CN212785848U - 麦克风和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种麦克风和电子设备。该麦克风包括：衬底；振膜，位于所述衬底上；背极板，位于所述振膜远离所述衬底的一侧，且所述背极板包括第一通孔；背极板电极，位于所述背极板远离所述衬底的一侧；所述背极板电极用于实现所述背极板与外部电路的电学导通；振膜电极，所述振膜电极的至少部分区域位于所述背极板电极远离所述衬底的一侧，以使所述振膜电极的所述至少部分区域与所述背极板电极位于同一高度；所述振膜电极用于通过所述第一通孔实现所述振膜与外部电路的电学导通。与现有技术相比，本实用新型实施例减小了引线键合的难度，提升了封装的良率。

Description

麦克风和电子设备

技术领域

本实用新型实施例涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种麦克风和电子设备。

背景技术

随着技术的进步，电子设备朝着智能性更好、稳定性更高的方向发展，例如，采用能够响应用户的声音信号的人机交互功能越来越受到人们的青睐。因此，麦克风作为将声音信号转换为电信号的元件，广泛应用于各种电子设备中，例如，手机、智能音箱、机器人、家用电器、声控设备、对讲机、耳麦、监控设备、助听器、MP3、MP4、数码相机等。

在现有技术中，麦克风的类型包括电容型麦克风、动圈型麦克风和驻极体电容麦克风等。其中，电容型麦克风的本质是一种电容式压力传感器，其等效电学结构是一个平行板电容器，背极板和振膜构成了麦克风的平行板电容器。为了实现背极板和振膜的通电，需要在背极板和振膜上制作电极，再在封装工程中，通过引线键合工艺将麦克风的电极和控制器的电极连接。然而，现有麦克风在引线键合工艺中容易产生电学连接失效的问题，封装的良率较低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种麦克风和电子设备，以减小引线键合的难度，提升封装的良率。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种麦克风，该麦克风包括：

衬底；

振膜，位于所述衬底上；

背极板，位于所述振膜远离所述衬底的一侧，且所述背极板包括第一通孔；

背极板电极，位于所述背极板远离所述衬底的一侧；所述背极板电极用于实现所述背极板与外部电路的电学导通；

振膜电极，所述振膜电极的至少部分区域位于所述背极板远离所述衬底的一侧，以使所述振膜电极的所述至少部分区域与所述背极板电极位于同一高度；所述振膜电极用于通过所述第一通孔实现所述振膜与外部电路的电学导通。

可选地，所述振膜电极由所述第一通孔内延伸至所述背极板的上表面。

可选地，所述振膜电极包括导通的第一电极部、第二电极部和第三电极部；

所述第一电极部位于所述第一通孔内，且与所述振膜直接接触；

所述第二电极部位于所述第一通孔的侧壁上；

所述第三电极部位于所述背极板的上表面。

可选地，所述第三电极部的面积大于或等于所述背极板电极的面积。

可选地，所述背极板包括背极板下层和背极板上层；所述背极板电极设置在所述背极板上层远离所述衬底的一侧；

所述背极板下层还包括台阶部，所述台阶部围绕所述第一通孔，且所述第三电极部位于所述台阶部上。

可选地，所述台阶部的高度与所述背极板上层的高度相等。

可选地，所述第三电极部在所述衬底上的垂直投影位于所述台阶部在所述衬底上的垂直投影内。

可选地，所述第一通孔在所述衬底上的垂直投影的形状为圆形或多边形。

可选地，所述背极板包括背极板下层和背极板上层；所述背极板上层包括绝缘设置的第一区域和第二区域，所述第一区域位于所述背极板下层远离所述衬底的一侧，所述第二区域由所述第一通孔内延伸至所述背极板的上表面；

