电容结构及电容式mems器件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及MEMS (Micro Electro Mechanical System，微机电系统）技术领 域，更具体的说，涉及一种电容结构及电容式MEMS器件。
【背景技术】
[0002] MEMS是一种以半导体技术为基础发展起来先进的微机电系统。MEMS器件以其体 积小、成本低、重量轻、集成性好等诸多优点，已经被越来越广泛的应用在如消费电子、医 疗、汽车等领域中。电容式MEMS器件是MEMS器件中重要分支之一，许多主流产品，例如麦 克风、压力传感器、陀螺仪、加速度计、谐振器等均基于电容式MEMS器件制作而成。但是，现 有的电容式MEMS器件的驱动和检测能力仍有提升的空间。 【实用新型内容】
[0003] 有鉴于此，本实用新型提供了一种电容结构及电容式MEMS器件，提高了电容式 MEMS器件的驱动和检测能力，提高了微机械器件的性能。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
[0005] 一种电容结构，应用于电容式MEMS器件，包括：
[0006] 多个第一极板和多个第二极板，所述第一极板和所述第二极板之间沿第一方向交 替设置；
[0007] 其中，在所述第一方向的切面上，所述第一极板和所述第二极板之间有交叠区域， 且所述第一极板的高度和所述第二极板的高度均大于所述交叠区域的高度。
[0008] 优选的，在所述第一方向的切面上，多个所述第一极板朝向相同的端部相齐平，且 多个所述第二极板朝向相同的端部相齐平。
[0009] 优选的，在所述第一方向的切面上，所述第一极板和所述第二极板的高度相同或 不同。
[0010] 优选的，所述第一极板和第二极板均为半导体极板或金属极板。
[0011] 优选的，所述第一极板和第二极板为硅极板或锗极板。
[0012] 一种电容式MEMS器件，包括电容电极，所述电容电极包括相对应设置的固定梳齿 和可动梳齿，所述固定梳齿包括多个第一极板，所述可动梳齿包括多个第二极板，所述第一 极板和第二极板之间沿第一方向交替设置；
[0013] 其中，在所述第一方向的切面上，所述第一极板和所述第二极板之间有交叠区域， 且所述第一极板的高度和第二极板的高度均大于所述交叠区域的高度。
[0014] 优选的，在所述第一方向的切面上，多个所述第一极板朝向相同的端部相齐平，且 多个所述第二极板朝向相同的端部相齐平。
[0015] 优选的，在所述第一方向的切面上，所述第一极板和所述第二极板的高度相同或 不同。
[0016] 优选的，所述第一极板和第二极板均为半导体极板或金属极板。
[0017] 优选的，所述第一极板和第二极板为硅极板或锗极板。
[0018] 相较于现有技术，本实用新型提供的技术方案至少具有以下优点：
[0019] 本实用新型提供的一种电容结构及电容式MEMS器件，包括：多个第一极板和多个 第二极板，所述第一极板和所述第二极板之间沿第一方向交替设置；其中，在所述第一方向 的切面上，所述第一极板和所述第二极板之间有交叠区域，且所述第一极板的高度和所述 第二极板的高度均大于所述交叠区域的高度。
[0020] 由上述内容可知，本实用新型提供的技术方案，通过将第一极板和第二极板的朝 向相同的两端均设置高低差，即在第一方向的切面上，第一极板的两端均高于第二极板具 有相同朝向的两端。当采用上述电容结构应用于电容电极中，且对电容电极通电而使得第 一极板和第二极板沿极板高度的延伸方向相对运动时，电容电极的电容大小变化率大，进 而提高了电容电极的驱动和检测能力，即提高了电容式MEMS器件的驱动和检测能力，提高 了微机械器件的性能。
【附图说明】
[0021] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述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 是本实用新型的实施例，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 可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0022] 图Ia为现有的一种电容结构的结构示意图；
[0023] 图Ib为图Ia中沿第一方向AA"的切面图；
[0024] 图2a为现有的一种电容结构的结构示意图；
[0025] 图2b为图2a中沿第一方向AA"的切面图；
[0026] 图3a为本申请实施例提供的一种电容式MEMS器件的结构示意图；
[0027] 图3b为图3a中沿第一方向AA"的切面图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0029] 正如【背景技术】所述，MEMS器件以其体积小、成本低、重量轻、集成性好等诸多优点， 已经被越来越广泛的应用在如消费电子、医疗、汽车等领域中。电容式MEMS器件是MEMS器 件中重要分支之一，许多主流产品，例如麦克风、压力传感器、陀螺仪、加速度计、谐振器等 均基于电容式MEMS器件制作而成。但是，现有的电容式MEMS器件的驱动和检测能力仍有 提升的空间。
