CN209897224U - 一种mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种MEMS麦克风，包括具有背腔的基底以及设于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括背板以及与所述背板相对且设置在所述背板上下两侧的第一振膜和第二振膜，所述MEMS麦克风包括隔离所述基底、所述背板、所述第一振膜、所述第二振膜的绝缘层；所述第一振膜与所述第二振膜之间形成密封空间，且所述密封空间内的压强等于外界压强，有效避免了环境压力对振膜的影响，提高了器件的可靠性和灵敏度。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及麦克风技术，特别地，涉及一种微机电系统 (Micro-Electro-Mechanic System,MEMS)麦克风。
【背景技术】
随着无线通讯的发展，用户对移动电话的通话质量要求越来越高，麦克风作为移动电话的语音拾取装置，其设计的好坏直接影响移动电话的通话质量。
由于MEMS技术具有小型化、易集成、高性能、低成本等特点，使其获得业界青睐，MEMS麦克风在当前的移动电话中应用较为广泛；常见的MEMS 麦克风为电容式，即包括振膜和背板，二者构成MEMS声传感电容，且MEMS 声传感电容进一步通过连接盘连接到处理芯片以将声传感信号输出给处理芯片进行信号处理。为了进一步提高MEMS麦克风的性能，现有技术提出了双振膜MEMS麦克风结构，即利用两层振膜分别与背板构成电容结构。
但是通常MEMS背板与振膜之间的空间内的压强小于外界压强或者为真空，环境压力使得振膜发生偏转，降低了MEMS器件的可靠性与灵敏度。
因此有必要提供一种具有新的MEMS麦克风，使得内外压强相等。
【实用新型内容】
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种具有内腔和外界压强相等的双振膜MEMS麦克风。
具体地，本实用新型提出的方案如下：
一种MEMS麦克风，包括具有背腔的基底以及设于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括背板以及与所述背板相对且设置在所述背板上下两侧的第一振膜和第二振膜，所述MEMS麦克风包括隔离所述基底、所述背板、所述第一振膜、所述第二振膜的绝缘层；所述第一振膜与所述第二振膜之间形成密封空间，且所述密封空间内的压强等于外界压强。
进一步地，所述背板包括中间主体区域、位于所述中间主体区域一侧的第一边缘区域和位于所述中间主体另一侧的第二边缘区域，多个声学通孔间隔设置在所述中间主体区域，多个支撑件贯穿所述声学通孔连接第一振膜和第二振膜。
进一步地，所述MEMS麦克风还包括设置所述振膜的几何中心且贯穿所述支撑件的贯通孔。
进一步地，所述MEMS麦克风包括位于所述第一边缘区域且贯穿所述背板的第一释放阻挡结构，所述第一释放阻挡结构隔离所述声学通孔与所述绝缘层；所述MEMS麦克风包括位于所述第二边缘区域且间隔设置在所述背板上的多个第二释放阻挡结构，所述多个第二释放阻挡结构隔离所述声学通孔与所述绝缘层。
进一步地，包括贯穿所述第二振膜并设置在所述第二边缘区域的释放孔，所述释放孔内填充有电介质材料。
进一步地，所述释放孔与所述声学通孔至少间隔2个第二释放阻挡结构。
进一步地，还包括对应于所述第一振膜、第二振膜、背板的引出电极。
进一步地，还包括钝化保护层，隔离所述第一振膜、第二振膜、背板的引出电极。
进一步地，所述背板的上、下表面设有若干凸起，所述凸起用于防止所述第一振膜、所述第二振膜与所述背板发生粘附。
本实用新型提出了一种具有双振膜结构的MEMS麦克风，双振膜结构 MEMS麦克风的内腔和外界环境压强一致，有效提高了器件的可靠性和灵敏度。
【附图说明】
图1为本实用新型其中一实施例的MEMS麦克风结构示意图；
图2为本实用新型另一实施例的MEMS麦克风结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型上、下，左、右方向指的现有图示结构的位置关系。
请参阅图1-2，本实用新型所提出的MEMS麦克风结构100包括基底101 以及设置在基底101上并与基底101绝缘相连的电容系统103。
基底101的材质优选为半导体材料，例如硅，其具有背腔102、第一表面101A以及与第一表面相对的第二表面101B，基底101的第一表面101A 上设有绝缘层107，背腔102贯通绝缘层107、及基底101的第一、第二表面。其中背腔102可以通过体硅工艺或干法腐蚀形成。
电容系统103包括背板105以及与背板105相对且分别设置在背板105 上、下两侧的第一振膜104和第二振膜106，第一振膜104和背板105之间、第二振膜106和背板105之间、第一振膜104和基底101之间均设有绝缘层107。背板105的中央主体区域105A包括间隔设置的声学通孔108，在本实用新型中，背板105的中央主体区域例如为对应背腔102所在的区域，此区域之外的为背板105的边缘区域，位于左右两侧的分别为第一边缘区域105B、第二边缘区域105C。支撑件109穿过该声学通孔108将第一振膜104和第二振膜106固定连接。具体地，支撑件109分别抵接第一振膜104的顶表面和第二振膜106的底表面。声学通孔108将第一振膜104 和第二振膜106之间的区域连通，形成内腔110。在MEMS麦克风通电工作时，第一振膜104与背板105、第二振膜106与背板105会带上极性相反的电荷，从而形成电容，当第一振膜104和第二振膜106在声波的作用下产生振动，背板105与第一振膜104和第二振膜106之间的距离会发生变化，从而导致电容系统的电容发生改变，进而将声波信号转化为了电信号，实现麦克风的相应功能。
