CN116828373B - 一种微机电电容式麦克风及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电容式麦克风技术领域，尤其涉及一种微机电电容式麦克风及制作方法，其中，该麦克风背板包含第一区域及第二区域，分别对应振膜的主要变形区和非主要变形区，所述第二区域围绕所述第一区域；第二区域具有多个大面积的背板开窗，所述坐落于第二区域的单一个背板开窗之面积远大于所述第一区域的背板声孔面积，以及一支撑结构设置于所述背板结构的中央，穿设于所述振膜中，上端与所述背板的第一区域连接，下端和硅闸板结构连接，第一区域使用较低开孔率来维持高有效电极感测面积,来提升信噪比中的“信号”,而第二区域则利用高开窗比率可达90％来降低由空气阻抗造成的“干扰杂讯”，支撑结构在背板结构释放后可提供最佳的背板刚性及背板感测面积。

Description

一种微机电电容式麦克风及制作方法

技术领域

本发明属微机电电容式麦克风技术领域

背景技术

现有的微机电麦克风技术，通过设置均匀且尺寸接近的背板声孔阵列(相临的连续孔,其单一孔面积,可类比至不大于直径20um的圆)；微机电(MEMS)麦克风对于高灵敏度、高信噪比、较广动态范围及高结构可靠度的要求日渐提升，但其中不仅灵敏度与动态范围存在权衡关系，微机电电容式麦克风在低空气阻抗(高背板开孔率)、高背板刚性及大背板电极面积间亦存在两难的权衡关系。

具体而言，在微机电电容式麦克风中，若为了达到可收集到微小声音的高灵敏度时，振膜的柔度需变大，即较易受声压作用而产生形变，因此可允许的声压等级将会降低，从而使动态范围变窄，因此，在产生大音量时，输出信号失真将会变大，从而产生破音。相反的，若增加振膜的刚性，即较不易受声压作用而产生形变，使其在大音量下也不容易产生非线性变形，失真度较小，而可允许声压等级也会变高，其动态范围也会变宽，但缺点是灵敏度会下降，而灵敏度的降低也直接影响到信噪比。另外，为了提升微机电电容式麦克风的信噪比，必须思考如何降低杂讯来源，如：电路中的约翰逊－奈奎斯特噪声(Johnson–Nyquistnoise)、微机电结构耦合的寄生电容、空气阻抗或背板刚性不足产生的声压变形等。

因此，如何改善MEMS麦克风的结构设计，以解决传统MEMS麦克风在空气阻抗、背板电极面积或背板刚性之间存在高度的权衡关系的抉择困境，乃为目前业者所极力追求的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有微机电麦克风技术的缺陷和不足，借由大面积的背板开窗来大幅降低空气阻抗，提升微机电电容式麦克风的信噪比，同时，通过搭配背板支撑结构，不但不会造成背板柔度增加，反而可以提升背板刚性及防止背板产生预变形，而此微机电电容式麦克风亦具有感测效率佳的优点。

为了实现上述目的，本发明所提供的一种微机电电容式麦克风，包括：一衬底，具有硅空腔及硅闸板结构，所述硅空腔贯穿所述衬底，所述硅空腔的内壁朝所述硅空腔的中央延伸；一振膜，可振动地设置于所述衬底的一侧,所述振膜位于所述衬底与所述背板结构之间，一背板结构，设置于所述振膜的一侧，所述背板包含第一区域及第二区域，分别对应振膜的主要变形区和非主要变形区，所述第二区域围绕所述第一区域；第二区域具有多个大面积的背板开窗，所述坐落于第二区域的单一个背板开窗之面积远大于个所述的第一区域的背板声孔面积，以及单个支撑结构设置于所述背板结构的中央，穿设于所述振膜，上端与所述背板的第一区域连接，并抵于单个硅闸板结构。

