[實用新型]梁式振膜及其組成的傳聲器芯片

無效

• 申請號: 200720149479.0
• 申請日: 2007-06-06
• 公開（公告）號: CN201063851Y
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 宋青林;龐勝利;陶永春;劉同慶
• 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;H04R7/00
• 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

本實用新型涉及傳聲器技術領域，特別是半導體電容式傳聲器芯片，是一種梁式振膜及其組成的傳聲器芯片。

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由振膜、背極形成的電容結構，目前大多報導和專利采用雙膜電容結構，在硅片上利用微機械加工技術制作振膜和背極雙膜電容結構。對于單膜電容式硅傳聲器的研究、報導罕見，文獻Fabrication?of?silicon?condenser?microphone?using?single?wafertechnology，Journal?of?microelectromechanical?systems，VOL.1.No.3，1992，p147-154，報導了一種單膜電容式硅傳聲器，利用振膜邊緣和硅基底形成電容結構，硅基底作為背極，背極中心大孔作為聲孔。此報導存在著不足，由于振膜邊緣與周邊相連，接收聲波的時候，最大振動在振膜的中心，振膜邊緣的振動較小，由于振膜中心正對背極聲孔，振幅最大區域的機械靈敏度沒有得到利用，振膜機械靈敏度對傳聲器靈敏度貢獻??；美國專利US5,870,482描述了懸臂梁式振膜，懸臂梁一端固定，利用自由端邊緣與背極構成電容，這種結構機械靈敏度對傳聲器靈敏度貢獻很大，但是結構制作比較復雜，同時懸臂梁三端自由，振膜的姿態和可靠性較難得到保證；美國公開專利US2006/0093170?A1，提出了懸梁均勻分布的單膜結構，利用振膜邊緣與背極形成電容，懸梁提高了機械靈敏度對傳聲器輸出靈敏度的貢獻，但還是不能實現所述的振膜平動模型。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決現有單膜電容式傳聲器芯片技術中存在的問題，針對當前存在的不足，提出了一種梁式振膜及其組成的傳聲器芯片，梁式振膜組成的單膜電容式傳聲器芯片，有效提高靈敏度，并改善其性能及可靠性。

為達到上述目的，本實用新型的技術解決方案是：

一種梁式振膜，用于電容式傳聲器芯片，包括振膜、外懸梁、外懸梁邊框；其振膜為梁式條狀，在振膜的縱方向上兩端各設有至少一個外懸梁，外懸梁為均衡對稱結構且與振膜充分連接用于振膜保持水平平衡狀態，振膜通過外懸梁與外懸梁邊框固連；梁式振膜中心部為片狀，在片狀邊緣到振膜外邊緣區域內設有多數個孔。

所述的梁式振膜，其外懸梁為人字形、雙人字形或一字形。

所述的梁式振膜，其是由低應力多晶硅材料制作，并通過摻磷或硼，形成n型或p型導電層。

所述的梁式振膜，其所述一字形懸梁連接的梁式振膜，外懸梁為多數個，其一字形懸梁，從中間到兩邊寬度依次減小。

所述的梁式振膜，其所述多數個一字形懸梁，為五個。

一種所述的梁式振膜組成的傳聲器芯片，是振膜在上，背極在下的單膜電容式結構，包括基底、絕緣層、導電層、下電極、上電極；基底作為背極，基底中心有一聲孔，基底上表面固接有絕緣層，絕緣層包括至少兩個外懸梁支撐和周邊絕緣層，周邊絕緣層上表面固接有導電層，基底上表面還設有下電極；其梁式振膜的至少兩個外懸梁邊框分別固連在外懸梁支撐上表面，其中一外懸梁邊框上表面固接有上電極，梁式振膜的片狀中心部覆蓋聲孔，振膜上設孔區域與基底構成電容。

所述的傳聲器芯片，其所述基底為半導體硅。

所述的傳聲器芯片，其所述絕緣層為PSG、LTO、TEOS氧化硅。

所述的傳聲器芯片，其所述上電極和下電極為金屬金或鋁。

本實用新型的電容式傳聲器芯片，振膜為梁式結構，梁的縱方向上振膜兩端固接，在與梁垂直的方向上振膜自由，振膜的邊緣與基底形成電容結構。振膜振動時，振膜的最大位移在梁的中線位置，振膜的最大機械靈敏度貢獻給輸出靈敏度?；鬃鳛楸硺O，背極中間有一個大孔——聲孔，振膜覆于此聲孔之上。振膜正對聲孔范圍之外設有的無數小孔，這些小孔配合背極聲孔釋放振膜和背極之間原有的犧牲層，并對傳聲器的頻響特性有改善作用。

振膜兩端固接于基底，可以選用多種形式連接，這種梁式振膜的優點為最大限度發揮出振膜的機械靈敏度，即在靈敏度達到要求的前提下，可以有效的保證振膜抗跌落等可靠性；基底作為背極，有很強的剛性。此結構的傳聲器芯片結構簡單、工藝難度低、成本低、可靠性高。