CN117354705B - 声电转换结构及其制作方法、以及麦克风、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声电转换结构及其制作方法、以及麦克风、电子设备，其中，声电转换结构的制作方法包括：提供衬底，并在衬底的一侧制作第一绝缘层；在第一绝缘层上方制作阻尼结构层；在阻尼结构层背离衬底的一侧制作第二绝缘层；在第二绝缘层上方制作背极板层，并在背极板层刻蚀出在厚度方向上贯穿背极板层的声孔；在背极板层背离阻尼结构层的一侧制作第三绝缘层；在第三绝缘层上制作振膜层；对衬底进行刻蚀，以刻蚀出贯穿衬底的背腔；通过背腔处将部分第一绝缘层、部分第二绝缘层、部分第三绝缘层刻蚀掉，以得到声电转换结构。本发明所提供的技术方案既实现了声电转换结构的单指向性能，同时又保障了声电转换结构对声音拾取的一致性。

Description

声电转换结构及其制作方法、以及麦克风、电子设备

技术领域

本发明涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种声电转换结构及其制作方法、以及麦克风、电子设备。

背景技术

目前商用MEMES麦克风的最常用的是全指向型麦克风，该类型的麦克风声音是从单一声孔进入达到振膜，使得麦克风可以拾取任何角度的声音，即麦克风每个角度的灵敏度相同，但是这种麦克风对于特殊应用场合如KTV、会议等具有局限性。

为了解决上述的全指向型麦克风局限性，现有技术中虽然存在有一些对于单指向性能的方案，但是这些方案在实现单指向性能提升的时候，往往忽略了拾取声音的一致性，从而影响产品本身的性能以及用户的体验感。

发明内容

本发明提供了一种声电转换结构及其制作方法、以及麦克风、电子设备，旨在有效解决现有技术中的单指向性能方案在实现单指向性能提升时，忽略拾取声音的一致性而影响产品本身的性能以及用户的体验感的技术问题。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种声电转换结构的制作方法，包括：提供衬底，并在所述衬底的一侧制作第一绝缘层；在所述第一绝缘层上方制作阻尼结构层，所述阻尼结构层具有在其厚度方向上贯通的通孔或者第一缝隙结构；在所述阻尼结构层背离所述衬底的一侧制作第二绝缘层；在所述第二绝缘层上方制作背极板层，并在所述背极板层刻蚀出在厚度方向上贯穿所述背极板层的声孔；在所述背极板层背离所述阻尼结构层的一侧制作第三绝缘层；在所述第三绝缘层背离所述背极板层的一侧制作振膜层；对所述衬底进行刻蚀，以刻蚀出贯穿所述衬底的背腔；通过所述背腔处将部分所述第一绝缘层、部分所述第二绝缘层、部分所述第三绝缘层刻蚀掉，以得到声电转换结构。

进一步地，所述阻尼结构层的材料包括氮化硅、硅中的至少一种。

进一步地，在所述衬底的厚度方向上，所述阻尼结构层的通孔所围合的区域与所述背腔的投影交叠。

进一步地，所述阻尼结构层的声阻抗为Ra，且Ra=Δ/(c0*Ca)，以使所述阻尼结构层的声学特性达到心形指向性；其中，Δ=|L1-L2|，为声音通过不同路径到达振膜层的路径差，c0为声速，Ca为振膜层与阻尼结构层之间的声腔部分的等效声顺。

进一步地，所述阻尼结构层的厚度小于或等于10μm，所述通孔或所述第一缝隙结构的声阻抗为1e8~1e10 Pa ·s/m3。

进一步地，所述阻尼结构层具有在其厚度方向上贯通的通孔，所述通孔为圆形通孔，且孔径小于或等于30μm，圆形通孔个数小于或等于1000个。

进一步地，所述阻尼结构层具有在其厚度方向上贯通第一缝隙结构，所述第一缝隙结构为狭缝通孔，狭缝通孔长度小于或等于60μm，狭缝通孔宽度小于或等于20μm，狭缝通孔个数小于或等于50个。

进一步地，所述振膜层具有设置在靠近其非振动敏感区附近的第二缝隙结构。

进一步地，所述振膜层开设有多个第二缝隙结构，多个所述第二缝隙结构断续环绕所述振膜层的振动敏感区域设置。

进一步地，所述声孔有多个；所述背极板层包括第一区域，以及环绕第一区域的第二区域，所述第一区域与所述阻尼结构的通孔或第一缝隙结构的投影交叠，所述第一区域的声孔排布密度大于所述第二区域的声孔排布密度。

进一步地，从所述背极板层周缘指向其中心的方向，所述背极板层排布的声孔径向宽度逐渐增大。

根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种声电转换结构，包括以层叠方式设置的衬底、阻尼结构层、背极板层以及振膜层： 所述衬底具有在其厚度方向上贯通的背腔；所述阻尼结构层具有在其厚度方向上贯通的通孔或者第一缝隙结构；所述背极板层上设置有在其厚度方向上贯通的声孔。

