CN118057850A - Mems声学传感器、电子设备及mems声学传感器的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MEMS声学传感器、电子设备及一种MEMS声学传感器的制备方法。所述MEMS声学传感器包括基底、MEMS模块和光电模块。所述MEMS模块包括衬底、背极板和振膜，所述背极板设置在所述衬底远离所述基底的一侧，且所述背极板、所述衬底和所述基底共同形成容纳腔，所述振膜设置在所述背极板远离所述衬底的一侧，所述振膜与所述背极板之间形成真空间隙。本发明的一个技术效果在于，能够利用振膜与背极板之间形成的真空间隙，降低振膜的振动阻力，以能够降低MEMS声学传感器的封装尺寸，提高MEMS声学传感器的声学可靠性。

Description

MEMS声学传感器、电子设备及MEMS声学传感器的制备方法

技术领域

本发明涉及微机电***(MEMS)技术领域，更具体地，本发明涉及一种MEMS声学传感器、电子设备及一种MEMS声学传感器的制备方法。

背景技术

对于声音信号的采集，现有技术中通常采用MEMS麦克风直接检测，比如可以利用电容式MEMS麦克风以进行声音信号至电信号的转换，或者也可以利用光学MEMS麦克风以进行声音信号至光信号的转换等，均能够对比较微弱的声音信号进行检测。

但是，对于大多数的MEMS麦克风而言，由于需要振膜振动以进行声音信号的感测，因此大多数MEMS麦克风的封装尺寸均比较大，这也影响了MEMS麦克风的可靠性。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种新型的MEMS声学传感器、电子设备及一种MEMS声学传感器的制备方法，旨在解决现有技术中的至少一个问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种MEMS声学传感器。所述MEMS声学传感器包括：

基底；

MEMS模块，所述MEMS模块包括衬底、背极板和振膜，所述衬底设置在所述基底上，所述背极板设置在所述衬底远离所述基底的一侧，且所述背极板、所述衬底和所述基底共同形成容纳腔，所述振膜设置在所述背极板远离所述衬底的一侧，所述振膜与所述背极板之间形成真空间隙；

光电模块，所述光电模块设置于所述容纳腔中且朝向所述振膜，所述光电模块用于向所述振膜发射激光信号并接收所述振膜反射的激光信号。

可选地，所述真空间隙的厚度范围为1微米至5微米。

可选地，所述MEMS声学传感器还包括光栅，所述光栅设置在所述背极板靠近所述振膜的一侧，所述光栅与所述光电模块相对，所述光电模块用于通过所述光栅向所述振膜发射激光信号并接收所述振膜反射的激光信号。

可选地，所述MEMS模块还包括反光层，所述反光层设置于所述振膜靠近所述背极板的一侧。

可选地，所述反光层为金属层和多晶硅层中的至少一种。

可选地，所述背极板为透光板，所述背极板的厚度范围为1微米至10微米。

可选地，所述光电模块设置于所述基底上，且所述光电模块与所述基底电连接，所述光电模块包括激光发射器和至少一个激光接收器，所述激光发射器与所述光栅的中心相对，所述激光发射器用于通过所述光栅向所述振膜发射激光信号，所述激光接收器用于接收所述振膜反射的激光信号。

可选地，所述激光接收器包括第一激光接收器和第二激光接收器，所述第一激光接收器和所述第二激光接收器分别位于所述激光发射器的两侧。

可选地，所述光栅位于所述背极板的中部，所述光栅的长度范围为100微米至200微米。

可选地，所述基底上设置有凹槽，所述凹槽与所述光栅相对，所述激光发射器位于所述凹槽中。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括上述任意一项所述的一种MEMS声学传感器。

