CN207070354U - 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、背极、支撑部构成的平板电容器结构：在所述背极上设置有从其下端平滑延伸至其上端的通孔；在所述背极的厚度方向上，所述通孔一端的横截面尺寸大于另一端的横截面尺寸。本实用新型的麦克风，所述通孔在背极厚度方向上的尺寸逐渐变大或者变小，这就使得可以大大减小气流通过通孔时的热摩擦，降低了通孔的声阻，提高了麦克风的SNR性能；而且还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工艺制造的麦克风，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。
为了均衡振膜与背极之间的压力，通常会在背极板上设置通孔。但是另一方面，该通孔形成了类似阻尼的毛细吸声结构，此结构提高了声音传输路径上的声阻。声阻的升高意味着空气热噪声致本底噪声的升高，最终使SNR降低。
如果简单地提高通孔的尺寸，则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、背极、支撑部构成的平板电容器结构：在所述背极上设置有从其下端平滑延伸至其上端的通孔；在所述背极的厚度方向上，所述通孔一端的横截面尺寸大于另一端的横截面尺寸。
可选地，所述通孔下端的尺寸大于其上端的尺寸。
可选地，所述通孔的截面呈梯形。
可选地，所述通孔下端的尺寸小于其上端的尺寸。
可选地，所述通孔的截面呈倒立的梯形。
可选地，所述衬底上形成的是背极在下、振膜在上的平板电容器结构。
可选地，所述衬底上形成的是背极在上、振膜在下的平板电容器结构。
可选地，所述背极设置有两个，分别位于振膜的两侧；所述两个背极上均设置有所述通孔。
可选地，两个背极上通孔的结构一致。
可选地，所述通孔最小位置的尺寸为0.36μm。
本实用新型的麦克风，所述通孔在背极厚度方向上的尺寸逐渐变大或者变小，这就使得可以大大减小气流通过通孔时的热摩擦，降低了通孔的声阻，提高了麦克风的SNR性能；而且还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是本实用新型麦克风另一实施结构的示意图。
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。
本实用新型的MEMS麦克风，在所述背极5上设置有通孔6，使得可以均衡振膜3与背极5之间的压力。通孔6的数量根据需要可以设置多个，均匀分布在背极5上。
通孔6从背极5的下端平滑延伸至背极5的上端。其中，在所述背极5的厚度方向上，所述通孔6一端的横截面尺寸大于另一端的横截面尺寸。在本实用新型一个具体的实施方式中，所述通孔6下端的尺寸大于其上端的尺寸。所述通孔6的截面可以呈梯形，例如直角梯形、等腰梯形等，参考图1、图2。
在本实用新型另一个具体的实施方式中，所述通孔5下端的尺寸小于其上端的尺寸。所述通孔5的截面可以呈倒立的梯形，例如直角梯形、等腰梯形等。
本实用新型的麦克风，所述通孔在背极厚度方向上的尺寸逐渐变大或者变小，这就使得可以大大减小气流通过通孔时的热摩擦，降低了通孔的声阻，提高了麦克风的SNR性能；而且还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。
在本实用新型一个优选的实施方式中，所述通孔5最小位置的尺寸可以依然采用原尺寸，例如可以选择为0.36μm。这就使得在不改变背极5开孔率的情况下，可以降低通孔位置的声阻，从而降低相关噪声，提高产品SNR。
本实用新型的麦克风也可以是双背极结构，此时，所述背极设置有两个，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。其中两个背极上均设置了上述结构的通孔6。该两个背极上通孔6的结构可以是相同的，也可以是不同的。例如上侧背极的通孔6选择直角梯形结构，下侧背极的通孔6可以选择直角梯形，也可以选择等腰梯形结构等，在此不再具体说明。
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(1)，在所述衬底(1)上设置有由振膜(3)、背极(5)、支撑部(4)构成的平板电容器结构：在所述背极(5)上设置有从其下端平滑延伸至其上端的通孔(6)；在所述背极(5)的厚度方向上，所述通孔(6)一端的横截面尺寸大于另一端的横截面尺寸。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述通孔(6)下端的尺寸大于其上端的尺寸。
3.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述通孔(6)的截面呈梯形。
4.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述通孔(6)下端的尺寸小于其上端的尺寸。
5.根据权利要求4所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述通孔(6)的截面呈倒立的梯形。
6.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述衬底(1)上形成的是背极(5)在下、振膜(3)在上的平板电容器结构。
7.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述衬底(1)上形成的是背极(5)在上、振膜(3)在下的平板电容器结构。
8.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述背极(5)设置有两个，分别位于振膜(3)的两侧；所述两个背极(5)上均设置有所述通孔(6)。
9.根据权利要求8所述的MEMS麦克风，其特征在于：两个背极(5)上通孔(6)的结构一致。
10.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述通孔(6)最小位置的尺寸为0.36μm。
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