进一步地，在所述衬底的厚度方向上，所述阻尼结构层的通孔所围合的区域与所述背腔的投影交叠。

进一步地，所述振膜层具有设置在靠近其非振动敏感区附近的第二缝隙结构。

进一步地，所述阻尼结构层的声阻抗为Ra，且Ra=Δ/(c0*Ca)，以使所述阻尼结构层的声学特性达到心形指向性；其中，Δ=|L1-L2|，为声音通过不同路径到达振膜层的路径差，c0为声速，Ca为振膜层与阻尼结构层之间的声腔部分的等效声顺。

进一步地，所述阻尼结构层的厚度小于或等于10μm，所述通孔或所述第一缝隙结构的声阻抗为1e8~1e10 Pa ·s/m3。

进一步地，所述阻尼结构层具有在其厚度方向上贯通的通孔，所述通孔为圆形通孔，且孔径小于或等于30μm，圆形通孔个数小于或等于1000个。

进一步地，所述阻尼结构层具有在其厚度方向上贯通第一缝隙结构，所述第一缝隙结构为狭缝通孔，狭缝通孔长度小于或等于60μm，狭缝通孔宽度小于或等于20μm，狭缝通孔个数小于或等于50个。

进一步地，所述振膜层开设有多个第二缝隙结构，多个所述第二缝隙结构呈环形设置。

进一步地，所述声孔有多个；所述背极板层包括第一区域，以及环绕第一区域的第二区域，所述第一区域与所述阻尼结构的通孔或第一缝隙结构的投影交叠，所述第一区域的声孔排布密度大于所述第二区域的声孔排布密度。

进一步地，从所述背极板层周缘指向其中心的方向，所述背极板层排布的声孔径向宽度逐渐增大。

根据本发明的第三方面，本发明还提供了一种麦克风，包括上述的声电转换结构，还包括第一封装壳和第一基底；所述第一封装壳和所述第一基底固定连接以形成腔体，所述声电转换结构与所述第一基底朝向所述第一封装壳的一侧固定连接并且位于所述腔体内；所述第一基底上设置有在厚度方向上贯通所述第一基底的第一透气孔，所述声电转换结构的所述背腔与所述进音孔相对。

进一步地，所述第一封装壳开设有第二透气孔。

根据本发明的第四方面，本发明还提供了一种麦克风，包括阻尼结构、第二封装壳、第二基底和MEMS芯片结构；所述第二封装壳和所述第二基底固定连接以形成腔体，所述MEMS芯片结构与所述第二基底朝向所述第二封装壳的一侧固定连接并且位于所述腔体内；所述第二基底上设置有在厚度方向上贯通所述第二基底的第一通孔和第二通孔，所述阻尼结构具有在其厚度方向上贯通的通孔或者第一缝隙结构；所述阻尼结构容置于所述腔体内，且用于封堵所述第一通孔，所述MEMS芯片结构容置于所述腔体内，且所述MEMS芯片结构具有的背腔与第二通孔相对。

进一步地，所述阻尼结构的声阻抗为Ra，且Ra=Δ/(c0*Ca)，以使所述阻尼结构的声学特性达到心形指向性；其中，Δ=|L1-L2|，为声音通过不同路径到达振膜层的路径差，c0为声速，Ca为振膜层与阻尼结构之间的声腔部分的等效声顺。

进一步地，所述阻尼结构的厚度小于或等于10μm，所述通孔或所述第一缝隙结构的声阻抗为1e8~1e10 Pa ·s/m3。

进一步地，所述阻尼结构具有在其厚度方向上贯通的通孔，所述通孔为圆形通孔，且孔径小于或等于30μm，圆形通孔个数小于或等于1000个。

进一步地，所述阻尼结构具有在其厚度方向上贯通第一缝隙结构，所述第一缝隙结构为狭缝通孔，狭缝通孔长度小于或等于60μm，狭缝通孔宽度小于或等于20μm，狭缝通孔个数小于或等于50个。

根据本发明的第五方面，本发明还提供了一种电子设备，包括上述的麦克风。

通过本发明中的上述实施例中的一个实施例或多个实施例，至少可以实现如下技术效果：

在本发明所公开的技术方案中，声电转换结构全部采用半导体工艺来制作，并且在实现内部声滤波的较高应力层上光刻阻尼结构，能够实现麦克风单指向性，并使得阻振膜层两侧的声音具有较高的一致性，因此可以提升产品本身的性能以及用户的体验感。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本发明实施例提供的声电转换结构的制作方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的声电转换结构的制作方法光刻的一种阻尼结构俯视图；

