CN205283815U - 一种mems麦克风芯片及mems麦克风 - Google Patents

一种mems麦克风芯片及mems麦克风 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种MEMS麦克风芯片,包括基底层、背极层、振膜层和第一绝缘层,第一绝缘层固定于背极层的边缘和振膜层的边缘之间,背极层包括导体背极层和绝缘背极层,绝缘背极层位于振膜层和导体背极层之间,用于阻隔导体背极层和振膜层,背极层通过绝缘背极层与第一绝缘层固定。本MEMS麦克风芯片中,背极层的导体背极层通过绝缘背极层与振膜层阻隔,防止了振膜层和导体背极层的接触,避免了短路和放电现象的发生,提高了工作可靠性。本实用新型还公开了一种包含该MEMS麦克风芯片的MEMS麦克风。

Description

一种MEMS麦克风芯片及MEMS麦克风
技术领域
本实用新型涉及电子器件技术领域,特别涉及一种MEMES麦克风芯片。还涉及一种包含该MEMS麦克风芯片的MEMS麦克风。
背景技术
微型机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem,MEMS)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风,由于其具有封装体积小、可靠性高、成本低等优点,已广泛应用于各种语音设备中,例如手机、平板电脑、PDA、监听设备等电子产品。
MEMS麦克风芯片是MEMS麦克风的关键部件,MEMS麦克风芯片通常由基底层、振膜层、绝缘层和背极层根据特定设计需要叠加而成,现有的一种MEMS麦克风芯片结构是:由下至上依次为基底层、振膜层和背极层,基底层上设置有声腔,振膜层上覆盖于声腔的部位为振膜有效振动区,背极层上覆盖声腔的部位为背极区,背极区上设置有若干声孔。另一种MEMS麦克风芯片结构是:由下至上依次为基底层、背极层和振膜层。这两种结构的背极层均为导体结构,与振膜层层叠设置形成平行板电容来感测声音。这种结构存在的隐患是:如果有异物进入背极层和振膜层之间,则容易导致背极层与振膜层发生意外接触导致短路;或者在进行测试或可靠性实验时,振膜层与背极容易发生相互接触产生电弧放电,破坏产品结构。
综上所述,如何解决因背极层与振膜层发生接触所导致的短路或放电问题,成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种MEMS麦克风芯片,以避免背极层与振膜层发生接触。
本实用新型的另一个目的在于提供一种包含该MEMS麦克风芯片的MEMS麦克风,以提高其工作可靠性。
为达到上述目的,本实用新型提供以下技术方案:
一种MEMS麦克风芯片,包括基底层、背极层、振膜层和第一绝缘层,所述第一绝缘层固定于所述背极层的边缘和所述振膜层的边缘之间,所述背极层包括导体背极层和绝缘背极层,所述绝缘背极层位于所述振膜层和所述导体背极层之间,用于阻隔所述导体背极层和所述振膜层,所述背极层通过所述绝缘背极层与所述第一绝缘层固定。
优选的,在上述的MEMS麦克风芯片中,所述绝缘背极层覆盖于所述导体背极层的靠近所述振膜层的一侧表面上。
优选的,在上述的MEMS麦克风芯片中,由下至上依次为所述基底层、所述振膜层、所述第一绝缘层和所述背极层;所述导体背极层的背极区靠近所述振膜层的一侧表面设置有指向所述振膜层的若干第一凸起部,所述绝缘背极层设置于述导体背极层的与所述第一绝缘层相接的边缘位置以及所述第一凸起部的端部。
优选的,在上述的MEMS麦克风芯片中,设置于所述第一凸起部的端部的所述绝缘背极层的形状为圆形或多边形。
优选的,在上述的MEMS麦克风芯片中,还包括第二绝缘层,所述第二绝缘层固定于所述振膜层的边缘和所述基底层的边缘之间。
优选的,在上述的MEMS麦克风芯片中,由下至上依次为所述基底层、所述背极层、所述第一绝缘层和所述振膜层;所述振膜层的有效振动区的靠近所述背极层的一侧表面设置有指向所述背极层的若干第二凸起部,所述绝缘背极层设置于所述导体背极层的与所述第一绝缘层相接的边缘位置以及对应所述第二凸起部的位置上。
优选的,在上述的MEMS麦克风芯片中,对应所述第二凸起部设置的所述绝缘背极层的形状为圆形或多边形。
优选的,在上述的MEMS麦克风芯片中,还包括第二绝缘层,所述第二绝缘层固定于所述背极层的边缘和所述基底层的边缘之间。
优选的,在上述的MEMS麦克风芯片中,所述导体背极层的材质为多晶硅、铜、铝、银、金、铜铝合金、银铜合金、金铜合金、银铝合金或金银合金。
本实用新型还提供了一种MEMS麦克风,包括MEMS麦克风芯片,所述MEMS麦克风芯片为以上任一项所述的MEMS麦克风芯片。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