其中，优选方案为：还包括多个支撑结构设置于背板的第一区域，并靠近第二区域，上端与所背板连接，下端分别抵于所述的多个硅闸板结构。

其中，优选方案为：还包括多个硅闸板结构设置于其悬臂(8-300)上，和所述多个支撑结构相对应。

其中，优选方案为：所述背板开窗形状为圆形、椭圆形、多边形或不规则形。

其中，优选方案为：所述振膜的周边形成至少一圈的第一结构保护围栏，以限制振膜结构释放的侧向距离。

其中，优选方案为：所述背板结构包含背板主体及背板电极，所述振膜为振动电极，所述振膜与所述背板电极相对，且所述振动电极与所述背板电极之间存在气隙。

其中，优选方案为：所述背板结构包括多个防粘附挡块，穿设于所述背板电极，所述的防粘附挡块的突出朝向所述振动电极。

其中，优选方案为：所述硅闸板结构及其悬臂的形状为长条形、圆形、环形、椭圆形、蜂巢形、方形、三角形、多边形或其组合。

其中，优选方案为：所述振膜上形成单个或多个振膜通孔供所述单个或多个支撑结构穿过。

本发明还提供一种微机电电容式麦克风的制作方法，包括：提供衬底；形成第一牺牲层于所述衬底上，并形成至少一圈的第一结构保护围栏通孔，以限制振膜结构释放的侧向距离，以及中央形成支撑结构第一通孔；形成振膜于所述第一牺牲层上，形成振膜通孔；填充第一结构保护围栏通孔形成第一结构保护围栏；形成第二牺牲层于所述振膜上，覆盖所述振膜且填充所述多个振膜通孔，并同时于第二牺牲层形成第二结构保护围栏第一通孔；形成第三牺牲层于所述第二牺牲层上，所述第二牺牲层或第三牺牲层上形成有多个防粘附挡块凹槽，并也同时于第三牺牲层形成第二结构保护围栏的第二通孔并与第二结构保护围栏第一通孔重叠，形成支撑结构第二通孔；形成背板电极于所述第三牺牲层上，并于所述背板电极上形成有多个防粘附挡块的通孔，于背板电极填充第二结构保护围栏的第二通孔形成第二结构保护围栏；形成背板材料层于所述背板电极上形成背板主体，所述背板材料层填充形成支撑结构第三通孔；形成多个大面积的背板开窗于所述背板主体的第二区域上；形成单个或多个支撑结构通槽，每一所述支撑结构通槽贯穿振膜并连接所述背板的第二区域、所述第三牺牲层、所述振膜通孔内的第二牺牲层及所述第一牺牲层，其中所述单个或多个振膜通孔的内壁残留有一部分所述第二牺牲层，最后结构释放时被移除；于所述衬底形成硅空腔及单个或多个硅闸板结构，所述一个以上硅闸板结构分别对应所述个别支撑结构；以及移除部分所述第一牺牲层、部分所述第二牺牲层及部分所述第三牺牲层，于所述第一牺牲层形成支撑结构第一通孔连通所述硅空腔；于所述第二牺牲层及所述的第三牺牲层分别形成支撑结构第二通孔和支撑结构第三通孔，连通所述支撑结构第一通孔、所述支撑结构第二通孔及所述支撑结构第三通孔，形成完整的支撑结构通孔。

其中，优选方案为：形成多个支撑结构通槽，设置于背板的第一区域，并靠近第二区域，上端与所背板的第一区域连接，下端分别对应抵于所述的多个硅闸板结构。

其中，优选方案为：在定义第二牺牲层的支撑结构之第二通孔时大于振膜通孔，所述振膜通孔的内壁残留一部分的第二牺牲层材料，所述第三牺牲层的支撑结构之第三通孔，所述第三通孔尺寸需小于振膜通孔，限制于第二牺牲层所形成大于振膜通孔得到支撑结构的阶梯结构。

其中，优选方案为：于所述衬底形成所述硅空腔及所述多个硅闸板结构前，先对所述衬底远离所述第一牺牲层的背面进行抛光制程。

其中，优选方案为：打开第一牺牲层并连接振膜与衬底构成电性连结，或选择在所述第一牺牲层的氧化硅下方垫一层氮化硅，作为振膜与硅衬底间的电性隔绝层。

其中，优选方案为：形成所述背板主体、所述多个支撑结构及所述多个防粘附挡块的步骤包含：沉积非导电材料于所述第三牺牲层上，以填充进第三牺牲层上的防粘附挡块通孔，或在背板电极上形成有多个防粘附挡块通孔。

