CN206932406U - Mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种MEMS麦克风，包括背极板、与背极板相对设置的振膜；其中，背极板包括面向振膜的第一表面，在第一表面设置有介质层；其中，设置在第一表面的中间部分的介质层的介电常数小于设置在第一表面的周边部分的介质层的介电常数。通过本实用新型能够从根源上对MEMS麦克风的总谐波失真进行抑制，并且还能够调节振膜的灵敏度，进而提升MEMS麦克风的整体性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及MEMS麦克风技术领域，更为具体地涉及一种降低总谐波失真的MEMS麦克风。
背景技术
随着社会的进步和技术的发展，近年来，手机、笔记本电脑等电子产品体积不断减小，人们对这些便携电子产品的性能要求也越来越高，从而也要求与之配套的电子零件的体积不断减小、性能和一致性不断提高。利用MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System，微机电系统)工艺集成的MEMS麦克风开始被批量的应用到手机、笔记本电脑等电子产品中，其封装体积比传统的驻极体麦克风小，因此受到大部分麦克风生产厂商的青睐。
现市场主流的MEMS麦克风是电容式MEMS麦克风，图1示出了现有的MEMS麦克风的结构，如图1所示，现有的MEMS麦克风包括振膜1和与振膜平行设置的背极板2，振膜1和背极板2分别构成电容器的两个电极，振膜1与背极板2之间具有供振膜1振动的振动间隙3，沿背极板2的厚度方向上设置有贯通孔21，以平衡振动间隙内外的气压。为使MEMS麦克风工作，需在背极板与振膜之间施加偏置电压，振膜在接收到外界的声波信号后产生振动，从而改变振膜与背极板之间的振动间隙。
其中，图2示出了现有的MEMS麦克风的振膜振动后的结构。从图2结合图1所示，在未施加偏置电压时，振膜1呈水平状态(如图1所示)，在施加偏置电压之后，振膜1产生振动，其结果便引起振膜1与背极板2所构成的电容器的电荷容量发生变化。从图1和图2所示的背极板结构来看，在现有的MEMS麦克风中，背极板2的第一表面呈水平状态，如此，当振膜未振动时，振膜与背极板之间的间距均相等；当振膜振动时，振膜应变成为弧形，此时，振膜的中间部分与背极板的中间部分的距离较近，电容量增加，而振膜的周边部分与背极板的周边部分的距离较远，电容量减小。如此，则会使得MEMS麦克风在工作时电容分布变得不均匀，从而引起MEMS麦克风的总谐波失真。
目前行业内通常采用通过缩小振动间隙、降低偏置电压等手段来降低MEMS麦克风的总谐波失真，但这些手段均不能从产生MEMS麦克风的总谐波失真的根源上对MEMS麦克风的总谐波失真进行抑制。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种MEMS麦克风，以解决目前不能从根源上对MEMS麦克风的总谐波失真进行抑制的问题。
本实用新型的MEMS麦克风，包括背极板、与背极板相对设置的振膜；其中，背极板包括面向振膜的第一表面，在第一表面设置有介质层；其中，设置在第一表面的中间部分的介质层的介电常数小于设置在第一表面的周边部分的介质层的介电常数。
此外，优选的结构为：设置在第一表面的中间部分的介质层的厚度与设置在第一表面的周边部分的介质层的厚度相同。
此外，优选的结构为：设置在第一表面的中间部分的介质层为二氧化硅层，设置在第一表面的周边部分的介质层为氮化硅层
此外，优选的结构为：设置在第一表面的中间部分的介质层和设置在第一表面的周边部分的介质层均为氮化硅层。
此外，优选的结构为：设置在第一表面的中间部分的介质层和设置在第一表面的周边部分的介质层均为二氧化硅层。
此外，优选的结构为：沿背极板的厚度方向设置有贯孔，且贯孔贯穿介质层。
此外，优选的结构为：介质层通过淀积方式形成。
此外，优选的结构为：背极板通过淀积方式形成，且介质层的形成先于背极板的形成。
此外，优选的结构为：还包括基底，振膜和背极板悬设于基底的上方。
此外，优选的结构为：基底为氮化硅基底、单晶硅基底或者多晶硅基底。
利用上述根据本实用新型的MEMS麦克风，通过在面向振膜的背极板的第一表面设置介质层，且使设置在第一表面的中间部分的介质层的介电常数小于设置在第一表面的周边部分的介质层的介电常数(即在背极板的第一表面设置的介质层是非均匀分布的)，从而使背极板与振膜之间形成的电容在振膜与背极板之间的振动间隙内均匀分布，从而从根源上对MEMS麦克风的总谐波失真进行抑制，并且通过非均匀分布的介质层还能够调节振膜的灵敏度，进而提升MEMS麦克风的整体性能。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为现有的MEMS麦克风的结构示意图；
图2为现有的MEMS麦克风的振膜振动后的结构示意图；
