CN206948616U - 一种mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种MEMS麦克风，包括具有背腔的衬底，在所述衬底上设置有由振膜和背极、支撑部构成的平板电容器结构：在所述背极上设置有通孔，所述通孔从上至下依次包括至少两个连通在一起且尺寸不同的第一腔、第二腔；在所述第一腔、第二腔连接的位置形成台阶。本实用新型的麦克风，所述通孔从上至下至少包括两个相连且不同尺寸的腔，较大尺寸的腔可以大大减小气流通过通孔时的热摩擦，以提高麦克风的SNR性能，较小尺寸的腔可以保证背极的结构强度，以及电容器的有效面积，还可以防止颗粒的进入。最终使得麦克风可以兼顾SNR特性、背极板强度、电容有效面积、颗粒进入等特性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种声电转换领域，更准确地说，涉及一种MEMS麦克风。
背景技术
MEMS(微型机电系统)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，其中的振膜、背极板是MEMS麦克风中的重要部件，振膜、背极板构成了电容器并集成在硅晶片上，实现声电的转换。
随着科技的发展，人们对麦克风性能的要求越来越高。例如通常会在背极板上设置通孔，以便可以均衡振膜与背极板之间的压力，从而提高振膜的振动特性。例如为了提高麦克风的SNR特性，可增大背极板上通孔的尺寸，但这也带来了很多问题：较大尺寸的通孔会降低背极板的结构强度、降低电容器的有效面积，而且还增大了颗粒进入的几率。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是提供了一种MEMS麦克风。
根据本实用新型的一个方面，提供一种MEMS麦克风，包括具有背腔的衬底，在所述衬底上设置有由振膜和背极、支撑部构成的平板电容器结构：在所述背极上设置有通孔，所述通孔从上至下依次包括至少两个连通在一起且尺寸不同的第一腔、第二腔。
可选地，所述第一腔、第二腔的形状相同或者不同。
可选地，所述第一腔的中心轴线与第二腔的中心轴线重合或者不重合。
可选地，所述第一腔与第二腔的正投影部分地重叠在一起。
可选地，所述位于上端的第一腔的尺寸大于位于下端的第二腔的尺寸。
可选地，还包括与第一腔连通在一起的第三腔，所述第三腔与第二腔处于同一平面上。
可选地，所述位于上端的第一腔的尺寸小于位于下端的第二腔的尺寸。
可选地，所述通孔从上至下依次包括三个连通在一起的第一腔、第二腔、第三腔，相邻两个腔在其连接处形成台阶；其中，所述第二腔的尺寸大于或小于第一腔、第三腔的尺寸。
可选地，所述背极设置有两个，分别位于振膜的两侧；所述两个背极均设置有所述通孔。
可选地，所述背极为层叠材料。
本实用新型的麦克风，所述通孔从上至下至少包括两个相连且不同尺寸的腔，较大尺寸的腔可以大大减小气流通过通孔时的热摩擦，以提高麦克风的SNR性能，较小尺寸的腔可以保证背极的结构强度，以及电容器的有效面积，还可以防止颗粒的进入。最终使得麦克风可以兼顾SNR特性、背极板强度、电容有效面积、颗粒进入等特性。
通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。
图1是本实用新型麦克风的结构示意图。
图2是图1中通孔第一种实施方式的示意图。
图3是图2中通孔的透视图。
图4是图2中通孔另一实施方式的透视图。
图5是图1中通孔第二种实施方式的示意图。
图6是图1中通孔第三种实施方式的示意图。
图7是图1中通孔第四种实施方式的示意图。
图8是图1中通孔第五种实施方式的示意图。
图9是本实用新型麦克风另一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
参考图1，本实用新型公开了一种MEMS麦克风，包括具有背腔的衬底1，在所述衬底1上设置有振膜3以及背极5。本实用新型的振膜3、背极5可通过依次沉积的方式形成在衬底1上，所述衬底1可以采用单晶硅材料，所述振膜3、背极5可以采用单晶硅或者多晶硅材料，这种材料的选择以及沉积的工艺属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
所述背极5与振膜3构成了平板电容器结构，该平板电容器结构例如可以是背极5在上、振膜3在下的方式，也可以是背极5在下、振膜3在上的方式。为了便于描述，现以背极5在上、振膜3在下的平板电容器结构为例来描述本实用新型的技术方案。
为了实现振膜3与衬底1之间的绝缘，在所述振膜3与衬底1之间连接的位置设置有绝缘层2，该绝缘层2可以采用本领域技术人员所熟知的二氧化硅材料。为了保证背极5与振膜3之间可以构成具有一定间隙的平板电容器结构，在所述背极5与振膜3之间还设置有用于支撑的支撑部4，所述支撑部4在起到支撑背极5的同时，还可以保证背极5与振膜3之间的绝缘。这种电容器的MEMS麦克风结构属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
其中，为了防止背极5与振膜3粘连在一起，在所述背极5上与振膜3正对的一侧还设置有凸起结构6。这种凸起的设置属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
本实用新型的MEMS麦克风，在所述背极5上设置有通孔7，使得可以均衡振膜3与背极5之间的压力。通孔7的数量根据需要可以设置多个，均匀分布在背极5上。
本实用新型的通孔7从上至下依次包括至少两个连通在一起的第一腔、第二腔；所述第一腔与第二腔的尺寸不同，使得在所述第一腔、第二腔连接的位置形成台阶。
实施例1
参考图2，通孔7包括位于上端的第一腔7b以及位于下端的第二腔7a，所述第一腔7b与第二腔7a连通在一起。所述第一腔7b的尺寸大于第二腔7a的尺寸，在二者连接的位置形成一台阶结构。
第一腔7b、第二腔7a的形状可以相同，参考图3，例如两个腔均可以是圆形、椭圆形、矩形或者其它的多边形结构。第一腔7b、第二腔7a的形状可以不相同，例如第一腔7b可以采用圆形，第二腔7a可以采用六边形结构等，参考图4。
