CN217335889U - 微机电结构、麦克风和终端 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种微机电结构、麦克风和终端，该微机电结构包括：背板；以及振膜，包括分离的感应部与泄气部，感应部与背板的表面相对，泄气部包括固定边与自由边，在垂直于背板的厚度方向的第一平面上，泄气部的正投影位于感应部的正投影的边缘外侧。该微机电结构通过将泄气部独立于感应部之外，降低了泄气部对于感应部的影响，从而达到了提升产品的机械可靠性的目的。

Description

微机电结构、麦克风和终端

技术领域

本公开涉及半导体器件制造领域，更具体地，涉及微机电结构、麦克风和终端。

背景技术

基于微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)制造的器件被称为MEMS器件，MEMS器件主要包括导电的振膜与背板，并且振膜与背板之间具有间隙。气压的改变会导致振膜变形，振膜与电极板之间的电容值发生改变，从而转换为电信号输出。

在现有技术中，为了提高产品的机械可靠性，会在振膜上设计泄气部。通过振膜上的泄气部的变形来减小振膜中的内应力，使得振膜不容易发生破裂。但现有技术将泄气部设置在振膜的中心区域，使得麦克风等微机电产品引入较大的噪声，导致产品的信噪比下降。当较大的气流穿过泄气部时，泄气部的形变程度会随之增大，极易使得振膜产生裂纹，并扩展，进而引起整个振膜的破裂，最终导致产品失效。

本公开希望对振膜进行改进，从而进一步提升产品的机械可靠性与信噪比。

实用新型内容

有鉴于此，本公开提供了一种改进的微机电结构、麦克风和终端，通过将泄气部独立于感应部之外，降低了泄气部对于感应部的影响，从而达到了提升产品的机械可靠性的目的。

根据本公开实施例的第一方面，提供了一种微机电结构，包括：背板；以及振膜，包括分离的感应部与泄气部，所述感应部与所述背板的表面相对，所述泄气部包括固定边与自由边，在垂直于所述背板的厚度方向的第一平面上，所述泄气部的正投影位于所述感应部的正投影的边缘外侧。

可选地，所述泄气部的自由边相较于所述泄气部的固定边更靠近所述感应部的边缘。

可选地，所述感应部不开设泄气通道。

可选地，所述感应部的边缘与所述泄气部的自由边之间的区域构成泄气槽。

可选地，所述振膜包括固定部，所述泄气部的固定边与所述固定部相连。

可选地，所述感应部的边缘包括半包围所述泄气部的包围边和用于固定所述感应部的固支边，所述固定部与所述感应部的固支边相连。

可选地，包括：衬底，具有腔体；第一支撑层，位于所述衬底上；以及第二支撑层，位于所述第一支撑层上，所述背板位于所述第二支撑层上；所述固定部位于所述第一支撑层与所述第二支撑层之间，并分别与所述感应部的固支边和所述泄气部的固定边相连。

可选地，所述第一支撑层与所述第二支撑层均具有靠近所述腔体的中轴线的内侧壁，所述中轴线垂直于所述背板，所述泄气部的固定边对应于所述第一支撑层的内侧壁与所述第二支撑层的内侧壁更靠近所述中轴线的一个。

可选地，所述泄气部的固定边与所述感应部的固支边位于同一圆周。

可选地，所述第一支撑层的内侧壁相比于所述第二支撑层的内侧壁更靠近所述中轴线。

可选地，所述腔体的侧壁到所述中轴线的距离至少不小于所述泄气部的自由边到所述中轴线的距离。

可选地，所述腔体的侧壁与所述第一支撑层的内侧壁平齐。

可选地，包括泄气孔，贯穿所述背板。

可选地，所述泄气部的位置与所述泄气孔的位置对应。

可选地，所述泄气部的数量为多个，且所述多个泄气部彼此分隔。

可选地，所述多个泄气部均匀分布在所述感应部的边缘外。

根据本公开实施例的第二方面，提供了一种麦克风，包括如上所述的微机电结构。

根据本公开实施例的第三方面，提供了一种终端，包括如上所述的麦克风。

本公开实施例提供的微机电结构，通过将泄气部独立于感应部之外，在较大的气流到达泄气部的情况下，泄气部发生的形变、损坏对于振膜的影响被大大降低，从而达到了提升产品的机械可靠性的目的。

