[發明專利]電容式傳聲器芯片

有效

• 申請號: 200710064610.8
• 申請日: 2007-03-21
• 公開（公告）號: CN101272636A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 宋青林;陶永春;龐勝利
• 申請（專利權）人: 歌爾聲學股份有限公司
• 主分類號: H04R19/01
• 分類號: H04R19/01;H04R19/04;B81B7/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及傳聲器技術領域，特別是半導體電容式傳聲器芯片。

背景技術

半導體傳聲器芯片研究已有20多年的歷史了，期間各類傳聲器陸續在硅片上被開發實現。其中，最主要最熱門的一種即電容式硅傳聲器。電容式硅傳聲器不僅具有體積小、靈敏度高、頻響特性好、噪聲低等特點，更重要的是具有很寬工作溫度，可適用于SMT等自動化生產線作業和惡劣的工作環境。

電容式傳聲器芯片是利用微機械加工技術制作出來的一種聲傳感器，其功能結構是由振膜和背極組成的平板電容。振膜在聲波作用下產生振動，相對背極的距離發生變化，使振膜和背極間的電容值改變。振動良好的振膜與剛性背極是達到良好性能必不可少條件。要使振膜具有良好振動性能，一方面可以降低振膜的殘余應力。文獻Sensor?and?actuatorsA.31，1992，90-96中描述了把張應力和壓應力材料制作成低應力復合膜用在傳感器上；專利US6622368B1把低應力復合膜結構用作硅傳聲器的振膜，申請了氮化硅/多晶硅/氮化硅的復合膜結構專利；文獻Sensor?andactuators?A.31，1992，149-152以及專利US6012335中描述了利用單晶硅重摻雜硼的方法制作單晶硅振膜；1998MEMS?Conference，HeidebergGermany?Jan?25-29，A?High?Sensitivity?Polysilicon?DiaphragmCondenser?Microphone中報導采用低應力多晶硅做振膜。只靠制作低殘余應力材料來提高振膜的振動性能，對薄膜的生長工藝要求嚴格，一致性較難保證。

另外，利用各種結構釋放振膜殘余應力也是常用的方法，美國專利5,452,268、5,146,435、中國公開專利200410100283.3以及文獻(The?11thInternational?Conference?on?Solid-State?Sensors?and?Actuators，Munich?Germany，June，10-14，2001)皆描述了利用懸梁結構釋放振膜殘余應力的方法提高振膜的機械靈敏度，由于懸梁結構使振膜上的應力集中在邊緣，同時經常過于柔軟，容易產生粘連問題。專利US6535460B2申請了自由振膜結構，可以得到零殘余應力振膜的傳聲器，但完成相應的結構所需工藝復雜。

剛性背極是傳聲器有良好頻率特性以及低噪聲的前提條件。目前，報導的方法包括：專利US6012335采用厚金層作背極；專利US6677176B2采用復合金屬膜做背極，減小應力的同時增加厚度；US6140689專利中采用SOI硅片中單晶硅層做背極；US6667189B1采用電化學腐蝕制作低應力厚單晶硅背極；US6532460B2制作特殊結構增加背極強度，大多工藝復雜，制作成本高。

得到柔軟振膜和剛性背極后，也要解決振膜與背極粘連的問題，到目前方法很多，比較有效的是制作防粘連突起，但是需要增加工藝步驟，加大了成本。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有電容式傳聲器芯片技術中存在的問題，針對當前電容式傳聲器芯片結構設計中存在的不足，提出了一種具有新結構的電容式傳聲器芯片，從而簡化工藝步驟，并改善其性能。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：

一種電容式傳聲器芯片，包括基底、絕緣層、導電層、內懸梁支撐，外懸梁支撐、振膜、內懸梁、外懸梁及內懸梁邊框、外懸梁邊框，下電極、上電極；其中：

基底、絕緣層中心有貫通孔，為背腔；

基底上表面固連有絕緣層，絕緣層之上固接導電層，導電層包括背極、電極引線、支撐隔離以及周邊層，導電層的中間區域為背極，背極中心區域正對背腔上開口區域，形成一個懸浮區，懸浮區上有多數個聲孔，背腔以外的背極與絕緣層固結；背極與電極引線相連，背極通過隔離槽與支撐隔離電隔離，背極通過隔離槽與周邊層電隔離；導電層中的背極為電容結構的一個電極板；

導電層之上固結內懸梁支撐、外懸梁支撐，內懸梁支撐固接于支撐隔離之上，內懸梁支撐之上固結內懸梁邊框；外懸梁支撐固結于周邊層之上，在外懸梁支撐一側有貫通孔，貫通孔內徑不小于電極引線邊緣，在外懸梁支撐之上固結外懸梁邊框；在貫通孔內電極引線上表面設有下電極；