CN213694144U - Mems传感器芯片、麦克风和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种MEMS传感器芯片、麦克风和电子设备。MEMS传感器芯片包括衬底、感应组件和环形保护层，感应组件包括第一环形支撑层、第二环形支撑层、第三环形支撑层、第一振膜、第二振膜和背极板，所述第一环形支撑层设于衬底上，且所述第一环形支撑层、所述第一振膜、第二环形支撑层、背极板、第三环形支撑层以及第二振膜依次层叠设置；所述环形保护层设于感应组件的周侧，且所述环形保护层至少覆盖第一环形支撑层和/或第二环形支撑层和/或第三环形支撑层。如此，可保证或提供第一环形支撑层和/或第二环形支撑层和/或第三环形支撑层的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，特别涉及一种MEMS传感器芯片、麦克风和电子设备。
背景技术
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)麦克风是一种微机械加工(MEMS)技术制作出来的声电转换器，因其具有体积小、频响特性好、噪声低等特点，被广泛应用到诸如手机、平板电脑、相机、助听器、智能玩具以及监视装置等电子设备中。MEMS麦克风主要包括封装壳体和设于封装壳体内的MEMS传感器芯片，以通过MEMS传感器芯片将声音信号转换成电信号。
目前，MEMS传感器芯片通常包括衬底以及设置在衬底上的感应组件，该感应组件包括相对设置振膜和背极板，振膜与背极板组成的平板电容结构。其中，振膜在声波的作用下产生振动，导致振膜与背极板之间的距离发生变化，使得平板电容的电容发生改变，从而将声波信号转化为了电信号。
在MEMS传感器芯片制备的过程中，大都在感应组件与衬底之间，以及感应组件的振膜与背极板之间设置牺牲层(该牺牲层大都为氧化层)，然后通过HF酸或BOE溶液等腐蚀液来腐蚀掉部分牺牲层，以释放微电机结构；残留的牺牲层则通常作为微电机结构的支撑层，以支撑感应组件。
但是，在腐蚀过程中，容易对牺牲层腐蚀过渡，从而导致支撑层的可靠性较低，从而使得MEMS传感器芯片和麦克风的可靠性较低。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种MEMS传感器芯片，旨在解决现有MEMS传感器芯片制备工艺中，微电机结构的支撑层的可靠性较低的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提出一种MEMS传感器芯片，包括：
衬底，所述衬底具有空腔；
感应组件，所述感应组件包括第一环形支撑层、第二环形支撑层、第三环形支撑层、第一振膜、第二振膜和具有通孔的背极板，所述第一环形支撑层设于所述衬底上，且所述第一环形支撑层、所述第一振膜、所述第二环形支撑层、所述背极板、所述第三环形支撑层以及所述第二振膜在背离所述衬底的方向上依次层叠设置；以及
环形保护层，所述环形保护层设于所述感应组件的周侧，且所述环形保护层至少覆盖所述第一环形支撑层和/或所述第二环形支撑层和/或所述第三环形支撑层。
可选地，所述环形保护层依次覆盖所述第一环形支撑层、所述第一振膜、所述第二环形支撑层、所述背极板、所述第三环形支撑层以及所述第二振膜。
可选地，所述背极板包括第一导电层、绝缘层和第二导电层，所述第一导电层设于所述第二环形支撑层的背离所述衬底的一侧，所述绝缘层设于所述第一导电层的背离所述衬底的一侧，所述第二导电层设于所述绝缘层的背离所述衬底的一侧，所述第三环形支撑层设于所述第二导电层的背离所述衬底的一侧；或者，
所述背极板为单层膜结构。
可选地，所述环形保护层与所述第二振膜一体连接。
可选地，所述环形保护层与所述第一振膜一体连接。
可选地，所述第一振膜具有第一环形隔离孔，所述第一环形支撑层与所述第二环形支撑层通过所述第一环形隔离孔一体连接，或者，所述感应组件还包括设于所述第一环形隔离孔内的隔离环；或者，
所述第二振膜具有第二环形隔离孔，所述感应组件还包括隔离件，所述隔离件至少部分设于所述第二环形隔离孔内。
可选地，所述第一振膜的周缘与所述环形保护层间隔设置，所述第一环形支撑层与所述第二环形支撑层通过所述第一振膜的周缘与所述环形保护层之间的间隔一体连接。