所述背极板电极位于所述第一区域远离所述衬底的一侧，所述振膜电极位于所述第二区域远离所述衬底的一侧。

可选地，所述背极板上层的第二区域包括导通的通孔底部子区域、通孔侧壁子区域和通孔外子区域；

所述通孔底部子区域位于所述第一通孔内，且与所述振膜直接接触；

所述通孔侧壁子区域位于所述第一通孔的侧壁上；

所述通孔外子区域位于所述背极板下层的上表面；且所述振膜电极位于所述第二区域的通孔外子区域远离所述衬底的一侧。

可选地，所述背极板上层的第二区域包括导通的通孔底部子区域、通孔侧壁子区域和通孔外子区域；

所述通孔底部子区域位于所述第一通孔内，且与所述振膜直接接触；

所述通孔侧壁子区域位于所述第一通孔的侧壁上；

所述通孔外子区域位于所述背极板下层的上表面；且所述振膜电极包括第一电极部、第二电极部和第三电极部；

所述第一电极部位于所述第一通孔内，且与所述背极板上层的通孔底部子区域直接接触；

所述第二电极部位于所述第一通孔内，且与所述背极板上层的通孔侧壁子区域直接接触；

所述第三电极部位于所述背极板上层的通孔外子区域远离所述衬底的一侧。

可选地，麦克风还包括：

第一牺牲层，位于所述衬底和所述振膜之间；

第二牺牲层，位于所述振膜和所述背极板之间；所述第二牺牲层包括第三通孔，所述第三通孔与所述第一通孔交叠；所述振膜电极由所述第三通孔和所述第一通孔内延伸至所述背极板的上表面。

可选地，所述第三通孔和所述第一通孔重合。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电子设备，包括如本发明任意实施例所述的麦克风。

经发明人研究发现，在现有技术中，由于振膜电极的高度较低，背极板电极的高度较高，振膜电极和背极板电极之间存在较大的高度差，使得在引线键合工艺中，振膜电极容易产生电学连接失败的问题。本实用新型实施例设置背极板包括第一通孔，振膜电极的至少部分区域位于背极板电极远离衬底的一侧，振膜电极用于通过第一通孔实现振膜与外部电路的电学导通，有利于振膜电极与背极板电极的高度一致，从而降低了引线键合工艺的难度，避免了振膜电极因高度较低发生的电学连接失败的问题，提高了引线键合的封装的良率，降低了封装成本，以及提高了产品性能的稳定性和一致性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种麦克风的俯视结构示意图；

图2为沿图1中A-A的剖面结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种麦克风的俯视结构示意图；

图4为沿图3中B-B的剖面结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的又一种麦克风的俯视结构示意图；

图6为沿图5中C-C的剖面结构示意图；

图7-图12为本实用新型实施例提供的一种麦克风的制备方法在各步骤中形成的麦克风的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的一种麦克风的俯视结构示意图，图2为沿图1中A-A的剖面结构示意图。参见图1和图2，该麦克风包括：衬底100、振膜300、振膜电极700、背极板500和背极板电极800。其中，背极板500位于振膜300远离衬底100的一侧，且背极板500包括第一通孔502，以有利于振膜电极700与振膜300的连接。可选地，第一通孔502在衬底100上的垂直投影的形状为圆形或多边形。背极板电极800位于背极板500上；背极板电极800用于实现背极板500与外部电路的电学导通。振膜电极700的至少部分区域位于背极板500远离衬底100的一侧，以使振膜电极700的至少部分区域与背极板电极800位于同一高度；振膜电极700用于通过所述第一通孔502实现振膜300与外部电路的电学导通。可选地，背极板500包括多个第二通孔503，用于使空气通过，减小振膜300在开始振动时的空气阻力。

示例性地，衬底100的例如可以是硅基底等半导体材料，振膜300的材料例如可以是多晶硅(poly)等半导体材料，振膜电极700和背极板电极800的材料例如可以是金等金属材料。

经发明人研究发现，在现有技术中，由于振膜电极700的高度较低，背极板电极800的高度较高，振膜电极700和背极板电极800之间存在较大的高度差，使得在引线键合工艺中，振膜电极700容易产生电学连接失败的问题。本实用新型实施例设置背极板500包括第一通孔502，振膜电极700的至少部分区域位于背极板500远离衬底100的一侧，振膜电极700用于通过第一通孔502实现振膜300与外部电路的电学导通，有利于振膜电极700与背极板电极800的高度一致，从而降低了引线键合工艺的难度，避免了振膜电极700因高度较低发生的电学连接失败的问题，提高了引线键合的封装的良率，降低了封装成本，以及提高了产品性能的稳定性和一致性。

需要说明的是，在上述实施例中，仅示例性地描述了衬底100、振膜300、振膜电极700、背极板500和背极板电极800的设置方式，以对本实用新型的核心发明点进行说明。下面对麦克风中的其他结构的设置方式进行说明。

继续参见图1和图2，在本实用新型的一种实施方式中，可选地，麦克风还包括：第一牺牲层200和第二牺牲层400。其中，第一牺牲层200位于衬底100和振膜300之间，以有利于振膜300的形成。示例性地，第一牺牲层200的材料为氧化硅，可以采用沉积工艺在衬底100上形成第一牺牲层200。第二牺牲层400位于振膜300和背极板500之间，以作为振膜300和背极板500之间的绝缘介质。示例性地，第二牺牲层400的材料为氧化硅，可以采用沉积工艺在振膜300上形成第二牺牲层400。

