构， 其特征在于， 当所述第二压电层位于所述第一电极层下方时， 所述MEMS结构还包括第一隔离层， 所 述第一隔离层用于将所述第一电极层和所述第三电极层分隔开， 并且所述第一电极层覆盖 在所述第二压电层上方。 3.根据权利要求2所述的MEMS结构， 其特征在于， 所述第三电极层的导线部分固定连接 至所述衬底， 所述第一隔离层覆盖所述在所述第三电极层上方。 4.根据权利要求3所述的MEMS结构， 其特征在于， 所述第二电极层的导线部分向外延 伸， 并且与所述第三电极层的导线部分错位布置。 5.根据权利要求4所述的MEMS结构， 其特征在于， 所述第一电极层、 所述第二电。

5、极层和 所述第三电极层具有至少两个相互隔离的分区， 相互对应的所述第一电极层、 所述第二电 极层和所述第三电极层的分区构成电极层对， 多个所述电极层对依次串联。 6.根据权利要求5所述的MEMS结构， 其特征在于， 所述第一电极层、 所述第二电极层和 所述第三电极层具有相应的12个等角度分区。 7.根据权利要求2所述的MEMS结构， 其特征在于， 所述第一压电层的外边缘位于所述第 一电极层的外边缘之外， 所述第一压电层包裹所述第一电极层的外边缘。 8.根据权利要求1所述的MEMS结构， 其特征在于， 所述MEMS结构还包括牺牲层， 所述牺 牲层形成在所述衬底上方， 所述第一电极层通过所述牺牲层。

6、连接至所述衬底。 9.根据权利要求1所述的MEMS结构， 其特征在于， 当所述第二压电层位于所述第二电极 层上方时， 所述MEMS结构还包括第二隔离层， 所述第二隔离层用于将所述第三电极层与所 述第二电极层分隔开， 并且所述第二压电层覆盖在所述第二电极层上方。 10.根据权利要求1所述的MEMS结构， 其特征在于， 所述MEMS结构包括压电式MEMS麦克 风。 11.一种MEMS结构的形成方法， 其特征在于， 包括： 提供衬底， 在所述衬底上方形成第一牺牲材料， 图形化所述第一牺牲材料以形成具有 凹槽的第一牺牲层； 在所述第一牺牲层上方共形形成第一电极材料， 图形化所述第一电极材料以形成第一 。

7、电极层， 所述第一电极层形成在所述凹槽的底部和侧壁； 在所述第一电极层上方共形形成隔离材料， 图形化所述隔离材料以形成隔离层； 填充所述凹槽， 在所述隔离层上方形成第一压电材料， 保留位于所述凹槽内的所述第 一压电材料以形成第一压电层， 使得所述第一压电层的上表面与所述隔离层的上表面共 权利要求书 1/2 页 2 CN 111800716 A 2 面； 在所述隔离层和所述第一压电层上方形成第二电极材料， 并且图形化所述第二电极材 料以形成第二电极层； 在所述第二电极层上方依次形成第二压电材料和第三电极材料， 并且依次图形化所述 第三电极材料和所述第二压电材料后形成具有贯穿开口的第二压电层和第三。

8、电极层； 底部蚀刻释放所述衬底和所述第一牺牲层以形成空腔， 以使所述第一压电层的投影区 域小于所述空腔的投影区域且大于所述贯穿开口的投影区域。 12.一种MEMS结构的形成方法， 其特征在于， 包括： 提供衬底， 在所述衬底上方形成第一牺牲材料， 图形化所述第一牺牲材料以形成具有 凹槽的第一牺牲层； 在所述第一牺牲层上方共形形成第一电极材料， 图形化所述第一电极材料， 所述第一 电极层形成在所述凹槽的底部和外侧壁； 填充所述凹槽， 在所述第一电极层上方形成第一压电材料， 保留位于所述凹槽内的所 述第一压电材料以形成第一压电层， 使得所述第一压电层的上表面与所述第一电极层的上 表面共面； 在所述。