在本实施例中，第一振膜104和第二振膜106是方形的、圆形的或者椭圆形，至少一个支撑件109被设置在第一振膜104的底表面与第二振膜 106的顶表面之间。
该支撑件109设置为穿过背板105的声学通孔108将第一振膜104和第二振膜106固定连接；即支撑件109不与背板105接触，不受背板105 的影响。
该支撑件109可以通过各种制备技术被形成在第一振膜104的顶表面之上，例如物理蒸汽沉积、电化学沉积、化学蒸汽沉积和分子束外延。
该支撑件109可以由诸如硅之类的半导体材料组成或者可以包括例如硅之类的半导体材料。比如锗、硅锗、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌、或其他元素和/或化合物半导体(例如，例如砷化镓或磷化铟之类的III-V化合物半导体、或II-VI化合物半导体、或三元化合物半导体、或四元化合物半导体)。也可以由如下各项中的至少一种组成或者可以包括如下各项中的至少一种：金属、电介质材料、压电材料、压阻材料和铁电材料。也可以是由介质材料如氮化硅制成。
根据各个实施例，该支撑件109可以分别与第一振膜104和第二振膜 106一体成型。
根据各个实施例，本实用新型的第二振膜106包括释放孔111，并采用电介质材料材料112封闭该释放孔111。
根据各个实施例，在本实用新型的第一边缘区域105B包括贯穿所述背板的第一释放阻挡结构113隔离所述声学通孔108与绝缘层107；在第二边缘区域105C包括间隔设置在背板105上的多个第二释放阻挡结构114，第二释放阻挡结构离声学通孔108与绝缘层107。
释放孔111与内腔110连通，因此可以通过释放液，比如BOE溶液或者HF气相刻蚀技术，去除内腔110内的牺牲氧化层，由于释放阻挡结构 113、114的存在，第一振膜和第二振膜之间的绝缘层107得以保留。
根据各个实施例，还包括第一振膜104、第二振膜106、背板105的引出电极，相应地，分别为第一电极115、第二电极116、第三电极117。
根据各个实施例，还包括表面钝化保护层118，该表面钝化层同时具有使第一电极115、第二电极116、第三电极117相互绝缘的作用。
参见图2，还包括贯通第一振膜104、支撑件109、第二振膜106的通孔119，该通孔119例如设置在第一振膜104、第二振膜106的中心位置，连通背腔102与外界环境，使得第一振膜104、第二振膜106的外表压力一致。还包括设置在背板105上下表面的凸起120，凸起120有利于防止背板105与第一振膜104、第二振膜106发生粘附。
本实用新型的结构采用常规的半导体工艺制作完成，其中绝缘层107 例如为二氧化硅，第一振膜、第二振膜的材质为多晶硅材质，背板则为上下表面都是氮化硅的多晶硅所组成的复合层叠结构。
在本实用新型提供的MEMS麦克风结构，其双振膜内腔和外界的压强一致，避免了环境压力对器件性能的影响，提高了器件的可靠性和灵敏度。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种MEMS麦克风，包括具有背腔的基底以及设于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括背板以及与所述背板相对且设置在所述背板上下两侧的第一振膜和第二振膜，所述MEMS麦克风包括隔离所述基底、所述背板、所述第一振膜、所述第二振膜的绝缘层；其特征在于，所述第一振膜与所述第二振膜之间形成密封空间，且所述密封空间内的压强等于外界压强。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述背板包括中间主体区域、位于所述中间主体区域一侧的第一边缘区域和位于所述中间主体另一侧的第二边缘区域，多个声学通孔间隔设置在所述中间主体区域，多个支撑件贯穿所述声学通孔连接第一振膜和第二振膜。
3.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS麦克风还包括设置所述振膜的几何中心且贯穿所述支撑件的贯通孔。
4.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS麦克风包括位于所述第一边缘区域且贯穿所述背板的第一释放阻挡结构，所述第一释放阻挡结构隔离所述声学通孔与所述绝缘层；所述MEMS麦克风包括位于所述第二边缘区域且间隔设置在所述背板上的多个第二释放阻挡结构，所述多个第二释放阻挡结构隔离所述声学通孔与所述绝缘层。
5.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，包括贯穿所述第二振膜并设置在所述第二边缘区域的释放孔，所述释放孔内填充有电介质材料。
6.根据权利要求5所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述释放孔与所述声学通孔至少间隔2个第二释放阻挡结构。
7.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，还包括对应于所述第一振膜、第二振膜、背板的引出电极。
8.根据权利要求7所述的MEMS麦克风，其特征在于，还包括钝化保护层，隔离所述第一振膜、第二振膜、背板的引出电极。
9.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述背板的上、下表面设有若干凸起，所述凸起用于防止所述第一振膜、所述第二振膜与所述背板发生粘附。
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