根据本发明的再一个方面，提供了一种MEMS声学传感器的制备方法。所述制备方法包括：

制作衬底；

在所述衬底上沉积背极板；

在所述背极板上沉积光栅；

在所述背极板上沉积振膜并在所述振膜和所述背极板之间形成真空间隙，得到MEMS模块；

将光电模块和所述MEMS模块依次装配于基底上。

可选地，所述在所述背极板上沉积振膜并在所述振膜和所述背极板之间形成真空间隙，包括：

在所述背极板上沉积牺牲层；

在所述牺牲层上沉积振膜，在所述振膜上刻蚀出释放孔；

牺牲层释放；

在所述振膜上沉积密封材料以密封所述释放孔，使所述振膜和所述背极板之间形成真空间隙。

可选地，在所述将光电模块和所述MEMS模块依次装配于基底上之前，还包括：

在所述MEMS模块上沉积保护层。

可选地，在所述将光电模块和所述MEMS模块装配于基底上之后，还包括：

塑封所述MEMS模块与基底；

去除所述保护层。

本发明的一个技术效果在于，通过设置基底、MEMS模块和光电模块，能够利用振膜与背极板之间形成的真空间隙，降低振膜的振动阻力，以能够降低MEMS声学传感器的封装尺寸，提高MEMS声学传感器的声学可靠性。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例的一种MEMS声学传感器的结构示意图；

图2是本发明实施例的一种MEMS声学传感器加上盖板的结构示意图；

图3是本发明实施例的一种MEMS声学传感器的去除基底的结构示意图；

图4是本发明实施例的另一种MEMS声学传感器的结构示意图；

图5是本发明实施例的一种MEMS声学传感器的制备过程示意图；

图6是本发明实施例的再一种MEMS声学传感器的结构示意图；

图7是本发明实施例的再一种MEMS声学传感器的去除保护层后的结构示意图。

附图标记说明：

1、基底；11、凹槽；2、MEMS模块；21、衬底；22、背极板；23、振膜；24、容纳腔；25、真空间隙；3、光电模块；31、激光发射器；32、激光接收器；4、光栅；5、反光层；6、保护层。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明提供了一种MEMS(微型机电***)声学传感器。微机电***(MEMS)声学传感器是基于MEMS技术制造的声学传感器，比如可以为MEMS麦克风，简单的说，微机电***声学传感器就是利用半导体材料形成电容器，并将电容器集成在微硅晶片上。采用微机电工艺形成的微机电声学传感器具有体积小、灵敏度高的特点，并且微机电声学传感器具有良好的射频干扰(RFI)及电磁干扰(EMI)抑制能力。MEMS声学传感器常用于中高端手机等电子设备中。

如图1-图7所示，根据本发明的一个方面，提供了一种MEMS声学传感器。所述MEMS声学传感器包括：

基底1；

MEMS模块2，所述MEMS模块2包括衬底21、背极板22和振膜23，所述衬底21设置在所述基底1上，所述背极板22设置在所述衬底21远离所述基底1的一侧，且所述背极板22、所述衬底21和所述基底1共同形成容纳腔24，所述振膜23设置在所述背极板22远离所述衬底21的一侧，所述振膜23与所述背极板22之间形成真空间隙25；

光电模块3，所述光电模块3设置于所述容纳腔24中且朝向所述振膜23，所述光电模块3用于向所述振膜23发射激光信号并接收所述振膜23反射的激光信号。

如图1-图3所示，本发明实施例的MEMS模块2包括依次沉积而成的衬底21、背极板22和振膜23。其中，在将衬底21沉积于基底1上的过程中，衬底21与基底1之间形成背腔，背极板22设置于衬底21远离基底1的一侧，以使得背极板22、衬底21与基底1共同围成容纳腔24，也即背腔。

该容纳腔24可以用来容纳光电模块3或者其它结构，以形成不同种类的MEMS声学传感器，比如可以利用容纳腔24来容纳并设置光电模块3以形成光学声学传感器，或者可以利用容纳腔24来设置声腔以形成电容式声学传感器。

在此基础上，将振膜23设置在背极板22远离衬底21的一侧，且使得振膜23与背极板22之间形成真空间隙25。具体可以先在背极板22上沉积一层牺牲层，在牺牲层上沉积振膜23，并在振膜23上刻蚀出释放孔，最后由释放孔释放部分牺牲层并在振膜23上沉积密封材料以密封释放孔，使得振膜23与背极板22之间形成真空间隙25。

如图1-图3所示，本发明实施例通过设置振膜23与背极板22之间形成真空间隙25，使得振膜23与背极板22之间的间隙中形成真空，避免在振膜23与背极板22之间的间隙中留存气体，以能够极大地降低振膜23与背极板22之间间隙内的阻力，进而能够降低振膜23振动时的阻力，提高光电模块3对于振膜23反射的激光信号强度的检测精度，提高了MEMS声学传感器的检测精度和声学顺性，也降低了MEMS声学传感器工作时的噪音，增强了MEMS声学传感器的信噪比。