9、第一压电层和所述第一电极层上方形成第二电极材料， 图形化所述第二电极材 料以形成第二电极层， 所述第二电极层的外边缘与所述第一电极层分隔开； 在所述第二电极层上方形成第二压电材料， 图形化所述第二压电材料以形成第二压电 层； 在所述第二压电层的侧面形成隔离材料， 图形化所述隔离材料以形成隔离层； 在所述隔离层和所述第二压电层上方形成第三电极材料， 图形化所述第三电极材料以 形成第三电极层， 所述隔离层将所述第二电极层与所述第三电极层分隔开； 底部蚀刻释放所述衬底和所述第一牺牲层以形成空腔和贯穿开口， 所述贯穿开口位于 所述第一压电层和所述第一电极层的中间， 其中， 所述第二压电层的投影区域小于。

10、所述空 腔的投影区域且大于所述贯穿开口的投影区域。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111800716 A 3 一种MEMS结构及其形成方法 技术领域 0001 本申请涉及微电机械系统技术领域， 具体来说， 涉及一种MEMS结构及其形成方法。 背景技术 0002 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems， 即微电机械系统)麦克风主要包括电 容式和压电式两种。 MEMS压电麦克风是利用微电机械系统技术和压电薄膜技术制备的， 由 于采用半导体平面工艺和体硅加工等技术， 所以其尺寸小、 体积小、 一致性好。 同时相对于 电容传声器还有不需要偏置电压、 工作温度范围。

11、大、 防尘、 防水等优点， 但其灵敏度比较低， 制约着MEMS压电麦克风的发展。 0003 针对相关技术中如何提高MEMS结构的灵敏度的问题， 目前比较常见的解决方案是 将电极层分割成多个部分， 但是这种分割电极的方法对于提高灵敏度的范围有限。 发明内容 0004 针对相关技术中如何提高MEMS结构的灵敏度的问题， 本申请提出一种MEMS结构及 其形成方法， 能够有效输出较高灵敏度。 0005 本申请的技术方案是这样实现的： 0006 根据本申请的一个方面， 提供了一种MEMS结构， 包括： 0007 衬底， 具有空腔； 0008 第一单元层， 连接于所述衬底并且覆盖所述空腔， 所述第一单元层。

12、包括从下向上 依次层叠的第一电极层、 第一压电层和第二电极层， 并且所述第一压电层和所述第二电极 层具有贯穿开口； 0009 第二单元层， 形成在所述第一单元层上方或下方， 所述第二单元层包括第二压电 层和邻近所述第二压电层的第三电极层， 所述第二压电层位于所述第一电极层下方或者所 述第二压电层位于所述第二电极层上方， 所述第二压电层的投影区域小于所述空腔的投影 区域且大于所述贯穿开口的投影区域。 0010 其中， 当所述第二压电层位于所述第一电极层下方时， 所述MEMS结构还包括第一 隔离层， 所述第一隔离层用于将所述第一电极层和所述第三电极层分隔开， 并且所述第一 电极层覆盖在所述第二压电。

13、层上方。 0011 其中， 所述第三电极层的导线部分固定连接至所述衬底， 所述第一隔离层覆盖所 述在所述第三电极层上方。 0012 其中， 所述第二电极层的导线部分向外延伸， 并且与所述第三电极层的导线部分 错位布置。 0013 其中， 所述第一电极层、 所述第二电极层和所述第三电极层具有至少两个相互隔 离的分区， 相互对应的所述第一电极层、 所述第二电极层和所述第三电极层的分区构成电 极层对， 多个所述电极层对依次串联。 0014 其中， 所述第一电极层、 所述第二电极层和所述第三电极层具有相应的12个等角 说明书 1/7 页 4 CN 111800716 A 4 度分区。 0015 其中，。