[0030] 具体的，参考图Ia和图Ib所示，为一种应用于电容式MEMS器件的电容结构，图Ia 为现有的一种电容结构的结构示意图，图Ib为图Ia中沿第一方向AA"的切面图，其中，图 Ia和图Ib均为未通电时的静止状态图。电容结构包括多个第一极板100和多个第二极板 200,第一极板100和第二极板200沿第一方向AA"交替排列，其中，在第一方向AA"的切面 上，第一极板100和第二极板200任意一朝向相同的一端相齐平，而第一极板100和第二极 板200朝向相同的另一端具有高度差。
[0031] 根据电容计算公式：
[0032] C = ^1 a
[0033] 其中，C为电容大小，ε ^为真空介电常数，ε ^相对介电常数，A为第一极板和第二 极板的交叠区域面积，d第一极板和第二极板之间的间距；
[0034] 可得知，采用现有的这种电容结构，当对其通电而使得第一极板100和第二极板 200沿极板高度延伸方向相对往复运动时，仅单侧运动可使极板正对面积发生变化，故在整 个往复运动周期内两极板之间的电容变化率较小（两极板的边缘电容不予考虑），驱动和 检测能力低。
[0035] 基于此，本申请实施例提供了一种电容结构，应用于电容式MEMS器件，具体结合 图2a和2b所示，对本申请实施例提供的电容结构进行详细的描述，需要说明的是，本申请 实施例提供的图2a至3b均为未通电时的自然状态图。
[0036] 参考图2a所示，为本申请实施例提供的一种电容结构的结构示意图，图2b为图2a 中沿第一方向AA"的切面图，其中，电容结构包括：
[0037] 多个第一极板1和多个第二极板2,第一极板1和第二极板2之间沿第一方向AA" 交替设置；
[0038] 其中，在第一方向AA"的切面上，第一极板1和第二极板2之间有交叠区域，且第 一极板1的高度hi和第二极板2的高度h2均大于交叠区域的高度hs。
[0039] 由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，通过将第一极板和第二极板朝 向相同的两端均设置高低差，即在第一方向的切面上，第一极板的两端均高于第二极板具 有相同朝向的两端。当采用上述电容结构应用于电容电极中，且对电容电极通电而使得第 一极板和第二极板沿极板高度的延伸方向相对往复运动时，两方向的运动都可使极板正对 面积变化，电容电极的电容大小变化率大，进而提高了电容电极的驱动和检测能力，即提高 了电容式MEMS器件的驱动和检测能力，提高了微机械器件的性能。
[0040] 进一步的，为了简化制作方法，以及更优的提高电容结构的驱动和检测能力，在第 一方向的切面上，多个第一极板朝向相同的端部相齐平，且多个第二极板朝向相同的端部 相齐平，且在第一方向的切面上，第一极板和第二极板的高度相同或不同，其中，当第一极 板和第二极板的高度相同时，可以满足制作简单、产生的静电力均匀等要求，而当第一极板 和第二极板的高度不相同时，可以满足一些需要产生静电力不均的特殊应用环境，本申请 对此不作具体限制，需要根据实际应用确定第一极板和第二极板的高度。
[0041] 另外，在本申请其他实施例中，还可以将相邻两个第一极板之间朝向相同的端部 设置为不相齐平，和/或，将相邻两个第二极板之间朝向相同的端部设置为不相齐平，对此 本申请不作具体限制，需要根据实际应用进行具体的设计。
[0042] 本申请实施例对提供的第一极板和第二极板的材料不作具体限制，可选的，第一 极板和第二极板均为半导体极板或金属极板。例如，当第一极板和第二极板均为半导体极 板时，第一极板和第二极板可以为硅极板或锗极板；或者，当第一极板和第二极板均为金属 极板时，第一极板和第二极板可以为铝极板等。
[0043] 进一步的，本申请实施例提供的第一极板和第二极板的厚度范围均为I. 5 ym~ 10 μ m，包括端点值。
[0044] 相应的，本申请实施例还提供了一种电容式MEMS器件，具体结合图3a和3b所示， 对本申请实施例提供的电容式MEMS器件进行详细说明。
[0045] 参考图3a所示，为本申请实施例提供的一种MEMS器件的部分结构示意图，图3b 为图3a中沿第一方向AA"的切面图，其中，MEMS器件包括电容电极30,电容电极包括相对 应设置的固定梳齿31和可动梳齿32,固定梳齿31包括多个第一极板31a，可动梳齿32包 括多个第二极板32a，第一极板31a和第二极板32a之间沿第一方向AA"交替设置；
[0046] 其中，在第一方向AA"的切面上，第一极板31a和第二极板32a之间有交叠区域， 且第一极板31a的高度和第二极板32a的高度均大于交叠区域的高度。