图3为本发明实施例提供的声电转换结构的制作方法光刻的另一种阻尼结构俯视图；

图4为本发明实施例提供的声电转换结构的制作方法的声音到达振膜层的示意图；

图5为本发明实施例提供的声电转换结构的制作方法的麦克风接收声音的心形声学特征的示意图；

图6为本发明实施例声电转换结构的剖视图；

图7为本发明一个实施例麦克风的剖视图；

图8为本发明另一个实施例麦克风的剖视图。

附图标记：

1、第一封装壳；2、第一基底；3、声电转换结构；4、第一ASIC芯片；5、第二基底；6、阻尼结构；7、背腔；8、第一腔体；9、第二腔体；10、第三腔体；11、第一透气孔；12、第二透气孔；13、第二封装壳；21、第一通孔；22、第二通孔；31、振膜层；32、第三绝缘层；33、背极板层；34、第二绝缘层；35、第一绝缘层；36、衬底；37、阻尼结构层；41、第二ASIC芯片；51、MEMS芯片结构。

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。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，在不做特别说明的情况下，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

目前商用MEMES麦克风的最常用的是全指向型麦克风，该类型的麦克风声音从单一声孔进入达到振膜，可以拾取任何角度的声音即每个角度灵敏度一样，这种麦克风对于特殊应用场合如KTV、会议等具有局限性。

现有技术中虽然存在有一些对于单指向性能的方案，但是这些方案在实现单指向性能提升的时候，往往忽略了拾取声音的一致性，从而影响产品本身的性能以及用户的体验感。

另外，常规单指向麦克风一般采用贴装网布的形式实现内部的声滤波延时，该网布拾取声音很难做到很高的一致性。本发明的阻尼结构采用半导体工艺来制作，实现产品单指向性的同时，一致性也能得到提高，从而提升产品的性能和用户体验。具体如下：

图1所示为本发明实施例所提供的声电转换结构的制作方法，包括：

S101、提供衬底，并在衬底的一侧制作第一绝缘层；

S102、在第一绝缘层上方制作阻尼结构层，阻尼结构层具有在其厚度方向上贯通的通孔或者第一缝隙结构；

S103、在阻尼结构层背离衬底的一侧制作第二绝缘层；

S104、在第二绝缘层上方制作背极板层，并在背极板层刻蚀出在厚度方向上贯穿背极板层的声孔；

S105、在背极板层背离阻尼结构层的一侧制作第三绝缘层；

S106、在第三绝缘层背离背极板层的一侧制作振膜层；

S107、对衬底进行刻蚀，以刻蚀出贯穿衬底的背腔；

S108、通过背腔处将部分第一绝缘层、部分第二绝缘层、部分第三绝缘层刻蚀掉，以得到声电转换结构。

在步骤S101中，预先提供的衬底为硅衬底，第一绝缘层为氮化硅、氧化硅中的至少一种材料组成，在本实施例中，第一绝缘层由氧化硅沉积而成，在其他实施例中，第一绝缘层由氮化硅沉积而成，或者第一绝缘层由氧化硅、氮化硅的复合材料沉积而成。

在步骤S102中，阻尼结构层作为声滤波延时结构，起到麦克风内部的声滤波延时功能，阻尼结构为贯穿较高应力层的通孔或第一缝隙结构，且构成阻尼结构层的材料包括氮化硅、硅中的至少一种，在本实施例中，组成阻尼结构层的材料包括氮化硅，在其他实施例中，组成阻尼结构层的材料包括硅，或者，组成阻尼结构层的材料包括硅和氮化硅。

在步骤S103中，第二绝缘层为氮化硅、氧化硅中的至少一种材料组成，在本实施例中，第二绝缘层由氧化硅沉积而成，在其他实施例中，第二绝缘层由氮化硅沉积而成，或者第二绝缘层由氧化硅、氮化硅的复合材料沉积而成。

在步骤S105中，第三绝缘层为氮化硅、氧化硅中的至少一种材料组成，在本实施例中，第三绝缘层由氧化硅沉积而成，在其他实施例中，第三绝缘层由氮化硅沉积而成，或者第三绝缘层由氧化硅、氮化硅的复合材料沉积而成。

在步骤S108中，刻蚀第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层的方法为溶液释放，在第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层均形成和腔体连通的空腔，且第一绝缘层、第二绝缘层的空腔相连通，第二绝缘层、第三绝缘层的空腔相连通。

经过本实施例制作出的声电转换结构，声电转换结构可以在振膜层的第一侧直接接收声音。

声电转换结构也可以从振膜层的另一侧，即从衬底侧接收声音，从衬底接收的声音，经过衬底的背腔到达第一绝缘层的空腔，随后经过较高应力层的阻尼结构进入第二绝缘层的空腔，再经过背极板层的声孔进入第三绝缘层的空腔，最后到达振膜，引起振膜振动。在此过程中，声音到达较高应力层后，被较高应力层阻挡，随后经过较高应力层的阻尼结构进入第二绝缘层的空腔，以进行延时，并降低振膜两边的声压差，提升麦克风的单指向性能，并提升振膜两边声音的一致性。