14、 所述第一压电层的外边缘位于所述第一电极层的外边缘之外， 所述第一压 电层包裹所述第一电极层的外边缘。 0016 其中， 所述MEMS结构还包括牺牲层， 所述牺牲层形成在所述衬底上方， 所述第一电 极层通过所述牺牲层连接至所述衬底。 0017 其中， 当所述第二压电层位于所述第二电极层上方时， 所述MEMS结构还包括第二 隔离层， 所述第二隔离层用于将所述第三电极层与所述第二电极层分隔开， 并且所述第二 压电层覆盖在所述第二电极层上方。 0018 其中， 所述MEMS结构包括压电式MEMS麦克风。 0019 根据本申请的另一个方面， 提供了一种MEMS结构的形成方法， 包括： 0020 提供衬。

15、底， 在所述衬底上方形成第一牺牲材料， 图形化所述第一牺牲材料以形成 具有凹槽的第一牺牲层； 0021 在所述第一牺牲层上方共形形成第一电极材料， 图形化所述第一电极材料以形成 第一电极层， 所述第一电极层形成在所述凹槽的底部和侧壁； 0022 在所述第一电极层上方共形形成隔离材料， 图形化所述隔离材料以形成隔离层； 0023 填充所述凹槽， 在所述隔离层上方形成第一压电材料， 保留位于所述凹槽内的所 述第一压电材料以形成第一压电层， 使得所述第一压电层的上表面与所述隔离层的上表面 共面； 0024 在所述隔离层和所述第一压电层上方形成第二电极材料， 并且图形化所述第二电 极材料以形成第二电极。

16、层； 0025 在所述第二电极层上方依次形成第二压电材料和第三电极材料， 并且依次图形化 所述第三电极材料和所述第二压电材料后形成具有贯穿开口的第二压电层和第三电极层； 0026 底部蚀刻释放所述衬底和所述第一牺牲层以形成空腔， 以使所述第一压电层的投 影区域小于所述空腔的投影区域且大于所述贯穿开口的投影区域。 0027 根据本申请的又一个方面， 提供了一种MEMS结构的形成方法， 包括： 0028 提供衬底， 在所述衬底上方形成第一牺牲材料， 图形化所述第一牺牲材料以形成 具有凹槽的第一牺牲层； 0029 在所述第一牺牲层上方共形形成第一电极材料， 图形化所述第一电极材料， 所述 第一电极层。

17、形成在所述凹槽的底部和外侧壁； 0030 填充所述凹槽， 在所述第一电极层上方形成第一压电材料， 保留位于所述凹槽内 的所述第一压电材料以形成第一压电层， 使得所述第一压电层的上表面与所述第一电极层 的上表面共面； 0031 在所述第一压电层和所述第一电极层上方形成第二电极材料， 图形化所述第二电 极材料以形成第二电极层， 所述第二电极层的外边缘与所述第一电极层分隔开； 0032 在所述第二电极层上方形成第二压电材料， 图形化所述第二压电材料以形成第二 压电层； 0033 在所述第二压电层的侧面形成隔离材料， 图形化所述隔离材料以形成隔离层； 0034 在所述隔离层和所述第二压电层上方形成第三。

18、电极材料， 图形化所述第三电极材 料以形成第三电极层， 所述隔离层将所述第二电极层与所述第三电极层分隔开； 说明书 2/7 页 5 CN 111800716 A 5 0035 底部蚀刻释放所述衬底和所述第一牺牲层以形成空腔和贯穿开口， 所述贯穿开口 位于所述第一压电层和所述第一电极层的中间， 其中， 所述第二压电层的投影区域小于所 述空腔的投影区域且大于所述贯穿开口的投影区域。 0036 综上， 在以上的MEMS结构中的双晶片结构降低了残余应力， 减小了振膜的翘曲， 同 时提高了MEMS结构的灵敏度。 附图说明 0037 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例中所。

19、 需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施 例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获 得其他的附图。 需要强调的是， 根据行业的标准实践， 各个部件未按比例绘制， 并且仅用于 说明目的。 实际上， 为了清楚的讨论， 各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。 0038 图1至图9示出了根据一些实施例的MEMS结构的形成方法的中间阶段的剖面示意 图； 0039 图10示出了在第一视角的根据一些实施例的MEMS结构的爆炸示意图； 0040 图11示出了在第二视角的根据一些实施例的MEMS结构的爆炸示意图； 0041 。