第二牺牲层400包括第三通孔401，第三通孔401与第一通孔502交叠，这样第一通孔502、第三通孔401和露出的部分振膜300构成一凹槽，振膜电极700由第三通孔401和第一通孔502的侧壁延伸至背极板500的上表面，也就是说，振膜电极700由凹槽的底部延伸至凹槽的外部。

在上述各实施例的基础上，振膜电极700的设置方式有多种，下面对振膜电极700的具体设置方式进行说明。

继续参见图1和图2，在本实用新型的一种实施方式中，可选地，振膜电极700由第一通孔502内延伸至背极板500的上表面。这样设置，相当于将振膜电极700直接由较低的位置引出，使得振膜电极700的高度与背极板电极800的高度一致。

继续参见图1和图2，可选地，振膜电极700包括导通的第一电极部、第二电极部和第三电极部。其中，第一电极部位于第一通孔502内，且与振膜300直接接触，即第一电极部位于凹槽的底部。第二电极部位于第一通孔502和第三通孔401的侧壁上，即第二电极部位于凹槽的侧壁上。第三电极部位于背极板500的上表面。同样地，背极板电极800也位于背极板500的上表面，这样，有利于第三电极部与背极板电极800的高度一致。在引线键合工艺中，可以针对第三电极部和背极板电极800进行，从而降低了引线键合工艺的难度，避免了振膜电极700因高度较低发生的电学连接失败的问题，提高了引线键合的封装的良率。

继续参见图1和图2，可选地，第三通孔401和第一通孔502重合，使得第一通孔502的侧壁和第三通孔401的侧壁较为平整(凹槽的侧壁较为平整)，从而有利于振膜电极700中的第二电极部形成于凹槽的侧壁上。

在本实用新型的一种实施方式中，可选地，第三电极部的面积大于或等于背极板电极800的面积。其中，与背极板电极800类似，第三电极部用于键合引线，设置第三电极部的面积较大，有利于降低引线键合的难度。

继续参见图1和图2，在本实用新型的一种实施方式中，可选地，背极板500包括背极板下层510和背极板上层520；其中，背极板下层510的材料例如可以是氮化硅(SiN)，背极板上层520的材料例如可以是多晶硅(poly)，背极板电极800通过背极板上层520向背极板500通电。

背极板电极800设置在背极板上层520远离衬底的一侧。与此同时，背极板下层510还包括台阶部501，台阶部501围绕第一通孔502，且第三电极部位于台阶部501上。也就是说，第三电极部位于台阶部501上，背极板电极800位于背极板上层520上，这样，通过调整台阶部501的高度可以使得台阶部501的高度与背极板上层520的高度相等，可以使得第三电极部和背极板电极800的高度相等，进一步有利于第三电极部键合引线。

示例性地，在麦克风的制作过程中，先在第二牺牲层400上沉积厚度较厚的背极板下层510，然后采用刻蚀工艺将台阶部501以外的区域刻蚀掉部分厚度，从而形成台阶部501。这样，形成的台阶部501与背极板下层510一体设置。

或者，在麦克风的制作过程中，先在第二牺牲层400上衬底100厚度较薄的背极板下层510，然后采用沉积工艺在台阶部的区域形成台阶部501。这样，形成的台阶部501与背极板下层510为两层膜层结构，两层的材料可以相同也可以不同。

在上述各实施例的基础上，可选地，第三电极部在衬底100上的垂直投影位于台阶部501在衬底100上的垂直投影内，这样有利于将第三电极部整体设置在台阶部501上。

图3为本实用新型实施例提供的另一种麦克风的俯视结构示意图，图4为沿图3中B-B的剖面结构示意图。参加图3和图4，在本实用新型的另一种实施方式中，可选地，背极板上层520包括绝缘设置的第一区域521和第二区域522，第一区域521位于背极板下层510远离衬底100的一侧，第二区域522由第三通孔401和第一通孔502内延伸至背极板500的上表面。背极板电极800位于第一区域521远离衬底的一侧，振膜电极700位于第二区域522远离衬底的一侧。这样，与背极板电极800通过背极板上层520向背极板500通电类似，振膜电极700也能够通过背极板上层520向振膜300通电。且由于背极板上层520位于背极板下层510的上表面的第一区域521的高度和第二区域522的高度一致，从而有利于设置背极板电极800的高度和振膜电极700的高度一致。

