本技術(shù)涉及新型電聲元件制造和微電子器件等，尤其涉及一種mems結(jié)構(gòu)、電子煙開關(guān)、電子煙。

背景技術(shù)：

1、電子煙是一種模仿卷煙的電子產(chǎn)品，原理是將液態(tài)煙油加熱產(chǎn)生霧狀氣溶膠并吸入口中來模仿吸食真煙的效果。當(dāng)吸煙者使用電子煙時，煙氣通道內(nèi)會產(chǎn)生一定程度的負(fù)壓，從而導(dǎo)致壓力傳感器薄膜變形來輸出電信號，使電子煙開始工作，當(dāng)不再有吸煙動作時，電子煙關(guān)閉。

2、然而，在實現(xiàn)本實用新型的過程中，申請人發(fā)現(xiàn)壓電層的質(zhì)量成為制約電子煙開關(guān)靈敏度的關(guān)鍵因素。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、一、要解決的技術(shù)問題

2、本實用新型期望能夠至少部分解決上述技術(shù)問題中的其中之一。

3、二、技術(shù)方案

4、本實用新型第一方面提供了一種mems結(jié)構(gòu)，包括：si襯底，包括：襯底外環(huán)體；襯底背腔，形成于襯底外環(huán)體的內(nèi)側(cè)；sin振動支撐層，形成在si襯底的上方，覆蓋襯底背腔；aln種子層，形成于sin振動支撐層上；mo下電極層，部分地形成于aln種子層上；aln壓電功能層，形成于mo下電極層和未被mo下電極層覆蓋的aln種子層上；上電極層，形成于aln壓電功能層上方。

5、在本實用新型的一些實施例中，未被mo下電極層覆蓋的aln種子層的面積占整個aln種子層的面積的比例t滿足：40％≤t≤60％。

6、在本實用新型的一些實施例中，aln種子層的厚度介于5nm～200nm之間；aln壓電功能層的直徑小于10mm，厚度介于0.1μm～10μm之間。

7、在本實用新型的一些實施例中，aln種子層的厚度介于10nm～100nm之間；aln壓電功能層的直徑小于2mm，厚度介于0.3μm～2μm之間。

8、在本實用新型的一些實施例中，形成有溝槽結(jié)構(gòu)，溝槽結(jié)構(gòu)自上而下貫穿上電極層、aln壓電功能層、mo下電極層；或，溝槽結(jié)構(gòu)自上而下貫穿上電極層、aln壓電功能層；上電極層被溝槽結(jié)構(gòu)分割為：中心上電極層、外圍環(huán)形上電極層；aln壓電功能層被溝槽結(jié)構(gòu)分割為：中心壓電層、外圍環(huán)形壓電層。

9、在本實用新型的一些實施例中，aln種子層、aln壓電功能層、上電極層，三者外側(cè)的水平截面呈圓形；溝槽結(jié)構(gòu)的水平截面呈圓環(huán)形；上電極層被溝槽結(jié)構(gòu)分割為：中心圓形上電極層、外圍圓環(huán)形上電極層；aln壓電功能層被溝槽結(jié)構(gòu)分割為：中心圓形壓電層、外圍圓環(huán)形壓電層；滿足：

10、r1≤d1≤d2≤r2≤r3≤d3，r1≤0.707*r3≤r2

11、其中，r1為中心圓形上電極層的半徑；r2和r3分別為外圍圓環(huán)形上電極層的內(nèi)徑和外徑；d1為中心圓形壓電層的半徑；d2和d3分別為外圍圓環(huán)形壓電層的內(nèi)徑和外徑。

12、在本實用新型的一些實施例中，d1＝r1，d2＝r2，d3＞r3。

13、在本實用新型的一些實施例中，外圍環(huán)形上電極層在水平截面上具有徑向開口；外圍環(huán)形上電極層向徑向外側(cè)延伸形成第二焊盤；中心上電極層由徑向開口向徑向外側(cè)延伸，穿過外圍環(huán)形上電極層，形成與第二焊盤錯開的第一焊盤；中心上電極層與第一焊盤之間位置下方的壓電功能層保留。

14、本實用新型第二方面提供了一種電子煙開關(guān)，包括：如上的mems結(jié)構(gòu)；asic電路，連接于mems結(jié)構(gòu)的第一焊盤和第二焊盤，在asic電路中滿足以下連接方式其中之一：第一連接方式，第一焊盤輸出第一電信號，第二焊盤接地；第二連接方式，第一焊盤輸出第二電信號，第二焊盤輸出第三電信號，mo下電極層接地。

15、本實用新型第三方面提供了一種電子煙，包括：電子煙本體，其內(nèi)部設(shè)置霧化器；如上的電子煙開關(guān)，封裝于電子煙本體內(nèi)，其感應(yīng)用戶的抽吸動作得到感應(yīng)信號；微控制單元，封裝于電子煙本體內(nèi)，連接于電子煙開關(guān)和霧化器，其依照電子煙開關(guān)提供的感應(yīng)信號控制霧化器的開啟與關(guān)閉。