20、图12示出了根据一些实施例的MEMS结构的立体图； 0042 图13示出了图12的MEMS结构的剖面立体图； 0043 图14示出了根据一些实施例的MEMS结构的立体图； 0044 图15示出了图14的MEMS结构的剖面立体图； 0045 图16示出了MEMS结构的灵敏度频响曲线； 0046 图17至图25示出了根据另一些实施例的MEMS结构的形成方法的中间阶段的剖面 示意图。 具体实施方式 0047 下面将结合本申请实施例中的附图， 对本申请实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本申请中的实施例， 本领域普。

21、通技术人员所获得的所有其他实施例， 都属于本申请保护的 范围。 0048 以下公开内容提供了许多不同的实施例或实例以实现本申请的不同特征。 下面将 描述元件和布置的特定实例以简化本申请。 当然这些仅是实例并不旨在限定。 例如， 元件的 尺寸不限于所公开的范围或值， 但可能依赖于工艺条件和/或器件所需的性能。 此外， 在以 下描述中， 在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形 成的实施例， 并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成附加的部件， 从而使得 第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。 为了简化和清楚， 可以以不同的尺寸任意 地绘制各个部件。 0049。

22、 实施例1： 0050 根据本申请的实施例， 提供了一种MEMS结构及其形成方法， 以下将通过该MEMS结 构的形成方法来详细说明MEMS结构。 该MEMS结构可以用于传感器或执行器， 例如麦克风、 扬 说明书 3/7 页 6 CN 111800716 A 6 声器、 水听器。 0051 在步骤S101中， 参见图1和图2， 提供衬底10， 在衬底10上方形成第一牺牲材料， 图 形化第一牺牲材料以形成具有凹槽21的第一牺牲层20。 其中， 衬底10包括硅或任何合适的 硅基化合物或衍生物(例如硅晶片、 SOI、 SiO2/Si上的多晶硅)的材料。 第一牺牲材料包括二 氧化硅、 掺磷氧化硅(简称P。

23、SG)、 氧化锌或其他合适的牺牲材料。 可以通过CVD(Chemical Vapor Deposition， 即化学气相沉积)的工艺形成第一牺牲材料， 然后干法蚀刻第一牺牲材 料以形成凹槽21。 例如， 当第一牺牲材料为二氧化硅时， 可以通过热氧化法、 在温度1075， 源气体为氧气和氢气， 流动速率分别为6slm和10slm。 0052 在步骤S102中， 参见图3， 在第一牺牲层20上方共形形成第一电极材料， 图形化第 一电极材料以形成第一电极层31， 第一电极层31形成在凹槽21的底部和侧壁。 可以通过电 子束蒸发、 磁控溅射工艺形成第一电极材料。 第一电极材料包括铝、 金、 铂、 钼、。

24、 钛、 铬以及它 们组成的复合膜或其他合适的材料。 例如， 第一电极材料为铝时， 可以在功率300W， 压强 300MPa， 常温下采用磁控溅射法形成铝电极层。 0053 在步骤S103中， 参见图4， 在第一电极层31上方共形形成第一隔离材料， 图形化第 一隔离材料以形成第一隔离层32。 第一隔离材料包括二氧化硅、 氮化硅、 掺磷氧化硅或其他 合适的材料。 可以通过CVD工艺形成第一隔离材料。 当二氧化硅作为隔离层时， 可以在温度 300， 气体SiH4和N2O， 压强1Torr下通过PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition， 即等离子体。

25、增强化学的气相沉积)方法获得。 0054 在步骤S104中， 参见图5， 填充凹槽21， 在第一隔离层32上方形成第一压电材料， 保 留位于凹槽21内的第一压电材料以形成第一压电层33， 使得第一压电层33的上表面与第一 隔离层32的上表面共面。 第一压电材料包括氧化锌、 氮化铝、 有机压电膜、 锆钛酸铅(PZT)、 钙钛矿型压电膜中的一层或多层， 或其他合适的材料。 可以通过CVD工艺或磁控溅射工艺或 其他合适工艺形成第一压电材料。 当氧化锌作为第一压电材料时， 可以采用射频磁控溅射 法， 靶材为ZnO， 射频功率为80W， 压强为2Pa， 衬底温度为室温下形成氧化锌薄膜。 当氮化铝 作为第。