另外，通过将振膜23与背极板22之间的间隙设置为真空间隙25，使得能够通过该真空间隙25降低振膜23的振动阻力，因此也能够在保证振膜23振动幅度和灵敏性的同时减小振膜23与背极板22之间的间隙尺寸，从而能够降低MEMS声学传感器的封装尺寸，提高MEMS声学传感器的声学可靠性。

在一个实施例中，可以设置振膜23的厚度小于或者等于1微米，以能够在利用振膜23感知外界的声压的同时，降低MEMS声学传感器的封装尺寸。

在另一个实施例中，考虑到振膜23与背极板22之间的间隙为真空间隙25，而振膜23另外一侧通常为大气压，使得需要设置振膜23具有足够的硬度以能够抵抗大气压，比如振膜可以为氮化硅材料、多晶硅材料或者其它常用的材料，可以避免振膜23过软导致的难以在外界声压下振动，保证了MEMS声学传感器的可靠性。

如图1-图3所示，本发明实施例的MEMS声学传感器还包括光电模块3，光电模块3设置于容纳腔24中且朝向振膜23，具体可以是将光电模块3直接设置在基底1上并朝向振膜23，以能够简便MEMS声学传感器的加工工艺；也可以是将光电模块3通过支架设置在基底1上并朝向振膜23，以能够便于光电模块3的安装与拆卸，便于光电模块3的维修与更换；还可以是将光电模块3设置在背极板22靠近基底1的一侧并使光电模块3朝向振膜23，以能够节省基底1的上表面的布置空间，进而提高基底1的上表面的空间利用率。

如图3所示，在控制光电模块3向振膜23发射激光信号的情况下，该激光信号可以透过背极板22传递至振膜23上，振膜23能够对该激光信号进行反射并将反射的激光信号传回至光电模块3。当外界有声压作用到振膜23上时，振膜23能够相应产生振动，使得振膜23与背极板22之间的距离发生变化，进而使得振膜23接收到的光电模块3发射的激光信号的强度也相应发生变化，比如当振膜23朝向背极板22方向振动时，由于振膜23与光电模块3之间的距离减小，使得振膜23接收到的光电模块3发射的激光信号的强度较大；当振膜23背离背极板22方向振动时，由于振膜23与光电模块3之间的距离增大，使得振膜23接收到的光电模块3发射的激光信号的强度较小。据此振膜23反射至光电模块3的激光信号的强度同样也发生变化，从而光电模块3能够检测到振膜23反射回来的不同强度的激光信号，以实现声音信号至光信号的转换。

本发明实施例通过设置基底1、MEMS模块2和光电模块3，能够利用振膜23与背极板22之间形成的真空间隙25，降低振膜23的振动阻力，以能够在保证振膜23振动幅度和灵敏性的同时降低MEMS声学传感器的封装尺寸，提高MEMS声学传感器的声学可靠性，便于MEMS声学传感器的小型化发展。同时结合光电模块3，光电模块能够通过检测振膜23反射回来光电模块3的激光信号的强度，实现对微弱的声音信号的检测，从而提高了MEMS声学传感器的检测灵敏度和检测范围。

可选地，所述真空间隙25的厚度范围为1微米至5微米。

如图1-图3所示，本发明实施例设置真空间隙25的厚度范围为1微米至5微米，使得该MEMS模块2能够适应大多数波长的激光信号，便于在对应的激光信号下能够利用振膜23与背极板22之间的偏压调整该MEMS模块2至工作状态下的最佳点，以使该MEMS声学传感器具有良好的检测灵敏度和动态检测范围。

其中，参见图1，对于振膜23与背极板22之间的真空间隙25的厚度H的值，可以通过振膜23与背极板22之间的偏压调整H为(八分之一叠加四分之N)倍的激光信号的波长，N为整数，以能够便于调整该MEMS模块2至工作状态下的最佳点，使得该MEMS声学传感器具有良好的检测灵敏度和动态检测范围。

另外，本发明实施例保持振膜23与背极板22之间的真空间隙25的厚度范围为1微米至5微米，使得能够在利用该真空间隙25降低振膜23的振动阻力，以能够在保证振膜23振动幅度和灵敏性的同时降低MEMS声学传感器的封装尺寸，提高MEMS声学传感器的声学可靠性，也能够避免该真空间隙25的厚度H过大，便于光电模块3通过振膜23反射回来的激光信号的强度，对微弱的声音信号的检测，从而提高了MEMS声学传感器的检测灵敏度和检测范围。