所述第一腔7b的中心轴线与第二腔7a的中心轴线可以是重合的，参考图3，第二腔7a位于第一腔7b的中心位置。所述第一腔7b的中心轴线与第二腔7a的中心轴线可以是不重合的，例如所述尺寸较小的第二腔7a偏离第一腔7b的中心位置。也可以是，所述第一腔7b与第二腔7a的正投影部分重叠在一起，在此不再具体说明。
实施例2
与实施例1不同的是，该实施例中，所述位于上端的第一腔7b的尺寸小于位于下端的第二腔7a的尺寸，参考图5。
实施例3
与上述实施例不同的是，参考图6，在该实施例中，通孔7从上至下依次包括连通在一起的第一腔7c、第二腔7d、第三腔7e，其中所述第二腔7d的尺寸小于第一腔7c、第三腔7e的尺寸，使得第二腔7d与第一腔7c、第二腔7d与第三腔7e连接的位置各形成一台阶。其中，所述第一腔7c与第三腔7e的尺寸可以相同，也可以不同。
实施例4
与上述实施例不同的是，参考图7，在该实施例中，通孔7从上至下依次包括连通在一起的第一腔7i、第二腔7j、第三腔7k，其中所述第二腔7j的尺寸大于第一腔7i、第三腔7k的尺寸，使得第二腔7j与第一腔7i、第二腔7j与第三腔7k连接的位置各形成一台阶。其中，所述第一腔7i与第三腔7k的尺寸可以相同，也可以不同。
实施例5
参考图8，通孔7包括位于上端的第一腔7f以及位于下端的第二腔7h、第三腔7g，所述第二腔7h、第三腔7g位于同一平面上，且所述第二腔7h、第三腔7g分别与第一腔7f连通在一起。当振膜3在振动的时候，振膜3与背极5之间的气流可以经过第二腔7h、第一腔7f形成的通道，以及经过第三腔7g、第一腔7f形成的通道流出。
本实用新型的麦克风，所述通孔从上至下包括至少两个相连且不同尺寸的腔，较大尺寸的腔可以大大减小气流通过通孔时的热摩擦，以提高麦克风的SNR性能；较小尺寸的腔可以保证背极的结构强度以及电容器的有效面积，还可以防止颗粒的进入。最终使得麦克风可以兼顾SNR特性、背极板强度、电容有效面积、颗粒进入等特性。
本实用新型的麦克风可以是双背极结构，参考图9。所述背极设置有两个，分别记为第一背极9、第二背极8，所述第一背极9、第二背极8分别位于振膜3的两侧，并与振膜3分别形成了一电容器结构。这种双背极的麦克风结构属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。其中所述第一背极9、第二背极8均可设置上述结构的通孔7。进一步优选的是，第一背极9、第二背极8上通孔7的结构可以是相同的，也可以是不同的，在此不再具体说明。
本实用新型以示例的方式列举了通孔7几种不同的布置方式，通孔7的结构可以在单层结构上制作。当所述背极采用层叠材料时，不同的腔可以在不同的层上制作，例如可通过本领域技术人员所熟知的逐层沉积、逐层刻蚀的工艺得到。
虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种MEMS麦克风，其特征在于：包括具有背腔的衬底，在所述衬底上设置有由振膜和背极、支撑部构成的平板电容器结构：在所述背极上设置有通孔，所述通孔从上至下依次包括至少两个连通在一起且尺寸不同的第一腔、第二腔。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述第一腔、第二腔的形状相同或者不同。
3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述第一腔的中心轴线与第二腔的中心轴线重合或者不重合。
4.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述第一腔与第二腔的正投影部分地重叠在一起。
5.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述位于上端的第一腔的尺寸大于位于下端的第二腔的尺寸。
6.根据权利要求5所述的MEMS麦克风，其特征在于：还包括与第一腔连通在一起的第三腔，所述第三腔与第二腔处于同一平面上。
7.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述位于上端的第一腔的尺寸小于位于下端的第二腔的尺寸。
8.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述通孔从上至下依次包括三个连通在一起的第一腔、第二腔、第三腔，相邻两个腔在其连接处形成台阶；其中，所述第二腔的尺寸大于或小于第一腔、第三腔的尺寸。
9.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述背极设置有两个，分别位于振膜的两侧；所述两个背极均设置有所述通孔。
10.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述背极为层叠材料。
Priority Applications (1)
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| CN201720753534.0U CN206948616U (zh) | 2017-06-26 | 2017-06-26 | 一种mems麦克风 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111787474A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-10-16 | 瑞声科技（南京）有限公司 | Mems声传感器 |
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- 2017-06-26 CN CN201720753534.0U patent/CN206948616U/zh active Active
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