26、一压电材料时， 可以采用射频磁控溅射法， 靶材为铝， 射频功率为200W， 压强为 0 .27Pa， 偏压为0到-320V， 衬底温度为室温到80下形成氮化铝薄膜。 可以通过CMP (Chemical Mechanical Polishing， 即化学机械抛光)来获取第一压电层33和第一隔离层 32的平坦上表面。 当露出第一隔离层32时， 停止CMP工艺。 0055 在步骤S105中， 参见图6和图7， 在第一隔离层32和第一压电层33上方形成第二电 极材料， 并且图形化第二电极材料以形成第二电极层34。 第二电极层34的材料和形成工艺 与第一电极层31的材料和形成工艺可以相同。 0056 在。

27、步骤S106中， 在第二电极层34上方依次形成第二压电材料和第三电极材料， 并 且依次图形化第三电极材料和第二压电材料后形成具有贯穿开口37的第二压电层35和第 三电极层36。 第二压电层35的材料和形成工艺与第一压电层33的材料和形成工艺可以相 同。 第三电极层36的材料和形成工艺与第一电极层31的材料和形成工艺可以相同。 0057 在步骤S107中， 参见图8和图9， 底部蚀刻释放衬底10和第一牺牲层20以形成空腔 11， 以使第一压电层33的投影区域小于空腔11的投影区域且大于贯穿开口37的投影区域。 具体的， 通过标准光刻工艺在衬底10的背面依次沉积形成绝缘材料和光刻胶， 图形化该光 。

28、刻胶以形成掩模层， 干法蚀刻露出的绝缘材料和衬底10直至露出第一牺牲层20， 从而形成 说明书 4/7 页 7 CN 111800716 A 7 空腔11。 然后采用湿法蚀刻去除露出的第一牺牲层20。 最后去除衬底10的背面的绝缘材料。 至此， 制造获得了MEMS结构。 0058 在图9所示的MEMS结构中， 第一电极层31、 第一压电层33、 第二电极层34、 第二压电 层35和第三电极层36构成了双晶片结构。 第一压电层33和第二压电层35在压电效应下实现 声能转换为电能。 第一电极层31、 第二电极层34和第三电极层36将所产生的电能传送至其 他电路元件。 0059 以下将详细说明实施例。

29、1中的MEMS结构。 0060 综合参见图10、 图11、 图12和图13， MEMS结构包括衬底10、 第一单元层和第二单元 层。 0061 衬底10具有空腔11。 在图10至图13示出了衬底10为圆形， 在图14至图15示出了衬 底10为方形。 衬底10还可以包括五边形、 六边形或其他规则或不规则形状。 0062 第一单元层连接于衬底10并且覆盖空腔11， 第一单元层包括从下向上依次层叠的 第二电极层34、 第二压电层35和第三电极层36， 并且第二压电层35和第三电极层36具有贯 穿开口37。 0063 第二单元层形成在第一单元层下方。 第二单元层包括第一压电层33和邻近第一压 电层33。

30、的第一电极层31。 第一压电层33位于第二电极层34下方。 第二压电层35的投影区域 小于空腔11的投影区域且大于贯穿开口37的投影区域。 0064 该MEMS结构中， 第二压电层35和第三电极层36具有贯穿开口37， 从而有助于减小 第二压电层35和第三电极层36的内部残余应力。 并且， 第一电极层31和第二压电层35悬置 在贯穿开口37下方， 相当于第一电极层31和第二压电层35悬空， 进一步释放了残余应力。 由 此， 这种双晶片结构降低了残余应力， 减小了振膜的翘曲， 同时提高了MEMS结构的灵敏度。 0065 优选的， 第一电极层31的导线部分固定连接至衬底10， 第一隔离层32覆盖在。