由于已经将泄气部独立于感应部之外，感应部不开设泄气通道，增加了感应部的感应面积，同时避免了开设泄气通道之后对感应部造成灵敏度降低的问题。

由于感应部、泄气部以及固定部为一体膜层构成的，且固定部与泄气部的固定边相连，通过第一支撑层与第二支撑层夹持固定部从而增加了泄气部的刚度，防止由于泄气部的形变能力过大而对原本要作用于感应部的气流产生影响，从而减小了噪声，提升了产品的信噪比。

由于感应部、泄气部以及固定部为一体膜层构成的，通过令感应部的边缘半包围泄气部，相比于泄气部位于感应部内的方案而言，仅需要对膜层的自身结构进行调整，不需要增加其它附加结构即可进一步提升产品的机械可靠性、信噪比以及使用寿命，同时具有更低的成本。

由于第一支撑层的内侧壁相比于第二支撑层的内侧壁更靠近衬底腔体的中轴线，使得感应部、泄气部以及固定部构成的一体膜层上下受力更加均匀，增加了膜层的寿命。

由于衬底腔体的侧壁到衬底腔体的中轴线的距离不小于泄气部的自由边到该中轴线的距离，流经泄气部气流可以不受衬底阻挡更快速的通过，增加了泄气部的泄气能力。

因此，本公开提供的微机电结构、麦克风和终端可以大大提高产品的性能、降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1示出了本公开第一实施例的微机电结构的立体示意图。

图2示出了图1中立体图的截面示意图。

图3示出了图1中振膜的俯视示意图。

图4示出了图3中隐藏固定部后的振膜的俯视示意图。

图5示出了本公开实施例的麦克风结的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本公开。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。

应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”等表述方式。

在下文中描述了本公开的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本公开。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本公开。

本公开可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出了本公开第一实施例的微机电结构的立体示意图，图2示出了图1中立体图的截面示意图。

如图1至图2所示，本公开实施例的微机电结构包括：衬底101、支撑层111(第二支撑层)、感应部121、泄气部122、固定部123、支撑层112(第一支撑层)以及背板130。衬底101具有腔体10。支撑层111位于衬底101上的边缘处。在本实施例中，感应部121、泄气部122、固定部123由一体的膜层120构成的，膜层120位于支撑层111上并覆盖腔体10，其中，膜层120又称为振膜。支撑层112位于膜层120上，位置与支撑层111对应。背板130位于支撑层112上，与膜层120之间具有间隙20。

在本实施例中，支撑层111为该层牺牲层释放之后在衬底101上留下来的部分，支撑层111位于衬底110的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于支撑层111上方的膜层120支撑在衬底101上。支撑层112为该层牺牲层释放之后在膜层120上留下来的部分，支撑层112位于膜层120的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于支撑层112上方的背板130支撑固定。

在一些具体的实施例中，衬底101为硅衬底，腔体10位于衬底101的中部，且连通衬底101相对的两个表面。当然，腔体10的位置、形状等本领域技术人员可以根据需要设置，此处不做限定。支撑层111与支撑层112的材料为绝缘材料，包括但不限于氧化硅。膜层120的材料包括但不限于多晶硅。

在本实施例中，固定部123位于支撑层111与支撑层112之间并分别与支撑层111、支撑层112固定连接。如图3与图4所示，泄气部122位于感应部121的边缘外侧，感应部121与泄气部122之间的区域为泄气槽120a，当气流穿过泄气槽120a时，泄气部122靠近泄气槽120a一侧的自由边122b会发生形变，随着经过泄气槽120a的气流上下移动。当气流较大时，即使泄气部122产生了裂纹，但由于泄气部122独立于感应部121之外，裂纹并不会延伸到感应部121内。