可选地，所述背极板的周缘与所述环形保护层间隔设置，所述第二环形支撑层与所述第三环形支撑层通过背极板的周缘与所述环形保护层之间的间隔连接为一体。
可选地，所述环形保护层为绝缘保护层。
可选地，所述感应组件还包括连接柱，所述连接柱可活动地设于所述通孔内，且所述连接柱的两端分别连接所述第一振膜与所述第二振膜。
可选地，所述连接柱为电连接件；或者，
所述连接柱为绝缘柱。
可选地，所述第一振膜上设有第一泄压孔，和/或，所述第二振膜上设有第二泄压孔。
本实用新型还提出一种麦克风，包括：
封装壳体；以及
如上所述的MEMS传感器芯片，所述MEMS传感器芯片设于所述封装壳体内。
本实用新型还提出一种电子设备，包括如上所述的麦克风。
本实用新型中，通过在感应组件的外侧设置至少覆盖第一环形支撑层和/或第二环形支撑层和/或第三环形支撑层的环形保护层，使得环形保护层可对第一环形支撑层和/或第二环形支撑层和/或第三环形支撑层的外周缘进行保护，以避免其在制备过程中被腐蚀，从而可保证或提供第一环形支撑层和/或第二环形支撑层和/或第三环形支撑层的可靠性，从而可改善麦克风的性能和可靠性，提高MEMS传感器芯片和麦克风的良率。
而且，通过使感应组件包括背极板、及分布设于背极板两侧的第一振膜和第二振膜，可使所述第一振膜与背极板形成第一平行板电容器，所述第二振膜与背极板形成第二平行板电容器，且可对第一平行板电容器与第二平行板电容器进行差分控制，以不仅可以提高MEMS传感器芯片的灵敏度，而且可以提高MEMS传感器芯片的信噪比，从而可提高MEMS传感器芯片的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型MEMS传感器芯片第一实施例的结构示意图；
图2为图1中MEMS传感器芯片在未腐蚀前的结构示意图；
图3为本实用新型MEMS传感器芯片第二实施例的结构示意图；
图4为本实用新型MEMS传感器芯片第三实施例的结构示意图；
图5为本实用新型MEMS传感器芯片第四实施例的结构示意图；
图6为本实用新型MEMS传感器芯片第五实施例的结构示意图；
图7为本实用新型MEMS传感器芯片第六实施例的结构示意图；
图8为本实用新型MEMS传感器芯片第八实施例的结构示意图；
图9为本实用新型MEMS传感器芯片第九实施例的结构示意图；
图10为本实用新型MEMS传感器芯片第十实施例的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | MEMS传感器芯片 | 244 | 通孔 |
| 10 | 衬底 | 25 | 第三环形支撑层 |
| 11 | 空腔 | 26 | 第二振膜 |
| 21 | 第一环形支撑层 | 27 | 连接柱 |
| 22 | 第一振膜 | 28 | 隔离件 |
| 23 | 第二环形支撑层 | 30 | 环形保护层 |
| 24 | 背极板 | 31 | 限位翻边 |
| 241 | 第一导电层 | a | 第一牺牲层 |
| 242 | 绝缘层 | b | 第二牺牲层 |
| 243 | 第二导电层 | c | 第三牺牲层 |
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。
本实用新型提出一种MEMS传感器芯片，主要用于麦克风。
在本实用新型一实施例中，如图1、及3-10所示，所述MEMS传感器芯片100包括衬底10、感应组件和环形保护层30。
其中，如图1、及3-10所示，所述衬底10具有空腔11，所述空腔11贯穿衬底10。
其中，如图1、及3-10所示，所述感应组件包括第一环形支撑层21、第二环形支撑层23、第三环形支撑层25、第一振膜22、第二振膜26和具有通孔244的背极板24，所述第一环形支撑层21设于衬底10上，所述第一振膜22设于第一环形支撑层21的背离衬底10的一侧，所述第二环形支撑层23设于第一振膜22的背离衬底10的一侧，所述背极板24设于第二环形支撑层23的背离衬底10的一侧，所述第三环形支撑层25设于背极板24的背离衬底10的一侧，所述第二振膜26设于第三环形支撑层25的背离衬底10的一侧。