31、第一 电极层31上方。 该第一隔离层32有利于将悬空的第一电极层31的导线部分引出， 第一隔离 层32用于将第一电极层31和第二电极层34分隔开以避免第一电极层31与第二电极层34短 路。 0066 优选的， 第三电极层36的导线部分向外延伸， 并且与第一电极层31的导线部分错 位布置。 0067 优选的， 第一电极层31、 第二电极层34和第三电极层36具有至少两个相互隔离的 分区， 相互对应的第一电极层31、 第二电极层34和第三电极层36的分区构成电极层对， 多个 电极层对依次串联。 优选的， 第一电极层31、 第二电极层34和第三电极层36具有相应的12个 等角度分区。 通过采用分割电。

32、极层的方法， 可以提高MEMS结构的灵敏度。 0068 优选的， 第二压电层35的外边缘位于第二电极层34的外边缘之外， 第二压电层35 包裹第二电极层34的外边缘， 以避免第二电极层34与第三电极层36短路。 而且第二电极层 34无需通过导线将电荷引出。 0069 优选的， MEMS结构还包括第一牺牲层20， 第一牺牲层20形成在衬底10上方， 第一电 极层31通过第一牺牲层20连接至衬底10。 第一牺牲层20有利于形成第一电极层31和第二压 电层35的悬空结构。 0070 优选的， MEMS结构包括压电式MEMS麦克风。 0071 参见图16， 示出了MEMS结构在特定尺寸和参数下的灵敏度。

33、频响曲线。 其中， 空腔11 说明书 5/7 页 8 CN 111800716 A 8 的半径为543 m， 第一电极层31和第一压电层33的半径为390 m， 第二电极层34的半径为600 m， 第二压电层35和第三电极层36的外半径为600 m， 内半径385 m。 其中第一电极层31、 第 二电极层34和第三电极层36的厚度为100nm， 材料为钼(Mo)， 第一压电层33和第二压电层35 的厚度为600nm， 材料为氮化铝(AlN)。 从灵敏度频响曲线可以看到， MEMS结构在100Hz至 20000Hz频率范围内， 灵敏度在-34dB以上， 并且在10kHz以内非常平坦。 0072 。

34、实施例2： 0073 根据本申请的实施例， 提供了另一种MEMS结构及其形成方法， 以下将通过该MEMS 结构的形成方法来详细说明MEMS结构。 实施例2中的MEMS结构与实施例1中的MEMS结构的区 别在于： 实施例1的中间悬空压电层位于贯穿开口37的下方， 而实施例2的中间悬空压电层 位于贯穿开口37上方。 0074 以下将详细说明本实施例中MEMS结构的形成方法。 由于在实施例1中已经说明了 MEMS结构中各个材料层及对应的工艺方法， 在此不再赘述。 值得注意的是， 实施例2和实施 例1中相同的标号表示相同的材料层或元件。 0075 在步骤S201中， 参见图17和图18， 提供衬底10。

35、， 在衬底10上方形成第一牺牲材料， 图形化第一牺牲材料以形成具有凹槽21的第一牺牲层20。 0076 在步骤S202中， 参见图19， 在第一牺牲层20上方共形形成第一电极材料， 图形化第 一电极材料以形成第一电极层31， 第一电极层31形成在凹槽21的底部和外侧壁。 0077 在步骤S203中， 参见图20， 填充凹槽21， 在第一电极层31上方形成第一压电材料， 保留位于凹槽21内的第一压电材料以形成第一压电层33， 使得第一压电层33的上表面与第 一电极层31的上表面共面。 0078 在步骤S204中， 参见图21， 在第一压电层33和第一电极层31上方形成第二电极材 料， 图形化第二。

