CN105246012A - Mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
一种MEMS麦克风，振膜包含具有一定角度的侧裙，侧裙的角度会因为振膜的应力发生改变，振膜受到张应力时，振膜表现为收缩，侧裙倾斜角度变大，这样就可以释放一部分振膜的张应力；振膜受到压应力时，侧裙倾斜角度变小，也可以释放一部分振膜的压应力。上述MEMS麦克风结构简单，与现有工艺相差不大，容易制造。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种MEMS麦克风。
背景技术
对电容式硅基MEMS麦克风来说，振膜的柔韧度决定了麦克风的灵敏度。这是因为柔度越大振膜的纵向位移就越大，产生的电信号就越大。决定振膜柔度的主要是振膜的应力和杨氏模量。由于绝大多数电容式硅基MEMS麦克风的振膜的周边都与衬底相连接，因此麦克风的灵敏度主要取决于振膜应力的大小。要想制造灵敏度高的麦克风，必须使振膜具有尽可能小的张应力，来使振膜具有较大的柔度。但是一旦振膜变为压应力，振膜就会变形，使MEMS麦克风器件失效。所以必须将振膜的应力控制在5～50Mpa之间，而这主要取决于MEMS麦克风的制造工艺。但是将振膜的应力控制在这么小的范围内，并且还必须具有重复性，是一件非常困难的事情。
发明内容
基于此，有必要提供一种MEMS麦克风，该MEMS麦克风可以消除振膜的残余应力，避免制造工艺对MEMS麦克风灵敏度的影响。
一种MEMS麦克风，包括基底和振膜，所述基底形成支撑结构并设有传声开口，所述振膜跨设于所述传声开口，所述振膜包括振动主体、侧裙和膜边，所述振动主体通过所述侧裙和所述膜边连接，所述膜边连接所述基底，所述侧裙和所述主体呈10度～80度倾斜，所述侧裙和所述膜边呈10度～80度倾斜。
在其中一个实施例中，所述侧裙和所述主体呈30度～60度倾斜，所述侧裙和所述膜边呈30度～60度倾斜。
在其中一个实施例中，所述侧裙和所述主体呈45度倾斜，所述侧裙和所述膜边呈45度倾斜。
在其中一个实施例中，所述侧裙设有多个离散的开口。
在其中一个实施例中，所述基底的材料包括Si、Ge、SiGe、SiC、SiO2或Si3N4中的一种。
在其中一个实施例中，所述振膜为导电的柔韧性薄膜。
在其中一个实施例中，所述柔韧性薄膜的材质包括Si、Ge、SiGe、SiC，或者Al、W、Ti，或者Al、W、Ti的氮化物中的一种。
在其中一个实施例中，所述基底还设有绝缘层，所述膜边连接所述绝缘层。
在其中一个实施例中，所述绝缘层为SiO2或Si3N4。
在其中一个实施例中，还包括背板、振膜焊盘和背板焊盘，所述背板跨设于所述基底的传声开口和所述基底物理连接，所述振膜、所述基底和所述背板形成容腔，所述振膜焊盘和所述振膜电连接，所述背板焊盘和所述背板电连接，所述振膜和所述背板之间绝缘。
上述MEMS麦克风，侧裙的角度会因为振膜的应力发生改变，振膜受到张应力时，振膜表现为收缩，侧裙倾斜角度变大，这样就可以释放一部分振膜的张应力；振膜受到压应力时，侧裙倾斜角度变小，也可以释放一部分振膜的压应力。上述MEMS麦克风结构简单，与现有工艺相差不大，容易制造。
附图说明
图1是本发明其中一实施例MEMS麦克风的俯视图；
图2是沿图1中A-A’线的侧面剖视图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
图1是本发明其中一实施例MEMS麦克风的俯视图。请结合图2。
一种MEMS麦克风，包括基底100和振膜200，基底100形成支撑结构并设有传声开口120，振膜200跨设于传声开口120，振膜200包括振动主体220、侧裙240和膜边260，振动主体220通过侧裙240和膜边260连接，侧裙240相对于主体220所在平面向下呈10度～80度(图中α)倾斜，侧裙240相对于膜边260所在平面向上呈10度～80度(图中β)倾斜，基底100表面还设有绝缘层140，膜边260连接基底100的绝缘层140上。绝缘层140为半导体的氧化物或氮化物，例如SiO2或Si3N4。α和β优选为30度～60度，特别优选为45度。在本实施例中，振膜200为外凸型的圆帽形，在其他实施例中，振膜200还可以为内凹型的其他形状。
基底100的材料为半导体或半导体的化合物，例如Si、Ge、SiGe、SiC、SiO2或Si3N4中的一种。振膜200为导电的柔韧性薄膜，柔韧性薄膜的材质包括Si、Ge、SiGe、SiC，或者Al、W、Ti，或者Al、W、Ti的氮化物中的一种。
