CN112153544A - 一种电容式麦克风及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电容式麦克风及其制造方法，该电容式麦克风包括具有背腔的基底、固定于所述基底上的背板、以及与所述背板相对间隔设置的振膜电极，所述背板朝向所述振膜电极的一侧设有背板电极，所述背板电极上设有隔离层。本发明实施例通过在背板电极上设有绝缘材料制成的隔离层，通过隔离层隔绝背板电极和振膜电极，有效避免了背板电极和振膜电极因声腔中的导电颗粒而造成短路的问题，从而提升了电容式麦克风的稳定性。

Description

一种电容式麦克风及其制造方法
【技术领域】
本发明涉及声电转换装置技术领域,具体涉及一种电容式麦克风及其制造方法。
【背景技术】
如图1所示，电容式麦克风通常由背板电极1和振膜电极2组成，从而形成一个平板电容；其中振膜电极2具有一定柔韧性，可通过空气使振膜振动；而背板电极1具有一定刚性，并且布满孔洞，也称为声孔3，背板电极不受声波的影响而固定不动，声波可穿过这些声孔3，使振膜电极2 往复振动，进而改变振膜电极2和背板电极1之间的距离以及平板电容值，通过检测平板电容值的变化，就可以把声音信号转换为电信号。
但是上述电容式麦克风的结构容易使空气中颗粒物和水汽进入背板电极1和振膜电极2之间的声腔4中，凝结形成导电颗粒，从而导致背板电极1和振膜电极2会有短路的可能，这将影响麦克风的性能。
因此，为了避免背板电极和振膜电极因导电颗粒造成的短路风险，有必要对结构进行改进以提升麦克风的稳定性。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种电容式麦克风及其制造方法，通过在背板电极上设置一隔离层，以避免因背板电极和振膜电极之间所存在的导电颗粒造成短路的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种电容式麦克风，包括具有背腔的基底、固定于所述基底上的背板、以及与所述背板相对间隔设置的振膜电极，所述背板朝向所述振膜电极的一侧设有背板电极，所述背板电极上设有隔离层。
一个实施例中，所述电容式麦克风还包括设于所述背板和所述振膜电极之间的支撑部。
一个实施例中，所述振膜电极贴于所述基底上，所述支撑部固定于所述振膜电极或所述基底上，所述背板通过所述支撑部固定支撑于所述基底。
一个实施例中，所述背板与所述支撑部为一体成型结构。
一个实施例中，所述支撑部为环形结构或多边框型结构并围绕所述振膜电极。
一个实施例中，所述背板、背板电极以及隔离层上设有多个贯穿的声孔。
一个实施例中，所述振膜电极上设有贯穿的通孔。
本发明还提供了一种电容式麦克风的制造方法，包括如下步骤：
提供一硅基板，并在硅基板上沉积第一牺牲层；
在所述第一牺牲层的边缘刻蚀形成有贯穿的第一凹槽；
在所述第一牺牲层上沉积振膜电极层，且沉积到所述第一凹槽内的部分与所述硅基板连接；
在所述振膜电极层上刻蚀多个通孔从而形成振膜电极，所述多个通孔围绕振膜电极的中间区域间隔设置从而形成所述振膜电极的振动部；
在所述振膜电极层上沉积第二牺牲层，且沉积到所述多个通孔的部分与所述第一牺牲层连接；
在所述第一牺牲层上依次沉积隔离层以及背板电极层；
将所述背板电极层、隔离层以及第二牺牲层的边缘部分刻蚀形成有贯穿的第二凹槽；
在背板电极层上沉积背板层，且沉积到所述第二凹槽的部分与所述振膜电极层连接，从而形成支撑部；
在背板层、背板电极层以及隔离层上贯穿的刻蚀有多个声孔；
在所述硅基板底部刻蚀形成露出所述第一牺牲层底面一部分的背腔；
去除第一牺牲层和第二牺牲层，从而在所述隔离层与振膜电极层之间形成声腔，并使所述声孔与所述声腔连通，以及所述通孔分别与所述声腔和背腔连通。
一个实施例中，所述振膜电极层和背板电极层的材料为多晶硅，所述背板层的材料为氮化硅，所述隔离层的材料为不掺杂多晶硅、氮化硅或碳化硅。
一个实施例中，所述第一牺牲层和第二牺牲层的材料为氧化硅，通过湿刻蚀的方法去除所述第一牺牲层和第二牺牲层。