其中，优选方案为：形成中间的支撑结构,还包括在第一区域及第二区域交界附近的形成支撑结构,坐落于在背板的第二区域并靠近背板的第二区域。

其中，优选方案为：所述第二结构保护围栏与背板主体的连接处形成大曲率半径的圆弧转角。

本发明的优点在于：

1.通过背板的第二区域的多个大面积的背板开窗设置，第一区域使用较低开孔率来维持高有效电极感测面积,来提升信噪比中的“信号”,而第二区域则利用高开窗比率可达90％来降低由空气阻抗造成的“干扰杂讯”；

2.搭配支撑此大背板开窗所相应的支撑结构及硅闸板结构，除了中间支撑,以及主要第一区域及第二区域交界附近的支撑结构，以使支撑结构在背板结构释放后可提供最佳的背板刚性及背板感测面积；

3.固定的释放位置的第二结构保护围栏，所述第二结构保护围栏与背板的连接处形成大曲率半径的圆弧转角,可增加背板的可靠性。

附图说明

图1为本发明微机电电容式麦克风及制作方法的背板开窗示意图；

图2为本发明微机电电容式麦克风及制作方法的第一牺牲层结构图；

图3为本发明微机电电容式麦克风及制作方法的形成振膜于第一牺牲层上，振膜上开洞以提供支撑结构贯穿的路径结构图；

图4为本发明微机电电容式麦克风及制作方法的形成第一层牺牲；

图5为本发明微机电电容式麦克风及制作方法的形成第二层牺牲与背板底层氮化硅示意图；

图6为本发明微机电电容式麦克风及制作方法的形成及定义背板电极(6-300)于背板底层氮化硅上，并填充支撑结构结构图；

图7为本发明微机电电容式麦克风及制作方法的形成及定义背板声孔及开窗，包含背面芯片减薄,定义硅背腔及硅闸板结构结构图；

图8为本发明微机电电容式麦克风及制作方法的形成硅背腔及硅闸板结构示意图；

图9为本发明微机电电容式麦克风及制作方法的微机电结构释放结构图；

图10为本发明微机电电容式麦克风及制作方法的微机电结构释放剖面示意图；

图11为本发明微机电电容式麦克风硅背腔及硅闸板结构的上视平面示意图；

图12为本发明微机电电容式麦克风硅背腔及硅闸板结构的四分之一一体结构示意图；

附图编号说明:

1-100支撑结构；1-200第二结构保护围栏；

1-400第一区域(变形区)；1-300第二区域；

1-600非变形区的空旷区可填充传统式声孔；

2-100划片道；

2-200第一结构保护围栏通孔；

2-300支撑结构第一通孔；

2-400第一牺牲层；2-500衬底；

3-100振膜；3-200第一结构保护围栏；3-300振膜通孔；3-100a主要变形区；3-100b非主要变形区；

4-100第二牺牲层的支撑结构第二通孔；4-200第二结构保护围栏的第一通孔；4-300第二牺牲层；

5-100背板材料层；5-200第二牺牲层的支撑结构第三通孔；5-300防粘附通孔挡块；5-400第二结构保护围栏的第二通孔；5-500第三牺牲层；5-600防粘附挡块通孔；7-100光胶屏蔽；

7-200牺牲层屏蔽；8-100硅闸板；8-200硅空腔；8-300硅悬梁；

6-300背板电极；9-100背板主体；9-300气隙；9-400背板开窗；

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面通过附图对其进一步描述，本发明微机电电容式麦克风的制作方法，包括的步骤有：

首先，如图2所示：第一牺牲层2-400通过采用化学气相沉积或其它合适的方法形成于衬底2-500上，一侧形成划片道2-100，预留有第一结构保护围栏通孔2-200，中央形成支撑结构第一通孔2-300，衬底100用于为微机电电容式麦克风的形成提供工艺平台，衬底2-500的材料可以采用衬底、锗衬底、硅锗衬底、碳化衬底、绝缘体上衬底、绝缘体上锗衬底、玻璃衬底、III-V族化合物衬底，(例如氮化镓衬底或砷化镓基衬底等)或其它合适的衬底。本实施例中，衬底2-500以硅衬底为例，但并非局限于此。

