CN202957978U - 一种微机电传声器芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微机电传声器芯片。该微机电传声器芯片包括基底、阻挡层、振膜、支撑层、背极板、第一金属电极和第二金属电极。该微机电传声器芯片中，具有背极在上，振膜在下的电容结构，并且背极板由导电层和绝缘层构成，其中导电层只设置在与振膜的振动区域对应的位置以及与第一金属电极对应的位置，而在振膜的非振动区域以及与第二金属电极对应的位置等其它位置，不设置导电层，此处背极板只有绝缘层。本实用新型的技术方案能够避免产生寄生电容，进而提高了微机电传声器芯片的灵敏度。
Description
技术领域
本实用新型涉及传声器技术领域，特别涉及一种微机电传声器芯片。
背景技术
微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems），又称为微机械或微系统，是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。
传声器，又称为麦克风，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件。
目前，随着手机、笔记本电脑等便携式电子产品的高性能要求，对电子产品内部的电子元器件如传声器（麦克风）等零部件的性能要求更为严格。而微机电传声器芯片因其高性能的特点得到了广泛应用。
在传统结构的微机电传声器芯片中，振膜与背极正对，其中振膜振动区域所对应的部分为振膜和背极之间的有效正对面积，该有效正对面积决定了微机电传声器芯片的性能。但除了有效正对面积外，振膜与背极之间正对的其它部分之间容易产生寄生电容，该寄生电容降低了微机电传声器芯片的灵敏度，进而影响使用该微机电传声器芯片的元器件的性能。
实用新型内容
本实用新型提供了一种微机电传声器芯片，以解决上述的振膜与背极之间产生的寄生电容降低微机电传声器芯片的灵敏度的问题。
为达到上述目的本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型公开了一种微机电传声器芯片，包括：基底、阻挡层、振膜、支撑层、背极板、第一金属电极和第二金属电极；
其中，基底上表面为阻挡层，阻挡层之上为振膜，振膜之上为支撑层，支撑层之上为背极板；
基底与阻挡层的中心有一贯通孔，为背腔；支撑层的中心有一与背腔对应的贯通孔，使得振膜与背极板之间形成气隙，背腔与气隙之间隔着振膜；
背极板由导电层和绝缘层构成，其中导电层只设置在与振膜的振动区域对应的位置以及与第一金属电极对应的位置；
背极板上有向下竖直开的上电极孔和下电极孔；上电极孔穿透绝缘层，第一金属电极设置在上电极孔中与导电层直接接触；下电极孔穿透绝缘层和支撑层，第二金属电极设置在下电极孔中与振膜直接接触。
在上述的微机电传声器芯片中，所述基底为氮化硅。
在上述的微机电传声器芯片中，所述阻挡层是氧化硅膜，或者是多晶硅和氮化硅的复合膜。
在上述的微机电传声器芯片中，所述振膜是多晶硅膜。
在上述的微机电传声器芯片中，所述支撑层为绝缘材料。
在上述的微机电传声器芯片中，所述支撑层为氧化硅。
在上述的微机电传声器芯片中，所述背极板的中部与背腔和气隙对应的位置，设置有多个声孔，声孔与气隙相通。
在上述的微机电传声器芯片中，所述背极板的导电层为多晶硅，所述背极板的绝缘层为氮化硅。
由上述可见，本实用新型的这种包括：基底、阻挡层、振膜、支撑层、背极板、第一金属电极和第二金属电极的微机电传声器芯片中，具有背极在上，振膜在下的电容结构，并且背极板由导电层和绝缘层构成，其中导电层只设置在与振膜的振动区域对应的位置以及与第一金属电极对应的位置，而在振膜的非振动区域以及与第二金属电极对应的位置等其它位置，不设置导电层，此处背极板只有绝缘层的技术方案，能够避免产生寄生电容，进而提高了微机电传声器芯片的灵敏度。
附图说明
图1是本实用新型实施例中的一种微机电传声器芯片的导电层分布的俯视示意图；
图2是本实用新型实施例中的一种微机电传声器芯片沿图1虚线的剖面图；
图3A是本实用新型实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第一示例图；
图3B是本实用新型实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第二示例图；
图3C是本实用新型实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第三示例图；
图3D是本实用新型实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第四示例图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
图1是本实用新型实施例中的一种微机电传声器芯片的导电层分布的俯视示意图。图2是本实用新型实施例中的一种微机电传声器芯片沿图1虚线的剖面图。
参见图1和图2，本实用新型实施例中的微机电传声器芯片包括：基底1、阻挡层2、振膜3、支撑层5、背极板9、第一金属电极8和第二金属电极4。其中，背极板9由导电层6和绝缘层7构成。