进一步参考图3与图4，在本实施例中，泄气部122的数量为多个，多个泄气部122均匀分布在感应部121的边缘外，每个泄气部122呈扇形。感应部121的边缘包括用于固定感应部121的固支边121a以及分别半包围每个泄气部122的包围边122b。固定部123分别与感应部121的固支边121a和泄气部122的固定边122a相连。在本实施例中，泄气部122的固定边122a与感应部121的固支边121a位于同一圆周。当然，本领域技术人员可以根据需要对泄气部122的形状、数量、分布进行其他设置，在设置时应当满足泄气部122独立于感应部121的外侧，且二者边缘分离的条件。

进一步参考图1至图4，支撑层111与支撑层112均具有靠近腔体10的中轴线(如图2中虚线所示)的内侧壁，中轴线垂直于背板130。泄气部122的固定边122a对应于支撑层111的内侧壁与支撑层112的内侧壁更靠近中轴线的一个。或者说泄气部122的固定边122a与固定部123的分界对应于支撑层111的内侧壁与支撑层112的内侧壁更靠近中轴线的一个。又或者说支撑层111的内侧壁与振膜120的交界线构成一个圆周，支撑层112的内侧壁与振膜120的交界线构成另一个圆周，而感应部121的固支边121a与固定部123的分界、泄气部122的固定边122a与固定部123的分界均对应于更靠近中轴线的一个圆周。在一些优选地实施例中，支撑层111的内侧壁相比于支撑层112的内侧壁更靠近中轴线。腔体10的侧壁到中轴线的距离至少不小于泄气部122的自由边122b到中轴线的距离。在一些优选地实施例中，腔体10的侧壁与支撑层111的内侧壁平齐。

背板130包括绝缘层131与导电层132，其中，绝缘层131与支撑层112接触；导电层132位于绝缘层131上，导电层132的位置、形状以及尺寸均与感应部121对应。背板130具有多个通孔130a与泄气孔130b，其中，多个通孔130a依次穿过导电层132与绝缘层131，多个通孔130a在膜层120上的正投影均位于感应部121内。泄气孔130b的位置与泄气部122对应，又由于导电层132与感应部121对应，泄气部122上方没有导电层132，因此泄气孔130b仅需要穿过绝缘层131。在本实施例中，多个通孔130a呈圆形阵列排布，绝缘层131为氮化硅层，导电层132为多晶硅层。当然，本领人员可以根据需要对背板130的材料与通孔130a的位置、排布、数量进行其它设置。进一步参考图1，该微机电结构还包括多个位于第一背板130上的焊盘140，用于分别和背板130、膜层120电连接。

当然，上述膜层120结构并不仅适用于本公开所列举的微机电结构，还适用于振膜120与背板130位置互换的结构，或者适用于双背板、双振膜的微机电结构。

图5示出了本公开实施例的MEMS麦克风的结构示意图。

如图5所示，该MEMS麦克风包括：微机电结构100、芯片结构200、基板300、外壳400。其中，基板300与外壳400作为该器件的封装结构。本公开施例的微机电结构100，芯片结构200例如为ASIC芯片，基板300例如为引线框架或PCB电路板。

在本实施例中，微机电结构100的焊盘与芯片结构200电连接，封装结构的基板300与外壳400用于形成封装结构的容置腔，微机电结构100与芯片结构200位于容置腔内。

本公开还提供了一种终端，包括如上所述的麦克风。

本公开实施例提供的微机电结构，通过将泄气部独立于感应部之外，在较大的气流经过泄气孔到达泄气部或者直接冲击泄气部的情况下，泄气部发生的形变、损坏对于振膜的影响被大大降低，从而达到了提升产品的机械可靠性的目的。

由于已经将泄气部独立于感应部之外，感应部可不开设泄气通道，增加了感应部的感应面积，同时避免了开设泄气通道之后对感应部造成灵敏度降低的问题。

由于感应部、泄气部以及固定部为一体膜层构成的，且固定部与泄气部的固定边相连，通过第一支撑层与第二支撑层夹持固定部从而增加了泄气部的刚度，防止由于泄气部的形变能力过大对原本要作用于感应部的气流产生影响，从而减小了噪声，提升了产品的信噪比。

