CN203279171U

CN203279171U - Mems麦克风

Info

Publication number: CN203279171U
Application number: CN 201320236324
Authority: CN
Inventors: 蔡孟锦
Original assignee: Goertek Inc
Current assignee: Goertek Inc
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2023-05-03

Abstract

本实用新型提供一种MEMS麦克风，包括基底、背极板、振膜、绝缘层、支撑层和电极；背极板包括第一背极板和第二背极板，绝缘层包括第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层，支撑层包括第一支撑层和第二支撑层。第一绝缘层设置在基底和第一背极板之间，第二绝缘层设置在第一背极板的上方。第一支撑层设置在第二绝缘层和振膜之间，第二支撑层设置在振膜和第三绝缘层之间，在振膜上设置有向第二绝缘层方向延伸的振膜突出件，在第三绝缘层上设置有向振膜方向延伸的绝缘层突出件；第二背极板设置在第三绝缘层上方；电极分别设置在第一背极板和第二背极板上。本实用新型提供的MEMS麦克风，能够解决总谐波失真值、振膜与背极板黏粘和短路的问题。

Description

MEMS麦克风

技术领域

本实用新型涉及MEMS麦克风技术领域，更为具体地，涉及一种MEMS麦克风。

背景技术

随着社会的进步和技术的发展，近年来，手机、笔记本电脑等电子产品体积不断减小，人们对这些便携电子产品的性能要求也越来越高，从而也要求与之配套的电子零件的体积不断减小、性能和一致性不断提高。MEMS（Micro-Electro-Mechanical-System，简称MEMS）工艺集成的MEMS麦克风开始被批量应用到手机、笔记本电脑等电子产品中，其封装体积比传统的驻极体麦克风小，因此受到大部分麦克风生产商的青睐。

目前，麦克风结构多为单振膜跟单背极板组合的设计，现有MEMS麦克风背极板结构有两种，一种是MEMS麦克风的振膜在下，背极板在上的结构设计；另外一种是MEMS麦克风的振膜在上，背极板在下的结构设计。

这两种MEMS麦克风结构中，单振膜和单背极板之间设置有支撑层，麦克风的线性度特性低，并且MEMS麦克风的THD Value（Total HarmonicDistortion，又称为总谐波失真值）较大。

同时，振膜在自由振动时，可能会与背极板发生沾黏或者短路，从而影响声电转换的实现。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种MEMS麦克风，以解决总谐波失真值、振膜与背极板黏粘和短路的问题。

本实用新型提供一种MEMS麦克风，包括基底、背极板、振膜、绝缘层、支撑层和电极；背极板包括第一背极板和第二背极板，绝缘层包括第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层，支撑层包括第一支撑层和第二支撑层。第一绝缘层设置在基底和第一背极板之间，第二绝缘层设置在第一背极板的上方。第一支撑层设置在第二绝缘层和振膜之间，第二支撑层设置在振膜和第三绝缘层之间，其中，在振膜上设置有向第二绝缘层方向延伸的振膜突出件，在第三绝缘层上设置有向振膜方向延伸的绝缘层突出件；其中，第二背极板设置在第三绝缘层上方；电极分别设置在第一背极板和第二背极板上。

此外，优选的结构是，在第一背极板和第二背极板上均设置有多个通孔；第一背极板和第二背极板上的通孔分别与第一绝缘层和第二绝缘层上的通孔一一对应。

此外，优选的结构是，设置在第一支撑层和第二支撑层之间的振膜与第二绝缘层和第三绝缘层之间分别形成所述振膜振动的空气间隙。

从上面的技术方案可知，本实用新型的MEMS麦克风，采用双背极板的结构，并且振膜设置在两个背极板之间，这种设计结构通过振膜与背极板距离之间的相互补偿，能够减少MEMS麦克风的线性失真，并且降低MEMS麦克风总谐波失真值；由于绝缘层的增加，能够避免振膜与背极板发生短路，同时突出件的增加，能够避免振膜与两背极板黏粘，以保证声电转换的实现。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本实用新型实施例的MEMS麦克风结构示意图；

图2为根据本实用新型实施例的MEMS麦克风的制作工艺流程图。其中的附图标记包括：基底1、第一绝缘层2、第一背极板3、第二绝缘层4、第一支撑层5、振膜6、第二支撑层7、第三绝缘层8、第二背极板9、电极10、通孔11、空气间隙12、绝缘层突出件13、振膜突出件14。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