接着，如图3所示：于第一牺牲层2-400上形成振膜3-100，具体地，先采用物理气相沉积或其它合适的方法形成振膜材料层,然后采用光刻和刻蚀等工艺图形化以得到振膜3-100，同时在预留有第一结构保护围栏通孔2-200填充振膜材料形成一圈或数圈第一结构保护围栏3-200，以限制振膜3-100结构释放的侧向距离，第一结构保护围栏3-200依设计可用振膜3-100或背板材料填充；其中，振膜3-100作为微机电电容式麦克风的振动电极，振膜3-100的材料可包括多晶硅层、金属层、绝缘层及多晶硅层的叠合、绝缘层及金属层的叠合、或者其它具有弹性的金属。于一实施例中，振膜3-100依据变形程度分主要变形区3-100a及非主要变形区3-100b，非主要变形区3-100b围绕主要变形区3-100a，振膜3-100的边缘形成振膜通孔3-300。

接着，如图4所示：于形成第二牺牲层4-300于所述第一牺牲层2-400上并覆盖所述振膜3-100且填充所述多个振膜通孔3-300，并于第二牺牲层4-300形成第二结构保护围栏的第一通孔4-200；并形成第二牺牲层4-300的支撑结构第二通孔4-100；

接着，如图5所示：沉积形成第三牺牲层5-500于所述第二牺牲层4-300上，且依设计可于所述第二牺牲层4-300或第三牺牲层5-500上形成有多个防粘附挡块5-300的凹槽，防粘附挡块5-300的凹槽可通过光刻、刻蚀等工艺形成于第三牺牲层5-500中，并也同时于第三牺牲层5-500形成第二结构保护围栏的第二通孔5-400并与第二结构保护围栏的第一通孔4-200重叠，以于后续填充背板材料形成气隙中的第二结构保护围栏1-200(如图6所示)，来限制背板结构的侧向释放距离，其有利于协助第二声孔维持稳定及固定的位置分布。

接着，如图6所示：形成背板电极6-300于所述第三牺牲层5-500上，并于所述背板电极6-300上形成有多个防粘附挡块通孔5-600，而所述多个防粘附挡块通孔5-600分别对应所述多个防粘附挡块5-300的凹槽，定义背板电极6-300通过感应区和非感应区分对应背板的第一区域1-400，和第二区域1-300，所述第一区域1-400，和第二区域1-300分别对应图3步骤中的主要变形区3-100a及非主要变形区3-100b，图5步骤中形成的第二结构保护围栏的第二通孔5-400处填充背板电极材料形成第二结构保护围栏1-200，相当于在原来第一结构保护围栏3-200位置上形成所述第二结构保护围栏1-200，所述部分背板材料填充图4步骤中的支撑结构第二通孔4-100形成支撑结构第三通孔5-200。

接着，如图7所示：可依据后续所述气隙的空间需求在第三牺牲层5-500上形成背板材料层5-100，所述背板材料层5-100为氮化硅，若振膜3-100的无防粘附挡块的通孔5-600则也可在背板电极6-300之前利用背板材料层5-100直接填充防粘附挡块5-300凹槽以作电性的隔绝；同时利用背板材料层5-100填充支撑结构第三通孔5-200.

接着，如图8所示：于所述衬底2-500的另一侧的两端形成背板光胶屏蔽7-100以及中中间部分形成背板牺牲层屏蔽7-200。

接着，如图9所示：于所述衬底2-500形成硅空腔8-200及单个或多个硅闸板8-100结构，所述硅空腔8-200贯穿所述衬底2-500，所述单个或多个硅闸板8-100结构由所述硅空腔8-200的内壁呈水平朝向所述硅空腔8-200中心延伸，所述一个或多个硅闸板8-100结构分别对应所述个别支撑结构1-100。

最后，如图10所示：通过移除部分所述第一牺牲层2-400、部分所述第二牺牲层4-300及部分所述第三牺牲层5-500，其中，于所述第一牺牲层2-400形成支撑结构第一通孔2-300(图1步骤中形成)连通所述硅空腔8-200，于所述第二牺牲层4-300与所述的第三牺牲层5-500分别形成支撑结构第二通孔4-100(图5步骤中形成)和支撑结构第三通孔5-200(图6步骤中形成)，连通所述支撑结构第一通孔2-300，所述支撑结构第二通孔4-100及支撑结构第三通孔5-200，形成完整的支撑结构1-100的通孔，在定义第二牺牲层4-300的支撑结构第二通孔4-100时可大于振膜通孔3-300，其会在振膜通孔3-300的内壁残留一部分的第二牺牲层4-300材料，而在覆盖第三牺牲层5-500后定义，所述第三牺牲层5-500的支撑结构第三通孔5-200，第三通孔5-200的尺寸需小于振膜通孔3-300，使连通的支撑结构第一通孔2-300、支撑结构第二通孔4-100及支撑结构第三通孔5-200在填充背板材料后，使得每一所述支撑结构1-100在最后结构释放后与所述振膜通孔3-300的内壁间存在有间隙，而能让振膜3-100能在支撑结构1-100上下滑动，并限制于第二牺牲层4-300所形成大于振膜通孔3-300的支撑结构1-100阶梯。

