一种MEMS结构制造技术

本申请公开了一种MEMS结构，包括：衬底；牺牲层，形成在所述衬底上方并且具有第一空腔；振动支撑层，形成在所述牺牲层上方并且具有向所述第一空腔方向延伸的凸起，所述凸起位于所述第一空腔内；压电功能层，形成在所述振动支撑层上方。本申请通过在振动支撑层上设置位于第一空腔内的凸起，阻挡限制凸起的振动，从而实现了振动支撑层单向振动，MEMS结构输出单向电压，防止电子烟的MEMS开关误启动电热丝。防止电子烟的MEMS开关误启动电热丝。防止电子烟的MEMS开关误启动电热丝。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS结构


[0001]本申请涉及MEMS(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System，微机电系统)
，具体来说，涉及一种MEMS结构。

技术介绍

[0002]压电式MEMS传感器相较于电容式MEMS传感器具有低功耗、防尘、防水等优点。当吸烟时压电式MEMS传感器的振膜变形产生电压，检测电路根据该电压来控制是否启动电子烟内的加热丝。当压电式MEMS传感器的振膜以一个中心轴面往复振动时将输出正反方向电压。因此，需要防止反方向电压误启动电子烟内的加热丝。

技术实现思路

[0003]针对相关技术中的问题，本申请提出了一种MEMS结构，能够输出单向电压。
[0004]本申请的技术方案是这样实现的：
[0005]根据本申请的一个方面，提供了一种MEMS结构，包括：
[0006]衬底；
[0007]牺牲层，形成在所述衬底上方并且具有第一空腔；
[0008]振动支撑层，形成在所述牺牲层上方并且具有向所述第一空腔方向延伸的凸起，所述凸起位于所述第一空腔内；
[0009]压电功能层，形成在所述振动支撑层上方。
[0010]其中，所述凸起的高度小于所述第一空腔的深度，以限制所述振动支撑层向所述第一空腔方向的振动幅度。
[0011]其中，所述压电功能层的区域面积小于所述振动支撑层的区域面积，并且第一通孔仅穿透所述振动支撑层使得所述第一通孔与所述第一空腔连通。
[0012]其中，所述MEMS结构还包括限位层，所述限位层形成在所述牺牲层和所述衬底之间，并且第二通孔穿透所述限位层，并且所述第二通孔与所述第一空腔连通。
[0013]其中，所述衬底具有第二空腔，所述第二空腔经所述第二通孔与所述第一空腔连通。
[0014]其中，所述压电功能层悬置在所述第一空腔和所述第二空腔上方。
[0015]其中，所述压电功能层包括形成在所述振动支撑层上方的第一电极层、形成在所述第一电极层上方的压电层和形成在所述压电层上方的第二电极层。
[0016]其中，所述牺牲层的材料包括氧化硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃。
[0017]综上，本申请所提供的MEMS结构中，通过在振动支撑层上设置位于第一空腔内的凸起，并且将衬底或者限位层来阻挡限制凸起的振动，从而实现了振动支撑层单向振动，MEMS结构输出单向电压，防止电子烟的MEMS开关误启动电热丝。
附图说明
[0018]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。
[0019]图1示出了根据第一实施例提供的MEMS结构的立体图；
[0020]图2示出了根据第一实施例提供的MEMS结构的截面图；
[0021]图3示出了根据第二实施例提供的MEMS结构的立体图；
[0022]图4示出了根据第二实施例提供的MEMS结构的截面图。
具体实施方式
[0023]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。
[0024]根据本申请的实施例，提供了一种MEMS结构，可以应用于电子烟的MEMS开关。该MEMS结构包括衬底1、牺牲层2、振动支撑层3和压电功能层。压电功能层包括形成在振动支撑层3上方的第一电极层4、形成在第一电极层4上方的压电层5和形成在压电层5上方的第二电极层6。以下将详细介绍该MEMS结构。
