CN205283816U - 一种mems麦克风芯片及mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种MEMS麦克风芯片，包括相对层叠设置的背极层和振膜层，振膜层包括固定在一起的绝缘振膜层和振膜导体，振膜导体设置于振膜层的有效振动区内且位于背极层的背极区的导体部位在振膜层上的投影内。本申请中的相对层叠设置的背极层和振膜层形成平行板电容器，而振膜层的振膜导体位于背极区的导体部分在振动膜上的投影内，因此，振膜层能与背极区产生电容的部分与背极区的导体部分重叠或小于背极区导体部分在振动膜上的投影区域，产生的电容仅为平行电容，大大降低了边际电容，减小了平行电容器的非线性程度，从而降低了MEMS麦克风的失真。本申请还提供了一种包含该MEMS麦克风芯片的MEMS麦克风芯片。
Description
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MEMS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。背极层和振膜层均为单层导体结构，背极层与振膜层层叠设置形成平行板电容器来感测声音，此平行板电容器的电容包括平行电容和边际电容，平行电容是由背极区和振膜层的有效振动区相重叠的部位形成的，边际电容是由背极区和振膜层的有效振动非重叠部位形成的，平行电容和边际电容的电容值均会随着振膜层的振动变化而变动，而边际电容会增加平行板电容器的非线性程度，因此增大了MEMS麦克风信号的失真。
综上所述，如何降低MEMS麦克风芯片的边际电容的大小，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，以降低MEMS麦克风芯片的边际电容的大小，降低平行板电容器的非线性程度。
本实用新型的另一个目的在于提供一种MEMS麦克风，以降低MEMS麦克风的失真。
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，包括相对层叠设置的背极层和振膜层，其特征在于，所述振膜层包括固定在一起的绝缘振膜层和振膜导体，所述振膜导体设置于所述振膜层的有效振动区内且位于所述背极层的背极区的导体部位在所述振膜层上的投影内。
优选地，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述振膜导体设置于所述绝缘振膜层的远离所述MEMS麦克风芯片的基底层的一侧表面上。
优选地，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述绝缘振膜层包括第一绝缘振膜层和第二绝缘振膜层，所述振膜导体设置于所述第一绝缘振膜层和所述第二绝缘振膜层之间。
优选地，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述绝缘振膜层的靠近所述MEMS麦克风芯片的基底层的一侧表面设置有凹坑，所述振膜导体嵌装于所述凹坑内。
优选地，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述振膜层位于所述背极层和所述MEMS麦克风芯片的基底层之间。
优选地，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述背极层位于所述振膜层和所述MEMS麦克风芯片的基底层之间。
优选地，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述振膜层与所述背极层通过第二绝缘层连接，所述振膜层与所述MEMS麦克风芯片的基底层通过第一绝缘层连接。
优选地，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述振膜层与所述背极层通过第二绝缘层连接，所述背极层与所述MEMS麦克风芯片的基底层通过第一绝缘层连接。
优选地，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述背极层包括绝缘背极层和导体背极层，且所述导体背极层位于所述背极层的背极区内。
本实用新型还提供了一种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，振膜层包括固定在一起的绝缘振膜层和振膜导体，振膜导体设置于振膜层的有效振动区内，且位于背极层的背极区的导体部分在振膜层上的投影内。相对层叠设置的背极层和振膜层形成平行板电容器，而振膜层的振膜导体位于背极区的导体部分在振动膜上的投影内，因此，振膜层能与背极区产生电容的部分与背极区的导体部分重叠或小于背极区导体部分在振动膜上的投影区域，产生的电容仅为平行电容，大大降低了边际电容，减小了平行电容器的非线性程度，从而降低了MEMS麦克风的失真。