本制作过程中，所述第二牺牲层的支撑结构第三通孔5-200和第二牺牲层的支撑结构第二通孔4-100重叠；并设置于背板结构与振膜3-100间的气隙中；第二结构保护围栏的第二通孔5-400形成单个或多个支撑结构1-100通槽，所述支撑结构1-100通槽贯穿振膜3-100；沉积非导电材料于所述第三牺牲层5-500上，以填充进第三牺牲层5-500上的防粘附挡块通孔5-600，防粘附挡块通孔5-600填充进第三牺牲层5-500上的防粘附挡块5-300凹槽，此背板结构使用的非导电材料，必须在结构释放时与第一牺牲层2-400及气隙所属的第二牺牲层4-300及第三牺牲层5-500具有高的选择比。

如图10所示：通过本发明的制作防范方法得到的麦克风，包括衬底2-500，具有硅空腔8-200及一个以上硅闸板8-100结构，所述硅空腔8-200贯穿所述衬底2-500，所述硅闸板8-100结构由所述硅空腔8-200的内壁朝所述硅空腔8-200的中央延伸；振膜3-100，置于所述衬底2-500的一侧；

还包括一背板结构，其中，背板结构包括背板主体1-900和背板电极6-300，设置于所述振膜3-100的一侧，且所述振膜3-100位于所述衬底2-500及所述背板主体9-100结构之间，所述背板主体9-100可以依据感应区分成第一区域1-400及第二区域1-300，所述第二区域1-300围绕所述第一区域1-400；以及本实施例中，支撑于背板9-100的第一区域1-400的支撑于第一区域1-400外围的支撑结构1-100，单一支撑结构1-100设置于所述背板9-100结构的第一区域1-400内，穿设于所述振膜3-100中，上端与所述背板9-100的第一区域1-400连接。

本实施例在不牺牲有效电极面积的前提下来提升背板主体9-100的刚性，可另设置多根支撑结构(图1中示出)于第二区域1-300，尽量靠近第一区域1-400，以达最佳的背板9-100支撑效果，同样为了适应多个支撑结构，和其下端连接硅闸板8-100结构为多个。

其中，优选方案包括：支撑结构1-100可以为单个设置于第一区域1-400内，背板主体9-100的中央或者为多个设置于支撑结构1-100于第二区域1-300，尽量靠近第一区域1-400，当然两者可以同时一起使用得到更好的支撑效果，在此不做累述。

其中，本实施例中，所述背板结构包含背板主体9-100及背板电极6-300，所述振膜3-100为振动电极，所述振动电极与所述背板电极6-300相对且所述振膜3-100与所述背板电极6-300之间存在气隙9-300；

其中，本实施例中，所述背板主体9-100包括第一区域1-400和第二区域1-300，分别对应振膜3-100的主要变形区域3-100a和非主要变形区域3-100b，所述振膜3-100的主要变形区3-100a，亦即其电极设定范围是依照对应的振膜3-100的变形曲线来做优化设计，第二区域1-300对应所述振膜3-100的所述非主要变形区3-100b，所述第一区域1-400的背板声孔与传统电容式麦克风一样为传统的背板声孔阵列，而所述第二区域1-300则改以形成具有多个大面积的背板开窗9-400，所述坐落在第二区域1-300的单一背板开窗9-400之面积远大于个所述的第一区域1-400的单一个传统样式的背板声孔面积，且背板开窗9-400形状已经不限于统背板声孔的圆形。