本发明实施例通过在背板电极上设有绝缘材料制成的隔离层，通过隔离层隔绝背板电极和振膜电极，有效避免了背板电极和振膜电极因声腔中的导电颗粒而造成短路的问题，从而提升了电容式麦克风的稳定性。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中电容式麦克风的剖面图；
图2为本发明实施例电容式麦克风的剖面图；
图3至图13为本发明实施例电容式麦克风的制造方法各步骤的示意图。
【具体实施方式】
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
如图2所示，本发明实施例提供了一种电容式麦克风，包括具有背腔 11的基底10、固定于所述基底10上的背板70、以及与所述背板70相对间隔设置的振膜电极30，基底10在实施例中为硅基板蚀刻而成，形成环形结构并围成上下贯穿的背腔11，该环形结构可以为圆形、方形、椭圆形、跑道型或正多边形等，背板70朝向所述振膜电极30的一侧设有背板电极 60，背板电极60与振膜电极30之间形成声腔73，所述背板电极60上设有隔离层50。
隔离层50的材质为绝缘材料，例如不掺杂多晶硅、氮化硅、碳化硅等，目的在于隔绝背板电极60和振膜电极30，有效避免了背板电极60和振膜电极30因声腔73中的导电颗粒而造成短路的问题，从而提升了电容式麦克风的稳定性。
本实施例电容式麦克风还包括设于所述背板70和所述振膜电极30之间的支撑部71，使背板电极60和振膜电极30相对间隔绝缘。
具体地，振膜电极30贴于所述基底10上，所述支撑部71固定于所述振膜电极30或所述基底10上，所述背板70通过所述支撑部71固定支撑于所述基底10。也就是说，在本实施例中背板70位于振膜电极30的上方，背板电极60设于背板70的下表面，隔离层50设于背板电极60的下表面。当然，在其他实施例中，振膜电极30还可设置在背板70的上方，此时背板电极60设于背板70的上表面，隔离层50设于背板电极60的上表面。
支撑部71采用绝缘材料，当背板70也采用绝缘材料时，支撑部71 的材质也可以采用与背板70的材料相同，甚至可以是一体成型结构，例如支撑部71和背板70的材质都采用氮化硅。
其中，所述支撑部71为环形结构或多边框型结构并围绕所述振膜电极 30，在本实施例中，支撑部71可采用与基底10类似的结构。
背板70、背板电极60以及隔离层50上设有多个贯穿的声孔72，多个声孔72在背板70上均匀分布，以使声波可穿过这些声孔72进入声腔73 从而使振膜电极30往复振动，进而改变振膜电极30和背板电极60之间的距离，通过检测振膜电极30和背板电极60所形成平板电容的电容值变化，从而把声音信号转换为电信号。当然，多个声孔72也可非均匀分布。
需要说明的是，背板70还可以采用导电材料制成，此时，背板70和背板电极60为一体形成，背板电极60和振膜电极30通过支撑部71进行绝缘。
本实施例中，振膜电极30是采用整体导电材料的结构，在其他实施例中，也可以是采用复合层结构，即振膜电极30包括振动膜以及设于振动膜上的导电层。
振膜电极30上设有贯穿的通孔31，该通孔31为多个，并围绕振膜电极30的中间区域间隔设置，多个通孔31所围成的中间区域为振膜电极30 的振动部，其形状可以为圆形、椭圆形或多边形。
如图3至图13所示，本发明还提供了一种电容式麦克风的制造方法，本实施例的制造方法具体步骤如下：
如图3所示，步骤S101，提供一硅基板110，并在硅基板110上沉积第一牺牲层120。该第一牺牲层120的材料例如可以为氧化硅。
如图4所示，步骤S102，在所述第一牺牲层120的边缘刻蚀形成有贯穿的第一凹槽121。
如图5所示，步骤S103，在所述第一牺牲层120上沉积振膜电极层130，且沉积到所述第一凹槽121内的部分与所述硅基板110连接；该振膜电极层130的材料例如可以为多晶硅。
如图6所示，步骤S104，在所述振膜电极层130上刻蚀多个通孔131 从而形成振膜电极，所述多个通孔131围绕振膜电极的中间区域间隔设置从而形成所述振膜电极的振动部。
如图7所示，步骤S105，在所述振膜电极层130上沉积第二牺牲层140，且沉积到所述多个通孔131的部分与所述第一牺牲层120连接；该第二牺牲层140的材料例如可以为氧化硅。
