CN208987176U - 一种压电薄膜麦克风结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压电薄膜麦克风结构，其具有硅晶圆衬底，该硅晶圆衬底设有贯通的空腔，在空腔的一端头上覆盖第一压电薄膜，该第一压电薄膜构成振动板；以及在第一压电薄膜的上表面附设感知压电信号的压电叠层，所述压电叠层至少具有一层第二压电薄膜及设在第二压电薄膜上下表面的电极层。本实用新型将第一压电薄膜及感知压电信号的压电叠层依次生长于硅晶圆衬底上，并将最底层的第一压电薄膜仅作为振动板，振动板之上的感知压电信号的压电叠层用于感受声压时输出电信号。由于第一压电薄膜为绝缘材料，压电叠层感受到声压并输出电信号时不受到第一压电薄膜的干扰，从而可以提高麦克风器件的信噪比，结构简单，制作成本低。

Description

一种压电薄膜麦克风结构

技术领域

本实用新型涉及压电元件技术领域，尤其是涉及一种压电薄膜麦克风结构。

背景技术

现有压电薄膜麦克风由半导体硅材料覆盖空腔形成振动板，压电材料层叠在硅振动板上，在受到声压作用时由压电材料将声压转换成电信号输出。由于硅振动板为半导体材料并与压电材料靠基板一侧的电极相连，其对压电材料感受到的电信号具有一定的干扰。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种压电薄膜麦克风结构，达到压电功能材料感受到声压并输出电信号时不受到振动板的干扰，提高麦克风器件的信噪比。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种压电薄膜麦克风结构，其具有硅晶圆衬底，该硅晶圆衬底设有贯通的空腔，在空腔的一端头上覆盖第一压电薄膜，该第一压电薄膜构成振动板；以及在第一压电薄膜的上表面附设感知压电信号的压电叠层，所述压电叠层至少具有一层第二压电薄膜及设在第二压电薄膜上下表面的电极层。

上述方案进一步是：所述压电叠层具有多层第二压电薄膜，相邻第二压电薄膜之间电极被该相邻第二压电薄膜所共有。

上述方案进一步是：所述第二压电薄膜的厚度小于5微米。

上述方案进一步是：所述覆盖在空腔上的第一压电薄膜以及在第一压电薄膜上的压电叠层一起分割形成多个一端连接硅晶圆衬底的悬臂梁，所有悬臂梁上的电信号根据使用要求被串联或者并联输出；所有悬臂梁的自由端由覆盖膜连接在一起。

上述方案进一步是：所述第一压电薄膜为圆形、椭圆形或多边形，第一压电薄膜以及在第一压电薄膜上的压电叠层被第一压电薄膜中心到各个圆弧点或顶点的连线位置分割成多个悬臂梁，并于第一压电薄膜中心位置附近将悬臂梁的自由端用覆盖膜连接起来。

本实用新型将第一压电薄膜及感知压电信号的压电叠层依次生长于硅晶圆衬底上，并将最底层的第一压电薄膜仅作为振动板，振动板之上的感知压电信号的压电叠层用于感受声压时输出电信号。由于第一压电薄膜为绝缘材料，压电叠层感受到声压并输出电信号时不受到第一压电薄膜的干扰，从而可以提高麦克风器件的信噪比，结构简单，制作成本低。

附图说明：

附图1为本实用新型其一实施例结构示意图；

附图2为本实用新型其二实施例结构示意图；

附图3为本实用新型其三实施例结构示意图；

附图4为本实用新型其四实施例结构示意图；

附图5为本实用新型其五实施例结构示意图。

具体实施方式：

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

参阅图1~5所示，系本实用新型的较佳实施例示意图，本实用新型有关一种压电薄膜麦克风结构，其具有硅晶圆衬底1，该硅晶圆衬底1设有贯通的空腔11，空腔11的正投影形状可以为圆形、椭圆形或多边形等，满足工作要求。在空腔11的一端头上覆盖第一压电薄膜2，该第一压电薄膜2构成振动板，收到外部激励时做出响应行为。实际加工中，为满足工艺及性能要求等，第一压电薄膜2与硅晶圆衬底1还可适当增加过渡电极或其它承垫体等，在此不做限制。在第一压电薄膜2的上表面附设感知压电信号的压电叠层3，所述压电叠层3至少具有一层第二压电薄膜31及设在第二压电薄膜31上下表面的电极层32。第二压电薄膜31给予上下的电极层32间隔并一起感知压电信号。工作时，作为振动板的第一压电薄膜2受到外部声压激励而发生振动时，层叠在第一压电薄膜2上的压电叠层3将会产生电压信号并从电极层32输出，形成声压传感器。由于第一压电薄膜2为绝缘材料，压电叠层3感受到声压并输出电信号时不受到第一压电薄膜2的干扰，从而可以提高麦克风器件的信噪比，结构简单，制作成本低。