图1为根据本实用新型实施例的MEMS麦克风结构示意图。如图1所示，本实用新型提供一种MEMS麦克风，包括基底1、背极板、振膜、绝缘层、支撑层和电极；背极板包括第一背极板3和第二背极板9；绝缘层包括第一绝缘层2、第二绝缘层3和第三绝缘层8；支撑层包括第一支撑层5和第二支撑层7。

从下往上的顺序依次为基底1、第一绝缘层2、第一背极板3、第二绝缘层4、第一支撑层5、振膜6、第二支撑层7、第三绝缘层8、第二背极板9和电极10。

其中，基底1为多晶硅材料制作，在基底1的内部设置有声音进入的贯通孔，该贯通孔可以为方形的或者是圆形的，根据MEMS麦克风产品的具体要求灵活确定。

第一绝缘层2设置在基底1和第一背极板3之间，第二绝缘层4设置在第一背极板3的上方。其中，在第一背板3上设置有多个通孔11，第二绝缘层4也设置有多个通孔（在图1中未标出），第一背极3板的通孔11与第一绝缘层上的通孔一一对应。

第一支撑层5设置在第二绝缘层4和振膜6之间，第二支撑层7设置在振膜6和第三绝缘层8之间，其中，在振膜6上设置有向第二绝缘层方向延伸的振膜突出件14，在第三绝缘8上设置有振膜方向延伸的绝缘层突出件13。

第二背极板9设置在第三绝缘层8上方；在第二背极板9上设置有多个通孔（未在图1中标出），第三绝缘层8也设置有多个通孔（在图1中未标出），第三绝缘层8的通孔与第二背极板9的通孔一一对应。

设置在第一支撑层5和第二支撑层7之间的振膜6与第二绝缘层4和第三绝缘层8之间分别形成振膜振动的空气间隙12。

用于MEMS麦克风内部电路与外部电路连通的电极分别设置在第一背极板3和第二背极板9上。

在本实用新型的实施例中，声音信号能够通过贯通孔，经过背极板和绝缘层的通孔11，到达空气间隙12，作用至振膜6，使振膜6产生振动，振膜2产生大幅度振动时，会碰触两个背极板，两个绝缘层的增加，避免背极板与振膜直接相连，不会发生短路现象，同时，突出件的增加，能避免背极板与振膜黏粘，从而振膜2与第一背极板6和第二背极板11一起作用产生电信号，实现声-电转换。

因此，本实用新型提供的MEMS麦克风，采用双背极板结构，并且在背极板和振膜之间增加绝缘层，同时还增加了突出件，以避免振膜与背极板短路和黏粘。与现有技术相比，本实用新型简化工艺、提高了本实用新型所述的MEMS麦克风的性能和制造产率。

下面将详细描述本实用新型提供的MEMS麦克风的制作工艺流程，图2示出了本实用新型实施例的MEMS麦克风的制作流程。在下面的描述中，为了清楚简明起见，大量的工艺细节，诸如设备、条件、参数等，考虑到它们为本领域中的技术人员所公知，被省略了。本实用新型提供的MEMS麦克风的制作工艺流成如下：

S201：通过基底热氧化，使基底的多晶硅与氧化剂发生反应生成二氧化硅作为第一绝缘层。

其中，基底为多晶硅材料制作而成，优选地，可以对基底层提前进行N型掺杂或P型掺杂，使表面电阻较小，但不限于此。然后，用硼离子、砷离子或磷离子等对形成的二氧化硅进行选择性离子注入，并对注入离子进行退火从而形成第一绝缘层。