可选地，所述MEMS声学传感器还包括光栅4，所述光栅4设置在所述背极板22靠近所述振膜23的一侧，所述光栅4与所述光电模块3相对，所述光电模块3用于通过所述光栅4向所述振膜23发射激光信号并接收所述振膜23反射的激光信号。

如图1-图3所示，本发明实施例的MEMS声学传感器还包括光栅4，光栅4可以设置在背极板22靠近振膜23的一侧，且设置光栅4与光电模块3相对，使得在光电模块3向振膜23发射激光信号的情况下，光电模块3发射的激光信号能够先通过光栅4进行衍射，衍射之后再传递至振膜23上，以能够利用光栅4增强振膜23上接收到的激光信号的强度，从而也增强了振膜23反射回光电模块3的激光信号的强度，便于光电模块3内的激光接收器32对反射回来的激光信号进行检测，提高了MEMS声学传感器的检测灵敏度和检测精度，也提高了MEMS声学传感器的声学性能。

其中，在振膜23接收到光电模块3通过光栅4发射的激光信号后，振膜23也能够通过光栅4反射激光信号，以能够增强光电模块3接收到的振膜23反射回来的激光信号的强度，便于光电模块3内的激光接收器32对反射回来的激光信号进行检测，提高了MEMS声学传感器的检测灵敏度和检测精度。

并且，本发明实施例通过设置光栅4与光电模块3相对，使得光电模块3能够沿竖直方向向振膜23发射激光，能够缩短光电模块3与光栅4之间的距离，从而降低光电模块3发射的激光信号在传递过程中的损失，保证振膜23上接收到的激光信号的强度，从而也加强了振膜23反射回光电模块3的激光信号的强度，便于光电模块3内的激光接收器32对反射回来的激光信号进行检测，提高了MEMS声学传感器的检测灵敏度和检测精度。

在一个实施例中，根据实际的MEMS声学传感器的内部空间布置，也可以将光栅4粘接或者通过其它方式连接在背极板22远离振膜23的一侧，使得光电模块3发射的激光信号能够先经过光栅4进行衍射，之后再透过背极板22传递至振膜23上，同样振膜23反射回来的激光信号也可以先透过背极板22，之后再经过光栅4衍射并传递至光电模块3上。

在另一个实施例中，根据实际背极板22上的布置，还可以设置光栅4与光电模块3错位，通过调整光电模块3向振膜23发射激光信号的发射角度，同样能够利用光栅4对光电模块3发射的激光信号进行衍射，以加强振膜23上接收到的激光信号的强度，进而加强了振膜23反射回光电模块3的激光信号的强度，便于光电模块3内的激光接收器32对反射回来的激光信号进行检测，提高了MEMS声学传感器的检测灵敏度和检测精度。

在再一个实施例中，由于光栅4可以包括多个平行狭缝，还可以通过调整狭缝的宽度、间距、总数量或者总长度来调整光栅4的衍射能力，进而调整振膜23上接收到的激光信号的强度，以调整MEMS声学传感器的检测灵敏度，适应不同的灵敏度需求。

另外，根据实际的MEMS声学传感器的应用需求，还可以对背极板22上的光栅4的图案进行自定义设计，比如光栅4图案可以为对称结构，也可以为不对称结构，可以为多个狭缝，也可以为多个圆孔。

可选地，所述MEMS模块2还包括反光层5，所述反光层5设置于所述振膜23靠近所述背极板22的一侧。

如图1所示，本发明实施例设置MEMS模块2还包括反光层5，反光层5设置在振膜23靠近背极板22的一侧。在光电模块3向振膜23发射激光信号的情况下，设置在振膜23靠近背极板22一侧的反光层5能够接收到光电模块3发射的激光信号，以能够利用反光层5自身优异的反光特性加强反射回光电模块3的激光信号的强度，便于光电模块3内的激光接收器32对反射回来的激光信号进行检测，提高了MEMS声学传感器的检测灵敏度和检测精度，也提高了MEMS声学传感器的声学性能。

可选地，所述反光层5为金属层和多晶硅层中的至少一种。

具体地，本发明实施例设置反光层5为金属层和多晶硅层中的至少一种，比如反光层5可以为金属层或者多晶硅层，反光层5也可以为金属层和多晶硅层的组合。其中，金属层可以为金层、银层、铝层、锡层或者其它金属材料沉积的层状结构。