继续参见图3和图4，可选地，背极板上层520的第二区域522包括导通的通孔底部子区域、通孔侧壁子区域和通孔外子区域。通孔底部子区域位于第一通孔502和第三通孔401内，且与振膜300直接接触；通孔侧壁子区域位于第一通孔502和第三通孔401的侧壁上；通孔外子区域位于背极板下层510的上表面；且振膜电极700位于第二区域522的通孔外子区域远离衬底100的一侧。这样设置，不仅实现了振膜电极700的高度和背极板电极800的高度一致，还有利于将振膜电极700和背极板电极800设置为相同的形状，例如，均设置为圆形或矩形等。

在图3和图4示例性地示出了振膜电极700仅设置在第二区域522的通孔外子区域远离衬底100的一侧，并非对本实用新型的限定。在其他实施例中，还可以将振膜电极700设置为其他形状。图5为本实用新型实施例提供的又一种麦克风的俯视结构示意图，图6为沿图5中C-C的剖面结构示意图。参加图5和图6，可选地，振膜电极700包括第一电极部、第二电极部和第三电极部。第一电极部位于第一通孔502和第三通孔401内，且与背极板上层520的通孔底部子区域直接接触；第二电极部位于第一通孔502和第三通孔401内，且与背极板上层520的通孔侧壁子区域直接接触；第三电极部位于背极板上层520的通孔外子区域远离衬底100的一侧。这样设置，相当于增大了振膜电极700和背极板上层520的接触面积，因此，不仅实现了振膜电极700的高度和背极板电极800的高度一致，还有利于提升振膜电极700和振膜300的电学导通的稳定性。

在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了一种麦克风的制备方法。图7-图12为本实用新型实施例提供的一种麦克风的制备方法在各步骤中形成的麦克风的结构示意图。参见图7-图12，该麦克风的制备方法包括以下步骤：

S110、在衬底100上形成第一牺牲层200。

其中，衬底100例如可以是硅基底，第一牺牲层200的材料例如可以是氧化硅。在衬底100上形成第一牺牲层200的工艺例如可以是沉积工艺，具体可以是PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)或ALD(原子层沉积)等。

S120、在第一牺牲层200上形成振膜300。

其中，振膜300的材料例如可以是多晶硅。在第一牺牲层200上形成振膜300的工艺例如可以是沉积工艺。

S130、在振膜300上形成第二牺牲层400。

其中，第二牺牲层400包括第三通孔401，第三通孔401暴露出部分振膜300。第二牺牲层400的材料例如可以是氧化硅。示例性地，在振膜300上形成第二牺牲层400的步骤具体包括：首先在振膜300上沉积第二牺牲层400；然后在第二牺牲层400上刻蚀出第三通孔401。

S140、在第二牺牲层400上形成背极板下层510。

其中，背极板下层510包括第一通孔502和台阶部501，第一通孔502与第三通孔401重合，台阶部501围绕第一通孔502。背极板下层510的材料可以是氮化硅。示例性地，在第二牺牲层400上形成背极板下层510的步骤具体包括：首先在第二牺牲层400上沉积背极板下层510；然后在背极板下层510上对应第三通孔401的位置刻蚀台阶部501，使得台阶部501围绕第三通孔401；最后在背极板下层510上对应第三通孔401的位置刻蚀第一通孔502，使得第一通孔502和第三通孔401重合，暴露出部分振膜300。

由于台阶部501和第三通孔401的形成刻蚀的位置和厚度均不相同，因此采用两个步骤分别形成。形成台阶部501和第三通孔401的刻蚀工艺可以相同也可以不同。

S150、在背极板下层510上形成背极板上层520。

其中，背极板上层520的形成位置避开台阶部501，背极板上层520包括第二通孔，背极板上层520的厚度与台阶部501的厚度相等。背极板上层520的材料例如可以是多晶硅。示例性地，在背极板下层510上形成背极板上层520的步骤具体包括：首先在背极板下层510上沉积背极板上层520；然后在背极板上层520上刻蚀出第二通孔。

S160、在暴露出的部分振膜300、第一通孔502和第三通孔401的侧壁以及台阶部501上形成振膜电极700，在背极板上层520上形成背极板电极800。

其中，振膜电极700和背极板电极800的材料例如可以是金。示例性地，形成振膜电极700和背极板电极800的步骤具体包括：首先采用蒸金工艺在暴露出的部分振膜300、第一通孔502和第三通孔401的侧壁以及台阶部501上和背极板上层520上形成一层金属电极层；然后采用剥离工艺保留振膜电极700和背极板电极800，且将振膜电极700和背极板电极800以外的部分刻蚀掉。