其中，本实施例中，所述第二区域1-300的多个大面积的背板开窗9-400其单一开窗面积可大于坐落在第一区域1-400的单一传统样式的背板声孔1-600(如图1所示)面积第一声孔面积10倍以上，且第二区域1-300的开孔率大于60％，所述第二区域1-300的多个大面积的背板开窗9-400的形状可为圆形、椭圆形，三角形，扇形或多边形等的其中之一图形或其组合，可在多个大开窗间填以传统样式的背板声孔或更小尺寸的孔洞来提高第二区域1-300的开孔率椭圆形或多边形阵列方式；

本实施例中，如图1所示：为加强背板的刚性,可于背板的第二区域1-300,靠近背板的第一区域1-400再设立多根支撑结构1-100来支撑,并使支撑结构1-100在背板结构释放后可提供最佳的背板刚性及背板感测面积。

其中，本实施例中，所述支撑结构第一通孔2-300连通所述硅空腔8-200的硅闸板8-100结构，而所述第二绝缘隔层的第三牺牲层5-500设置于所述背板结构与振膜3-100的气隙9-300之间，而所述支撑结构第一通孔2-300、支撑结构第二通孔4-100和支撑结构第三通孔5-200相贯通并坐落在背板9-100的第二区域1-400并尽可能的靠近背板第一区域1-300，以使支撑结构1-100在背板结构释放后可提供最佳的背板刚性及背板感测面积。

其中，本实施例中，所述振膜3-100上形成单个或多个振膜通孔3-300，分别供所述支撑结构1-100穿过。

其中，本实施例中，包含多个防粘附挡块5-300，所述单个或多个支撑结构1-100通槽分别在填充背板材料后，形成所述单个及多个支撑结构1-100，所述多个防粘附挡块通孔5-600及所述多个防粘附挡块5-300凹槽，填充背板材料后，形成所述多个防粘附挡块5-300于背板下缘。

其中，本实施例中，如图6所示：分别于第二牺牲层4-300或第三牺牲层5-500,并将第二结构保护围栏分第二结构保护围栏第一通孔4-200和第二结构保护围栏第二通孔5-400来定义,可在第二结构保护围栏1-200与背板9-100的连接处形成大曲率半径的圆弧转角,可增加背板的可靠性。

如图11所示：单个或多个硅闸板8-100由硅空腔8-200的内壁呈向硅空腔8-200的中央延伸；如图11a所示，通过三个悬臂8-300朝中央延伸到中央的硅闸板8-100并连接在一起硅闸板8-100和单个设置的支撑结构连接，如图11b所示，每个悬臂8-300还具有一个硅闸板8-100，沿着悬臂8-300向中央的硅闸板8-100延伸；所述每个悬臂8-300上的三个硅闸板8-100分别对应于多个支撑结构1-100；中央的硅闸板8-100对应于单个支撑结构1-100，如图11C所示，具有交叉的四个悬臂8-300，每个悬臂8-300的一端的硅闸板8-100朝中央延伸到中央的硅闸板8-100并连接在一起，同样，所述中央的硅闸板8-100和单一支撑结构1-100连接，图中四个悬臂8-300上的四个硅闸板8-100和多个支撑结构1-100连接，于一实施例中，硅闸板8-100可以由长条形、圆形、环形、椭圆、多边形或是任意形状等形状组合而成。

如图12所示：图12为硅背腔8-200及硅闸板8-100以及悬臂8-300的连接关系图，如图12所示：单个或多个硅闸板8-100通过悬臂8-300连接向硅空腔8-200的中央延伸。

本发明的优点为：

1.过背板9-100的第二区域1-300的多个大面积的背板开窗9-400设置，第一区域1-400使用较低开孔率来维持高有效电极感测面积,来提升信噪比中的

“信号”,而第二区域则利用高开窗比率可达90％来降低由空气阻抗造成的

“干扰杂讯”；

2.搭配支撑此大背板开窗9-400所相应的支撑结构1-100及硅闸板8-100结构，除了中间支撑,以及主要第一区域1-400及第二区域1-300交界附近的支撑结构1-100，以使支撑结构1-100在背板结构释放后可提供最佳的背板刚性及背板感测面积；

3.固定的释放位置的第二结构保护围栏1-200，分别于第二牺牲层或第三牺牲层,并将第二结构保护围栏1-200分第二结构保护围栏的第一通孔4-200和第二通孔4-100来定义,在第二结构保护围栏1-200与背板9-100的连接处形成大曲率半径的圆弧转角,可增加背板9-100的可靠性.