图3为根据本实用新型实施例的MEMS麦克风的结构示意图。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
图中：振膜1、背极板2、贯通孔21、振动间隙3、背极板31、第一表面311、贯孔312、振膜32、介质层33、基底34、振动间隙35。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。
针对前述，现有的手段不能从根源上对MEMS麦克风存在总谐波失真进行抑制的问题，本实用新型通过在面向振膜一面的背极板的第一表面设置介质层，且使设置在第一表面的中间部分的介质层的介电常数小于设置在第一表面的周边部分的介质层的介电常数(即在背极板的第一表面设置的介质层是非均匀分布的)，从而使背极板与振膜之间形成的电容在振膜与背极板之间的振动间隙内均匀分布，从而从根源上对MEMS麦克风的总谐波失真进行抑制，并且通过非均匀分布的介质层还能够调节振膜的灵敏度，进而提升MEMS麦克风的整体性能。
为说明本实用新型提供的MEMS麦克风，图3示出了根据本实用新型实施例的MEMS麦克风的结构。
如图3所示，本实用新型提供的MEMS麦克风包括背极板31、与背极板31相对设置的振膜32；其中，背极板31包括面向振膜32的第一表面311，在第一表面311设置有介质层33。其中，设置在第一表面311的中间部分的介质层的介电常数小于设置在第一表面311的周边部分的介质层的介电常数。
也就是说，在本实用新型提供的MEMS麦克风中，设置在背极板的第一表面的介质层是非均匀分布的，从介质层的周边部分到介质层的中间部分，介质层的介电常数是逐步减小的。由于现有的MEMS麦克风会在背极板与振膜之间施加偏置电压，从而使得振膜在振动后，振膜与背极板的中间部分形成的电容密度大，而振膜与背极板的周边部分形成的电容密度小，而通过上述的非均匀分布的介质层，使得介质层的周边部分的介电常数大，介质层的中间部分的介电常数小，如此正好能够平衡振膜与背极板之间的电容密度，使电容在振膜与背极板之间的振动间隙内均匀分布，从而达到抑制MEMS麦克风的总谐波失真的目的。
其中，本实用新型提供的MEMS麦克风还包括基底34，振膜32和背极板31悬设于基底34的上方，上述的基底34可以为氮化硅基底、单晶硅基底或者多晶硅基底。具体地，上述介质层33和背极板31均通过淀积方式形成，在MEMS麦克风的制作工艺中，通常是在基底34上先淀积介质层33，然后再在介质层33上淀积背极板31，即：介质层33和背极板31均通过淀积方式形成，且介质层的形成先于背极板的形成。
需要说明的是，介质层33需要通过多次淀积形成，而淀积形成的介质层，其中间部分的厚度与周边部分的厚度是相同的，即：设置在第一表面311的中间部分的介质层的厚度与设置在第一表面的周边部分的介质层的厚度相同。通过电容密度的计算公式：其中，C为电容密度，ε0为某种介电材料的真空介电常数，而ε为某种介电材料的相对介电常数(下称介电常数)，α为振膜与背极板的正对面积，g为振膜与背极板之间的振动间隙的距离，d为介电材料的厚度。根据上述公式可知，为了使电容密度均匀分布，可以通过调节不同位置的介电常数和不同位置的振动间隙的距离来实现。为了使设置在背极板的中间部分的介质层的介电常数小于设置在背极板的两端部分的介质层的介电常数，可以采用不同的介电材料来实现。例如，由于二氧化硅的相对介电常数小于氮化硅的相对介电常数，因此，可以将设置在第一表面的中间部分的介质层设置为二氧化硅层，而将设置在第一表面的周边部分的介质层设置为氮化硅层。
此外，可以将设置在第一表面的中间部分的介质层和设置在第一表面的周边部分的介质层均设置为氮化硅层，或者将设置在第一表面的中间部分的介质层和设置在第一表面的周边部分的介质层均设置为二氧化硅层。为了使设置在背极板的中间部分的介质层的介电常数小于设置在背极板的两端部分的介质层的介电常数，可以通过在同一种介电材料中改变掺杂原子的浓度使得同一种介电材料的介电常数不同，从而达到设置在背极板的中间部分的介质层的介电常数小于设置在背极板的两端部分的介质层的介电常数的目的。至于如何通过改变掺杂原子的浓度使得同一种介电材料具有不同的介电常数的具体实现过程，在此不再赘述。
另此，在振膜32振动时，振膜32与背极板31之间的振动间隙35内的压力不稳定，从而与外界形成压力差，这种压力差容易导致振膜32破损。因此，在本实用新型的实施例中，沿背极板31的厚度方向设置有贯孔312，且贯孔312贯穿介质层33，通过贯穿介质层33的贯孔312能够平衡振动间隙35内外的气压，从而防止振膜破损。
通过上述，本实用新型提供的MEMS麦克风通过非均匀分布的介质层，能够从根源上对MEMS麦克风的总谐波失真进行抑制，并且还能够调节振膜的灵敏度，进而提升MEMS麦克风的整体性能。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型的MEMS麦克风，但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的MEMS麦克风，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (10)