本发明实施例在振膜23为氮化硅材料的情况下，可以在振膜23靠近背极板22的一侧设置金属层或者多晶硅层中的至少一种，以加强反射回光电模块3的激光信号的强度，便于光电模块3内的激光接收器32对反射回来的激光信号进行检测，提高了MEMS声学传感器的检测灵敏度和检测精度，也提高了MEMS声学传感器的声学性能。

在另一实施例中，考虑到MEMS声学传感器的整体尺寸，也可以设置振膜23采用多晶硅材料，以能够利用多晶硅材料自身优异的反光特性，同样能够加强反射回光电模块3的激光信号的强度，便于光电模块3内的激光接收器32对反射回来的激光信号进行检测，提高了MEMS声学传感器的检测灵敏度和检测精度，同时也降低了MEMS声学传感器的制作工艺难度，降低了MEMS声学传感器的整体尺寸，提高了MEMS声学传感器的可靠性。

可选地，所述背极板22为透光板，所述背极板22的厚度范围为1微米至10微米。

具体地，本发明实施例设置背极板22为透光板，在光电模块3向振膜23发射激光信号的情况下，透光板能够透过较大部分的激光信号，以保证振膜23能够接收到足够强度的激光信号，降低激光信号的损失，进而保证了振膜23反射回光电模块3的激光信号的强度，便于光电模块3内的激光接收器32对反射回来的激光信号进行检测，提高了MEMS声学传感器的检测灵敏度和检测精度。

另外，本发明实施例设置背极板22的厚度范围可以为1微米至10微米，能够在保证背极板22具有较好的机械强度的同时，避免背极板22过厚带来的MEMS声学传感器的整体尺寸的增加，保证了MEMS声学传感器的可靠性。

可选地，所述光电模块3设置于所述基底1上，且所述光电模块3与所述基底1电连接，所述光电模块3包括激光发射器31和至少一个激光接收器32，所述激光发射器31与所述光栅4的中心相对，所述激光发射器31用于通过所述光栅4向所述振膜23发射激光信号，所述激光接收器32用于接收所述振膜23反射的激光信号。

如图1和图2所示，本发明实施例将光电模块3设置于基底1上，且设置光电模块3与基底1电连接。比如可以通过固晶工艺直接将光电模块3装配至基底1上，并通过打线工艺将光电模块3与基底1电连接；也可以在基底1上设置支架，将光电模块3安装于支架内，并通过打线工艺将光电模块3与基底1电连接，均可使得光电模块3能够将检测到的振膜23反射回来的激光信号传递至基底1上，以实现声音信号至光信号至电信号的转换。

其中，基底1可以为PCB(Printed Circuit Board)，也即印制电路板，使得能够在利用PCB连接光电模块3以实现光信号至电信号的转换的同时，PCB还能够支撑其上设置的MEMS模块2和光电模块3，以保证MEMS声学传感器的整体强度。

在一个实施例中，还可以设置基底1为硬质支撑层，并在基底1靠近衬底21的一侧设置FPC(Flexible Printed Circuit)，也即柔性电路板。将光电模块3设置于FPC上并与FPC电连接，同样能够利用FPC实现光信号至电信号的转换。

在另一个实施例中，还可以通过调整基底1上设置的光电模块3与光栅4之间的距离，以调整光电模块3通过光栅4衍射至振膜23的激光信号的强度，进而能够调整振膜23接收到的激光信号的强度，也调整振膜23反射回光电模块3的激光信号的强度，调整MEMS声学传感器的检测灵敏度。

如图1和图2所示，本发明实施例设置光电模块3包括激光发射器31和至少一个激光接收器32，比如激光接收器32可以为单个，也可以为多个。设置激光发射器31与光栅4的中心相对，便于激光发射器31沿竖直方向通过光栅4向振膜23发射激光信号，激光接收器32用于接收振膜23反射的激光信号，以使得光电模块3实现声音信号至光信号的转换。