由于感应部、泄气部以及固定部为一体膜层构成的，通过令感应部的边缘半包围泄气部，相比于泄气部位于感应部内的方案而言，仅需要对膜层的自身结构进行调整，不需要增加其它附加结构即可进一步提升产品的机械可靠性、信噪比以及使用寿命，并具有更低的成本。

由于第一支撑层的内侧壁相比于第二支撑层的内侧壁更靠近衬底腔体的中轴线，使得感应部、泄气部以及固定部构成的一体膜层上下受力更加均匀，增加了膜层的寿命。

由于衬底腔体的侧壁到衬底腔体的中轴线的距离不小于泄气部的自由边到该中轴线的距离，流经泄气部气流可以不受衬底阻挡更快速的通过，增加了泄气部的泄气能力。

因此，本公开提供的微机电结构、麦克风和终端可以大大提高产品的性能、降低成本。

在以上的描述中，对于各层的构图、蚀刻等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (18)

1.一种微机电结构，其特征在于，包括：

背板；以及

振膜，包括分离的感应部与泄气部，所述感应部与所述背板的表面相对，所述泄气部包括固定边与自由边，

在垂直于所述背板的厚度方向的第一平面上，所述泄气部的正投影位于所述感应部的正投影的边缘外侧。

2.根据权利要求1所述的微机电结构，其特征在于，所述泄气部的自由边相较于所述泄气部的固定边更靠近所述感应部的边缘。

3.根据权利要求1所述的微机电结构，其特征在于，所述感应部不开设泄气通道。

4.根据权利要求2所述的微机电结构，其特征在于，所述感应部的边缘与所述泄气部的自由边之间的区域构成泄气槽。

5.根据权利要求1所述的微机电结构，其特征在于，所述振膜包括固定部，所述泄气部的固定边与所述固定部相连。

6.根据权利要求5所述的微机电结构，其特征在于，所述感应部的边缘包括半包围所述泄气部的包围边和用于固定所述感应部的固支边，

所述固定部与所述感应部的固支边相连。

7.根据权利要求6所述的微机电结构，其特征在于，包括：

衬底，具有腔体；

第一支撑层，位于所述衬底上；以及

第二支撑层，位于所述第一支撑层上方，所述背板位于所述第二支撑层上，

所述固定部位于所述第一支撑层与所述第二支撑层之间，

所述第一支撑层与所述第二支撑层均具有靠近所述腔体的中轴线的内侧壁，所述中轴线垂直于所述背板。

8.根据权利要求7所述的微机电结构，其特征在于，所述泄气部的固定边对应于所述第一支撑层的内侧壁与所述第二支撑层的内侧壁更靠近所述中轴线的一个。

9.根据权利要求8所述的微机电结构，其特征在于，所述泄气部的固定边与所述感应部的固支边位于同一圆周。

10.根据权利要求8所述的微机电结构，其特征在于，所述第一支撑层的内侧壁相比于所述第二支撑层的内侧壁更靠近所述中轴线。

11.根据权利要求7所述的微机电结构，其特征在于，所述腔体的侧壁到所述中轴线的距离至少不小于所述泄气部的自由边到所述中轴线的距离。

12.根据权利要求11所述的微机电结构，其特征在于，所述腔体的侧壁与所述第一支撑层的内侧壁平齐。

13.根据权利要求1-12任一项所述的微机电结构，其特征在于，包括泄气孔，贯穿所述背板。

14.根据权利要求13所述的微机电结构，其特征在于，所述泄气部的位置与所述泄气孔的位置对应。

15.根据权利要求14所述的微机电结构，其特征在于，所述泄气部的数量为多个，且所述多个泄气部彼此分隔。

16.根据权利要求15所述的微机电结构，其特征在于，所述多个泄气部均匀分布在所述感应部的边缘外。

17.一种麦克风，其特征在于，包括如权利要求1-16任一项所述的微机电结构。

18.一种终端，其特征在于，包括如权利要求17所述的麦克风。

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