简而言之，如图1、及3-10所示，所述第一环形支撑层21设于衬底10上，所述第一环形支撑层21、第一振膜22、第二环形支撑层23、背极板24、第三环形支撑层25以及第二振膜26在背离衬底10的方向上依次层叠设置。
其中，如图1、及3-10所示，所述第一振膜22上设有第一泄压孔，和/或，所述第二振膜26上设有第二泄压孔。
具体的，所述第一环形支撑层21的环孔与空腔11对应设置，且第一环形支撑层21的环孔与空腔11连通；所述第二环形支撑层23的环孔与第一环形支撑层21的环孔对应设置，所述第三环形支撑层25的环孔与第二环形支撑层23的环孔对应设置，背极板24上的通孔244连通第三环形支撑层25的环孔与第二环形支撑层23的环孔；且第一振膜22上的第一泄压孔连通所述第二环形支撑层23的环孔与第一环形支撑层21的环孔，和/或，第二振膜26上的第二泄压孔连通第三环形支撑层25的环孔与外界环境。
具体的，所述通孔244既可以设置为一个，也可设置有多个(即，大于或等于两个)。在本实施例中，所述通孔244在背极板24上间隔排布有多个。
具体的，所述第一泄压孔和/或第二泄压孔既可以设置为一个，也可设置有多个(即，大于或等于两个)。在本实施例中，所述第一泄压孔在第一振膜22上间隔排布有多个，和/或，第二泄压孔在第二振膜26上间隔排布有多个。
具体的，可使所述第一泄压孔和/或第二泄压孔的直径或等效直径小于通孔244的直径或等效直径，且可使述第一泄压孔和/或第二泄压孔的数量少于通孔244的数量。
具体的，所述通孔244可作为声孔、泄压孔和腐蚀孔使用。具体来说，当制备MEMS传感器芯片100时，该通孔244作为腐蚀孔，以供腐蚀液通过，以便于去除第二牺牲层b和/或第三牺牲层c；当组装麦克风或将麦克风组装到电子设备的主控板上时，该通孔244可作为泄压孔；当工作时，该通孔244可作为声孔，以用于将声音传递给第一振膜22和/或第二振膜26。
具体的，所述第一泄压孔和/或第二泄压孔还可作为腐蚀孔，以在制备MEMS传感器芯片100时，供腐蚀液通过。当然，也可设置其他专用腐蚀通道，以在制备MEMS传感器芯片100时，供腐蚀液通过。
其中，所述环形保护层30设于感应组件的周侧，且所述环形保护层30至少覆盖所述第一环形支撑层21和/或第二环形支撑层23和/或所述第三环形支撑层25。如此，可便于对第一环形支撑层21和/或第二环形支撑层23和/或所述第三环形支撑层25进行保护，以保证/提高其可靠性。
具体的，所述第一振膜22可与背极板24形成第一平行板电容器，所述第二振膜26可与背极板24形成第二平行板电容器，且可对第一平行板电容器与第二平行板电容器进行差分控制，以提高MEMS传感器芯片100的性能。具体来说，工作时，第一振膜22和第二振膜26在声波的作用下产生振动，导致第一振膜22与背极板24、第二振膜26与背极板24之间的距离均发生变化，使得第一平行板电容器和第二平行板电容器的电容均发生改变，从而将声波信号转化为了两个电信号。
为了便于环形保护层30的作用进行详细的说明，本实用新型还提供了传感器芯片的制备过程，具体如下：
1、在衬底10上依次(沉积)形成第一牺牲层a、第一振膜22、第二牺牲层b、背极板24、第三牺牲层c以及第二振膜26，其中，所述背极板24上形成有通孔244；所述第一振膜22形成有第一泄压孔，和/或，第二振膜26上形成有第二泄压孔。
2、如图2所示，在第一牺牲层a、第一振膜22、第二牺牲层b、背极板24、第三牺牲层c以及第二振膜26的周侧(沉积)形成环形保护层30，并使环形保护层30至少覆盖所述第一牺牲层a和/或第二牺牲层b和/或第三牺牲层c。
3、(通过HF酸或BOE溶液等腐蚀液进行湿法腐蚀或气相HF熏蒸的方法来)去除部分第一牺牲层a、第二牺牲层b和第三牺牲层c，以释放微电机结构；同时，残留的第一牺牲层a形成第一环形支撑层21，残留的第二牺牲层b形成第二环形支撑层23，残留的第三牺牲层c形成第三环形支撑层25。
