本申请涉及微机电,具体而言,涉及一种mems器件及其制备方法。
背景技术:
1、微机电系统(mems, micro-electro-mechanical system)技术通过将机械结构与电子电路集成于微型芯片,为各类物理量、化学量的高精度感知与测量提供了核心解决方案。其机理通常依赖于mems器件的敏感隔膜形变或位移,进而输出检测信号。因此,敏感隔膜对外界信号的响应灵敏度与稳定性,是决定整个mems器件性能优劣的关键。
2、传统敏感隔膜采用一整个完整的膜层结构,但其灵敏度受限,为提升其对微弱信号的检测灵敏度,目前优化的设计思路是引入缝隙,将敏感隔膜划分为悬臂子膜,这样悬臂子膜因具有更加自由的自由端,故可以捕捉微弱信号,从而提升mems器件的灵敏度。
3、然而,当具有缝隙的mems器件工作于流体介质(如气体或液体)环境中,敏感隔膜两侧的流体介质因压差会经敏感隔膜的缝隙流动,缝隙随压差增大而扩大,导致无法在敏感隔膜的两侧建立稳定的压差,致使器件输出的信号产生大幅波动与漂移,影响感知结果的准确性与可靠性。
技术实现思路
1、本申请的目的在于,针对上述现有技术中的不足,提供一种mems器件及其制备方法,改善后的mems器件既具有良好的灵敏度,又能够改善其输出信号的波动幅度。
2、为实现上述目的,本申请实施例采用的技术方案如下:
3、本申请实施例的一方面,提供一种mems器件,包括:基底,具有背腔;隔膜,设置于基底,且隔膜具有位于背腔的若干悬空部,相邻悬空部之间形成有与背腔连通的缝隙;黏弹性膜层,设置于隔膜且于缝隙处封闭背腔。
4、可选地,黏弹性膜层包括黏性体和弹性骨架,黏性体填充至弹性骨架。
5、可选地,弹性骨架为固体网络结构,固体网络结构包裹黏性体。
6、可选地,悬空部具有相对的根部和自由端部,悬空部经根部与基底连接,自由端部位于悬空部远离根部的一端,自由端部与至少部分缝隙相邻,黏弹性膜层位于自由端部的厚度大于黏弹性膜层位于根部的厚度。
7、可选地,黏弹性膜层沿自由端部朝向根部的方向延伸,黏弹性膜层的厚度沿自由端部朝向根部的方向逐渐减小。
8、可选地,至少部分悬空部的自由端部处于缝隙的交汇处,黏弹性膜层位于缝隙的交汇处的厚度大于黏弹性膜层位于根部的厚度。
9、可选地,缝隙的宽度范围为0.5um至10um;和/或,黏弹性膜层呈拱形结构;和/或,黏弹性膜层覆盖隔膜的悬空部和缝隙。
10、本申请实施例的另一方面,提供一种mems器件制备方法,方法包括:
11、在基底上形成隔膜;
12、在隔膜上形成缝隙以将隔膜划分为若干悬空部;
13、刻蚀基底形成与缝隙连通的背腔,若干悬空部于背腔内露出;
14、在隔膜上形成黏弹性膜层,黏弹性膜层于缝隙处封闭背腔。
15、可选地,在隔膜上形成黏弹性膜层包括:
16、在隔膜上形成液态膜层;
17、液态膜层经固化工艺形成黏弹性膜层。
18、可选地,在隔膜上形成液态膜层包括:
19、在隔膜上方,通过点胶或喷胶工艺在隔膜的中心处形成液态体;
20、液态体由隔膜的中心向边缘扩散以在缝隙处形成液态膜层。
21、可选地,液态膜层经固化工艺形成黏弹性膜层包括:
22、在加热环境中,液态膜层中的一部分交联形成固体网络结构、另一部分形成黏性体,固体网络结构包裹黏性体作为黏弹性膜层。
23、本申请的有益效果包括:
24、完整无缝隙的隔膜既存在灵敏度问题,也存在残余应力难以释放的问题,故通过在隔膜中形成与背腔连通的缝隙,从而对隔膜的灵敏度进行提升,并充分释放残余应力。但背腔也因缝隙能够与隔膜背离背腔的一侧连通,在工作于流体介质(如气体或液体)环境中时,会导致无法在隔膜的两侧建立稳定的压差。基于此,本申请中通过背腔和缝隙的配合先对隔膜内部残余应力进行充分释放,并在此基础上,在隔膜上设置黏弹性膜层,由黏弹性膜层重新覆盖并封闭缝隙,一方面可封闭缝隙以建立稳定压差,削减信号输出的波动与漂移,另一方面可基于黏弹性膜层中黏性部分显著改善其对隔膜中悬空部形变的影响,使得封闭缝隙后的隔膜的灵敏度仍处于理想区间,能够捕捉微弱信号,同时,黏弹性膜层中弹性部分则降低黏弹性膜层的流动性,保持其结构上的稳定性。最终实现稳定的信号输出、较高的灵敏度以及器件结构的稳定性。
1.一种mems器件,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的mems器件,其特征在于,所述黏弹性膜层包括黏性体和弹性骨架,所述黏性体填充至所述弹性骨架。
3.如权利要求2所述的mems器件,其特征在于,所述弹性骨架为固体网络结构,所述固体网络结构包裹所述黏性体。
4.如权利要求1所述的mems器件,其特征在于,所述悬空部具有相对的根部和自由端部,所述悬空部经所述根部与所述基底连接,所述自由端部位于所述悬空部远离所述根部的一端,所述自由端部与至少部分所述缝隙相邻,所述黏弹性膜层位于所述自由端部的厚度大于所述黏弹性膜层位于所述根部的厚度。
5.如权利要求4所述的mems器件,其特征在于,
6.如权利要求1至5任一项所述的mems器件,其特征在于,
7.一种mems器件制备方法,其特征在于,所述方法包括:
8.如权利要求7所述的mems器件制备方法,其特征在于,所述在所述隔膜上形成黏弹性膜层包括:
9.如权利要求8所述的mems器件制备方法,其特征在于,所述在所述隔膜上形成液态膜层包括:
10.如权利要求8所述的mems器件制备方法,其特征在于,所述液态膜层经固化工艺形成所述黏弹性膜层包括: