一種mems麥克風(fēng)芯片及mems麥克風(fēng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種MEMS麥克風(fēng)芯片及MEMS麥克風(fēng)，振膜與第一背極板構(gòu)成的第一電容結(jié)構(gòu)、振膜與第二背極板構(gòu)成的第二電容結(jié)構(gòu)形成了差分電容結(jié)構(gòu)；在所述第一背極板與振膜之間設(shè)置有用于限制振膜朝向第一背極板方向變形的第一限位部；在所述第二背極板與振膜之間設(shè)置有用于限制振膜朝向第二背極板方向變形的第二限位部。本實(shí)用新型的MEMS麥克風(fēng)芯片，通過(guò)振膜、第一背極板、第二背極板構(gòu)成了差分電容結(jié)構(gòu)，通過(guò)位于第一背極板與振膜之間的第一限位部可以防止振膜與第一背極板發(fā)生粘連或短路的問(wèn)題，通過(guò)位于第二背極板與振膜之間的第二限位部可以防止振膜與第二背極板發(fā)生粘連或短路的問(wèn)題，在保證MEMS麥克風(fēng)芯片聲電轉(zhuǎn)換的同時(shí)，提高了MEMS麥克風(fēng)的性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種MEMS麥克風(fēng)芯片及MEMS麥克風(fēng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種麥克風(fēng)芯片，屬于聲電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，更具體地，涉及一種差分式的MEMS麥克風(fēng)芯片;本實(shí)用新型還涉及一種差分式的MEMS麥克風(fēng)。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS(微型機(jī)電系統(tǒng))麥克風(fēng)是基于MEMS技術(shù)制造的麥克風(fēng)，其中的振膜、背極板是MEMS麥克風(fēng)中的重要部件，振膜、背極板構(gòu)成了電容器并集成在硅晶片上，實(shí)現(xiàn)聲電的轉(zhuǎn)換。
[0003]目前，MEMS麥克風(fēng)多由一個(gè)感應(yīng)振膜以及一個(gè)剛性背極組成，這種麥克風(fēng)的線性度較低，諧波失真較大。而且感應(yīng)振膜在振動(dòng)的時(shí)候，或者在進(jìn)行跌落測(cè)試的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)發(fā)生振膜與背極粘連的問(wèn)題，進(jìn)而影響MEMS麥克風(fēng)的性能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供了一種MEMS麥克風(fēng)芯片。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種MEMS麥克風(fēng)芯片，包括具有背腔的襯底，以及設(shè)置在襯底上的第一背極板、振膜、第二背極板，其中所述振膜與第一背極板構(gòu)成的第一電容結(jié)構(gòu)、所述振膜與第二背極板構(gòu)成的第二電容結(jié)構(gòu)形成了差分電容結(jié)構(gòu)；
[0006]所述第一背極板包括第一非導(dǎo)電層，以及設(shè)置在第一非導(dǎo)電層鄰近振膜一側(cè)的第一導(dǎo)電層;在所述第一背極板與振膜之間設(shè)置有用于限制振膜朝向第一背極板方向變形的第一限位部；
[0007]所述第二背極板包括第二非導(dǎo)電層，以及設(shè)置在第二非導(dǎo)電層鄰近振膜一側(cè)的第二導(dǎo)電層;在所述第二背極板與振膜之間設(shè)置有用于限制振膜朝向第二背極板方向變形的第二限位部。
[0008]優(yōu)選地，所述第一限位部設(shè)置在第一非導(dǎo)電層上，且所述第一限位部穿過(guò)所述第一導(dǎo)電層并向振膜的方向延伸。
[0009]優(yōu)選地，所述第一限位部設(shè)置在振膜上鄰近第一背極板的一側(cè)，所述第一導(dǎo)電層上與第一限位部相應(yīng)的位置設(shè)置有多個(gè)將第一非導(dǎo)電層露出的通孔。
[0010]優(yōu)選地，所述第一限位部與振膜為一體結(jié)構(gòu)。
[0011]優(yōu)選地，所述第二限位部設(shè)置在第二非導(dǎo)電層上，且所述第二限位部穿過(guò)所述第二導(dǎo)電層并向振膜的方向延伸。
[0012]優(yōu)選地，所述第二限位部與第二非導(dǎo)電層為一體結(jié)構(gòu)。
[0013]優(yōu)選地，所述第二限位部設(shè)置在振膜上鄰近第二背極板的一側(cè)，所述第二導(dǎo)電層上與第二限位部相應(yīng)的位置設(shè)置有多個(gè)將第二非導(dǎo)電層露出的通孔。
[0014]優(yōu)選地，所述第一背極板位于振膜的下方;所述第二背極板位于振膜的上方。
[0015]優(yōu)選地，所述第一背極板通過(guò)第一支撐部支撐在襯底上，所述振膜通過(guò)第二支撐部支撐在第一背極板上，所述第二背極板通過(guò)第三支撐部支撐在振膜上。