本实用新型提供的MEMS麦克风芯片中,背极层包括绝缘背极层和导体背极层,绝缘背极层位于导体背极层和振膜层之间,将导体背极层和振膜层阻隔,防止导体背极层和振膜层接触,背极层通过绝缘背极层与第一绝缘层固定。可见,背极层的导体背极层通过绝缘背极层与振膜层阻隔,从而可以防止振膜层与导体背极层直接接触或通过异物接触,避免发生短路或产生电弧放电,提高了工作可靠性。
本实用新型提供的MEMS麦克风采用了本实用新型中的MEMS麦克风芯片,因此,提高了麦克风的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的第一种MEMS麦克风芯片的截面示意图;
图2为本实用新型实施例提供的第二种MEMS麦克风芯片的截面示意图;
图3为本实用新型实施例提供的第三种MEMS麦克风芯片的截面示意图;
图4为本实用新型实施例提供的第四种MEMS麦克风芯片的截面示意图;
图5为本实用新型实施例提供的MEMS麦克风芯片的覆盖于第一凸起部的端部的绝缘背极层的结构示意图。
在图1-图5中,1为背极层、11为绝缘背极层、12导体背极层、13为声孔、14为第一凸起部、2为第一绝缘层、3为振膜层、31为第二凸起部、4为第二绝缘层、5为基底层、501为声腔。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供了一种MEMS麦克风芯片,避免了背极层与振膜层发生接触,防止了短路和放电现象的发生,提高了工作可靠性。
本实用新型还提供了一种包含该MEMS麦克风芯片的麦克风,提高了工作可靠性。
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
请参考图1-图4所示,本实用新型实施例提供了一种MEMS麦克风芯片,包括基底层5、背极层1、振膜层3和第一绝缘层2,如图1和图2所示,由下至上依次为基底层5、振膜层3、第一绝缘层2和背极层1,即背极层1在振膜层3的上方;如图3和图4所示,由下至上依次为基底层5、背极层1、第一绝缘层2和振膜层3,即振膜层3在背极层1的上方。这两种布置形式中,第一绝缘层2均固定于背极层1的边缘和振膜层3的边缘之间,基底层5设置有上下表面贯通的声腔501,振膜层3上覆盖于声腔501的部位为有效振动区,第一绝缘层2上开设有上下表面贯通的通孔,该通孔与声腔501上下对应,背极层1上覆盖于声腔501的部位为背极区,在背极区开设有若干声孔13,背极区与有效振动区上下对应。背极层1包括固定在一起的绝缘背极层11和导体背极层12,绝缘背极层11位于振膜层3和导体背极层12之间,用于阻隔导体背极层12和振膜层3,防止背极层1和振膜层3接触,背极层1通过绝缘背极层11固定于第一绝缘层2上。
上述MEMS麦克风芯片在工作时,由于背极层1由绝缘背极层11和导体背极层12组成,绝缘背极层11将导体背极层12和振膜层3阻隔,从而防止了振膜层3和导体背极层12直接接触或因异物接触,避免了短路、放电等的发生,提高了工作的可靠性。
如图1和图3所示,本实施例提供了一种具体的背极层1结构,不管是背极层1在振膜层3上方,还是振膜层3在背极层1上方,本实施例中的背极层1的绝缘背极层11覆盖于导体背极层12的靠近振膜层3的一侧表面,绝缘背极层11和导体背极层12的面积相同,完全覆盖叠加在一起。
如图2所示,本实施例提供了另一种背极层1结构,对于背极层1位于振膜层3上方的布置形式,导体背极层12设置于绝缘背极层11的上方,为了防止振膜层3与背极层1发生吸膜现象,优选地在导体背极层12的背极区的靠近振膜层3的一侧表面设置有指向振膜层3的若干第一凸起部14,第一凸起部14与导体背极层12为一体结构。为了阻止振膜层3与导体背极层12接触,同时不影响背极层1自身刚性,本实施例中的背极层1只在导体背极层12的与第一绝缘层2相接的边缘位置以及第一凸起部14的端部覆盖绝缘背极层11,其余地方不覆盖绝缘背极层11。根据芯片的尺寸大小确定第一凸起部14的大小和排布密度,只要能够阻止振膜层3与背极层12粘连吸附即可。
如图5所示,作为优化,设置于第一凸起部14的端部的绝缘背极层11的形状为圆形或多边形。只要能够将第一凸起部14的端部覆盖即可。
如图1和图2所示,对于背极层1位于振膜层3上方的布置结构,在本实施例中,MEMS麦克风芯片还包括第二绝缘层4,第二绝缘层4上覆盖于声腔501的部位开设有贯通上下表面的通孔,第二绝缘层4固定于振膜层3的边缘和基底层5的边缘之间,从而将振膜层3与基底层5隔离,振膜层3的边缘通过第一绝缘层2和第二绝缘层4夹固,提高了振膜层3的固定强度。
如图4所示,本实施例提供了又一种背极层1结构,对于振膜层3位于背极层1上方的布置形式,绝缘背极层11设置于导体背极层12的上方,为了防止振膜层3与背极层1发生吸膜现象,优选地在振膜层3的有效振动区的靠近背极层1的一侧表面设置有指向背极层1的若干第二凸起部31,第二凸起部31与振膜层3为一体结构。为了阻止振膜层3与导体背极层12接触,同时不影响背极层1自身刚性,本实施例中的背极层1只在导体背极层12的与第一绝缘层2相接的边缘位置以及导体背极层12的对应各个第二凸起部31的位置覆盖绝缘背极层11,其余地方不覆盖绝缘背极层11。根据芯片的尺寸大小确定第二凸起部31的大小和排布密度,只要能够阻止振膜层3与背极层1粘连吸附即可。