因此本实施例提供的声电转换结构，全部采用半导体工艺来制作，并且在实现内部声滤波的较高应力层上光刻阻尼结构，能够实现麦克风单指向性，并使得振膜两边的声音具有较高的一致性，因此可以提升产品本身的性能以及用户的体验感。

在一个实施例中，步骤S102光刻出的阻尼结构层，在衬底的厚度方向上，阻尼结构层的通孔所围合的区域与背腔的投影交叠。且阻尼结构的通孔或第一缝隙结构为圆形、方形或条形中的至少一种。

在本实施例中，阻尼结构层的声阻抗为Ra，且Ra=Δ/(c0*Ca)，以使阻尼结构层的声学特性达到心形指向性；其中，Δ=|L1-L2|，为声音通过不同路径到达振膜层的路径差，c0为声速，Ca为振膜层与阻尼结构层之间的声腔部分的等效声顺。另外，阻尼结构层的厚度小于或等于10μm，通孔或第一缝隙结构的声阻抗为1e8~1e10 Pa ·s/m3，具体请参阅图4，P1和P2分别是声音到达振膜层的两个方向，L1和L2是路径长度，diaphragm为振膜层。

在本实施例中，等效声顺也称声容，单位为m³/Pa，反应了空气的可压缩性，代表刚性腔体内空气的弹性作用，能够反应系统具有储存能量的本领。

例如，一个体积为V，具有刚性壁的空腔，如其尺寸比波长小很多，则腔内压缩与膨胀近似为同相位，这样的空腔可被视为声顺元件，声容的值为Ca=V/（ρ0*c0²），式中Ca为声容，单位为m³/Pa，也即为上述中的等效声顺，ρ0为空气密度，单位为kg/m³，c0为空气中声速，单位为m/s。

在一个实施例中，请参阅图2，阻尼结构层上的阻尼结构为圆形通孔，且围绕阻尼结构层的中心规律排布，且阻尼结构层的厚度小于或等于10μm，且孔径小于或等于30μm，圆形通孔个数小于或等于1000个。

在一个实施例中，请参阅图3，阻尼结构层上的阻尼结构为第一缝隙结构，第一缝隙结构为狭缝通孔，狭缝通孔长度小于或等于60μm，狭缝通孔宽度小于或等于20μm，狭缝通孔个数小于或等于50个，且呈断续的环形设置，在其他实施例中阻尼结构还可以是方形孔，或者方形孔和圆形孔的组合，或者方形孔和条形孔的组合，或者圆形孔和条形孔的组合，或者方形孔、圆形孔、条形孔的组合，或者为开设在阻尼结构上的第一缝隙结构。具体地，阻尼结构的通孔围绕较高应力层中心排布开设，并且通孔的尺寸及个数符合或接近声学特性中的心形特性，其中，麦克风接收声音范围的特征图请参阅图5，图5示出了麦克风接收声音的心形声学特性。

在一个实施例中，振膜层具有设置在靠近其非振动敏感区附近的第二缝隙结构。

在本实施例中，振膜层具有振动的敏感区域和非敏感区域，非敏感区为与第三绝缘层接触的部分，敏感区为未和第三绝缘层接触的部分，并且越靠近振膜层的中心，振膜层的振动越敏感，在振膜层的非振动敏感区的附近设置刻蚀第二缝隙结构，不仅能够降低对振膜层中心敏感区域的影响，又能够释放振膜的应力，从而提高麦克风的灵敏度。

在一个实施例中，振膜层开设有多个第二缝隙结构，多个第二缝隙结构断续环绕所述振膜层的振动敏感区域设置。

环形设置的多个第二缝隙结构，能够均衡振膜两侧的声压，并起到调节低频特性的作用。

在一个实施例中，声孔有多个；背极板层包括第一区域，以及环绕第一区域的第二区域，第一区域与阻尼结构的通孔或第一缝隙结构的投影交叠，第一区域的声孔排布密度大于第二区域的声孔排布密度。

通过不规则分布的声孔，能够释放背板及振膜之间的空气gap中压膜阻尼，进而提升信噪比。

在一个实施例中，从背极板周缘指向其中心的方向，背极板排布的声孔径向宽度逐渐增大。

在本实施例中，声音从背腔到达背极板后，由于背极板中心的孔较大，能够通过较多的声音，因此能够将较多的声音到达振膜中心，而越靠近振膜中心，振膜的振动敏感性越强，从而能够提升声电转换结构的敏感性。