36、电极材料以形成第二电极层34， 第二电极层34的外边缘与第一电极层31分 隔开。 0079 在步骤S205中， 参见图22， 在第二电极层34上方形成第二压电材料， 图形化第二压 电材料以形成第二压电层35。 0080 在步骤S206中， 在第二压电层35的侧面形成第一隔离材料， 图形化第一隔离材料 以形成第一隔离层32。 0081 在步骤S207中， 参见图23， 在第一隔离层32和第二压电层35上方形成第三电极材 料， 图形化第三电极材料以形成第三电极层36， 第一隔离层32将第二电极层34与第三电极 层36分隔开。 0082 在步骤S208中， 参见图24和图25， 底部蚀刻释放衬底10。

37、和第一牺牲层20以形成空 腔11和贯穿开口37， 贯穿开口37位于第一压电层33和第一电极层31的中间， 其中， 第二压电 层35的投影区域小于空腔11的投影区域且大于贯穿开口37的投影区域。 至此， 制造获得了 MEMS结构。 0083 以下将详细说明实施例2中图25所示的MEMS结构。 由于在实施例1中已经详细说明 了MEMS结构， 在此不再赘述实施例2与实施例1中相同的技术特征， 以下只说明实施例2与实 施例1不同的技术特征。 0084 衬底10具有空腔11。 0085 第一单元层连接于衬底10并且覆盖空腔11， 第一单元层包括从下向上依次层叠的 说明书 6/7 页 9 CN 11180。

38、0716 A 9 第二电极层34、 第二压电层35和第三电极层36。 0086 第二单元层形成在第一单元层下方， 第二单元层包括第一压电层33和邻近第一压 电层33的第一电极层31。 第一压电层33位于第二电极层34下方。 第一压电层33和第一电极 层31具有贯穿开口37。 第二压电层35的投影区域小于空腔11的投影区域且大于贯穿开口37 的投影区域。 0087 该MEMS结构中， 第一压电层33和第一电极层31具有贯穿开口37， 从而有助于减小 第一压电层33和第一电极层31的内部残余应力。 并且， 第三电极层36和第二压电层35悬置 在贯穿开口37上方， 相当于第三电极层36和第二压电层3。

39、5悬空， 进一步释放了残余应力。 由 此， 这种双晶片结构降低了残余应力， 减小了振膜的翘曲， 同时提高了MEMS结构的灵敏度。 0088 优选的， MEMS麦克风还包括第一隔离层32， 第一隔离层32用于将第三电极层36与 第二电极层34分隔开， 并且第二压电层35覆盖在第二电极层34上方。 0089 优选的， MEMS结构还包括第一牺牲层20， 第一牺牲层20形成在衬底10上方， 第一电 极层31通过第一牺牲层20连接至衬底10。 0090 综上所述， 本申请的MEMS结构通过贯穿开口37和悬空压电层， 从而降低了残余应 力， 提高了灵敏度。 然后在将第一电极层31、 第二电极层34和第三。

40、电极层36分割成多个部 分， 进一步提高了MEMS结构的灵敏度。 0091 以上所述仅为本申请的较佳实施例而已， 并不用以限制本申请， 凡在本申请的精 神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本申请的保护范围之内。 说明书 7/7 页 10 CN 111800716 A 10 图1 图2 说明书附图 1/14 页 11 CN 111800716 A 11 图3 图4 说明书附图 2/14 页 12 CN 111800716 A 12 图5 图6 说明书附图 3/14 页 13 CN 111800716 A 13 图7 图8 说明书附图 4/14 页 14 CN 111。

41、800716 A 14 图9 说明书附图 5/14 页 15 CN 111800716 A 15 图10 说明书附图 6/14 页 16 CN 111800716 A 16 图11 图12 说明书附图 7/14 页 17 CN 111800716 A 17 图13 图14 说明书附图 8/14 页 18 CN 111800716 A 18 图15 图16 说明书附图 9/14 页 19 CN 111800716 A 19 图17 图18 说明书附图 10/14 页 20 CN 111800716 A 20 图19 图20 说明书附图 11/14 页 21 CN 111800716 A 21 图21 图22 说明书附图 12/14 页 22 CN 111800716 A 22 图23 图24 说明书附图 13/14 页 23 CN 111800716 A 23 图25 说明书附图 14/14 页 24 CN 111800716 A 24 。