可以理解，在去除部分第一牺牲层a、第二牺牲层b和第三牺牲层c的过程中，由于环形保护层30至少覆盖第一牺牲层a和/或第二牺牲层b和/或第三牺牲层c，从而可使第一牺牲层a的外周缘不会被去除/腐蚀，和/或，可使得第二牺牲层b的外周缘不会被去除/腐蚀，和/或，可使得第三牺牲层c的外周缘不会被去除/腐蚀，从而可使环形保护层30实现对第一牺牲层a和/或第二牺牲层b和/或第三牺牲层c的外周缘进行保护，从而可避免第一牺牲层a和/或第二牺牲层b和/或第三牺牲层c腐蚀过度，从而可保证或提供第一环形支撑层21和/或第二环形支撑层23和/或第三环形支撑层25的可靠性，从而可改善麦克风的性能和可靠性，提高MEMS传感器芯片100和麦克风的良率。
即是说，环形保护层30可对第一环形支撑层21和/或第二环形支撑层23和/或第三环形支撑层25的外周缘进行保护，以避免其在制备过程中被腐蚀，从而可保证或提供第一环形支撑层21和/或第二环形支撑层23和/或第三环形支撑层25的可靠性，从而可改善麦克风的性能和可靠性，提高MEMS传感器芯片100和麦克风的良率。
而且，通过使感应组件包括背极板24、及分布设于背极板24两侧的第一振膜22和第二振膜26，可使所述第一振膜22与背极板24形成第一平行板电容器，所述第二振膜26与背极板24形成第二平行板电容器，且通过对第一平行板电容器与第二平行板电容器进行差分控制，不仅可以提高MEMS传感器芯片100的灵敏度，而且可以提高MEMS传感器芯片100的信噪比，从而可提高MEMS传感器芯片100的性能。
在本实施例中，所述环形保护层30至少覆盖所述第一环形支撑层21、第二环形支撑层23和第三环形支撑层25，以保证第一环形支撑层21、第二环形支撑层23和第三环形支撑层25的可靠性。
进一步地，如图1、及3-10所示，所述感应组件还包括连接柱27，所述连接柱27可活动地设于所述通孔244内，且所述连接柱27的两端分别连接第一振膜22与第二振膜26，如此可使第一振膜22与第二振膜26实现机械耦合。
具体的，所述连接柱27在通孔244处的周面应当与通孔244的内壁面间隔设置或可滑动连接，以使连接柱27可活动地设于所述通孔244内。
在具体实施例中，既可以使连接柱27为电连接件，以电连接第一振膜22与第二振膜26，从而使第一振膜22与第二振膜26还可实现电学耦合；也可以是连接柱27为绝缘柱，以使第一振膜22与第二振膜26仅实现机械耦合；具体可根据环形保护层30与第一振膜22、第二振膜26的连接关系进行设置。
在部分实施例中，如图8、9、10所示，可使所述环形保护层30的外环面为阶梯面。在该部分实施例中，可选地，可使所述第三环形支撑层25、第二振膜26以及背极板24的外周缘平齐，所述第二环形支撑层23径向(即在远离衬底10中心线的方向上)凸出于背极板24，所述第一振膜22径向(即在远离衬底10中心线的方向上)凸出于第二环形支撑层23，所述第一环形支撑层21径向(即在远离衬底10中心线的方向上)凸出于第一振膜22，如此使得感应组件的周侧的形状为阶梯结构，所述环形保护层30的形状与感应组件的周侧的形状相适，以使环形保护层30的厚度较均匀，以保证保护效果，即，可使所述环形保护层30的外环面为阶梯面。
在该部分实施例中，可选地，也可使所述第三环形支撑层25径向(即在远离衬底10中心线的方向上)凸出于第二振膜26，背极板24径向(即在远离衬底10中心线的方向上)凸出于第三环形支撑层25，所述第二环形支撑层23径向(即在远离衬底10中心线的方向上)凸出于背极板24，所述第一振膜22径向(即在远离衬底10中心线的方向上)凸出于第二环形支撑层23，所述第一环形支撑层21径向(即在远离衬底10中心线的方向上)凸出于第一振膜22，如此使得感应组件的周侧的形状为阶梯结构，所述环形保护层30的形状与感应组件的周侧的形状相适，以使环形保护层30的厚度较均匀，以保证保护效果，即，可使所述环形保护层30的外环面为阶梯面。
在又一部分实施例中，如图1、及3-7所示，可使所述环形保护层30的外环面为平整面。在该部分实施例中，可使所述第一环形支撑层21、第一振膜22、第二环形支撑层23、第三环形支撑层25以及第二振膜26的外周缘平齐，以使环形保护层30的外环面为平整面。
在具体实施例中，如图1所示，可使所述环形保护层30在远离衬底10的方向上依次覆盖第一环形支撑层21、第一振膜22、第二环形支撑层23、背极板24、第三环形支撑层25以及第二振膜26。具体的，所述环形保护层30的一端密封连接于衬底10的上表面，另一端覆盖于第二振膜26处。