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第五种MEMS麦克风芯片的截面示意图；
图6为本实用新型实施例提供的第六种MEMS麦克风芯片的截面示意图。
其中，1为背极层、101为声孔、2为第二绝缘层、3为振膜层、31为振膜导体、32为绝缘振膜层、321为第一绝缘振膜层、322为第二绝缘振膜层、4为第一绝缘层、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，降低了MEMS麦克风芯片的边际电容的大小，降低了平行板电容器的非线性程度。
本实用新型还提供了一种包含该MEMS麦克风芯片的MEMS麦克风，降低了MEMS麦克风的失真。
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6所示，本实用新型中的MEMS麦克风芯片包括基底层5、背极层1和振膜层3，基底层5、背极层1和振膜层3相对层叠设置，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，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。其中，振膜层3包括固定在一起的绝缘振膜层32和振膜导体31，振膜导体31设置于振膜层3的有效振动区内且位于背极层1的背极区的导体部位在振膜层3上的投影内，即振膜导体31与背极区的非声孔部位的导体重叠，或者振膜导体31在绝缘振膜层32上的投影位于背极区的导体部分在绝缘振膜层32上的投影内，且振膜导体31的投影区域小于背极区的导体部分的投影区域。
上述MEMS麦克风芯片中，相对层叠设置的背极层1和振膜层3形成平行板电容器，而振膜层3的振膜导体31位于背极区的导体部分在振膜层3上的投影内，因此，振膜层3能与背极区产生电容的部分与背极区的导体部分重叠或小于背极区导体部分在振动膜3上的投影区域，产生的电容仅为平行电容，大大降低了边际电容，减小了平行电容器的非线性程度，从而降低了MEMS麦克风的失真。
如图1所示，本实施例提供了一种具体的MEMS麦克风芯片，由上至下依次布置有背极层1、第二绝缘层2、振膜层3、第一绝缘层4和基底层5，即背极层1在上，振膜层3在下，第一绝缘层4和第二绝缘层2上覆盖于声腔501的部位均设置有贯通上下表面的通孔，基底层5和振膜层3的边缘之间通过第一绝缘层4隔离，背极层1和振膜层3的边缘通过第二绝缘层2隔离。其中，振膜导体31设置于绝缘振膜层32的远离基底层5的一侧表面上，即振膜导体31位于背极层1和绝缘振膜层32之间，第一绝缘层4和第二绝缘层2均与绝缘振膜层32连接，从图1中可见看出，背极区的非声孔部位与振膜导体31对应重叠，或者振膜导体31的投影尺寸小于背极区的非声孔部位的投影尺寸，背极区的非声孔部位不会与振膜导体31形成边际电容。
如图2所示，本实施例提供了第二种的MEMS麦克风芯片，由上至下依次布置有背极层1、第二绝缘层2、振膜层3、第一绝缘层4和基底层5，即背极层1在上，振膜层3在下。其中，绝缘振膜层32包括层叠固定的第一绝缘振膜层321和第二绝缘振膜层322，振膜导体31设置于第一绝缘振膜层321和第二绝缘振膜层322之间，嵌装于位于上面的第一绝缘振膜层321内。第一绝缘层4与第二绝缘振膜322连接，第二绝缘层2与第一绝缘振膜层321连接。这样设置提高了振膜导体31与绝缘振膜层32的固定强度，同时具有和第一种MEMS麦克风芯片相同的降低边际电容的作用。
如图3所示，本实施例提供了第三种的MEMS麦克风芯片，由上至下依次布置有背极层1、第二绝缘层2、振膜层3、第一绝缘层4和基底层5，即背极层1在上，振膜层3在下。其中，绝缘振膜层32的靠近基底层5的一侧表面设置有凹坑，振膜导体31嵌装于凹坑内。这种结构同样能够提高振膜导体31与绝缘振膜层32的固定强度，同时具有和第一种MEMS麦克风芯片相同的降低边际电容的作用。
如图4所示，本实施例提供了第四种的MEMS麦克风芯片，由上至下依次布置有振膜层3、第二绝缘层2、背极层1、第一绝缘层4和基底层5，即振膜层3在上，背极层1在下。其中，振膜层3与图1中的第一种MEMS麦克风芯片的结构相同，振膜导体31设置于绝缘振膜层32的远离基底层5的一侧表面上，第二绝缘层2与绝缘振膜层32连接。同样具有和第一种MEMS麦克风芯片相同的降低边际电容的作用。
