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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