在具体实施例中，所述第一振膜22和第二振膜26均可选为单层膜结构，且其材质均为导电材质，如多晶硅等。
在具体实施例中，所述环形保护层30的材质既可以与第二振膜26的材质相同(如均可选为多晶硅等)，也可与第二背极板24的材质不同(如环形保护层30采用绝缘材料，如氮化硅等，振膜采用多晶硅)；但其应当与第一牺牲层a、第二牺牲层b和第三牺牲层c的材质均不相同(如第一牺牲层a和/或第二牺牲层b和/或第二牺牲层b可选为氧化硅等)，以避免环形保护层30在制备过程中被腐蚀，以下举例进行说明。
在具体实施例中，所述背极板24既可以设为单层导电层结构，如单层膜结构，也可以设置为三层膜结构，即所述背极板24包括依次层叠设置第一导电层241、绝缘层242和第二导电层243，通孔244依次贯穿第一导电层241、绝缘层242和第二导电层243。
需要说明的是，当所述背极板24设为三层膜结构时，可使所述第一导电层241设于第二环形支撑层23的背离衬底10的一侧，所述绝缘层242设于第一导电层241的背离衬底10的一侧，所述第二导电层243设于绝缘层242的背离衬底10的一侧，所述第三环形支撑层25设于第二导电层243的背离衬底10的一侧；并可使：第一导电层241与第一振膜22形成第一平行板电容器，第二导电层243与第二振膜26形成第二平行板电容器。
在具体实施例中，既可以使环形保护层30与第二振膜26一体连接，也可以使环形保护层30与与第二振膜26的分体连接设置(此时，所述环形保护层30为绝缘保护层，以避免第一振膜22、背极板24以及第二振膜26通过环形保护层30短路)，以分别实现第一平行板电容器与第二平行板电容器的差分控制，以下分别举例进行说明。
需要指出的，当环形保护层30与第二振膜26一体连接时，可使背极板24的周缘与环形保护层30(的内表面)间隔设置，以避免背极板24通过环形保护层30与第一振膜22和/或第二振膜26短路。
在一部分实施例中，如图1、及3-7所示，所述环形保护层30与第二振膜26一体连接。如此，可在(沉积)形成第二振膜26时，一并(沉积)形成环形保护层30，从而可便于简化MEMS传感器芯片100的制备工艺。
在本实用新型MEMS传感器芯片100的第一实施例中，如图1所示，所述环形保护层30与第二振膜26一体连接。具体的，所述环形保护层30和第二振膜26的材质均为导电材质，如多晶硅等。
在该实施例中，具体的，如图1所示，所述环形保护层30与第一振膜22一体连接。其中，所述第一振膜22的材质为导电材质，如多晶硅等。
在该实施例中，进一步地，如图1所示，所述背极板24的周缘与环形保护层30(的内表面)间隔设置，以避免背极板24通过环形保护层30与第一振膜22和/或第二振膜26短路。
在该实施例中，具体的，如图1所示，所述第二环形支撑层23与第三环形支撑层25通过背极板24的周缘与环形保护层30之间的间隔连接为一体。如此，可提高第二环形支撑层23与第三环形支撑层25的可靠性。
在该实施例中，进一步地，如图1所示，所述背极板24包括依次层叠设置第一导电层241、绝缘层242和第二导电层243，通孔244依次贯穿第一导电层241、绝缘层242和第二导电层243，且所述第一导电层241设于第二环形支撑层23的背离衬底10的一侧，所述绝缘层242设于第一导电层241的背离衬底10的一侧，所述第二导电层243设于绝缘层242的背离衬底10的一侧，所述第三环形支撑层25设于第二导电层243的背离衬底10的一侧。
这样，由于在第一导电层241与第二导电层243之间设置绝缘层242，可避免第一导电层241与第二导电层243短路，从而可使第一导电层241与第一振膜22形成第一平行板电容器，第二导电层243与第二振膜26形成第二平行板电容器。
在该实施例中，进一步地，如图1所示，所述感应组件还包括连接柱27，所述连接柱27可活动地设于所述通孔244内，且所述连接柱27的两端分别连接第一振膜22与第二振膜26。
在该实施例中，进一步地，如图1所示，所述连接柱27为电连接件，以电连接第一振膜22与第二振膜26。
