CN113507677A - 一种mems麦克风及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种MEMS麦克风其包括具有背腔的基底和固定于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括相对间隔设置的背板和振膜，所述电容系统还包括间隔所述背板以及所述振膜的支撑部，所述支撑部包括支撑所述背板的支撑壁，所述背板与所述支撑壁之间夹角设置为圆角。通过所述圆角的设置，能够有效减小背板的应力，提高背板强度，增加MEMS麦克风的结构稳定性。

Description

一种MEMS麦克风及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及电声转换技术领域，具体涉及一种MEMS麦克风及其制备方法。

【背景技术】

随着移动互联网时代的到来，智能移动设备的数量不断上升。而在众多移动设备之中，手机无疑是最常见、最便携的移动终端设备。用于获得外部声音的MEMS麦克风被大量应用到现在的手机等智能移动设备之中。

相关技术中的MEMS麦克风结构中，其包括具有背腔基底以及固定于基底上的电容系统，其电容系统包括相互间隔设置的背板和振膜，振膜固定于基底上，振膜与背板通过支撑部隔开，背板通过支撑部支撑于基底上。由于背板与支撑部垂直连接，导致背板上的应力较为集中，进而导致背板强度降低，发生断裂，减低了产品的稳定性。

因此，为了避免上述问题，有必要对MEMS麦克风的结构以及制备方法进行改进以提升MEMS麦克风的性能。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种MEMS麦克风，其包括具有背腔的基底和固定于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括相对间隔设置的背板和振膜，所述电容系统还包括间隔所述背板以及所述振膜的支撑部，所述支撑部包括支撑所述背板的支撑壁，所述背板与所述支撑壁之间夹角设置为圆角。

优选的，所述背板、所述支撑部以及所述振膜围设形成内腔，所述支撑部包括面向所述内腔的内壁面，所述内壁面包括自所述振膜沿所述振膜的振动方向延伸的第一延伸面、自所述第一延伸面沿垂直于所述振动方向朝所述内腔延伸的第二延伸面以及自所述第二延伸面沿所述振动方向朝向所述背板延伸的第三延伸面。

优选的，所述第三延伸面与所述背板连接，所述第三延伸面与所述背板之间的夹角设置为圆角。

优选的，所述第一延伸面与所述第二延伸面之间的夹角设置为圆角。

优选的，所述内壁面还包括自所述第三延伸面沿垂直于所述振动方向朝所述内腔延伸的第四延伸面，所述内壁面包括多个顺次连接的所述第三延伸面以及所述第四延伸面，所述内壁面通过所述第三延伸面与所述背板连接。

优选的，与所述背板连接的所述第三延伸面之间的夹角设置为圆角。

优选的，所述第三延伸面和与相邻的所述第四延伸面之间的夹角设置为圆角。

本发明还提供了一种MEMS麦克风的制备方法，包括如下步骤：

选择基底，在所述基底的第一表面沉积第一氧化层；

在所述第一氧化层的表面沉积第一多晶硅层，并图形化所述第一多晶硅层以形成具有振动部以及固定部的振膜层；

在所述振膜层结构的表面沉积第二氧化层；

在所述第二氧化层远离所述第一表面的一侧沉积第三氧化层，所述第三氧化层沿所述振膜的振动方向的正投影小于所述第二氧化层；

刻蚀所述第三氧化层至所述第三氧化层远离所述第一表面的一侧为圆角；

在所述第三氧化层的表面沉积背板材质层；

图形化所述背板材质层以形成背板；

刻蚀释放所述基底以形成背腔；

继续刻蚀释放第一氧化层、所述第二氧化层以及所述第三氧化层。

优选的，所述第三氧化层的厚度小于所述第二氧化层。

优选的，所述第一氧化层、所述第二氧化层以及所述第三氧化层的材料为氧化硅，通过湿刻蚀的方法释放所述第一氧化层、第二氧化层以及所述第三氧化层。

本发明的有益效果在于：通过将背板与支撑部之间的夹角设置为圆角，大大降低了背板的应力集中现象，进而提高了背板的强度，增加了MEMS麦克风的结构稳定性。

【附图说明】

图1是本发明实施例的MEMS麦克风的剖面示意图。

图2是图1中A部分的放大图。

图3是本发明另一实施例的MEMS麦克风的剖面示意图。

图4是图3中B部分的放大图。

图5A至图5G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】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供了一种MEMS麦克风1，其包括具有背腔11的基底10以及固定于所述基底10上的电容系统20，所述电容系统包括相互间隔设置的振膜30和背板40，所述基底10为环形结构并围合形成上下贯穿的背腔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。所述电容系统20包括固定于所述基底10上的振膜30、与所述振膜30间隔并相对设置的背板40，所述背板40包括背板电极41以及绝缘板42，所述背板电极41与所述振膜30的电极层(图中未示出)共同作用产生MEMS麦克风100的电信号，在本实施方式中，所述背板电极41贴设于所述绝缘板42靠近所述振膜30的一侧，所述背板40沿所述振膜30的振动方向设置有多个背板孔43，所述背板孔43同时贯穿所述绝缘板42以及所述背板电极41，所述背板孔43均匀分布于所述背板40上，以更好的使得声波可以穿过背板孔驱动所述振膜30振动。

所述电容系统20还包括间隔所述振膜30与所述背板40的支撑部50，所述振膜30、所述背板40以及所述支撑部50共同围设形成内腔60。所述支撑部50支撑所述背板40并使得所述背板40与所述振膜30相对间隔绝缘。所述支撑部50可以采用与所述背板40的绝缘板41相同的绝缘材料。例如所述支撑部50以及所述绝缘板41都采用氮化硅。