[0016]本實(shí)用性新型還提供了一種MEMS麥克風(fēng)，其包括上述的MEMS麥克風(fēng)芯片。
[0017]本實(shí)用新型的MEMS麥克風(fēng)芯片，通過(guò)振膜、第一背極板、第二背極板構(gòu)成了差分電容結(jié)構(gòu)，通過(guò)位于第一背極板與振膜之間的第一限位部可以防止振膜與第一背極板發(fā)生粘連或短路的問(wèn)題，通過(guò)位于第二背極板與振膜之間的第二限位部可以防止振膜與第二背極板發(fā)生粘連或短路的問(wèn)題，在保證MEMS麥克風(fēng)芯片聲電轉(zhuǎn)換的同時(shí)，提高了MEMS麥克風(fēng)的性能;且第一背極板、第二背極板中分別包含了可與振膜產(chǎn)生有效電容的導(dǎo)電層，以及不能與振膜產(chǎn)生電容的非導(dǎo)電層，由此可降低MEMS麥克風(fēng)芯片的寄生電容，提高了MEMS麥克風(fēng)芯片的靈敏度。
[0018]通過(guò)以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0019]構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，并且連同說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。
[0020]圖1是本實(shí)用新型MEMS麥克風(fēng)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本實(shí)用新型的范圍。
[0022]以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本實(shí)用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0023]對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說(shuō)明書(shū)的一部分。
[0024]在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。
[0025]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類(lèi)似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0026]參考圖1，本實(shí)用新型提供了一種MEMS麥克風(fēng)芯片，其包括襯底I，以及設(shè)置在襯底I上的第一背極板、振膜6、第二背極板。所述襯底I具有背腔la，第一背極板可通過(guò)第一支撐部2支撐在襯底I上，且第一背極板的中部區(qū)域懸置在襯底I背腔Ia的上方;所述振膜6可通過(guò)第二支撐部3支撐在第一背極板上，第二背極板可通過(guò)第三支撐部4支撐在振膜6上。在所述第二背極板上還設(shè)置有多個(gè)貫通孔，以便外界的聲音可以從該貫通孔進(jìn)入并作用在振膜6上；當(dāng)然，在所述第一背極板上也可以設(shè)置多個(gè)氣壓導(dǎo)通孔，這屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，在此不再具體說(shuō)明。
[0027]本實(shí)用新型的第一支撐部2、第二支撐部3、第三支撐部4均采用絕緣的材料，通過(guò)第二支撐部3使得振膜6與第一背極板之間具有一定的距離，所述振膜6與第一背極板構(gòu)成了 MEMS麥克風(fēng)芯片的第一電容結(jié)構(gòu);通過(guò)第三支撐部4使得振膜6與第二背極板之間具有一定的距離，所述振膜6與第二背極板構(gòu)成了MEMS麥克風(fēng)芯片的第二電容結(jié)構(gòu)。該第一電容結(jié)構(gòu)、第二電容結(jié)構(gòu)共用一振膜6，由此使得所述第一電容結(jié)構(gòu)、第二電容結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成差分電容結(jié)構(gòu)，從而可提高M(jìn)EMS麥克風(fēng)芯片的性能。
[0028]在此需要提醒注意的是，上述實(shí)施例中，所述第一背極板位于振膜6的下方，所述第二背極板位于振膜6的上方。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，也可以將第一背極板設(shè)置在振膜6的上方，將第二背極板設(shè)置在振膜6的下方，這兩種設(shè)置方式均可以實(shí)現(xiàn)相同的效果，在此不再具體說(shuō)明。
[0029]在本實(shí)用新型一個(gè)具體的實(shí)施方式中，所述第一背極板包括第一非導(dǎo)電層5，以及設(shè)置在第一非導(dǎo)電層5鄰近振膜6—側(cè)的第一導(dǎo)電層9;該第一非導(dǎo)電層5可通過(guò)第一支撐部2設(shè)置在襯底I上，從而實(shí)現(xiàn)了第一背極板與襯底I的連接。第一導(dǎo)電層9可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式設(shè)置在第一非導(dǎo)電層5的上表面，使得所述振膜6可與該第一背極板中的第一導(dǎo)電層9構(gòu)成第一電容結(jié)構(gòu)。第一導(dǎo)電層9設(shè)置在第一非導(dǎo)電層5上與振膜6有效振動(dòng)區(qū)對(duì)應(yīng)的位置，使得振膜6與第一背極板中的第一導(dǎo)電層9產(chǎn)生的電容為有效電容;而第一背極板中的第一非導(dǎo)電層5不能與振膜6產(chǎn)生電容，從而降低了振膜6與第一背極板的寄生電容，提高了第一電容結(jié)構(gòu)的靈敏度。