在该实施例中，可选地，如图1所示，可使所述第一环形支撑层21、第一振膜22、第二环形支撑层23、第三环形支撑层25以及第二振膜26的外周缘平齐，以使环形保护层30的外环面为平整面。
在本实用新型MEMS传感器芯片100的第二实施例中，如图3所示，该实施例与本实用新型MEMS传感器芯片100的第一实施例中的区别主要在于，在该实施例中，所述连接柱27为绝缘件。
在本实用新型MEMS传感器芯片100的第三实施例中，如图4所示，该实施例与本实用新型MEMS传感器芯片100的第一实施例中的区别主要在于，具体形成第一平行板电容器与第二平行板电容器的方式不同。
在该实施例中，如图4所示，所述环形保护层30的一端与第二振膜26一体连接，且所述环形保护层30的另一端与第一振膜22一体连接；所述背极板24为单层膜结构，且所述背极板24的周缘与环形保护层30(的内表面)间隔设置，所述第二环形支撑层23与第三环形支撑层25通过背极板24的周缘与环形保护层30之间的间隔连接为一体。
如图4所示，所述第二振膜26具有第二环形隔离孔，所述感应组件还包括隔离件28，所述隔离件28至少部分设于第二环形隔离孔内；且当所述感应组件包括连接柱27时，所述连接柱27为绝缘柱。具体的，所述隔离件28为绝缘材质，如氮化硅等。
这样，由于通过设置第二环形隔离孔，可避免第一振膜22与第二振膜26通过环形保护层30短路，从而可使背极板24与第一振膜22形成第一平行板电容器，背极板24与第二振膜26形成第二平行板电容器。
在该实施例中，可选地，如图4所示，所述隔离件28的横截面形状为T形。
在该实施例中，可选地，所述隔离件28为环状结构。
在本实用新型MEMS传感器芯片100的第四实施例中，如图5所示，该实施例与本实用新型MEMS传感器芯片100的第三实施例中的区别主要在于，在该实施例中，所述背极板24为三层膜结构，即所述背极板24包括依次层叠设置第一导电层241、绝缘层242和第二导电层243，通孔244依次贯穿第一导电层241、绝缘层242和第二导电层243，这样可使第一导电层241与第一振膜22形成第一平行板电容器，第二导电层243与第二振膜26形成第二平行板电容器。
在本实用新型MEMS传感器芯片100的第五实施例中，如图6所示，该实施例与本实用新型MEMS传感器芯片100的第一实施例中的区别主要在于，具体形成第一平行板电容器与第二平行板电容器的方式不同。
在该实施例中，如图1所示，所述环形保护层30与第二振膜26一体连接，所述背极板24为单层膜结构，且所述背极板24的周缘与环形保护层30(的内表面)间隔设置，所述第二环形支撑层23与第三环形支撑层25通过背极板24的周缘与环形保护层30之间的间隔连接为一体；且当所述感应组件包括连接柱27时，所述连接柱27为绝缘柱。具体的，所述隔离件28为绝缘材质，如氮化硅等。
这样，由于所述背极板24的周缘与环形保护层30(的内表面)间隔设置，可避免第一振膜22与第二振膜26通过环形保护层30短路，从而可使背极板24与第一振膜22形成第一平行板电容器，背极板24与第二振膜26形成第二平行板电容器。
在本实用新型MEMS传感器芯片100的第六实施例中，如图7所示，该实施例与本实用新型MEMS传感器芯片100的第一实施例中的区别主要在于，在该实施例中，所述背极板24为三层膜结构，即所述背极板24包括依次层叠设置第一导电层241、绝缘层242和第二导电层243，通孔244依次贯穿第一导电层241、绝缘层242和第二导电层243，这样可使第一导电层241与第一振膜22形成第一平行板电容器，第二导电层243与第二振膜26形成第二平行板电容器。
在本实用新型MEMS传感器芯片100的第七实施例中，该实施例与本实用新型MEMS传感器芯片100的第一实施例中的区别主要在于，具体形成第一平行板电容器与第二平行板电容器的方式不同。
在该实施例中，所述环形保护层30的一端与第二振膜26一体连接，且所述环形保护层30的另一端与第一振膜22；所述背极板24的周缘与环形保护层30(的内表面)间隔设置，所述第二环形支撑层23与第三环形支撑层25通过背极板24的周缘与环形保护层30之间的间隔连接为一体；且所述第一振膜22具有第一环形隔离孔，所述第一环形支撑层21与第二环形支撑层23通过第一环形隔离孔一体连接，或者，所述感应组件还包括设于第一环形隔离孔内的隔离环，所述隔离环为绝缘环。