参见图2，基底1的上表面为阻挡层2，阻挡层2之上为振膜3，振膜3之上为支撑层5，支撑层之上为背极板9。基底1与阻挡层2的中心有一贯通孔，为背腔10；支撑层的中心有一与背腔10对应的贯通孔，使得振膜与背极板之间形成气隙11，背腔10与气隙11之间隔着振膜3。背腔10与气隙11之间隔着的振膜3的部分即为振膜的振动区域。可见，本实施例中的微机电传声器芯片中是形成了背极在上，振膜在下的电容结构。背腔10可以通过体硅腐蚀方式形成。
背极板9上有向下竖直开的上电极孔13和下电极孔14；上电极孔13穿透绝缘层7，第一金属电极8设置在上电极孔13中并与导电层6直接接触；下电极孔14穿透绝缘层7和支撑层5，第二金属电极4设置在下电极孔14中并与振膜3直接接触。
背极板9的中部与背腔10和气隙11相对应的位置，设置有多个声孔12，声孔12与气隙11相通。
参见图1和2，背极板9的导电层6只设置在与振膜3的振动区域对应的位置以及与第一金属电极8对应的位置。图1中的斜线部分表示的是导电层6。
在本实用新型的一个实施例中：基底1可采用氮化硅。阻挡层2可采用是氧化硅膜，或者阻挡层2可采用是多晶硅和氮化硅的复合膜。振膜3可采用多晶硅膜。支撑层4采用绝缘材料，例如可采用氧化硅。背极板9的导电层6可采用多晶硅，绝缘层7可采用氮化硅。
图3A是本实用新型实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第一示例图；图3B是本实用新型实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第二示例图；图3C是本实用新型实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第三示例图；图3D是本实用新型实施例中的微机电传声器芯片的制作过程的第四示例图。
参见图3A，首先在基底1上生长形成阻挡层2，在阻挡层2上生成振膜。然后参见图3B，在振膜3上形成支撑层5，在支撑层5上形成导电层6。然后参见图3C，在导向层6上形成绝缘层7，并形成上电极孔、下电极孔和声孔。参见图3D，形成空腔和气隙，并在上下电极孔中分别设置金属电极。
在图3A-3D只是本实用新型中的微机电传声器芯片的一种制作过程的示意。在本实用新型的其它实施例中也可以其它的制作顺序和流程。
综上所述，本实用新型的这种包括：基底、阻挡层、振膜、支撑层、背极板、第一金属电极和第二金属电极的微机电传声器芯片中，具有背极在上，振膜在下的电容结构，并且背极板由导电层和绝缘层构成，其中导电层只设置在与振膜的振动区域对应的位置以及与第一金属电极对应的位置，而在振膜的非振动区域以及与第二金属电极对应的位置等其它位置，不设置导电层，此处背极板只有绝缘层的技术方案，能够避免产生寄生电容，进而提高了微机电传声器芯片的灵敏度。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种微机电传声器芯片，其特征在于，包括：基底、阻挡层、振膜、支撑层、背极板、第一金属电极和第二金属电极；
其中，基底上表面为阻挡层，阻挡层之上为振膜，振膜之上为支撑层，支撑层之上为背极板；
基底与阻挡层的中心有一贯通孔，为背腔；支撑层的中心有一与背腔对应的贯通孔，使得振膜与背极板之间形成气隙，背腔与气隙之间隔着振膜；
背极板由导电层和绝缘层构成，其中导电层只设置在与振膜的振动区域对应的位置以及与第一金属电极对应的位置；
背极板上有向下竖直开的上电极孔和下电极孔；上电极孔穿透绝缘层，第一金属电极设置在上电极孔中与导电层直接接触；下电极孔穿透绝缘层和支撑层，第二金属电极设置在下电极孔中与振膜直接接触。
2.如权利要求1所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述基底为氮化硅。
3.如权利要求1所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述阻挡层是氧化硅膜，或者是多晶硅和氮化硅的复合膜。
4.如权利要求1所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述振膜是多晶硅膜。
5.如权利要求1所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述支撑层为绝缘材料。
6.如权利要求5所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述支撑层为氧化硅。
7.如权利要求1所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述背极板的中部与背腔和气隙对应的位置，设置有多个声孔，声孔与气隙相通。
8.如权利要求1至7中任一项所述的微机电传声器芯片，其特征在于，
所述背极板的导电层为多晶硅；
所述背极板的绝缘层为氮化硅。
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