由以上步骤可以看出，本实用新型实施例提供的麦克风的制备方法包括：在第二牺牲层400上刻蚀出第三通孔401；在背极板下层510上刻蚀出台阶501；在背极板下层510上刻蚀出第一通孔502；通过蒸金工艺形成连接振膜300的电极，即振膜电极700。这样制备出的振膜电极700与背极板电极800的高度一致，从而降低了引线键合工艺的难度，避免了振膜电极700因高度较低发生的电学连接失败的问题，提高了引线键合的封装的良率，降低了封装成本，以及提高了产品性能的稳定性和一致性。

本实用新型实施例还提供了一种电子设备，该电子设备例如可以是手机、智能音箱、机器人、家用电器、声控设备、对讲机、耳麦、监控设备、助听器、MP3、MP4、数码相机等。该电子设备包括如本实用新型任意实施例所提供的麦克风，其技术原理和产生的效果类似，不再赘述。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种麦克风，其特征在于，包括：

衬底；

振膜，位于所述衬底上；

背极板，位于所述振膜远离所述衬底的一侧，且所述背极板包括第一通孔；

背极板电极，位于所述背极板远离所述衬底的一侧；所述背极板电极用于实现所述背极板与外部电路的电学导通；

振膜电极，所述振膜电极的至少部分区域位于所述背极板远离所述衬底的一侧，以使所述振膜电极的所述至少部分区域与所述背极板电极位于同一高度；所述振膜电极用于通过所述第一通孔实现所述振膜与外部电路的电学导通。

2.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述振膜电极由所述第一通孔内延伸至所述背极板的上表面。

3.根据权利要求2所述的麦克风，其特征在于，所述振膜电极包括导通的第一电极部、第二电极部和第三电极部；

所述第一电极部位于所述第一通孔内，且与所述振膜直接接触；

所述第二电极部位于所述第一通孔的侧壁上；

所述第三电极部位于所述背极板的上表面。

4.根据权利要求3所述的麦克风，其特征在于，所述背极板包括背极板下层和背极板上层；所述背极板电极设置在所述背极板上层远离所述衬底的一侧；

所述背极板下层还包括台阶部，所述台阶部围绕所述第一通孔，且所述第三电极部位于所述台阶部上。

5.根据权利要求4所述的麦克风，其特征在于，所述第三电极部在所述衬底上的垂直投影位于所述台阶部在所述衬底上的垂直投影内。

6.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述背极板包括背极板下层和背极板上层；所述背极板上层包括绝缘设置的第一区域和第二区域，所述第一区域位于所述背极板下层远离所述衬底的一侧，所述第二区域由所述第一通孔内延伸至所述背极板的上表面；

所述背极板电极位于所述第一区域远离所述衬底的一侧，所述振膜电极位于所述第二区域远离所述衬底的一侧。

7.根据权利要求6所述的麦克风，其特征在于，所述背极板上层的第二区域包括导通的通孔底部子区域、通孔侧壁子区域和通孔外子区域；

所述通孔底部子区域位于所述第一通孔内，且与所述振膜直接接触；

所述通孔侧壁子区域位于所述第一通孔的侧壁上；

所述通孔外子区域位于所述背极板下层的上表面；且所述振膜电极位于所述第二区域的通孔外子区域远离所述衬底的一侧。

8.根据权利要求6所述的麦克风，其特征在于，所述背极板上层的第二区域包括导通的通孔底部子区域、通孔侧壁子区域和通孔外子区域；

所述通孔底部子区域位于所述第一通孔内，且与所述振膜直接接触；

所述通孔侧壁子区域位于所述第一通孔的侧壁上；

所述通孔外子区域位于所述背极板下层的上表面；且所述振膜电极包括第一电极部、第二电极部和第三电极部；

所述第一电极部位于所述第一通孔内，且与所述背极板上层的通孔底部子区域直接接触；

所述第二电极部位于所述第一通孔内，且与所述背极板上层的通孔侧壁子区域直接接触；

所述第三电极部位于所述背极板上层的通孔外子区域远离所述衬底的一侧。

9.根据权利要求1-6任一项所述的麦克风，其特征在于，还包括：

第一牺牲层，位于所述衬底和所述振膜之间；

第二牺牲层，位于所述振膜和所述背极板之间；所述第二牺牲层包括第三通孔，所述第三通孔与所述第一通孔交叠；所述振膜电极由所述第三通孔和所述第一通孔内延伸至所述背极板的上表面。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的麦克风。

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