CN102932724B - 一种微机电传声器芯片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微机电传声器芯片及其制作方法。该微机电传声器芯片中：基底上表面为阻挡层，阻挡层之上为支撑层，支撑层之上为背极板；基底、阻挡层和支撑层的中心有一贯通孔，为背腔；背极板由绝缘层和导电层构成，绝缘层在上，导电层在下；其中导电层分为两部分，一部分在绝缘层下并在背腔中分形成悬臂，振膜悬设在该悬臂上，铆钉设置在振膜下对应于悬臂的位置，导电层的另一部分设置在绝缘层下的与振膜振动区域所对应的位置以及与第一金属电极和第二金属电极对应的位置。本发明的技术方案能够解决振膜的应力不能最大程度释放、灵敏度低和工艺复杂的问题，并且增强了悬设的振膜的耐震跌落的强度。
Description
技术领域
本发明涉及传声器技术领域，特别涉及一种微机电传声器芯片及其制作方法。
背景技术
微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems），又称为微机械或微系统，是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。
传声器，又称为麦克风，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件。
目前，随着手机、笔记本电脑等便携式电子产品的高性能要求，对电子产品内部的电子元器件如传声器（麦克风）等零部件的性能要求更为严格。而微机电传声器芯片因其高性能的特点得到了广泛应用。
在传统结构的微机电传声器芯片中，一般是直接在阻挡层（又称为绝缘层）上生长振膜，振膜周边固定。这种结构在有限的振动空间内振膜的应力难以得到最大程度的释放，振膜的顺性较差，灵敏度低，而且对于振膜在下，背极在上的结构，需要制作专门的电极连接振膜，工艺复杂。
发明内容
本发明提供了一种微机电传声器芯片及其制作方法，以解决上述的振膜的应力不能最大程度释放，灵敏度低，工艺复杂的问题。
为达到上述目的本发明的技术方案是这样实现的：
本发明公开了一种微机电传声器芯片，包括：基底、阻挡层、支撑层、背极板、振膜、铆钉、第一金属电极和第二金属电极；
其中，基底上表面为阻挡层，阻挡层之上为支撑层，支撑层之上为背极板；
基底、阻挡层和支撑层的中心有一贯通孔，为背腔；
背极板由绝缘层和导电层构成，绝缘层在上，导电层在下；其中导电层分为两部分，导电层一部分在绝缘层下并在背腔中分形成悬臂，振膜悬设在该悬臂上，铆钉设置在振膜下对应于悬臂的位置，导电层的另一部分设置绝缘层下的与振膜振动区域所对应的位置以及与第一金属电极和第二金属电极对应的位置；
背极板的绝缘层上有向下竖直开的上电极孔和下电极孔；上电极孔穿透绝缘层，第一金属电极设置在上电极孔中与导电层直接接触；下电极孔穿透绝缘层，第二金属电极设置在下电极孔中与导电层直接接触。
可选地，所述基底为氮化硅。
可选地，所述阻挡层是氧化硅膜，或者是多晶硅和氮化硅的复合膜。
可选地，所述振膜是多晶硅膜。
可选地，所述铆钉为氮化硅。
可选地，所述支撑层为氧化硅。
可选地，所述背极板的中部与振膜对应的位置，设置有多个声孔。
可选地，所述背极板的导电层为多晶硅；
所述背极板的绝缘层为氮化硅。
可选地，导电层的一部分在绝缘层下并在背腔中分形成4个悬臂，振膜悬设在该4个悬臂上。
本发明还公开了一种上述微机电传声器芯片的制作方法，该方法包括：
基底上生长形成阻挡层；
在阻挡层上生成预设尺寸的铆钉，在铆钉的指定位置设置孔洞；
在阻挡层上依次生成振膜和支撑层，在振膜和支撑层的与铆钉上的孔洞对应的位置设置孔洞；
在支撑层上生成背极板的导电层，并填满所述孔洞；
在导电层上生成背极板的绝缘层，并在绝缘层上设置两个电极安装位，即上电机孔和下电极孔；
在上电极孔和下电极孔中各安装一个电极；
腐蚀形成空腔。
由上述可见，本发明的这种包括基底、阻挡层、支撑层、背极板、振膜、第一金属电极和第二金属电极的微机电传声器芯片，基底上表面为阻挡层，阻挡层之上为支撑层，支撑层之上为背极板，背极板由绝缘层和导电层构成，绝缘层在上，导电层在下；其中导电层分为两部分，一部分在绝缘层下并在背腔中分形成悬臂，振膜悬设在该悬臂上，铆钉设置在振膜下对应于悬臂的位置，导电层的另一部分设置绝缘层下的与振膜振动区域所对应的位置的技术方案，由于振膜悬设于背极板的导电层形成的悬臂上，因此振膜的应力能够得到最大程度的释放，振膜的顺性更强，灵敏度提高，同时电路设计简单，简化了生产工艺。并且由于振膜下设置有铆钉的结构，增强了悬设的振膜的吊挂强度和耐震跌落的强度。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种微机电传声器芯片的导电层分布的俯视示意图；
图2是本发明实施例中的一种微机电传声器芯片沿图1中CD虚线的剖面图；
图3是本发明实施例中的一种微机电传声器芯片沿图1中AB虚线的剖面图；