侧裙240的角度会因为振膜200的应力发生改变，振膜200受到的力为张应力时，振膜200外形表现为收缩，侧裙240倾斜角度变大，这样就可以释放一部分振膜200的张应力；振膜200受到的力为压应力时，振膜200外形表现为张开，侧裙240倾斜角度变小，也可以释放一部分振膜200的压应力。上述MEMS麦克风结构简单，与现有工艺相差不大，容易制造。
在其他实施例中，侧裙240还可以设有多个离散的开口，使释放振膜应力更加容易。例如，侧裙240可以设有多个离散且均匀的窗口，形如栅状结构，更利于振膜应力消散。侧裙240可以通过湿法腐蚀或干法腐蚀形成。
图1中MEMS麦克风俯视图为圆形，在其他实施例中也可以为方形、六边形、八边形等。
上述MEMS麦克风还包括背板300、振膜焊盘400和背板焊盘500，背板300跨设于基底100的传声开口120和基底100物理连接，振膜200、基底100和背板300形成容腔600，振膜焊盘400淀积在振膜200的膜边260上和振膜200形成电连接，背板焊盘500淀积在背板300上和背板300形成电连接，振膜200和背板300之间由于基底100上绝缘层140的存在而绝缘。背板300上设有多个均匀分布的声孔320，声音可以通过声孔320传导至振膜200。在本实施例中，背板300处于振膜200下方，在其他实施例中背板300还可以处于振膜200上方，即声音由基底100上方开口传导进来。
振膜焊盘400和背板焊盘500由金属构成，焊盘是为后续MEMS麦克风封装打线使用。容腔600实际上是由牺牲层经过释放而来的，在释放过程中，牺牲层被腐蚀掉，形成空腔600。
最后需要说明的是，基底100是表示一种提供支撑的支撑结构，并不一定表示基底100是一个单独的构件，基底100可以表示为多层结构，其多层结构可以是通过外延、淀积或键合等工艺形成。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种MEMS麦克风，其特征在于，包括基底和振膜，所述基底形成支撑结构并设有传声开口，所述振膜跨设于所述传声开口，所述振膜包括振动主体、侧裙和膜边，所述振动主体通过所述侧裙和所述膜边连接，所述膜边连接所述基底，所述侧裙和所述主体呈10度～80度倾斜，所述侧裙和所述膜边呈10度～80度倾斜。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述侧裙和所述主体呈30度～60度倾斜，所述侧裙和所述膜边呈30度～60度倾斜。
3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述侧裙和所述主体呈45度倾斜，所述侧裙和所述膜边呈45度倾斜。
4.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述侧裙设有多个离散的开口。
5.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述基底的材料包括Si、Ge、SiGe、SiC、SiO2或Si3N4中的一种。
6.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述振膜为导电的柔韧性薄膜。
7.根据权利要求6所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述柔韧性薄膜的材质包括Si、Ge、SiGe、SiC，或者Al、W、Ti，或者Al、W、Ti的氮化物中的一种。
8.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述基底还设有绝缘层，所述膜边连接所述绝缘层。
9.根据权利要求8所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述绝缘层为SiO2或Si3N4。
10.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，还包括背板、振膜焊盘和背板焊盘，所述背板跨设于所述基底的传声开口和所述基底物理连接，所述振膜、所述基底和所述背板形成容腔，所述振膜焊盘和所述振膜电连接，所述背板焊盘和所述背板电连接，所述振膜和所述背板之间绝缘。
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