这样，由于通过设置第一环形隔离孔，可避免第一振膜22与第二振膜26通过环形保护层30短路，且通过使背极板24的周缘与环形保护层30(的内表面)间隔设置，从而可使背极板24与第一振膜22形成第一平行板电容器，背极板24与第二振膜26形成第二平行板电容器。
在该实施例中，具体的，所述背极板24可为单层膜结构或三层膜结构；且当所述感应组件包括连接柱27时，所述连接柱27为绝缘柱。具体的，所述隔离件28为绝缘材质，如氮化硅等。
在又一部分实施例中，如图8-10所示，可使所述环形保护层30为绝缘保护层，以避免第一振膜22、背极板24以及第二振膜26通过环形保护层30短路。
在本实用新型MEMS传感器芯片100的第八实施例中，如图8所示，所述振膜为绝缘保护层，所述绝缘保护层的一端连接于衬底10的侧面，另一端连接于第二振膜26处。
在该实施例中，如图8所示，所述背极板24为三层膜结构，即所述背极板24包括依次层叠设置第一导电层241、绝缘层242和第二导电层243，通孔244依次贯穿第一导电层241、绝缘层242和第二导电层243，且所述第一导电层241设于第二环形支撑层23的背离衬底10的一侧，所述绝缘层242设于第一导电层241的背离衬底10的一侧，所述第二导电层243设于绝缘层242的背离衬底10的一侧，所述第三环形支撑层25设于第二导电层243的背离衬底10的一侧。
这样，由于在第一导电层241与第二导电层243之间设置绝缘层242，可避免第一导电层241与第二导电层243短路，从而可使第一导电层241与第一振膜22形成第一平行板电容器，第二导电层243与第二振膜26形成第二平行板电容器。
在该实施例中，具体的，如图8所示，所述环形保护层30的一端设有限位翻边31，该限位翻边31设于第二振膜26的背离衬底10的一侧。
在该实施例中，进一步地，如图8所示，所述感应组件还包括连接柱27，所述连接柱27可活动地设于所述通孔244内，且所述连接柱27的两端分别连接第一振膜22与第二振膜26，以实现机械耦合。
在该实施例中，进一步地，如图8所示，所述连接柱27为电连接件，以电连接第一振膜22与第二振膜26，以实现电学耦合。具体的，所述连接柱27的两端分别于第一振膜22与第二振膜26一体连接。
该实施例中，进一步地，如图8所示，所述环形保护层30的外环面为阶梯面。具体的，所述第三环形支撑层25径向(即在远离衬底10中心线的方向上)凸出于第二振膜26，背极板24径向(即在远离衬底10中心线的方向上)凸出于第三环形支撑层25，所述第二环形支撑层23径向(即在远离衬底10中心线的方向上)凸出于背极板24，所述第一振膜22径向(即在远离衬底10中心线的方向上)凸出于第二环形支撑层23，所述第一环形支撑层21径向(即在远离衬底10中心线的方向上)凸出于第一振膜22。如此使得感应组件的周侧的形状为阶梯结构，所述环形保护层30的形状与感应组件的周侧的形状相适，以使环形保护层30的厚度较均匀，以保证保护效果。
在本实用新型MEMS传感器芯片100的第九实施例中，如图9所示，该实施例与本实用新型MEMS传感器芯片100的第八实施例中的区别主要在于，在该实施例中，所述连接柱27为绝缘件。
在本实用新型MEMS传感器芯片100的第十实施例中，如图10所示，该实施例与本实用新型MEMS传感器芯片100的第九实施例中的区别主要在于，在该实施例中，所述背极板24为单层膜结构。
当然，在具体实施例中，也可将环形保护层30设置为其他结构形式，以实现“至少覆盖所述第一环形支撑层21和/或第二环形支撑层23和/或第三环形支撑层25”。
如，可使所述环形保护层30包括第一保护环层和第二保护环层，其中，所述第一保护环层覆盖所述第一环形支撑层21，所述第二保护环层覆盖所述第二环形支撑层23和所述第三环形支撑层25；等等。
另外，需要特别说明的是，以上各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型还提出一种麦克风，包括：
封装壳体；以及
如上所述的MEMS传感器芯片，所述MEMS传感器芯片设于所述封装壳体内。