[0025]参见图1和图2，牺牲层2形成在衬底1上方并且具有第一空腔21。振动支撑层3形成在牺牲层2上方并且具有向第一空腔21方向延伸的凸起31，凸起31位于第一空腔21内。压电功能层形成在振动支撑层3上方。凸起31的高度小于第一空腔21的深度，以限制振动支撑层3向第一空腔21方向的振动幅度。
[0026]在该MEMS结构中，压电功能层在外部压力作用下振动并且产生电压。当该MEMS结构应用于电子烟开关时，凸起31可以限制振动支撑层3向第一空腔21方向的振动，从而防止MEMS结构输出反向电压(假设振动支撑层3向远离第一空腔21的方向振动时，MEMS结构输出正向电压；振动支撑层3向第一空腔21方向振动时，MEMS结构输出反向电压)。从而实现了振动支撑层3单向振动，MEMS结构输出单向电压，防止电子烟的MEMS开关误启动的功能。
[0027]在图1和图2所示的第一实施例中，牺牲层2具有第一空腔21，并且振动支撑层3的凸起31位于空腔内。此种结构下的衬底1可用作限位板，限制振动支撑层3向第一空腔21方向振动。并且压电功能层的区域面积小于振动支撑层3的区域面积，并且第一通孔32仅穿透振动支撑层3使得第一通孔32与第一空腔21连通。事实上，为了制造获得第一空腔21，需要在振动支撑层3开设第一通孔32后，采用湿法腐蚀方法将腐蚀液经由第一通孔32腐蚀牺牲层2，从而形成位于第一空腔21内的凸起31，进而限制振动支撑层3向第一空腔21方向的振动。
[0028]在图3和图4所示的第二实施例中，MEMS结构还包括限位层7，限位层7形成在牺牲层2和衬底1之间，并且第二通孔71穿透限位层7，并且第二通孔71与第一空腔21连通。限位层7位于凸起31的下方，从而限制振动支撑层3向第一空腔21方向振动。为了实现位于第一空腔21内的凸起31，使用底部蚀刻的方法实现衬底1内的第二空腔11。并且在限位层7上设
置第二通孔71，以利于将腐蚀液经由第二通孔71腐蚀牺牲层2，从而形成位于第一空腔21内的凸起31，进而限制振动支撑层3向第一空腔21方向的振动。并且，在一些实施例中，第二空腔11经第二通孔71与第一空腔21连通。压电功能层悬置在第一空腔21和第二空腔11上方。
[0029]在第二实施例中，在牺牲层2和衬底1之间设置阻挡层8，用作蚀刻停止层。
[0030]以下将详细介绍该MEMS结构各个部分的材料组成。
[0031]衬底1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)。牺牲层2的材料包括氧化硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃。振动支撑层3包括氮化硅(Si3N4)、氧化硅、单晶硅、多晶硅构成的单层或者多层复合膜结构或其他合适的支撑材料。压电层5包括氧化锌、氮化铝、有机压电膜、锆钛酸铅(PZT)、钙钛矿型压电膜或其他合适的材料。第一电极层4和第二电极层6包括铝、金、铂、钼、钛、铬以及它们组成的复合膜或其他合适的材料。限位层7包括多晶硅、二氧化硅材料。
[0032]综上，本申请所提供的MEMS结构中，通过在振动支撑层3上设置位于第一空腔21内的凸起31，并且将衬底1或者限位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS结构，其特征在于，包括：衬底；牺牲层，形成在所述衬底上方并且具有第一空腔；振动支撑层，形成在所述牺牲层上方并且具有向所述第一空腔方向延伸的凸起，所述凸起位于所述第一空腔内；压电功能层，形成在所述振动支撑层上方。2.根据权利要求1所述的MEMS结构，其特征在于，所述凸起的高度小于所述第一空腔的深度，以限制所述振动支撑层向所述第一空腔方向的振动幅度。3.根据权利要求2所述的MEMS结构，其特征在于，所述压电功能层的区域面积小于所述振动支撑层的区域面积，并且第一通孔仅穿透所述振动支撑层使得所述第一通孔与所述第一空腔连通。4.根据权利要求2所述的ME...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏永禄，刘端，
申请(专利权)人：安徽奥飞声学科技有限公司，
类型：新型
国别省市：