[0047] 进一步的，为了简化制作方法，以及更优的提高电容结构的驱动和检测能力，在第 一方向的切面上，多个第一极板朝向相同的端部相齐平，且多个第二极板朝向相同的端部 相齐平，且在第一方向的切面上，第一极板和第二极板的高度相同或不同，其中，当第一极 板和第二极板的高度相同时，可以满足制作简单、产生的静电力均匀等要求，而当第一极板 和第二极板的高度不相同时，可以满足一些需要产生静电力不均的特殊应用环境，本申请 对此不作具体限制，需要根据实际应用确定第一极板和第二极板的高度。
[0048] 另外，在本申请其他实施例中，还可以将相邻两个第一极板之间朝向相同的端部 设置为不相齐平，和/或，将相邻两个第二极板之间朝向相同的端部设置为不相齐平，对此 本申请不作具体限制，需要根据实际应用进行具体的设计。
[0049] 本申请实施例对提供的第一极板和第二极板的材料不作具体限制，可选的，第一 极板和第二极板均为半导体极板或金属极板。例如，当第一极板和第二极板均为半导体极 板时，第一极板和第二极板可以为硅极板或锗极板；或者，当第一极板和第二极板均为金属 极板时，第一极板和第二极板可以为铝极板等。
[0050] 进一步的，本申请实施例提供的第一极板和第二极板的厚度范围均为1. 5 μπι~ 10 μ m，包括端点值。
[0051] 本申请实施例提供的一种电容结构及电容式MEMS器件，包括：多个第一极板和多 个第二极板，所述第一极板和所述第二极板之间沿第一方向交替设置；其中，在所述第一方 向的切面上，所述第一极板和所述第二极板之间有交叠区域，且所述第一极板的高度和所 述第二极板的高度均大于所述交叠区域的高度。
[0052] 由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，通过将第一极板和第二极板的 朝向相同的两端均设置高低差，即在第一方向的切面上，第一极板的两端均高于第二极板 具有相同朝向的两端。当采用上述电容结构应用于电容电极中，且对电容电极通电而使得 第一极板和第二极板沿极板高度的延伸方向相对往复运动时，两方向的运动都可使极板正 对面积变化，电容电极的电容大小变化率大，进而提高了电容电极的驱动和检测能力，即提 高了电容式MEMS器件的驱动和检测能力，提高了微机械器件的性能。
【主权项】
1. 一种电容结构，应用于电容式MEMS器件，其特征在于，包括： 多个第一极板和多个第二极板，所述第一极板和所述第二极板之间沿第一方向交替设 置； 其中，在所述第一方向的切面上，所述第一极板和所述第二极板之间有交叠区域，且所 述第一极板的高度和所述第二极板的高度均大于所述交叠区域的高度。
2. 根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，在所述第一方向的切面上，多个所述 第一极板朝向相同的端部相齐平，且多个所述第二极板朝向相同的端部相齐平。
3. 根据权利要求2所述的电容结构，其特征在于，在所述第一方向的切面上，所述第一 极板和所述第二极板的高度相同或不同。
4. 根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，所述第一极板和第二极板均为半导 体极板或金属极板。
5. 根据权利要求4所述的电容结构，其特征在于，所述第一极板和第二极板为硅极板 或锗极板。
6. -种电容式MEMS器件，包括电容电极，所述电容电极包括相对应设置的固定梳齿 和可动梳齿，其特征在于，所述固定梳齿包括多个第一极板，所述可动梳齿包括多个第二极 板，所述第一极板和第二极板之间沿第一方向交替设置； 其中，在所述第一方向的切面上，所述第一极板和所述第二极板之间有交叠区域，且所 述第一极板的高度和第二极板的高度均大于所述交叠区域的高度。
7. 根据权利要求6所述的电容式MEMS器件，其特征在于，在所述第一方向的切面上，多 个所述第一极板朝向相同的端部相齐平，且多个所述第二极板朝向相同的端部相齐平。
8. 根据权利要求7所述的电容式MEMS器件，其特征在于，在所述第一方向的切面上，所 述第一极板和所述第二极板的高度相同或不同。
9. 根据权利要求6所述的电容式MEMS器件，其特征在于，所述第一极板和第二极板均 为半导体极板或金属极板。
10. 根据权利要求9所述的电容式MEMS器件，其特征在于，所述第一极板和第二极板为 娃极板或锗极板。
【专利摘要】本实用新型公开了一种电容结构及电容式MEMS器件，包括：多个第一极板和多个第二极板，第一极板和第二极板之间沿第一方向交替设置；其中，在第一方向的切面上，第一极板和第二极板之间有交叠区域，且第一极板的高度和第二极板的高度均大于交叠区域的高度。本实用新型提供的技术方案，通过将第一极板和第二极板的朝向相同的两端均设置高低差，即在第一方向的切面上，第一极板的两端均高于第二极板具有相同朝向的两端。当采用上述电容结构应用于电容电极中，且对电容电极通电而使得第一极板和第二极板沿极板高度的延伸方向相对运动时，电容电极的电容大小变化率大，进而提高了电容式MEMS器件的驱动和检测能力，提高了微机械器件的性能。
【IPC分类】B81B3-00, B81B7-02
【公开号】CN204434267
【申请号】CN20787113
【发明人】郭梅寒, 王辉
【申请人】深迪半导体(上海)有限公司
【公开日】7月1日
【申请日】12月12日