图4A是本发明实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第一示例图；
图4B是本发明实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第二示例图；
图4C是本发明实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第三示例图；
图4D是本发明实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第四示例图；
图4E是本发明实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第五示例图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例中的一种微机电传声器芯片的导电层分布的俯视示意图。图2是本发明实施例中的一种微机电传声器芯片沿图1中CD虚线的剖面图。图3是本发明实施例中的一种微机电传声器芯片沿图1中AB虚线的剖面图。
参见图1-3，本发明实施例中的微机电传声器芯片包括：基底1、阻挡层2、支撑层3、背极板、振膜6、铆钉13、第一金属电极7和第二金属电极8；背极板由绝缘层4和导电层5构成，绝缘层4在上，导电层5在下。其中，基底1上表面为阻挡层2，阻挡层2之上为支撑层3，支撑层3之上为背极板。基底1、阻挡层2和支撑层3的中心有一贯通孔，为背腔9。导电层5分为两部分：一部分在绝缘层4下并在背腔9中分形成悬臂，振膜6悬设在该悬臂上，铆钉13设置在振膜6下对应于悬臂的位置，由图1可以看出在本实施例中导电层5在绝缘层4下并在背腔中分形成四个悬臂，振膜6悬设在该四个悬臂上，其中从图2和图3可以看出对应两个悬臂（CD线上的）的位置设置有铆钉。导电层5的另一部分设置在绝缘层4下的与振膜6振动区域所对应的位置以及与第一金属电极7和第二金属电极8对应的位置。图1中的斜线部分表示的导电层5。可以看出，第一金属电极7通过一个悬臂与振膜6电连接，第二金属电极8与振膜振动区域对应的导电层5电连接。
参见图2和3，背极板的绝缘层4上有向下竖直开的上电极孔10和下电极孔11；上电极10孔穿透绝缘层4，第一金属电极7设置在上电极孔10中与导电层直接接触；下电极孔11穿透绝缘层4，第二金属电极8设置在下电极孔11中与导电层直接接触。背极板的中部与振膜6对应的位置，设置有多个声孔12。
可见，本实施例中的微机电传声器芯片中是形成了背极在上，振膜在下的电容结构，且振膜悬设在背极板上。由于振膜悬设于背极板的导电层形成的悬臂上，因此振膜的应力能够得到最大程度的释放，振膜的顺性更强，灵敏度提高，同时电路设计简单，简化了生产工艺。并且由于振膜下设置有铆钉的结构，增强了悬设的振膜的吊挂强度和耐震跌落的强度。
在本发明的一个实施例中：基底1可采用氮化硅。阻挡层2可采用是氧化硅膜，或者阻挡层2可采用是多晶硅和氮化硅的复合膜。振膜6可采用多晶硅膜。铆钉13采用氮化硅。支撑层3采用绝缘材料，例如可采用氧化硅。背极板的导电层5可采用多晶硅，绝缘层4可采用氮化硅。
图4A是本发明实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第一示例图；图4B是本发明实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第二示例图；图4C是本发明实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第三示例图；图4D是本发明实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第四示例图；图4E是本发明实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第五示例图。
本发明实施例中微机电传声器芯片的制作过程主要包括：
参见图4A，首先在基底1上生长形成阻挡层2；
参见图4B，在阻挡层2上生成预设尺寸的铆钉13，在铆钉13的指定位置设置孔洞；
参见图4C和图4D，在阻挡层2上依次生成振膜6和支撑层3，在振膜6和支撑层3的与铆钉13上的孔洞对应的位置设置孔洞，然后在支撑层3上生成背极板的导电层5（多晶硅层），并填满孔洞；
参见图4E，在导电层5上生成背极板的绝缘层4（氮化硅层），并在绝缘层4上设置两个电极安装位，即上电机孔和下电极孔，在上电极孔和下电极孔中各安装一个电极；
然后腐蚀形成空腔便可以得到图1至3所示的微机电传声器芯片。