请同时参阅图1以及图2，所述支撑部50包括面向所述内腔60的内壁面51，所述内壁面51包括自所述振膜30沿所述振膜50的振动方向延伸的第一延伸面511、自所述第一延伸面511沿垂直于所述振动方向朝所述内腔延伸的第二延伸面512以及自所述第二延伸面512沿所述振动方向朝向所述背板40延伸的第三延伸面513，如图2所示，所述第三延伸面513与所述背板50连接，并与所述背板40之间的接触夹角设置为圆角。在其他可选的实施例中，请参阅图3至图4，所述内壁面51还包括自所述第三延伸面513沿垂直于所述振动方向朝所述内腔60延伸的第四延伸面514，所述内壁面51包括多个顺次连接的所述第三延伸面513以及所述第四延伸面514，所述内壁面51通过所述第三延伸面513与所述背板40连接，所述第一延伸面511与所述第二延伸面512之间、所述第三延伸面513与所述第四延伸面514之间以及所述第三延伸面513与所述背板40之间的接触夹角均设置为圆角。

通过将所述背板与所述支撑部之间的接触夹角设置为圆角，大大降低了背板的应力集中现象，进而提高了背板的强度，增加了MEMS麦克风的结构稳定性。进一步的，通过设置阶梯状的内壁面，背板与支撑部连接的部分的应力能够得到分散，从而进一步提高MEMS的结构稳定性。

如图5A至图5G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3A所示，步骤1，选择基底层100，在所述基底层100的第一表面101沉积第一氧化层102；该第一氧化层102的材料例如可以为氧化硅。

如图3B所示，步骤2，在所述第一氧化层102远离所述第一表面101的表面沉积并图形化振膜层130，所述振膜层的材料可以设置为多晶硅。

如图3C所示，步骤3，在所述振膜层130远离所述第一表面101的一侧沉积第二氧化层103，所述第二氧化层103的材料可以与所述第一氧化层102的材料相同为氧化硅。

如图3D所示，步骤4，在所述第二氧化层103远离所述第一表面101的一侧沉积第三氧化层104，所述第三氧化层104的具有比所述第二氧化层103更小的面积，即所述第三氧化层104沿振动方向的正投影小于所述第二氧化层；刻蚀所述第三氧化层104至所述第三氧化层104远离所述第一表面的一侧为圆角。

如图3E所示，步骤5，在所述第三氧化层104远离所述第一表面101的一侧沉积并形成背板层140以及支撑部150。

如图3F所示，步骤6，刻蚀所述基底层100以形成背腔110。

如图3G所示，步骤7，继续刻蚀释放所述第一氧化层102、所述第二氧化层103以及所述第三氧化层104,形成内腔160，以形成所述MEMS麦克风1，在本实施方式中，通过湿刻蚀的方式释放所述第一氧化层102、所述第二氧化层103以及所述第三氧化层104。

本发明的有益效果在于：通过将背板与支撑部之间的夹角设置为圆角，大大降低了背板的应力集中现象，进而提高了背板的强度，增加了MEMS麦克风的结构稳定性。

以上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MEMS麦克风，其包括具有背腔的基底和固定于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括相对间隔设置的背板和振膜，其特征在于，所述电容系统还包括间隔所述背板以及所述振膜的支撑部，所述支撑部自所述基底支撑所述背板，所述背板与所述支撑部之间的接触夹角设置为圆角。

2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述背板、所述支撑部以及所述振膜围设形成内腔，所述支撑部包括面向所述内腔的内壁面，所述内壁面包括自所述振膜沿所述振膜的振动方向延伸的第一延伸面、自所述第一延伸面沿垂直于所述振动方向朝所述内腔延伸的第二延伸面以及自所述第二延伸面沿所述振动方向朝向所述背板延伸的第三延伸面。

3.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第三延伸面与所述背板连接，所述第三延伸面与所述背板之间的夹角设置为圆角。

4.根据权利要求3所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一延伸面与所述第二延伸面之间的夹角设置为圆角。

5.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述内壁面还包括自所述第三延伸面沿垂直于所述振动方向朝所述内腔延伸的第四延伸面，所述内壁面包括多个顺次连接的所述第三延伸面以及所述第四延伸面，所述内壁面通过所述第三延伸面与所述背板连接。

6.根据权利要求5所述的MEMS麦克风，其特征在于，与所述背板连接的所述第三延伸面之间的夹角设置为圆角。

7.根据权利要求6所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第三延伸面和与相邻的所述第四延伸面之间的夹角设置为圆角。

8.一种MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

选择基底，在所述基底的第一表面沉积第一氧化层；

在所述第一氧化层的表面沉积第一多晶硅层，并图形化所述第一多晶硅层以形成具有振动部以及固定部的振膜层；

在所述振膜层结构的表面沉积第二氧化层；

在所述第二氧化层远离所述第一表面的一侧沉积第三氧化层，所述第三氧化层沿所述振膜的振动方向的正投影小于所述第二氧化层；

刻蚀所述第三氧化层至所述第三氧化层远离所述第一表面的一侧为圆角；

在所述第三氧化层的表面沉积背板材质层；

图形化所述背板材质层以形成背板；

刻蚀释放所述基底以形成背腔；

继续刻蚀释放第一氧化层、所述第二氧化层以及所述第三氧化层。

9.根据权利要求8所述的MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，所述第三氧化层的厚度小于所述第二氧化层。

10.根据权利要求8所述的MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，所述第一氧化层、所述第二氧化层以及所述第三氧化层的材料为氧化硅，通过湿刻蚀的方法释放所述第一氧化层、所述第二氧化层以及所述第三氧化层。

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