如图5所示，本实施例提供了第五种的MEMS麦克风芯片，由上至下依次布置有振膜层3、第二绝缘层2、背极层1、第一绝缘层4和基底层5，即振膜层3在上，背极层1在下。其中，振膜层3与图2中的第二种MEMS麦克风芯片的结构相同，第二绝缘层2与第二绝缘振膜层322连接，在此不再赘述，同样具有和第一种MEMS麦克风芯片相同的降低边际电容的作用。
如图6所示，本实施例提供了第六种的MEMS麦克风芯片，由上至下依次布置有振膜层3、第二绝缘层2、背极层1、第一绝缘层4和基底层5，即振膜层3在上，背极层1在下。其中，振膜层3与图3中的第三种MEMS麦克风芯片的结构相同，第二绝缘层2与绝缘振膜层32连接，在此不再赘述，同样具有和第一种MEMS麦克风芯片相同的降低边际电容的作用。
在本实施例中，背极层1包括绝缘背极层和导体背极层，且导体背极层位于背极层1的背极区内。这样，背极层1能够与振膜层3产生电容的部分仅为位于背极区内的导体背极层，而背极区对应基底层5的声腔501，且振膜层3的有效振动区也对应基底层5的声腔501，因此，导体背极层对应振膜层3的有效振动区，产生的电容为有效电容，而背极层1的绝缘背极层不与振膜层3产生电容，从而降低了寄生电容，提高了MEMS麦克风芯片的灵敏度。当然，背极层1也可以是单层导体。
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，MEMS麦克风芯片为以上全部实施例所描述的MEMS麦克风芯片。通过降低平行电容器的边际电容，降低了平行电容器的非线性程度，降低了MEMS麦克风的失真。
本实施例中的MEMS麦克风可以为前进声或后进声形式的MEMS麦克风，MEMS麦克风还包含有COMSMEMS芯片。COMS是ComplementaryMetalOxideSemiconductor(互补金属氧化物半导体)的缩写。
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，包括相对层叠设置的背极层(1)和振膜层(3)，其特征在于，所述振膜层(3)包括固定在一起的绝缘振膜层(32)和振膜导体(31)，所述振膜导体(31)设置于所述振膜层(3)的有效振动区内且位于所述背极层(1)的背极区的导体部位在所述振膜层(3)上的投影内。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述振膜导体(31)设置于所述绝缘振膜层(32)的远离所述MEMS麦克风芯片的基底层(5)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，所述绝缘振膜层(32)包括第一绝缘振膜层(321)和第二绝缘振膜层(322)，所述振膜导体(31)设置于所述第一绝缘振膜层(321)和所述第二绝缘振膜层(322)之间。
4.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述绝缘振膜层(32)的靠近所述MEMS麦克风芯片的基底层(5)的一侧表面设置有凹坑，所述振膜导体(31)嵌装于所述凹坑内。
5.根据权利要求1-4任一项所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述振膜层(3)位于所述背极层(1)和所述MEMS麦克风芯片的基底层(5)之间。
6.根据权利要求1-4任一项所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述背极层(1)位于所述振膜层(3)和所述MEMS麦克风芯片的基底层(5)之间。
7.根据权利要求5所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述振膜层(3)与所述背极层(1)通过第二绝缘层(2)连接，所述振膜层(3)与所述MEMS麦克风芯片的基底层(5)通过第一绝缘层(4)连接。
8.根据权利要求6所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述振膜层(3)与所述背极层(1)通过第二绝缘层(2)连接，所述背极层(1)与所述MEMS麦克风芯片的基底层(5)通过第一绝缘层(4)连接。
9.根据权利要求1-4、7和8任一项所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述背极层(1)包括绝缘背极层和导体背极层，且所述导体背极层位于所述背极层(1)的背极区内。
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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