S202：在第一绝缘层上方沉积第一背极板，并在第一背极板上蚀刻多个通孔。

S203：在第一背极板上方沉积形成第二绝缘层，并且在第二绝缘层形成与第一背极板上的通孔相对应多个通孔。

S204：将聚乙烯氧化物通过化学沉积的方法沉积在第二绝缘层上方作为第一支撑层，同时聚乙烯氧化物沉积填充到第一背极板的通孔和第二绝缘层的通孔内。

S205：将第一支撑层通过光刻和蚀刻的方法形成多个凹槽。

其中，第一支撑层的凹槽的形成是为下一步骤做准备，要在第一支撑层的凹槽填充振膜以形成振膜突出件。

S206：在第一支撑层上通过化学沉积的方法形成振膜，其中，沉积到第一支撑层的凹槽内的振膜部分形成振膜突出件，在振膜蚀刻两个孔。

其中，蚀刻两个孔，一个大孔和一个小孔。

S207：通过化学沉积的方法将聚乙烯氧化物沉积在振膜上作为第二支撑层，同时聚乙烯氧化物沉积填充到振膜形成的大孔和小孔中；

S208：在第二支撑层上蚀刻出多个凹槽；

S209：在第二支撑层上沉积第三绝缘层，其中，沉积到第二支撑层的凹槽的绝缘层部分形成绝缘层突出件；

S210：在第三绝缘层上沉积第二背极板，并在第二背极板和第三绝缘层上蚀刻多个通孔。

其中，蚀刻除第二背极板和第三绝缘层外，同时还蚀刻第二支撑层、振膜、第一支撑层和第一绝缘层，蚀刻的位置为振膜有大孔的一端，并且对第二支撑层、第一支撑层和第一绝缘层与大孔的一端相对应的位置进行蚀刻，形成一个外界与第一背极板相连的孔洞。

S211：金通过蒸镀的方法分别在第一背极板和第二背极板沉积电极，电极用于MEMS麦克风内部电路与外部电路连通。

其中，由于在S210步骤中形成有孔洞，金属可以直接沉积到第一背极板上。

S212：通过蚀刻在基底和第一绝缘层上通过蚀刻形成MEMS麦克风的贯通孔；通过蚀刻消除支撑层中与MEMS麦克风的贯通孔相对应位置的聚乙烯氧化物，在振膜与第二绝缘层和第三绝缘层之间分别形成振膜振动的空气间隙。

上述为本实用新型实施例的MEMS麦克风的制作工艺流程。从上述工艺流程中可以看出，本实用新型工艺简单，有助于进一步提高本实用新型所述的MEMS麦克风的性能和制造产率。

上述制作工艺的实施例更加细致地描述了本实用新型提供的双背极板结构的MEMS麦克风的生产工艺流程，在两个背极板之间设置振膜以改善单背极板结构的MEMS麦克风中振膜与背极板之间的距离变化缺陷，降低MEMS麦克风的THD值。

另外，在两个背极板之间设置的绝缘层能够防止第一背极板和第二背极板与振膜发生短路，避免影响声电转换的实现。

其次，在第二绝缘层和振膜上设置的突出件，能够防止第一背极板和第二背极板与振膜发生黏粘，以保证声电转换的实现。

本实用新型提供的MEMS麦克风通常优选采用圆形形状，但其它形状诸如方形、长方形或其它多边形形状也是可以的。

通过上述实施方式可以看出，本实用新型提供的MEMS麦克风，采用双背极板的结构，并且振膜设置在两个背极板之间，这种设计结构通过振膜与背极板距离之间的相互补偿，能够减少MEMS麦克风的线性失真，并且降低MEMS麦克风总谐波失真值；并且由于绝缘层的增加，能够避免振膜与背极板发生短路，同时，增加的振膜突出件，能够避免振膜与两背极板黏粘，以保证声电转换的实现。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型提出的MEMS麦克风。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的MEMS麦克风，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims

1.一种MEMS麦克风，包括基底、背极板、振膜、绝缘层、支撑层和电极；其特征在于，

所述背极板包括第一背极板和第二背极板，所述绝缘层包括第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层，所述支撑层包括第一支撑层和第二支撑层；

所述第一绝缘层设置在所述基底和所述第一背极板之间，所述第二绝缘层设置在所述第一背极板的上方；

所述第一支撑层设置在所述第二绝缘层和所述振膜之间，所述第二支撑层设置在所述振膜和所述第三绝缘层之间，其中，在所述振膜上设置有向所述第二绝缘层方向延伸的振膜突出件，在所述第三绝缘层上设置有向所述振膜方向延伸的绝缘层突出件；

其中，所述第二背极板设置在所述第三绝缘层上方；

所述电极分别设置在所述第一背极板和所述第二背极板上。

2.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，

在所述第一背极板和所述第二背极板上均设置有多个通孔；

所述第一背极板和所述第二背极板上的通孔分别与所述第一绝缘层和所述第二绝缘层上的通孔一一对应。

3.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，

设置在所述第一支撑层和所述第二支撑层之间的所述振膜与所述第二绝缘层和第三绝缘层之间分别形成所述振膜振动的空气间隙。