CN112702684B - 硅基麦克风及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硅基麦克风，包括具有空腔的硅基底以及设置在所述硅基底上方的振膜和背板，所述振膜包括内振膜以及位于所述内振膜外周且与所述内振膜间隔设置的外振膜，其特征在于，所述背板包括与所述外振膜固定连接的背板外侧壁、由背板外侧壁支撑且位于所述空腔上方的背板中间体以及自所述背板外侧壁的内侧表面向所述硅基麦克风内侧延伸出的抵御体。本发明的硅基麦克风具有外振膜在大声压作用下不易破裂的优点。

Description

硅基麦克风及其制造方法
【技术领域】
本发明涉及一种麦克风，尤其涉及一种硅基麦克风。
【背景技术】
随着无线通讯的发展，全球移动电话用户越来越多，用户对移动电话的要末已不仅满足于通话，而且要能够提供高质量的通话效果，尤其是目前移动多媒体技术的发展，移动电话的通话质量更显重要，移动电话的麦克风作为移动电话的语音拾取装置，其设计好坏直接影响通话质量。而目前应用较多且性能较好的麦克风是微电机系统麦克风(Micro-Electro-Mechanical-System Microphone)，又称硅基麦克风。其封装体积比传统的驻极体麦克风小，灵敏度也较高，应用越来越广。
但是相关技术的硅基麦克风在进行性能测试时，例如吹气时，外振膜由于受到大声压作用，从而导致外振膜在测试过程中出现裂缝，发生破裂失效。
因此，实有必须提供一种新的硅基麦克风解决上述问题。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题在于提供一种外振膜在大声压作用下不易破裂的硅基麦克风以及制造这种麦克风的方法。
本发明的技术方案如下：
一种硅基麦克风，包括具有空腔的硅基底以及设置在所述硅基底上方的振膜和背板，所述振膜包括内振膜以及位于所述内振膜外周且与所述内振膜间隔设置的外振膜，所述背板包括与所述外振膜固定连接的背板外侧壁、由背板外侧壁支撑且位于所述空腔上方的背板中间体以及自所述背板外侧壁的内侧表面向所述硅基麦克风内侧延伸出的抵御体。
作为改进，所述外振膜包括与背板外侧壁固定相接的外振膜固定部和与外振膜固定部连接的可振动的外振膜振动部，当振膜处于静态时所述外振膜振动部朝所述背板的一面与所述抵御体相接触。
作为进一步改进，所述抵御体朝向所述振膜的一面与所述背板外侧壁朝向所述振膜的一面位于同一平面内。
作为进一步改进，所述硅基麦克风包括若干所述抵御体，所述抵御体间隔、均匀分布于所述背板外侧壁的内侧表面。
作为优选，所述抵御体与所述背板一体成型。
作为优选，所述硅基麦克风还包括位于所述外振膜固定部与所述硅基底之间的绝缘层以及设置于所述背板中间体朝所述振膜一面的背板电极。
本发明还提供一种硅基麦克风的制造方法，该方法包括以下步骤：
101、提供一硅基底层，在所述硅基底层表面上沉积待释放绝缘层；
102、在所述待释放绝缘层上设置振膜层并进行刻蚀得到振膜；
103、在所述振膜层上沉积牺牲层；
104、在所述牺牲层上沉积背板电极层并进行刻蚀得到背板电极；
105、在所述背板电极层上沉积背板层并进行刻蚀得到背板；
106、在所述硅基底上进行刻蚀，以形成空腔；
107、释放空腔上部的待释放绝缘层，得到绝缘层，释放牺牲层，得到可振动的振膜和带有抵御体的背板。
作为优选，所述绝缘层的材料为氧化硅。
作为优选，所述牺牲层的材料为氧化硅。
作为优选，所述振膜层、背板电极层的材料为多晶硅，所述背板层的材料为氮化硅。
本发明的有益效果在于：与相关技术相比，本发明的硅基麦克风的抵御体增大了背板外侧壁与外振膜的接触面积，当振膜受到声压作用发生振动，随着声压的加大振膜振动幅度变大，于此同时外振膜的形变也变大，而抵御体对外振膜起到抵触作用以此阻止外振膜发生更大形变，进而避免外振膜因形变过大导致破裂失效。