该MEMS传感器芯片的具体结构参照上述实施例，由于本实用新型麦克风采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
本实用新型还提出一种电子设备，该电子设备包括主控板和麦克风，所述麦克风与主控板电连接。该麦克风的具体结构参照上述实施例，由于本实用新型电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
其中，所述电子设备可选为手机、平板电脑、相机、助听器、智能玩具或监听装置等电子设备。
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (14)
1.一种MEMS传感器芯片，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底具有空腔；
感应组件，所述感应组件包括第一环形支撑层、第二环形支撑层、第三环形支撑层、第一振膜、第二振膜和具有通孔的背极板，所述第一环形支撑层设于所述衬底上，且所述第一环形支撑层、所述第一振膜、所述第二环形支撑层、所述背极板、所述第三环形支撑层以及所述第二振膜在背离所述衬底的方向上依次层叠设置；以及
环形保护层，所述环形保护层设于所述感应组件的周侧，且所述环形保护层至少覆盖所述第一环形支撑层和/或所述第二环形支撑层和/或所述第三环形支撑层。
2.如权利要求1所述的MEMS传感器芯片，其特征在于，所述环形保护层依次覆盖所述第一环形支撑层、所述第一振膜、所述第二环形支撑层、所述背极板、所述第三环形支撑层以及所述第二振膜。
3.如权利要求2所述的MEMS传感器芯片，其特征在于，所述背极板包括第一导电层、绝缘层和第二导电层，所述第一导电层设于所述第二环形支撑层的背离所述衬底的一侧，所述绝缘层设于所述第一导电层的背离所述衬底的一侧，所述第二导电层设于所述绝缘层的背离所述衬底的一侧，所述第三环形支撑层设于所述第二导电层的背离所述衬底的一侧；或者，
所述背极板为单层膜结构。
4.如权利要求3所述的MEMS传感器芯片，其特征在于，所述环形保护层与所述第二振膜一体连接。
5.如权利要求4所述的MEMS传感器芯片，其特征在于，所述环形保护层与所述第一振膜一体连接。
6.如权利要求5所述的MEMS传感器芯片，其特征在于，所述第一振膜具有第一环形隔离孔，所述第一环形支撑层与所述第二环形支撑层通过所述第一环形隔离孔一体连接，或者，所述感应组件还包括设于所述第一环形隔离孔内的隔离环；或者，
所述第二振膜具有第二环形隔离孔，所述感应组件还包括隔离件，所述隔离件至少部分设于所述第二环形隔离孔内。
7.如权利要求4所述的MEMS传感器芯片，其特征在于，所述第一振膜的周缘与所述环形保护层间隔设置，所述第一环形支撑层与所述第二环形支撑层通过所述第一振膜的周缘与所述环形保护层之间的间隔一体连接。
8.如权利要求4所述的MEMS传感器芯片，其特征在于，所述背极板的周缘与所述环形保护层间隔设置，所述第二环形支撑层与所述第三环形支撑层通过背极板的周缘与所述环形保护层之间的间隔连接为一体。
9.如权利要求3所述的MEMS传感器芯片，其特征在于，所述环形保护层为绝缘保护层。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的MEMS传感器芯片，其特征在于，所述感应组件还包括连接柱，所述连接柱可活动地设于所述通孔内，且所述连接柱的两端分别连接所述第一振膜与所述第二振膜。
11.如权利要求10所述的MEMS传感器芯片，其特征在于，所述连接柱为电连接件；或者，
所述连接柱为绝缘柱。
12.如权利要求1至9中任意一项所述的MEMS传感器芯片，其特征在于，所述第一振膜上设有第一泄压孔，和/或，所述第二振膜上设有第二泄压孔。
13.一种麦克风，其特征在于，包括：
封装壳体；以及
如权利要求1至12中任意一项所述的MEMS传感器芯片，所述MEMS传感器芯片设于所述封装壳体内。
14.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求13所述的麦克风。
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