如图5所示,作为优化,对应各个第二凸起部31设置的绝缘背极层11的形状为圆形或多边形。只要能够阻止振膜层3的第二凸起部31的端部与导体背极层12接触即可。
如图3和图4所示,对于振膜层3位于背极层1上方的布置结构,在本实施例中,MEMS麦克风芯片还包括第二绝缘层4,第二绝缘层4上覆盖于声腔501的部位开设有贯通上下表面的通孔,第二绝缘层4固定于背极层1的边缘和基底层5的边缘之间,从而隔离背极层1和基底层5,同时背极层1的边缘通过第一绝缘层2和第二绝缘层4夹固,提高了背极层1的固定强度。
在本实施例中,导体背极层12的材质为多晶硅、铜、铝、银、金、铜铝合金、银铜合金、金铜合金、银铝合金或金银合金。只要为导电材质即可,并不局限于本实施例所列举的材料。
本实用新型实施例还提供了一种MEMS麦克风,包括MEMS麦克风芯片,其中,MEMS麦克风芯片为以上全部实施例所描述的MEMS麦克风芯片。由于采用了上述的MEMS麦克风芯片,因此提高了MEMS麦克风的可靠性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种MEMS麦克风芯片,包括基底层(5)、背极层(1)、振膜层(3)和第一绝缘层(2),所述第一绝缘层(2)固定于所述背极层(1)的边缘和所述振膜层(3)的边缘之间,其特征在于,所述背极层(1)包括导体背极层(12)和绝缘背极层(11),所述绝缘背极层(11)位于所述振膜层(3)和所述导体背极层(12)之间,用于阻隔所述导体背极层(12)和所述振膜层(3),所述背极层(1)通过所述绝缘背极层(11)与所述第一绝缘层(2)固定。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片,其特征在于,所述绝缘背极层(11)覆盖于所述导体背极层(12)的靠近所述振膜层(3)的一侧表面上。
3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片,其特征在于,由下至上依次为所述基底层(5)、所述振膜层(3)、所述第一绝缘层(2)和所述背极层(1);所述导体背极层(12)的背极区的靠近所述振膜层(3)的一侧表面设置有指向所述振膜层(3)的若干第一凸起部(14),所述绝缘背极层(11)设置于述导体背极层(12)的与所述第一绝缘层(2)相接的边缘位置以及所述第一凸起部(14)的端部。
4.根据权利要求3所述的MEMS麦克风芯片,其特征在于,设置于所述第一凸起部(14)的端部的所述绝缘背极层(11)的形状为圆形或多边形。
5.根据权利要求3所述的MEMS麦克风芯片,其特征在于,还包括第二绝缘层(4),所述第二绝缘层(4)固定于所述振膜层(3)的边缘和所述基底层(5)的边缘之间。
6.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片,其特征在于,由下至上依次为所述基底层(5)、所述背极层(1)、所述第一绝缘层(2)和所述振膜层(3);所述振膜层(3)的有效振动区的靠近所述背极层(5)的一侧表面设置有指向所述背极层(1)的若干第二凸起部(31),所述绝缘背极层(11)设置于所述导体背极层(12)的与所述第一绝缘层(2)相接的边缘位置以及对应所述第二凸起部(31)的位置上。
7.根据权利要求6所述的MEMS麦克风芯片,其特征在于,对应所述第二凸起部(31)设置的所述绝缘背极层(11)的形状为圆形或多边形。
8.根据权利要求6所述的MEMS麦克风芯片,其特征在于,还包括第二绝缘层(4),所述第二绝缘层(4)固定于所述背极层(1)的边缘和所述基底层(5)的边缘之间。
9.根据权利要求1-8任一项所述的MEMS麦克风芯片,其特征在于,所述导体背极层(12)的材质为多晶硅、铜、铝、银、金、铜铝合金、银铜合金、金铜合金、银铝合金或金银合金。
10.一种MEMS麦克风,包括MEMS麦克风芯片,其特征在于,所述MEMS麦克风芯片为如权利要求1-9任一项所述的MEMS麦克风芯片。
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WO2020133312A1 (zh) * 2018-12-29 2020-07-02 共达电声股份有限公司 Mems声音传感器、mems麦克风及电子设备
WO2021088241A1 (zh) * 2019-11-04 2021-05-14 歌尔微电子有限公司 一种防尘抗吹气微机电麦克风芯片

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