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (16)

1.一种微机电电容式麦克风，其特征在于，包括：

一衬底(2-500)，具有硅空腔(8-200)及一个以上硅闸板结构（8-100），所述硅空腔(8-200)贯穿所述衬底(2-500)，所述硅闸板（8-100）结构由所述硅空腔（8-200）的内壁朝所述硅空腔（8-200）中央延伸；

一振膜(3-100)，可振动地设置于所述衬底(2-500)的一侧,所述振膜(3-100)位于所述衬底(2-500)与背板(9-100）之间；

一背板结构，设置于所述振膜(3-100)的一侧，所述背板(9-100）包含第一区域(1-400)及第二区域(1-300)，分别对应振膜(3-100)的主要变形区（3-100a）和非主要变形区（3-100b），所述第二区域(1-300)围绕所述第一区域(1-400)；第二区域(1-300)具有多个的背板开窗(9-400)，坐落于第二区域(1-300)的单一个背板开窗(9-400)之面积大于所述第一区域(1-400)的单一个背板声孔面积的10倍以上，且第二区域（1-300）的开孔率大于60%；

单个支撑结构(1-100)设置于背板结构的中央，穿设于所述振膜(3-100)，上端连接至所述背板(9-100）的第一区域(1-400)，并抵于单个硅闸板结构（8-100）。

2.根据权利要求1所述的微机电电容式麦克风，其特征在于，还包括多个支撑结构(1-100)设置于背板（9-100）的第一区域(1-400)，上端与所述背板（9-100）连接，下端分别抵于所述的多个硅闸板结构（8-100）。

3.根据权利要求2所述的微机电电容式麦克风，其特征在于，还包括多个硅闸板结构（8-100）设置于其悬臂(8-300)上，和所述多个支撑结构(1-100)相对应。

4.根据权利要求3所述的微机电电容式麦克风，其特征在于，所述硅闸板结构（8-100）及其悬臂(8-300)的形状为圆形、环形、椭圆形、蜂巢形、方形、三角形或其组合。

5.根据权利要求1所述的微机电电容式麦克风，其特征在于，所述背板开窗(9-400)形状为圆形、椭圆形、多边形或不规则形。

6.根据权利要求1所述的微机电电容式麦克风，其特征在于，所述振膜(3-100)的周边形成至少一圈的第一结构保护围栏(3-200)，以限制振膜(3-100)结构释放的侧向距离。

7.根据权利要求1所述的微机电电容式麦克风，其特征在于，所述背板结构包含背板(9-100)及背板电极(6-300)，所述振膜(3-100)为振动电极，所述振膜(3-100)与所述背板电极(6-300)相对，且所述振动电极与所述背板电极(6-300)之间存在气隙(9-300)。

8.根据权利要求7所述的微机电电容式麦克风，其特征在于，所述背板(9-100)包括多个防粘附挡块(5-300)，穿设于所述背板电极(6-300)，所述防粘附挡块(5-300)的突出朝向所述振动电极。

9.根据权利要求2所述的微机电电容式麦克风，其特征在于，所述振膜(3-100)上形成单个或多个振膜通孔(3-300)供所述单个或多个支撑结构(1-100)穿过。

10.一种微机电电容式麦克风的制作方法，其特征在于，包括：

提供衬底(2-500)；

形成第一牺牲层(2-400)于所述衬底(2-500)上，并形成至少一圈的第一结构保护围栏通孔（2-200），以限制振膜(3-100)结构释放的侧向距离，以及中央形成支撑结构第一通孔（2-300）；

形成振膜(3-100)于所述第一牺牲层(2-400)上，形成振膜通孔(3-300)；填充第一结构保护围栏通孔（2-200）形成第一结构保护围栏（3-200）；

形成第二牺牲层(4-300)于所述振膜(3-100)上，覆盖所述振膜(3-100)且填充所述振膜通孔(3-300)，并同时于第二牺牲层(4-300)形成第二结构保护围栏第一通孔（4-200）；

形成第三牺牲层(5-500)于所述第二牺牲层(4-300)上，所述第二牺牲层(4-300)或第三牺牲层(5-500)上形成有多个防粘附挡块(5-300)凹槽，并也同时于第三牺牲层(5-500)形成第二结构保护围栏的第二通孔(5-400)并与第二结构保护围栏第一通孔（4-200）重叠，形成支撑结构第二通孔（4-100）；