在一个实施例中，背极板层包括第四绝缘层和导电层，在从衬底到振膜层的方向上，第四绝缘层和导电层依次堆叠，且第四绝缘层和导电层上均刻蚀有声孔。

在本实施例中，背极板层由第四绝缘层和导电层组成，其中，第四绝缘层由氮化硅或氧化硅中的至少一种材料组成，具体地，本实施例中的第四绝缘层由氮化硅沉积而成，导电层由多晶硅沉积而成，其他实施例中的第四绝缘层由氧化硅沉积而成或由氮化硅、氧化硅的复合材料沉积而成。

在本实施例中，第四绝缘层和导电层均开设出声孔，且第四绝缘层出声孔和导电层的出声孔一一对应连通，从而使得声音能够经过第四绝缘层和导电层构成的背极板层。

在一个实施例中，步骤S108中，对部分第一绝缘层、部分第二绝缘层、部分第三绝缘层进行刻蚀，具体包括：

通过背腔，对第一绝缘层进行溶液释放，以使第一绝缘层具有和腔体连通的第一空腔；

通过背腔和第一空腔，对第二绝缘层进行溶液释放，以使第二绝缘层具有通过阻尼结构的通孔和第一空腔连通的第二空腔；

通过背腔、第一空腔和第二空腔，对第三绝缘层进行溶液释放，以使第三绝缘层具有通过出声孔和第二空腔连通的第三空腔。

在本实施例中，通过逐个对第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层进行溶液释放，能够分别在第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层内形成贯穿其的空腔。

请参阅图6，本申请实施例还提供一种声电转换结构，包括：以层叠方式设置的衬底36、阻尼结构层37、背极板层33以及振膜层31；其中，衬底36具有在其厚度方向上贯通的背腔7；阻尼结构层37具有在其厚度方向上贯通的通孔或者第一缝隙结构；背极板层33开设有出声孔。

本实施例提供的声电转换结构全部采用半导体工艺来制作，并且在实现内部声滤波的阻尼结构层37上光刻阻尼结构6，能够实现麦克风单指向性，并使得振膜两边的声音具有较高的一致性，因此可以提升产品本身的性能以及用户的体验感。

在一个实施例中，衬底36和阻尼结构层37之间设置有第一绝缘层35，阻尼结构层37和背极板层33之间设置有第二绝缘层34，背极板层33和振膜层31之间设置有第三绝缘层32；其中，第一绝缘层35开设有第一腔体8，第一腔体8与背腔7连通；阻尼结构层37刻蚀有阻尼结构6，阻尼结构6为贯穿阻尼结构层37的通孔；第二绝缘层34开设有贯穿第一绝缘层35的第二腔体9，第二腔体9通过阻尼结构6与第一腔体8连通；背极板层33开设有出声孔；第三绝缘层32开设有贯穿第三绝缘层32的第三腔体10，第三腔体10通过出声孔与第二腔体9连通；振膜层31边缘设置有第二缝隙结构。

在一个实施例中，衬底36为硅衬底36；阻尼结构层37由氮化硅组成；第一绝缘层35、第二绝缘层34、第三绝缘层32均由氧化硅、二氧化硅中的至少一种材料组成。

在一个实施例中，阻尼结构6的通孔为圆形孔、方形孔或条形孔中的至少一种，围绕阻尼结构层37的中心排布开设，并且通孔的尺寸及个数符合或接近声学特性中的心形特性。

在一个实施例中，背极板层33包括：第四绝缘层，设置于第二绝缘层34远离阻尼结构层37的一侧，第四绝缘层开设有第一出声孔；

导电层，设置于第四绝缘层远离第二绝缘层34的一侧，导电层开设有第二出声孔，所有的第二出声孔和所有的第一出声孔一一对应连通。

在一个实施例中，第四绝缘层由氮化硅或二氧化硅中的至少一种材料组成；导电层由多晶硅组成。

在一个实施例中，振膜层31包括振动敏感区和非振动敏感区，非振动敏感区位于振膜层31的周向，第二缝隙结构开设于振膜层31的非敏感区。在一个实施例中，所述衬底具有在其厚度方向上贯通的背腔；所述阻尼结构层具有在其厚度方向上贯通的通孔或者第一缝隙结构；所述背极板层上设置有在其厚度方向上贯通的声孔。

在一个实施例中，在所述衬底的厚度方向上，所述阻尼结构层的通孔所围合的区域与所述背腔的投影交叠。

在本实施例中，阻尼结构层的声阻抗为Ra，且Ra=Δ/(c0*Ca)，以使阻尼结构层的声学特性达到心形指向性；其中，Δ=|L1-L2|，为声音通过不同路径到达振膜层的路径差，c0为声速，Ca为振膜层与阻尼结构层之间的声腔部分的等效声顺。另外，阻尼结构层的厚度小于或等于10μm，通孔或第一缝隙结构的声阻抗为1e8~1e10 Pa ·s/m3。

在一个实施例中，请参阅图2，阻尼结构6具有圆形通孔，且围绕阻尼结构6层的中心规律排布，且阻尼结构6的厚度小于或等于10μm，且孔径小于或等于30μm，圆形通孔个数小于或等于1000个。