16、三、有益效果

17、從上述技術(shù)方案可知，本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)至少具有以下有益效果之一：

18、1.aln種子層提升了mo上電極層的生長質(zhì)量

19、在硅基底上預(yù)先生長的aln種子層界面上繼續(xù)生長mo下電極以及aln壓電功能層，與直接在硅基底上沉積下電極相比，aln與mo晶格失配比以及熱失配比更低、層間應(yīng)力更小，會得到表面更加平整的mo下電極層，而mo下電極層的粗糙度會直接影響aln壓電功能層的生長質(zhì)量。因此預(yù)鋪一層aln種子層，會使下電極和壓電層的生長質(zhì)量均得到提升，可以制備出更優(yōu)的壓電層，間接提高了mems的信號。

20、2.aln種子層對mo下電極層和aln壓電功能層的晶格取向的引導(dǎo)

21、通過在單晶硅表面預(yù)鋪一層10-50nm的aln種子層，具有良好的晶體結(jié)構(gòu)和c軸取向性質(zhì)，對其上的mo下電極層的晶體排列生長具有誘導(dǎo)作用，可以得到具有較低的缺陷密度和雜質(zhì)含量和更優(yōu)取向的mo下電極層。通過干法刻蝕將mo下電極層圖形化，分別形成中心圓形電極以及邊緣環(huán)形電極，之后繼續(xù)沉積aln壓電功能層。此時生長aln壓電功能層的襯底為圖形化后的下電極mo以及其他區(qū)域的aln種子層，襯底均具有優(yōu)異的c軸取向結(jié)構(gòu)，生長的aln壓電功能層與種子層和下電極具有同樣的c軸取向結(jié)構(gòu)。從晶格的角度來考慮，在aln種子層界面上制備壓電層aln將比在硅基底界面上制備的壓電層aln擇優(yōu)度生長更高，且一致性更強。

22、測試結(jié)果表明，aln材料同質(zhì)生長的比例越高，所獲得的aln壓電功能層質(zhì)量越高，但是，當(dāng)未被mo下電極層覆蓋的aln種子層的面積占整個aln種子層的面積的比例t大于60％時，aln壓電功能層質(zhì)量提升就比較緩慢了。同時，考慮到mo下電極層的面積大小會影響到輸出信號的強度，因此，在本實用新型的優(yōu)選實施例中，未被mo下電極層覆蓋的aln種子層的面積占整個aln種子層的面積的比例t滿足：40％≤t≤60％。

23、3.溝槽結(jié)構(gòu)釋放了薄膜應(yīng)力

24、利用干法刻蝕與濕法刻蝕相結(jié)合，將aln壓電功能層也實現(xiàn)圖形化，溝槽結(jié)構(gòu)將其分別形成中心圓形壓電層與外圍圓環(huán)形壓電層。在兩個電極之間的aln壓電功能層不連續(xù)，形成鏤空結(jié)構(gòu)，釋放薄膜應(yīng)力，可以在實現(xiàn)溫度補償?shù)幕A(chǔ)上，使其靈敏度得到大幅提升。

技術(shù)特征：

1.一種mems結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems結(jié)構(gòu)，其特征在于，未被mo下電極層覆蓋的aln種子層的面積占整個aln種子層的面積的比例t滿足：40％≤t≤60％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems結(jié)構(gòu)，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的mems結(jié)構(gòu)，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems結(jié)構(gòu)，其特征在于，形成有溝槽結(jié)構(gòu)，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的mems結(jié)構(gòu)，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的mems結(jié)構(gòu)，其特征在于，d1＝r1，d2＝r2，d3＞r3。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的mems結(jié)構(gòu)，其特征在于，

9.一種電子煙開關(guān)，其特征在于，包括：

10.一種電子煙，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及新型電聲元件制造和微電子器件等技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種MEMS結(jié)構(gòu)、電子煙開關(guān)、電子煙。本技術(shù)MEMS結(jié)構(gòu)包括：Si襯底，包括：襯底外環(huán)體；襯底背腔，形成于襯底外環(huán)體的內(nèi)側(cè)；SiN振動支撐層，形成在Si襯底的上方，覆蓋襯底背腔；AlN種子層，形成于SiN振動支撐層上；Mo下電極層，部分地形成于AlN種子層上；AlN壓電功能層，形成于Mo下電極層和未被Mo下電極層覆蓋的AlN種子層上；上電極層，形成于AlN壓電功能層上方。本技術(shù)中，AlN種子層提升了Mo上電極層的生長質(zhì)量，同時對Mo下電極層和AlN壓電功能層的晶格取向進(jìn)行引導(dǎo)，提高了晶體生長質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：史佳鑫,劉端
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽奧飛聲學(xué)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240531
技術(shù)公布日：2024/10/31