可选地，所述激光接收器32包括第一激光接收器和第二激光接收器，所述第一激光接收器和所述第二激光接收器分别位于所述激光发射器31的两侧。

如图1-图4所示，本发明实施例设置激光接收器32包括第一激光接收器和第二激光接收器，第一激光接收器和第二激光接收器可以分别位于激光发射器31的两侧，比如第一激光接收器和第二激光接收器分别位于激光信号的衍射条纹1级处，或者第一激光接收器和第二激光接收器分别位于激光信号的衍射条纹2级处，均能够保证第一激光接收器和第二激光接收器接收到的振膜23反射回来的激光信号的强度，从而提高MEMS声学传感器的检测灵敏度。

在另一个实施例中，根据实际基底1上表面的布置，也可以将第一激光接收器和第二激光接收器设置于激光发射器31的同侧，以使第一激光接收器和第二激光接收器能够接收振膜23反射的激光信号，进而实现声音信号至光信号的转换。

在再一个实施例中，还可以再增加激光接收器32的数量，以增加布置在激光发射器31的周围的激光接收器32的总数量，使得多个激光接收器32均能够接收振膜23反射回来的激光信号，增强了光电模块3接收到振膜23反射回来的激光信号的总强度，便于光电模块3对反射回来的激光信号进行检测，提高了MEMS声学传感器的检测灵敏度。

可选地，所述光栅4位于所述背极板22的中部，所述光栅4的长度范围为100微米至200微米。

如图1-图4所示，本发明实施例的光栅4设置于背极板22的中部，使得在光电模块3通过光栅4向振膜23发射激光信号的情况下，振膜23的中部能够接收到较大强度的激光信号，同样也能够保证振膜23反射回光电模块3的激光信号的强度，提高了MEMS声学传感器的检测灵敏度。

并且，当外界声压作用于振膜23中部时，相比于边缘的振膜23，中部的振膜23对外界声压的感知更为灵敏，中部的振膜23的振动幅度也更大。将光栅4设置于背极板22的中部使得光栅4与振膜23的中部相对，也能够加强光电模块3对微弱的声音信号的检测能力，从而提高了MEMS声学传感器的检测灵敏度和检测精度。

在一个实施例中，本发明实施例设置光栅4的长度范围为100微米至200微米，能够在利用光栅4加强振膜23上接收到的激光信号的强度，增强振膜23反射回光电模块3的激光信号的强度，以提高MEMS声学传感器的检测灵敏度的同时，保证背极板22的强度。

在另一个实施例中，根据实际MEMS声学传感器的背极板22设计，也可以将光栅4设置于背极板22的边缘，同样能够利用光栅4加强振膜23上接收到的激光信号的强度，增强振膜23反射回光电模块3的激光信号的强度，以提高MEMS声学传感器的检测灵敏度。

可选地，所述基底1上设置有凹槽11，所述凹槽11与所述光栅4相对，所述激光发射器31位于所述凹槽11中。

如图4所示，本发明实施例可以在基底1上设置凹槽11，以利用凹槽11来容纳和固定激光发射器31，能够便于激光发射器31的安装与拆卸，提高了激光发射器31维修更换的便利性。

并且，设置凹槽11与光栅4相对，使得位于凹槽11中的激光发射器31也与光栅4相对，进而激光发射器31能够沿竖直方向向振膜23发射激光。另外，还可以在背极板22靠近基底1的一侧设置准直透镜，以维持激光发射器31发射的激光信号的准直性，以保证振膜23接收到的激光信号的强度。

在另一个实施例中，也可以设置凹槽11与光栅4错位，通过调整位于凹槽11中的激光发射器31的发射角度，同样能够使得激光发射器31通过光栅4向振膜23发射激光信号。

在再一个实施例中，还可以调整凹槽11的深度，以调整位于凹槽11中的激光发射器31与光栅4之间的距离，调整振膜23接收到的激光发射器31通过光栅4发射的激光信号的强度，进而能够调整光电模块3对振膜23反射回来的激光信号的检测能力，同时也能够相应调整位于激光发射器31两侧的激光接收器32的布置位置，便于激光接收器32的布置，降低该MEMS声学传感器的制作难度。

如图2所示，本发明实施例可以利用带声孔的金属外壳与基底1塑封，

以形成前进音封装的MEMS声学传感器。当外界的声压从声孔进入MEMS声学传感器并作用于振膜23上时，振膜23能够比较灵敏地响应并发生振动，以便于光电模块3对振膜23反射回的激光信号的强度进行检测，提高了MEMS声学传感器的声学性能。