在其他实施例中，请参阅图3，阻尼结构6具有第一缝隙结构，第一缝隙结构为狭缝通孔，狭缝通孔长度小于或等于60μm，狭缝通孔宽度小于或等于20μm，狭缝通孔个数小于或等于50个，且呈断续的环形设置，在其他实施例中阻尼结构6还可以是方形孔，或者方形孔和圆形孔的组合，或者方形孔和条形孔的组合，或者圆形孔和条形孔的组合，或者方形孔、圆形孔、条形孔的组合，或者为开设在阻尼结构6上的第一缝隙结构。具体地，阻尼结构6的通孔围绕低应力层的中心排布开设，并且通孔的尺寸及个数符合或接近声学特性中的心形特性，其中，麦克风接收声音范围的特征图请参阅图4，图4示出了麦克风接收声音的心形声学特性。

在一个实施例中，所述振膜层31具有设置在靠近其非振动敏感区附近的第二缝隙结构。

在本实施例中，振膜层31具有振动的敏感区域和非敏感区域，非敏感区为与第三绝缘层32接触的部分，敏感区为未和第三绝缘层32接触的部分，并且越靠近振膜层31的中心，振膜层31的振动越敏感，在振膜层31的非振动敏感区的附近设置刻蚀第二缝隙结构，不仅能够降低对振膜层31中心敏感区域的影响，又能够释放振膜的应力，从而提高麦克风的灵敏度。

在一个实施例中，所述振膜层31开设有多个第二缝隙结构，多个所述第二缝隙结构断续环绕所述振膜层的振动敏感区域设置。

环形设置的多个第二缝隙结构，能够均衡振膜两侧的声压，并起到调节低频特性的作用。

在一个实施例中，声孔有多个；背极板层33包括第一区域，以及环绕第一区域的第二区域，第一区域与阻尼结构6的通孔或第一缝隙结构的投影交叠，第一区域的声孔排布密度大于第二区域的声孔排布密度。

通过不规则分布的声孔，能够释放背板及振膜之间的空气gap中压膜阻尼，进而提升信噪比。

在一个实施例中，从背极板周缘指向其中心的方向，背极板排布的声孔径向宽度逐渐增大。

在本实施例中，声音从背腔7到达背极板后，由于背极板中心的孔较大，能够通过较多的声音，因此能够将较多的声音到达振膜中心，而越靠近振膜中心，振膜的振动敏感性越强，从而能够提升声电转换结构3的敏感性。

请参阅图7，本申请实施例还提供一种麦克风，包括：声电转换结构3；

第一基底2，第一基底2开设有第一透气孔11，声电转换结构3设置于第一基底2，且声电转换结构3的背腔和第一透气孔11相连通；

第一ASIC芯片4，设置于第一基底2，并与声电转换结构3相耦合；

第一封装壳1，设置于第一基底2，第一封装壳1和第一基底2固定连接以形成腔体，声电转换结构3与第一基底2朝向第一封装壳1的一侧固定连接并且位于腔体内；第一基底2上设置有在厚度方向上贯通第一基底2的第一透气孔11，声电转换结构3的背腔与第一透气孔11相对。且声电转换结构3和第一ASIC芯片4均位于第一封装壳1内。

本实施例中的声电转换结构3，为上述实施例中记载的声电转换结构。

示例性地，在本实施例中，第一基底2为PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）板。PCB板是电子元器件（例如MEMS芯片和AEIC芯片）的支撑体，也是电子元器件电气相互连接的载体，例如，在PCB板进行布铜设计以作为连接导线。第一基底2基于多层布铜设计以作为连接导线的线路板，例如，可以包括基材层、金属层和阻焊层。

本实施例提供的麦克风，声电转换结构3可以在振膜层31的第一侧，即从第二透气孔12接收声音。

声电转换结构3也可以从振膜层31的衬底36侧接收声音，即从第一透气孔11接收声音，声音经过衬底36的背腔到达第一绝缘层35的空腔，随后经过阻尼结构层37的阻尼结构6进入第二绝缘层34的空腔，再经过背极板层33的出声孔进入第三绝缘层32的空腔，最后到达振膜，引起振膜振动。在此过程中，声音到达阻尼结构层37后，被阻尼结构层37阻挡，随后经过阻尼结构层37的阻尼结构6进入第二绝缘层34的空腔，以进行延时和过滤，因此能够降低振膜两边的声压差，提升麦克风的单指向性能，并提升振膜两边声音的一致性。