综上所述，本发明的这种包括基底、阻挡层、支撑层、背极板、振膜、第一金属电极和第二金属电极的微机电传声器芯片，基底上表面为阻挡层，阻挡层之上为支撑层，支撑层之上为背极板，背极板由绝缘层和导电层构成，绝缘层在上，导电层在下；其中导电层分为两部分，一部分在绝缘层下并在背腔中分形成悬臂，振膜悬设在该悬臂上，铆钉设置在振膜下对应于悬臂的位置，导电层的另一部分设置绝缘层下的与振膜振动区域所对应的位置的技术方案，由于振膜悬设于背极板的导电层形成的悬臂上，因此振膜的应力能够得到最大程度的释放，振膜的顺性更强，灵敏度提高，同时电路设计简单，简化了生产工艺。并且由于振膜下设置有铆钉的结构，增强了悬设的振膜的吊挂强度和耐震跌落的强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种微机电传声器芯片，其特征在于，包括：基底、阻挡层、支撑层、背极板、振膜、铆钉、第一金属电极和第二金属电极；
其中，基底上表面为阻挡层，阻挡层之上为支撑层，支撑层之上为背极板；
基底、阻挡层和支撑层的中心有一贯通孔，为背腔；
背极板由绝缘层和导电层构成，绝缘层在上，导电层在下；其中导电层分为两部分，导电层的一部分在绝缘层下并在背腔中分形成4个悬臂，振膜悬设在该4个悬臂上，铆钉设置在振膜下对应于悬臂的位置，所述悬臂和铆钉分别固定振膜的边缘位置，导电层的另一部分设置绝缘层下的与振膜振动区域所对应的位置以及与第一金属电极和第二金属电极对应的位置；
背极板的绝缘层上有向下竖直开的上电极孔和下电极孔；上电极孔穿透绝缘层，第一金属电极设置在上电极孔中与导电层直接接触；下电极孔穿透绝缘层，第二金属电极设置在下电极孔中与导电层直接接触。
2.如权利要求1所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述基底为氮化硅。
3.如权利要求1所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述阻挡层是氧化硅膜，或者是多晶硅和氮化硅的复合膜。
4.如权利要求1所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述振膜是多晶硅膜。
5.如权利要求1所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述铆钉为氮化硅。
6.如权利要求5所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述支撑层为氧化硅。
7.如权利要求1所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述背极板的中部与振膜对应的位置，设置有多个声孔。
8.如权利要求1所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述背极板的导电层为多晶硅；
所述背极板的绝缘层为氮化硅。
9.一种如权利要求1至8中任一项所述的微机电传声器芯片的制作方法，其特征在于，该方法包括：
基底上生长形成阻挡层；
在阻挡层上生成预设尺寸的铆钉，在铆钉的指定位置设置孔洞；
在阻挡层上依次生成振膜和支撑层，在振膜和支撑层的与铆钉上的孔洞对应的位置设置孔洞；
在支撑层上生成背极板的导电层，并填满所述孔洞；
在导电层上生成背极板的绝缘层，并在绝缘层上设置两个电极安装位，即上电机孔和下电极孔；
在上电极孔和下电极孔中各安装一个电极；
腐蚀形成空腔。
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| WO2020133352A1 (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 共达电声股份有限公司 | Mems声音传感器、mems麦克风及电子设备 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201127738A (en) * | 2010-02-02 | 2011-08-16 | Windtop Technology Corp | Silicon capacitive microphone structure |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201127738A (en) * | 2010-02-02 | 2011-08-16 | Windtop Technology Corp | Silicon capacitive microphone structure |
| WO2012122696A1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-09-20 | Goertek Inc. | Cmos compatible silicon differential condenser microphone and method for manufacturing the same |
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