形成背板电极(6-300)于所述第三牺牲层(5-500)上，并于所述背板电极(6-300)上形成有多个防粘附挡块通孔（5-600），于背板电极填充第二结构保护围栏的第二通孔（5-400）形成第二结构保护围栏（1-200）；

形成背板材料层（5-100）于所述背板电极(6-300)上形成背板（9-100），所述背板材料层（5-100）填充形成支撑结构第三通孔（5-200），所述背板（9-100）包含第一区域(1-400)及第二区域(1-300)，分别对应振膜(3-100)的主要变形区（3-100a）和非主要变形区（3-100b）；

形成多个的背板开窗(9-400)于所述背板(9-100)的第二区域(1-300)上，单一个所述背板开窗(9-400)之面积大于所述第一区域(1-400)的单一个背板声孔的面积10倍以上，且第二区域（1-300）的开孔率大于60%；

形成支撑结构通槽，所述支撑结构通槽贯穿振膜（3-100）并连接所述背板（9-100）的中央、所述第三牺牲层(5-500)、所述振膜通孔（3-300）内的第二牺牲层(4-300)及所述第一牺牲层(2-400)，其中所述振膜通孔（3-300）的内壁残留有一部分所述第二牺牲层(4-300)，最后结构释放时被移除；

于所述衬底(2-500)形成硅空腔(8-200)的硅闸板结构（8-100），所述硅闸板结构（8-100）对应所述支撑结构(1-100)；

以及移除部分所述第一牺牲层(2-400)、部分所述第二牺牲层(4-300)及部分所述第三牺牲层(5-500)，于所述第一牺牲层(2-400)形成支撑结构第一通孔(2-300)连通所述硅闸板(8-100)；

于所述第二牺牲层(4-300)及所述的第三牺牲层(5-500)分别形成支撑结构第二通孔(4-100)和支撑结构第三通孔(5-200)，连通所述支撑结构第一通孔(4-200)、所述支撑结构第二通孔(4-100)及所述支撑结构第三通孔(5-200)，形成完整的支撑结构(1-100)通孔。

11.根据权利要求10所述的一种微机电电容式麦克风的制作方法，其特征在于，形成多个支撑结构通槽，设置于背板（9-100）的第一区域(1-400)，上端与所述背板（9-100）的第一区域（1-400）连接，下端分别对应抵于所述的多个硅闸板结构（8-100）。

12.根据权利要求10所述的一种微机电电容式麦克风的制作方法，其特征在于，定义第二牺牲层(4-300)的支撑结构第二通孔(4-100)大于振膜通孔(3-300)，所述振膜通孔(3-300)的内壁残留一部分的第二牺牲层(4-300)材料，所述支撑结构第三通孔(5-200)的尺寸需小于振膜通孔(3-300)，限制于第二牺牲层(4-300)所形成大于振膜通孔(3-300)得到支撑结构(1-100)的阶梯结构。

13.根据权利要求10所述的一种微机电电容式麦克风的制作方法，其特征在于，于所述衬底(2-500)形成所述硅空腔(8-200)及所述多个硅闸板结构（8-100）前，先对所述衬底(2-500)远离所述第一牺牲层(2-400)的背面进行抛光制程。

14.根据权利要求10所述的一种微机电电容式麦克风的制作方法，其特征在于，打开第一牺牲层(2-400)并连接振膜(3-100)与衬底(2-500)做电性的连结，或选择在所述第一牺牲层(2-400)的氧化硅下方垫一层氮化硅，作为振膜(3-100)与硅衬(2-500)之间的电性隔绝层。

15.根据权利要求12所述的一种微机电电容式麦克风的制作方法，其特征在于，形成所述背板(9-100)、所述支撑结构(1-100)及所述多个防粘附挡块(5-300)的步骤包含：沉积非导电材料于所述第三牺牲层(5-500)上，以填充进第三牺牲层(5-500)上的防粘附挡块通孔(5-600)，或在背板电极(6-300)上形成有多个防粘附挡块通孔(5-600)。

16.根据权利要求10所述的一种微机电电容式麦克风的制作方法，其特征在于：所述第二结构保护围栏（1-200）与背板(9-100)的连接处形成圆弧转角。