[0030]基于類(lèi)似的原理，本實(shí)用新型的第二背極板包括第二非導(dǎo)電層7，以及設(shè)置在第二非導(dǎo)電層7鄰近振膜6—側(cè)的第二導(dǎo)電層8;所述第二非導(dǎo)電層7可以通過(guò)第三支撐部4設(shè)置在振膜6上，從而實(shí)現(xiàn)了第二背極板的連接;第二導(dǎo)電層8可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式設(shè)置在第二非導(dǎo)電層7的下表面，使得所述振膜6可與該第二背極板中的第二導(dǎo)電層8構(gòu)成第二電容結(jié)構(gòu)。第二導(dǎo)電層8設(shè)置在第二非導(dǎo)電層7上與振膜6有效振動(dòng)區(qū)對(duì)應(yīng)的位置，使得振膜6與第二背極板中的第二導(dǎo)電層8產(chǎn)生的電容為有效電容;而第二背極板中的第二非導(dǎo)電層7不能與振膜6產(chǎn)生電容，從而降低了振膜6與第二背極板的寄生電容，提高了第二電容結(jié)構(gòu)的靈敏度。
[0031]本實(shí)用新型的MEMS麥克風(fēng)芯片在工作的時(shí)候，由于第一背極板中只有第一導(dǎo)電層
[0032]本實(shí)用新型的MEMS麥克風(fēng)芯片，在所述第一背極板與振膜6之間設(shè)置有用于限制振膜6變形的第一限位部6a，通過(guò)該第一限位部6a可以限制振膜6朝向第一背極板方向發(fā)生變形的程度，從而可以防止振膜6與第一背極板粘連或短路在一起。在所述第二背極板與振膜6之間設(shè)置有用于限制振膜6變形的第二限位部7a，通過(guò)該第二限位部7a可以限制振膜6朝向第二背極板方向發(fā)生變形的程度，從而可以防止振膜6與第二背極板粘連或短路在一起。
[0033]在本實(shí)用新型一個(gè)具體的實(shí)施方式中，所述第一限位部6a設(shè)置在振膜6上鄰近第一背極板的一側(cè)，該第一限位部6a可與振膜6是一體成型的；在所述第一導(dǎo)電層9上設(shè)置有多個(gè)將第一非導(dǎo)電層5相應(yīng)位置露出的通孔9a，且露出該通孔9a位置的第一非導(dǎo)電層5與第一限位部6a相對(duì)應(yīng)。當(dāng)振膜發(fā)生朝向第一背極板方向的較大變形時(shí)，該第一限位部6a穿過(guò)通孔9a并與第一非導(dǎo)電層5接觸在一起，從而可以防止振膜6與第一導(dǎo)電層9接觸在一起，避免了短路、粘連等不良情況的發(fā)生，保證了振膜6的正常工作。
[0034]所述第二限位部7a設(shè)置在第二非導(dǎo)電層7上，且所述第二限位部7a穿過(guò)所述第二導(dǎo)電層8并向振膜6的方向延伸。該第二限位部7a與第二非導(dǎo)電層7可以是一體成型的。當(dāng)振膜發(fā)生朝向第二背極板方向的較大變形時(shí)，該第二限位部7a會(huì)與振膜6接觸在一起，從而可以防止振膜6與第二導(dǎo)電層8接觸在一起，避免了短路、粘連等不良情況的發(fā)生，保證了振膜6的正常工作。
[0035]基于上述相似的原理，在本實(shí)用新型另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述第一限位部也設(shè)置在第一非導(dǎo)電層5上，且所述第一限位部穿過(guò)所述第一導(dǎo)電層9并向振膜6的方向延伸；該第一限位部與第一非導(dǎo)電層5可以是一體成型的。當(dāng)振膜發(fā)生朝向第一背極板方向的較大變形時(shí)，該第一限位部會(huì)與振膜6接觸在一起，從而可以防止振膜6與第一導(dǎo)電層9接觸在一起，避免了短路、粘連等不良情況的發(fā)生，保證了振膜6的正常工作。
[0036]所述第二限位部可設(shè)置在振膜6上鄰近第二背極板的一側(cè)，該第二限位部可與振膜6是一體成型的;在所述第二導(dǎo)電層8上設(shè)置有多個(gè)將第二非導(dǎo)電層7露出的通孔，露出該通孔位置的第二非導(dǎo)電層7與第二限位部相對(duì)應(yīng)。當(dāng)振膜發(fā)生朝向第二背極板方向的較大變形時(shí)，該第二限位部會(huì)與穿過(guò)第二導(dǎo)電層8上的通孔，并與第二非導(dǎo)電層7接觸在一起，從而可以防止振膜6與第二導(dǎo)電層8接觸在一起，避免了短路、粘連等不良情況的發(fā)生，保證了振膜6的正常工作。