1.一种MEMS麦克风，包括背极板、与所述背极板相对设置的振膜；其特征在于，
所述背极板包括面向所述振膜的第一表面，在所述第一表面设置有介质层；其中，
设置在所述第一表面的中间部分的介质层的介电常数小于设置在所述第一表面的周边部分的介质层的介电常数。
2.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，
设置在所述第一表面的中间部分的介质层的厚度与设置在所述第一表面的周边部分的介质层的厚度相同。
3.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，
设置在所述第一表面的中间部分的介质层为二氧化硅层，设置在所述第一表面的周边部分的介质层为氮化硅层。
4.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，
设置在所述第一表面的中间部分的介质层和设置在所述第一表面的周边部分的介质层均为氮化硅层。
5.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，
设置在所述第一表面的中间部分的介质层和设置在所述第一表面的周边部分的介质层均为二氧化硅层。
6.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，
沿所述背极板的厚度方向设置有贯孔，且所述贯孔贯穿所述介质层。
7.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述介质层通过淀积方式形成。
8.如权利要求6所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述背极板通过淀积方式形成，且所述介质层的形成先于所述背极板的形成。
9.如权利要求1～7中任意一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，还包括：
基底，所述振膜和所述背极板悬设于所述基底的上方。
10.如权利要求9所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述基底为氮化硅基底、单晶硅基底或者多晶硅基底。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN109688492A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-26 | 上海创功通讯技术有限公司 | 声音拾取装置及电子设备 |
| WO2020000648A1 (zh) * | 2018-06-25 | 2020-01-02 | 歌尔股份有限公司 | Mems麦克风 |
| CN111212369A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-29 | 杭州士兰微电子股份有限公司 | Mems麦克风及其制造方法 |
| WO2023272496A1 (zh) * | 2021-06-29 | 2023-01-05 | 九声(唐山)科技有限公司 | 录音传声器后极板及录音传声器 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020000648A1 (zh) * | 2018-06-25 | 2020-01-02 | 歌尔股份有限公司 | Mems麦克风 |
| CN109688492A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-26 | 上海创功通讯技术有限公司 | 声音拾取装置及电子设备 |
| CN111212369A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-29 | 杭州士兰微电子股份有限公司 | Mems麦克风及其制造方法 |
| WO2023272496A1 (zh) * | 2021-06-29 | 2023-01-05 | 九声(唐山)科技有限公司 | 录音传声器后极板及录音传声器 |
| US11877137B2 (en) | 2021-06-29 | 2024-01-16 | Jiusheng (Tangshan) Technology Co., Ltd. | Backplate for recording microphone, and recording microphone |
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