如图8所示，步骤S106，在所述第一牺牲层120上依次沉积隔离层150 以及背板电极层160；该隔离层150的材料例如可以为不掺杂多晶硅、氮化硅或碳化硅，该背板电极层160的材料例如可以为多晶硅。
如图9所示，步骤S107，在所述背板电极层160、隔离层150以及第二牺牲层140的边缘部分刻蚀形成有贯穿的第二凹槽141。
如图10所示，步骤S108，在背板电极层160上沉积背板层170，且沉积到所述第二凹槽141的部分与所述振膜电极层130连接，从而形成支撑部171；该背板层170的材料例如可以为氮化硅。
如图11所示，步骤S109，在背板层170、背板电极层160以及隔离层 150上贯穿的刻蚀有多个声孔172。
如图12所示，步骤S110，在所述硅基板110底部刻蚀形成露出所述第一牺牲层120底面一部分的背腔111。
如图13所示，步骤S111，通过湿刻蚀的方法去除第一牺牲层120和第二牺牲层140，从而在所述隔离层150与振膜电极层130之间形成声腔 173，并使所述声孔172与所述声腔173连通，以及所述通孔131分别与所述声腔173和背腔111连通。
至此，提供了本发明实施例电容式麦克风的制造方法，本实施例方法生产的电容式麦克风制作工艺流程简单、工艺成本低、易于批量化生产。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电容式麦克风，包括具有背腔的基底、固定于所述基底上的背板、以及与所述背板相对间隔设置的振膜电极，所述背板朝向所述振膜电极的一侧设有背板电极，其特征在于，所述背板电极上设有隔离层。
2.根据权利要求1所述的电容式麦克风，其特征在于，所述电容式麦克风还包括设于所述背板和所述振膜电极之间的支撑部。
3.根据权利要求2所述的电容式麦克风，其特征在于，所述振膜电极贴于所述基底上，所述支撑部固定于所述振膜电极或所述基底上，所述背板通过所述支撑部固定支撑于所述基底。
4.根据权利要求3所述的电容式麦克风，其特征在于，所述背板与所述支撑部为一体成型结构。
5.根据权利要求3所述的电容式麦克风，其特征在于，所述支撑部为环形结构或多边框型结构并围绕所述振膜电极。
6.根据权利要求1所述的电容式麦克风，其特征在于，所述背板、背板电极以及隔离层上设有多个贯穿的声孔。
7.根据权利要求1所述的电容式麦克风，其特征在于，所述振膜电极上设有贯穿的通孔。
8.一种电容式麦克风的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一硅基板，并在硅基板上沉积第一牺牲层；
在所述第一牺牲层的边缘刻蚀形成有贯穿的第一凹槽；
在所述第一牺牲层上沉积振膜电极层，且沉积到所述第一凹槽内的部分与所述硅基板连接；
在所述振膜电极层上刻蚀多个通孔从而形成振膜电极，所述多个通孔围绕振膜电极的中间区域间隔设置从而形成所述振膜电极的振动部；
在所述振膜电极层上沉积第二牺牲层，且沉积到所述多个通孔的部分与所述第一牺牲层连接；
在所述第一牺牲层上依次沉积隔离层以及背板电极层；
将所述背板电极层、隔离层以及第二牺牲层的边缘部分刻蚀形成有贯穿的第二凹槽；
在背板电极层上沉积背板层，且沉积到所述第二凹槽的部分与所述振膜电极层连接，从而形成支撑部；
在背板层、背板电极层以及隔离层上贯穿的刻蚀有多个声孔；
在所述硅基板底部刻蚀形成露出所述第一牺牲层底面一部分的背腔；
去除第一牺牲层和第二牺牲层，从而在所述隔离层与振膜电极层之间形成声腔，并使所述声孔与所述声腔连通，以及所述通孔分别与所述声腔和背腔连通。
9.根据权利要求8所述的电容式麦克风的制造方法，其特征在于，所述振膜电极层和背板电极层的材料为多晶硅，所述背板层的材料为氮化硅，所述隔离层的材料为不掺杂多晶硅、氮化硅或碳化硅。
10.根据权利要求8所述的电容式麦克风的制造方法，其特征在于，所述第一牺牲层和第二牺牲层的材料为氧化硅，通过湿刻蚀的方法去除所述第一牺牲层和第二牺牲层。
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