本发明还提供了一种电子设备。该电子设备包括上述任意一项所述的MEMS声学传感器。应用上述MEMS声学传感器的电子设备能够将声音信号转换为光信号再转换为电信号，该电子设备也应当具有上述MEMS声学传感器所具有的技术效果。

本发明还提供了一种MEMS声学传感器的制备方法。所述制备方法包括：

制作衬底21；

在所述衬底21上沉积背极板22；

在所述背极板22上沉积光栅4；

在所述背极板22上沉积振膜23并在所述振膜23和所述背极板22之间形成真空间隙25，得到MEMS模块2；

将光电模块3和所述MEMS模块2依次装配于基底1上。

其中，在背极板22上沉积光栅4，包括在背极板22上的部分区域沉积光栅4，比如图5中的可以在背极板22的中部沉积光栅4。

可选地，所述在所述背极板22上沉积振膜23并在所述振膜23和所述背极板22之间形成真空间隙25，包括：

在所述背极板22上沉积牺牲层；

在所述牺牲层上沉积振膜23，在所述振膜23上刻蚀出释放孔；

牺牲层释放；

在所述振膜23上沉积密封材料以密封所述释放孔，使所述振膜23和所述背极板22之间形成真空间隙25。

本发明实施例通过上述制备方法使得振膜23与背极板22之间形成真空间隙25，使得振膜23与背极板22之间的间隙中形成真空，避免在振膜23与背极板22之间的间隙中留存气体，以能够极大地降低振膜23与背极板22之间间隙内的阻力，进而能够降低振膜23振动时的阻力，提高光电模块3对于振膜23反射的激光信号强度的检测精度，提高了MEMS声学传感器的检测精度和声学顺性，也降低了MEMS声学传感器工作时的噪音，增强了MEMS声学传感器的信噪比。

下面结合图5详细介绍MEMS声学传感器的制备方法：

第一步，沉积衬底21，衬底21可以为硅衬底(未示出)；

第二步，在衬底21上沉积一层氮化硅形成背极板22，在背极板22的中部沉积第一种多晶硅以制作光栅4，在背极板22的两侧沉积第二种多晶硅以制作背电极，如图5中a所示；

其中，背极板22可以采用氮化硅材料沉积而成，能够保证背极板22具有良好的强度和透光性，也能够便于后续的牺牲层释放。

第三步，沉积牺牲层，这些牺牲层可以是低温沉积的氧化硅、二氧化硅、氮化硅等。并且，在牺牲层上刻蚀形成凹槽，以便进一步沉积材料，如图5中b所示；

第四步，沉积第三种多晶硅得到振膜23，在所述振膜23上刻蚀释放孔如图5中c所示；

第五步，在振膜23的两侧沉积氮化硅以进行钝化处理，如图5中d所示；

第六步，牺牲层释放，可以利用稀释的氢氟酸或者氟化铵和氢氟酸的组合来释放牺牲层，如图5中e所示；

其中，可以利用第四步中振膜23上的释放孔来释放牺牲层。

第七步，选择性地沉积氮化硅以密封释放孔，使得振膜23与背极板22之间形成真空间隙25，如图5中f所示；

第八步，沉积铬镍铝等材料作为焊接点，如图5中g所示；

第九步，选择性地释放衬底层21以形成容纳腔24，如图5中h所示。

可选地，在所述将光电模块3和所述MEMS模块2依次装配于基底1上之前，还包括：

在所述MEMS模块2上沉积保护层6。

如图6所示，在将MEMS模块2与基底1塑封之前，可以先在MEMS模块2上设置一层保护层6，以能够利用保护层6保护MEMS模块2内部的振膜23等其它结构，避免MEMS模块2内部的结构在装配或者塑封过程中受到损坏。其中，可以设置保护层6具有足够的强度，以能够较好地保护MEMS模块2内部的结构，提高MEMS声学传感器的结构可靠性。

可选地，在所述将光电模块3和所述MEMS模块2装配于基底1上之后，还包括：

塑封所述MEMS模块2与基底1；

去除所述保护层6。

如图7所示，本发明实施例的保护层6可以在MEMS模块2与基底1的塑封完成后去除，以能够降低MEMS声学传感器的整体尺寸。比如可以设置保护层6为光刻胶层，光刻胶层能够在较好地保护MEMS模块2内部的结构的同时，也便于去除，以能够降低MEMS声学传感器的整体尺寸，提高MEMS声学传感器的声学可靠性。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种MEMS声学传感器，其特征在于，包括：