【附图说明】
图1为本发明实施例提供的硅基麦克风的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的硅基麦克风的背板的底视示意图；
图3为相关技术的硅基麦克风的背板的底视示意图；
图4为本发明实施例提供的硅基麦克风的制造步骤流程图；
图5为本发明硅基麦克风制造方法中在硅基底表面上沉积待释放绝缘层的示意图；
图6为本发明硅基麦克风制造方法中在待释放绝缘层上沉积振膜层的示意图；
图7为本发明硅基麦克风制造方法中在振膜层上沉积牺牲层的示意图；
图8为本发明硅基麦克风制造方法中在牺牲层上沉积背板电极层的示意图；
图9为本发明硅基麦克风制造方法中在背板电极层上沉积背板层的示意图；
图10为本发明硅基麦克风制造方法中在硅基底层上释放隔离层及牺牲层的示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的硅基麦克风的剖面结构示意图，图2为本发明实施例提供的硅基麦克风的背板的底视示意图；
本发明实施例提供一种硅基麦克风及其制备方法。如图1和图2所示硅基麦克风1包括依次层叠设置的硅基底10、绝缘层20、振膜30、背板40。硅基麦克风1还包括设置在背板朝向振膜一面的背板电极50。
其中，硅基底10用来承载绝缘层20，硅基底采用硅材料；硅基底10为中空结构，硅基底10上开设有空腔110；
其中，绝缘层20设置于硅基底10上，且位于振膜30和硅基底10之间，绝缘层20为氧化硅材料。
需要说明的是，在振膜30与硅基底10之间设置绝缘层20，绝缘层20将振膜30与硅基底10隔开，以起到绝缘作用，背板40与振膜30之间的电容值不会受到硅基底10的影响，同时可以阻止外界对硅基底10的电磁干扰影响到振膜30。
其中，振膜30的一部分设置于绝缘层20上方，一部分设置于空腔110上方。振膜30包括外振膜330、内振膜320和泄漏孔310，外振膜330包括与背板外侧壁410固定相接的外振膜固定部331和与外振膜固定部331连接的可振动的外振膜振动部332。外振膜330设置于背板40和绝缘层20之间。
需要说明的是，为了增加外振膜330的稳定性，将外振膜固定部331与背板40层叠设置，以通过背板40和外振膜固定部331的层叠结构来增加外振膜的稳定性。
其中，背板40的一部分设置于振膜30上，一部分与振膜30保留一定距离悬空设置。背板40包括背板外侧壁410、背板中间体420和抵御体430。背板外侧壁410设置于外振膜固定部331上，背板外侧壁410与外振膜固定部331、绝缘层20、硅基体10依次层叠设置；背板中间体420相对于外振膜振动部322及内振膜320悬空设置；抵御体430为自背板外侧壁410朝硅基麦克风1的内部延伸的延伸体。
需要说明的是，当通过吹气对硅基麦克风进行性能测试时，外振膜330由于受到大声压作用，从而导致外振膜330在测试过程中出现裂缝，发生破裂失效。通过在背板40上增设抵御体430，增加背板外侧壁410与外振膜330之间的接触面积，起到控制外振膜330振动幅度从而避免外振膜330在大声压作用下出现裂缝进而破裂失效。
其中，当振膜30处于静态时外振膜振动部332朝背板40的一面与抵御体430相接触。
其中，为了达到抵御体430对外振膜330起到更佳的抵阻效果，抵御体430朝向背板40的一面与背板外侧壁410朝向背板40的一面位于同一平面内。
其中，作为较优实施方式，硅基麦克风1包括若干抵御体430，抵御体430间隔、均匀分布于背板外侧壁410的内侧表面.