[0037]本實(shí)用新型的MEMS麥克風(fēng)芯片，通過(guò)振膜、第一背極板、第二背極板構(gòu)成了差分電容結(jié)構(gòu)，通過(guò)位于第一背極板與振膜之間的第一限位部可以防止振膜與第一背極板發(fā)生粘連或短路的問(wèn)題，通過(guò)位于第二背極板與振膜之間的第二限位部可以防止振膜與第二背極板發(fā)生粘連或短路的問(wèn)題，在保證MEMS麥克風(fēng)芯片聲電轉(zhuǎn)換的同時(shí)，提高了MEMS麥克風(fēng)的性能;且第一背極板、第二背極板中分別包含了與振膜產(chǎn)生有效電容的導(dǎo)電層，以及不能與振膜產(chǎn)生電容的非導(dǎo)電層，由此可降低MEMS麥克風(fēng)芯片的寄生電容，提高了MEMS麥克風(fēng)芯片的靈敏度。
[0038]本實(shí)用新型的實(shí)施例還提供了一種MEMS麥克風(fēng)，其包括MEMS麥克風(fēng)芯片，其中，MEMS麥克風(fēng)芯片為以上全部實(shí)施例所描述的MEMS麥克風(fēng)芯片。
[0039]雖然已經(jīng)通過(guò)示例對(duì)本實(shí)用新型的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上示例僅是為了進(jìn)行說(shuō)明，而不是為了限制本實(shí)用新型的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本實(shí)用新型的范圍和精神的情況下，對(duì)以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求來(lái)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于:包括具有背腔(Ia)的襯底(I)，以及設(shè)置在襯底(I)上的第一背極板、振膜(6)、第二背極板，其中所述振膜(6)與第一背極板構(gòu)成的第一電容結(jié)構(gòu)、所述振膜(6)與第二背極板構(gòu)成的第二電容結(jié)構(gòu)形成了差分電容結(jié)構(gòu)； 所述第一背極板包括第一非導(dǎo)電層(5)，以及設(shè)置在第一非導(dǎo)電層(5)鄰近振膜(6) —側(cè)的第一導(dǎo)電層(9);在所述第一背極板與振膜(6)之間設(shè)置有用于限制振膜(6)朝向第一背極板方向變形的第一限位部(6a); 所述第二背極板包括第二非導(dǎo)電層(7)，以及設(shè)置在第二非導(dǎo)電層(7)鄰近振膜(6) —側(cè)的第二導(dǎo)電層(8);在所述第二背極板與振膜(6)之間設(shè)置有用于限制振膜(6)朝向第二背極板方向變形的第二限位部(7a)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于:所述第一限位部設(shè)置在第一非導(dǎo)電層(5)上，且所述第一限位部穿過(guò)所述第一導(dǎo)電層(9)并向振膜(6)的方向延伸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于:所述第一限位部(6a)設(shè)置在振膜(6)上鄰近第一背極板的一側(cè)，所述第一導(dǎo)電層(9)上與第一限位部(6a)相應(yīng)的位置設(shè)置有多個(gè)將第一非導(dǎo)電層(5)露出的通孔(9a)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于:所述第一限位部(6a)與振膜(6)為一體結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于:所述第二限位部(7a)設(shè)置在第二非導(dǎo)電層(7)上，且所述第二限位部(7a)穿過(guò)所述第二導(dǎo)電層(8)并向振膜(6)的方向延伸。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于:所述第二限位部(7a)與第二非導(dǎo)電層(7)為一體結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于:所述第二限位部設(shè)置在振膜(6)上鄰近第二背極板的一側(cè)，所述第二導(dǎo)電層(8)上與第二限位部(7a)相應(yīng)的位置設(shè)置有多個(gè)將第二非導(dǎo)電層(7)露出的通孔。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于:所述第一背極板位于振膜(6)的下方;所述第二背極板位于振膜(6)的上方。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于:所述第一背極板通過(guò)第一支撐部(2)支撐在襯底(I)上，所述振膜(6)通過(guò)第二支撐部(3)支撐在第一背極板上，所述第二背極板通過(guò)第三支撐部(4)支撐在振膜(6)上。10.一種MEMS麥克風(fēng)，其特征在于:包括如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的MEMS麥克風(fēng)芯片。
【文檔編號(hào)】H04R19/04GK205510403SQ201620072017
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年1月25日
【發(fā)明人】蔡孟錦, 邱冠勛
【申請(qǐng)人】歌爾聲學(xué)股份有限公司