图1~5所示，所述压电叠层3可以具有多层第二压电薄膜31，这时相邻的第二压电薄膜31之间电极被该相邻第二压电薄膜所共有，结构简化，制作成本低，工作稳定、可靠。进一步优选地，所述第二压电薄膜31的厚度小于5微米，以及所述各层第二压电薄膜31具有不同的相结构，获得极佳内应力，感受到声压并输出电信号更及时、准确。

参阅图2~5所示，本实用新型的覆盖在空腔11上的第一压电薄膜2以及在第一压电薄膜2上的压电叠层3一起分割形成多个一端连接硅晶圆衬底1的悬臂梁，所有悬臂梁上的电信号根据使用要求被串联或者并联输出，该结构增加振动响应功效；同时，所有悬臂梁的自由端还通过覆盖膜4连接在一起，这样，薄膜在生长工序中的内应力造成的悬臂梁变形受到覆盖膜4的约束，从而显著提高了悬臂梁的姿态一致性。此外，由于悬臂梁在末端处被覆盖膜4连接在一起，当器件受到声压作用时，悬臂梁的变形也将保持同步从而提高电信号输出的稳定性。

参阅图2~5所示，本实施例中，进一步地将所述第一压电薄膜2设计为圆形、椭圆形或多边形，多边形包括四边形、五边形、六边形等等。图3所示的第一压电薄膜2为四边形，图4所示的第一压电薄膜2为六边形，图5所示的第一压电薄膜2为圆形，以此类推，其它多边形状也应在本实用新型保护范围内，在此不再作图赘述。第一压电薄膜2以及在第一压电薄膜2上的压电叠层3被第一压电薄膜2中心到各个圆弧点或顶点的连线位置分割成多个悬臂梁，并于第一压电薄膜2中心位置附近将悬臂梁的自由端用覆盖膜4连接起来，覆盖膜4形状匹配第一压电薄膜2的形状。该结构简单，方便制作及组装，振动响应功效较佳，悬臂梁的姿态一致性好，受到声压作用时，悬臂梁的变形也将保持同步从而提高电信号输出的稳定性。

本实用新型将第一压电薄膜及感知压电信号的压电叠层依次生长于硅晶圆衬底上，并将最底层的第一压电薄膜仅作为振动板，振动板之上的感知压电信号的压电叠层用于感受声压时输出电信号。由于第一压电薄膜为绝缘材料，压电叠层感受到声压并输出电信号时不受到第一压电薄膜的干扰，从而可以提高麦克风器件的信噪比，结构简单，制作成本低。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种压电薄膜麦克风结构，其特征在于：具有硅晶圆衬底（1），该硅晶圆衬底（1）设有贯通的空腔（11），在空腔（11）的一端头上覆盖第一压电薄膜（2），该第一压电薄膜（2）构成振动板；以及在第一压电薄膜（2）的上表面附设感知压电信号的压电叠层（3），所述压电叠层（3）至少具有一层第二压电薄膜（31）及设在第二压电薄膜（31）上下表面的电极层（32）。

2.根据权利要求1所述的一种压电薄膜麦克风结构，其特征在于：所述压电叠层（3）具有多层第二压电薄膜（31），相邻第二压电薄膜（31）之间电极被该相邻第二压电薄膜所共有。

3.根据权利要求1或2所述的一种压电薄膜麦克风结构，其特征在于：所述第二压电薄膜（31）的厚度小于5微米。

4.根据权利要求1所述的一种压电薄膜麦克风结构，其特征在于：所述覆盖在空腔（11）上的第一压电薄膜（2）以及在第一压电薄膜（2）上的压电叠层（3）一起分割形成多个一端连接硅晶圆衬底（1）的悬臂梁，所有悬臂梁上的电信号根据使用要求被串联或者并联输出；所有悬臂梁的自由端由覆盖膜（4）连接在一起。

5.根据权利要求4所述的一种压电薄膜麦克风结构，其特征在于：所述第一压电薄膜（2）为圆形、椭圆形或多边形，第一压电薄膜（2）以及在第一压电薄膜（2）上的压电叠层（3）被第一压电薄膜（2）中心到各个圆弧点或顶点的连线位置分割成多个悬臂梁，并于第一压电薄膜（2）中心位置附近将悬臂梁的自由端用覆盖膜（4）连接起来。