请参阅图8，本申请实施例还提供一种麦克风，包括：阻尼结构6、第二封装壳13、第二基底5和MEMS芯片结构51。

所述第二封装壳13和所述第二基底5固定连接以形成腔体，所述MEMS芯片结构51与所述第二基底5朝向所述第二封装壳13的一侧固定连接并且位于所述腔体内；

所述第二基底5上设置有在厚度方向上贯通所述第二基底5的第一通孔21和第二通孔22，所述阻尼结构6具有在其厚度方向上贯通的通孔或者第一缝隙结构；所述阻尼结构6容置于所述腔体内，且用于封堵所述第一通孔21，所述MEMS芯片结构51容置于所述腔体内，且所述MEMS芯片结构51具有的背腔7与第二通孔22相对。

示例性地，在本实施例中，第二基底5为PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）板。PCB板是电子元器件（例如MEMS芯片和AEIC芯片）的支撑体，也是电子元器件电气相互连接的载体，例如，在PCB板进行布铜设计以作为连接导线。第一基底2基于多层布铜设计以作为连接导线的线路板，例如，可以包括基材层、金属层和阻焊层。

在本实施例中，阻尼结构6的声阻抗为Ra，且Ra=Δ/(c0*Ca)，以使阻尼结构6的声学特性达到心形指向性；其中，Δ=|L1-L2|，为声音通过不同路径到达振膜层的路径差，c0为声速，Ca为振膜层与阻尼结构6之间的声腔部分的等效声顺。另外，阻尼结构6的厚度小于或等于10μm，通孔或第一缝隙结构的声阻抗为1e8~1e10 Pa ·s/m3。

在一个实施例中，请参阅图2，阻尼结构6具有圆形通孔，且圆形通孔围绕阻尼结构6的中心规律排布，且阻尼结构6的厚度小于或等于10μm，且圆形通孔的孔径小于或等于30μm，圆形通孔个数小于或等于1000个。

在其他实施例中，请参阅图3，阻尼结构6具有第一缝隙结构，第一缝隙结构为狭缝通孔，狭缝通孔长度小于或等于60μm，狭缝通孔宽度小于或等于20μm，狭缝通孔个数小于或等于50个，且呈断续的环形设置，在其他实施例中阻尼结构6还可以是方形孔，或者方形孔和圆形孔的组合，或者方形孔和条形孔的组合，或者圆形孔和条形孔的组合，或者方形孔、圆形孔、条形孔的组合，或者为开设在阻尼结构6上的第一缝隙结构。具体地，阻尼结构6的通孔围绕低应力层的中心排布开设，并且通孔的尺寸及个数符合或接近声学特性中的心形特性，其中，麦克风接收声音范围的特征图请参阅图4，图4示出了麦克风接收声音的心形声学特性。

本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上所述任一种麦克风结构。上述麦克风结构可应用于各种电子设备中，比如智能手机、平板电脑、录音笔、助听器、车载设备等。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (24)

1.一种声电转换结构的制作方法，其特征在于，采用半导体工艺制作，制作方法包括：

提供衬底，并在所述衬底的一侧制作第一绝缘层；

在所述第一绝缘层上方沉积阻尼结构层，所述阻尼结构层具有在其厚度方向上贯通的通孔或者第一缝隙结构；

在所述阻尼结构层背离所述衬底的一侧制作第二绝缘层；

在所述第二绝缘层上方制作背极板层，并在所述背极板层刻蚀出在厚度方向上贯穿所述背极板层的声孔；

在所述背极板层背离所述阻尼结构层的一侧制作第三绝缘层；

在所述第三绝缘层背离所述背极板层的一侧制作振膜层；

对所述衬底进行刻蚀，以刻蚀出贯穿所述衬底的背腔；

通过所述背腔处将部分所述第一绝缘层、部分所述第二绝缘层、部分所述第三绝缘层刻蚀掉，以得到声电转换结构。

2.如权利要求1所述的声电转换结构的制作方法，其特征在于，

所述阻尼结构层的材料包括氮化硅、硅中的至少一种。

3.如权利要求1所述的声电转换结构的制作方法，其特征在于，

在所述衬底的厚度方向上，所述阻尼结构层的通孔所围合的区域与所述背腔的投影交叠。

4.如权利要求1所述的声电转换结构的制作方法，其特征在于，

所述阻尼结构层的声阻抗为Ra，且Ra=Δ/(c0*Ca)，以使所述阻尼结构层的声学特性达到心形指向性；

其中，Δ=|L1-L2|，为声音通过不同路径到达振膜层的路径差，c0为声速，Ca为振膜层与阻尼结构层之间的声腔部分的等效声顺。

5.如权利要求1所述的声电转换结构的制作方法，其特征在于，

所述阻尼结构层的厚度小于或等于10μm，所述通孔或所述第一缝隙结构的声阻抗为1e8~1e10 Pa ·s/m3。

6.如权利要求1所述的声电转换结构的制作方法，其特征在于，

所述阻尼结构层具有在其厚度方向上贯通的通孔，所述通孔为圆形通孔，且孔径小于或等于30μm，圆形通孔个数小于或等于1000个。

7.如权利要求1所述的声电转换结构的制作方法，其特征在于，

所述阻尼结构层具有在其厚度方向上贯通第一缝隙结构，所述第一缝隙结构为狭缝通孔，狭缝通孔长度小于或等于60μm，狭缝通孔宽度小于或等于20μm，狭缝通孔个数小于或等于50个。