其中，背板电极50设置于背板中间体420朝振膜30的一面。
需要说明的是，当外部有声波传递到硅基麦克风1时，声波穿过背板40并到达振膜30，振膜30由此振动，导致振膜30与背板电极50之间的距离发生变化，电容值随之变化，产生电流，从而将声音信号转换成电信号。
作为对照，请参阅图3，图3为相关技术的硅基麦克风的背板的底视示意图。相关技术的硅基麦克风的背板40仅包括与外振膜330、绝缘层20、硅基底10依次层叠设置的背板外侧壁410、位于空腔110上方且与振膜30间隔设置的背板中间体420，相关技术的硅基麦克风的背板40未有设置抵御体430这一结构。相关技术的硅基麦克风的背板40上因没有设置抵御体430，在通过吹气对硅基麦克风进行性能测试时，外振膜330在大声压作用下容易发生剧烈变形而破裂失效。请参阅图4-10以及图1，图4为本发明实施例提供的硅基麦克风的制造步骤流程图；图5-10为与图4中前六个步骤即步骤101-106对应的硅基麦克风的制造示意图，图1为图4中最后一个步骤即步骤107对应的硅基麦克风的制造示意图。硅基麦克风1的制造包括如下步骤：
首先，请参见图5，提供一硅基底层11，在硅基底层11表面上沉积待释放绝缘层21，待释放绝缘层21的材料采用氧化硅；
请参见图6，在待释放绝缘层21上沉积振膜层，振膜层的材料采用多晶硅；对振膜层进行光刻形成泄漏孔310，得到泄漏孔310外周为外振膜330、泄漏孔310内周为内振膜320的结构的振膜30；
请参见图7，在振膜层上沉积牺牲层60，牺牲层60的材料为氧化硅；
请参见图8，在牺牲层60上沉积背板电极层，背板电极层的材料采用多晶硅；对背板电极层进行光刻形成多个并行排列的背板电极50；
请参见图9，在背板电极层上沉积背板层，背板层的材料采用氮化硅；背板层包括支撑部分和中空部分，利用光刻在背板层的中空部分形成入声孔421，得到背板40。
请参见图10，在硅基底层11上进行刻蚀，以形成空腔110，得到具有中空结构的硅基底10；
最后，请参见图1，释放待释放绝缘层21位于空腔110的部分，得到具有中空结构的绝缘层20；再释放牺牲层60，得到可振动的振膜30和带有抵御体430的背板40。
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 (8)

1.一种硅基麦克风，包括具有空腔的硅基底以及设置在所述硅基底上方的振膜和背板，所述振膜包括内振膜以及位于所述内振膜外周且与所述内振膜间隔设置的外振膜，其特征在于，所述背板包括与所述外振膜固定连接的背板外侧壁、由背板外侧壁支撑且位于所述空腔上方的背板中间体以及自所述背板外侧壁的内侧表面向所述硅基麦克风内侧延伸出的抵御体；所述外振膜包括与背板外侧壁固定相接的外振膜固定部和与外振膜固定部连接的可振动的外振膜振动部，当振膜处于静态时所述外振膜振动部朝所述背板的一面与所述抵御体相接触；所述硅基麦克风包括若干所述抵御体，所述抵御体间隔、均匀分布于所述背板外侧壁的内侧表面。
2.根据权利要求1所述的硅基麦克风，其特征在于：所述抵御体朝向所述振膜的一面与所述背板外侧壁朝向所述振膜的一面位于同一平面内。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的硅基麦克风，其特征在于：所述抵御体与所述背板一体成型。
4.根据权利要求3所述的硅基麦克风，其特征在于：所述硅基麦克风还包括位于所述外振膜固定部与所述硅基底之间的绝缘层以及设置于所述背板中间体朝所述振膜一面的背板电极。
5.一种根据权利要求1所述的硅基麦克风的制造方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
101、提供一硅基底层，在所述硅基底层表面上沉积待释放绝缘层；
102、在所述待释放绝缘层上沉积振膜层并进行刻蚀得到振膜；
103、在所述振膜层上沉积牺牲层；
104、在所述牺牲层上沉积背板电极层并进行刻蚀得到背板电极；
105、在所述背板电极层上沉积背板层并进行刻蚀得到背板；
106、在所述硅基底上进行刻蚀，以形成空腔；
107、释放空腔上部的待释放绝缘层，得到绝缘层；释放牺牲层，得到可振动的振膜和带有抵御体的背板。
6.根据权利要求5所述的硅基麦克风的制造方法，其特征在于：所述待释放绝缘层的材料为氧化硅。
7.根据权利要求5所述的硅基麦克风的制造方法，其特征在于：所述牺牲层的材料为氧化硅。
8.根据权利要求5所述的硅基麦克风的制造方法，其特征在于：所述振膜层、背板电极层的材料为多晶硅，所述背板层的材料为氮化硅。
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