基底(1)；

MEMS模块(2)，所述MEMS模块(2)包括衬底(21)、背极板(22)和振膜(23)，所述衬底(21)设置在所述基底(1)上，所述背极板(22)设置在所述衬底(21)远离所述基底(1)的一侧，且所述背极板(22)、所述衬底(21)和所述基底(1)共同形成容纳腔(24)，所述振膜(23)设置在所述背极板(22)远离所述衬底(21)的一侧，所述振膜(23)与所述背极板(22)之间形成真空间隙(25)；

光电模块(3)，所述光电模块(3)设置于所述容纳腔(24)中且朝向所述振膜(23)，所述光电模块(3)用于向所述振膜(23)发射激光信号并接收所述振膜(23)反射的激光信号。

2.根据权利要求1所述的一种MEMS声学传感器，其特征在于，所述真空间隙(25)的厚度范围为1微米至5微米。

3.根据权利要求1所述的一种MEMS声学传感器，其特征在于，还包括光栅(4)，所述光栅(4)设置在所述背极板(22)靠近所述振膜(23)的一侧，所述光栅(4)与所述光电模块(3)相对，所述光电模块(3)用于通过所述光栅(4)向所述振膜(23)发射激光信号并接收所述振膜(23)反射的激光信号。

4.根据权利要求1所述的一种MEMS声学传感器，其特征在于，所述MEMS模块(2)还包括反光层(5)，所述反光层(5)设置于所述振膜(23)靠近所述背极板(22)的一侧。

5.根据权利要求4所述的一种MEMS声学传感器，其特征在于，所述反光层(5)为金属层和多晶硅层中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种MEMS声学传感器，其特征在于，所述背极板(22)为透光板，所述背极板(22)的厚度范围为1微米至10微米。

7.根据权利要求3所述的一种MEMS声学传感器，其特征在于，所述光电模块(3)设置于所述基底(1)上，且所述光电模块(3)与所述基底(1)电连接，所述光电模块(3)包括激光发射器(31)和至少一个激光接收器(32)，所述激光发射器(31)与所述光栅(4)的中心相对，所述激光发射器(31)用于通过所述光栅(4)向所述振膜(23)发射激光信号，所述激光接收器(32)用于接收所述振膜(23)反射的激光信号。

8.根据权利要求7所述的一种MEMS声学传感器，其特征在于，所述激光接收器(32)包括第一激光接收器和第二激光接收器，所述第一激光接收器和所述第二激光接收器分别位于所述激光发射器(31)的两侧。

9.根据权利要求3所述的一种MEMS声学传感器，其特征在于，所述光栅(4)位于所述背极板(22)的中部，所述光栅(4)的长度范围为100微米至200微米。

10.根据权利要求7所述的一种MEMS声学传感器，其特征在于，所述基底(1)上设置有凹槽(11)，所述凹槽(11)与所述光栅(4)相对，所述激光发射器(31)位于所述凹槽(11)中。

11.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至10中任意一项所述的一种MEMS声学传感器。

12.一种MEMS声学传感器的制备方法，其特征在于，包括：

制作衬底；

在所述衬底上沉积背极板；

在所述背极板上沉积光栅；

在所述背极板上沉积振膜并在所述振膜和所述背极板之间形成真空间隙，得到MEMS模块；

将光电模块和所述MEMS模块依次装配于基底上。

13.根据权利要求12所述的一种MEMS声学传感器的制备方法，其特征在于，

所述在所述背极板上沉积振膜并在所述振膜和所述背极板之间形成真空间隙，包括：

在所述背极板上沉积牺牲层；

在所述牺牲层上沉积振膜，在所述振膜上刻蚀出释放孔；

牺牲层释放；

在所述振膜上沉积密封材料以密封所述释放孔，使所述振膜和所述背极板之间形成真空间隙。

14.根据权利要求12所述的一种MEMS声学传感器的制备方法，其特征在于，在所述将光电模块和所述MEMS模块依次装配于基底上之前，还包括：

在所述MEMS模块上沉积保护层。

15.根据权利要求14所述的一种MEMS声学传感器的制备方法，其特征在于，在所述将光电模块和所述MEMS模块装配于基底上之后，还包括：

塑封所述MEMS模块与基底；

去除所述保护层。