8.如权利要求1所述的声电转换结构的制作方法，其特征在于，

所述振膜层具有设置在靠近其非振动敏感区附近的第二缝隙结构。

9.如权利要求8所述的声电转换结构的制作方法，其特征在于，

所述振膜层开设有多个第二缝隙结构，多个所述第二缝隙结构断续环绕所述振膜层的振动敏感区域设置。

10.如权利要求1所述的声电转换结构的制作方法，其特征在于，

所述声孔有多个；

所述背极板层包括第一区域，以及环绕第一区域的第二区域，所述第一区域与所述阻尼结构的通孔或第一缝隙结构的投影交叠，所述第一区域的声孔排布密度大于所述第二区域的声孔排布密度。

11.如权利要求1所述的声电转换结构的制作方法，其特征在于，

从所述背极板层周缘指向其中心的方向，所述背极板层排布的声孔径向宽度逐渐增大。

12.一种声电转换结构，其特征在于，包括以半导体工艺制作并层叠设置的衬底（36）、阻尼结构层（37）、背极板层（33）以及振膜层（31），其中，所述阻尼结构层（37）沉积于所述衬底（36）；

所述衬底(36)具有在其厚度方向上贯通的背腔(7)；所述阻尼结构层（37）具有在其厚度方向上贯通的通孔或者第一缝隙结构；

所述背极板层(33)上设置有在其厚度方向上贯通的声孔。

13.如权利要求12所述的声电转换结构，其特征在于，

在所述衬底(36)的厚度方向上，所述阻尼结构层（37）的通孔所围合的区域与所述背腔(7)的投影交叠。

14.如权利要求12所述的声电转换结构，其特征在于，

所述阻尼结构层（37）的声阻抗为Ra，且Ra=Δ/(c0*Ca)，以使所述阻尼结构层（37）的声学特性达到心形指向性；

其中，Δ=|L1-L2|，为声音通过不同路径到达振膜层（31）的路径差，c0为声速，Ca为振膜层（31）与阻尼结构层（37）之间的声腔部分的等效声顺。

15.如权利要求12所述的声电转换结构，其特征在于，

所述阻尼结构层（37）的厚度小于或等于10μm，所述通孔或所述第一缝隙结构的声阻抗为1e8~1e10 Pa ·s/m3。

16.如权利要求12所述的声电转换结构，其特征在于，

所述阻尼结构层（37）具有在其厚度方向上贯通的通孔，所述通孔为圆形通孔，且孔径小于或等于30μm，圆形通孔个数小于或等于1000个。

17.如权利要求12所述的声电转换结构，其特征在于，

所述阻尼结构层（37）具有在其厚度方向上贯通第一缝隙结构，所述第一缝隙结构为狭缝通孔，狭缝通孔长度小于或等于60μm，狭缝通孔宽度小于或等于20μm，狭缝通孔个数小于或等于50个。

18.如权利要求12所述的声电转换结构，其特征在于，

所述振膜层(31)具有设置在靠近其非振动敏感区附近的第二缝隙结构。

19.如权利要求18所述的声电转换结构，其特征在于，

所述振膜层(31)开设有多个第二缝隙结构，多个所述第二缝隙结构断续环绕所述振膜层的振动敏感区域设置。

20.如权利要求12所述的声电转换结构，其特征在于，

所述声孔有多个；

所述背极板层(33)包括第一区域，以及环绕第一区域的第二区域，所述第一区域与所述阻尼结构层（37）的通孔或第一缝隙结构的投影交叠，所述第一区域的声孔排布密度大于所述第二区域的声孔排布密度。

21.如权利要求12所述的声电转换结构，其特征在于，

从所述背极板层（33）周缘指向其中心的方向，所述背极板层排布的声孔径向宽度逐渐增大。

22.一种麦克风，其特征在于，包括如权利要求12-21任一项所述的声电转换结构（3），还包括第一封装壳(1)和第一基底(2)；

所述第一封装壳(1)和所述第一基底(2)固定连接以形成腔体，所述声电转换结构(3)与所述第一基底(2)朝向所述第一封装壳(1)的一侧固定连接并且位于所述腔体内；

所述第一基底(2)上设置有在厚度方向上贯通所述第一基底(2)的第一透气孔(11)，所述声电转换结构(3)的所述背腔(7)与所述第一透气孔(11)相对。

23.根据权利要求22所述的麦克风，其特征在于，包括：

所述第一封装壳(1)开设有第二透气孔(12)。

24.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求22-23任一项所述的麦克风。