[發明專利]MEMS麥克風及其制作方法

有效

• 申請號: 202110728000.3
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113365197B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 周宗燐;卓彥萱;邱冠勛;王喆
• 申請（專利權）人: 歌爾微電子股份有限公司
• 主分類號: H04R19/04
• 分類號: H04R19/04;H04R19/00;H04R31/00;B81C1/00;B81B7/02
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 張娓娓;袁文婷

本發明提供一種MEMS麥克風及其制作方法，其中MEMS麥克風包括由外殼和基板形成的封裝結構，在封裝結構內部設置有MEMS芯片，MEMS芯片包括基底、設置在基底上的振膜、背極，基底包括連接柱和位于連接柱內部的中央柱，連接柱與中央柱在基底上形成背洞，在位于中央柱上方位置的振膜上設置有通孔，通孔用于釋放振膜的中間區域的拘束；在背極上設置有用于限位振膜向上運動的限位件，中央柱用于限位振膜向下運動的范圍，限位件與中央柱共同限位振膜在外部聲壓的作用下的位移量。利用本發明，能夠解決由于現有的MEMS麥克風結構中在MEMS芯片的振膜過大變形在中心區域及四周邊緣位置產生應力從而影響MEMS麥克風性能的問題。

技術領域

本發明涉及電聲轉換技術領域，更為具體地，涉及一種MEMS麥克風及其制作方法。

背景技術

MEMS(Micro?electro?mechanical?Systems，微機電系統)麥克風是一種用微機械加工技術制作出來的電能換聲器，其具有體積小、頻響特性好、噪聲低等特點。隨著電子設備的小巧化、薄型化發展，MEMS麥克風被越來越廣泛地運用到這些設備上。

現有的MEMS麥克風結構包括由金屬外殼和基板組成的封裝結構，在封裝結構內部的基板上設置有ASIC芯片和MEMS芯片，在基板上還設置有與外部連通的入聲孔，其中，MEMS芯片包括基底、設置在基底上的振膜以及背極，并且振膜與背極形成電容器，振膜隨著聲壓變化震動來感測聲音。在圖4-1和圖4-2所示的實施例中，MEMS麥克風的MEMS芯片形成的背洞是扇形結構，此扇形背洞結構是硅基底的中央柱11與兩邊的連接柱形成的，并且背洞的中央11的頂端、振膜層3、背極板層(對晶硅背極板5和氮化硅背極板)的中心區域相連接，使得振膜形成甜甜圈式的結構。其中，這種甜甜圈式的結構，當振膜受吹氣壓力時，容易撞擊或緊貼背極板，因此振膜的過大形變導致在中心區域及四周邊緣位置產生應力從而遭受破壞。

為解決上述問題，本發明提供了一種新的MEMS麥克風及其制作方法。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的是提供一種MEMS麥克風及其制作方法，以解決由于現有的MEMS麥克風結構中在MEMS芯片的振膜過大變形在中心區域及四周邊緣位置產生應力從而影響MEMS麥克風性能的問題。

本發明提供的MEMS麥克風，包括由外殼和基板形成的封裝結構，在所述封裝結構內部的基板上設置有MEMS芯片，所述MEMS芯片包括基底、設置在所述基底上的振膜、背極，其特征在于，

所述基底包括連接柱和位于所述連接柱內部的中央柱，所述連接柱與所述中央柱在所述基底上形成背洞，其中，

在位于所述中央柱上方位置的振膜上設置有通孔，所述通孔用于釋放所述振膜的中間區域的拘束；

在所述背極上設置有用于限位所述振膜向上運動的限位件，所述中央柱用于限位所述振膜向下運動的范圍，所述限位件與所述中央柱共同限位所述振膜在所述外部聲壓的作用下的位移量。

此外，優選的方案是，所述MEMS芯片還包括熱氧化層，其中，

所述熱氧化層設置在所述基底上，所述振膜設置在所述熱氧化層上。

此外，優選的方案是，所述MEMS芯片還包括犧牲層，其中，

所述犧牲層設置在所述振膜與所述背極之間，所述振膜與所述背極作為形成可變電容器的電極板。

此外，優選的方案是，在所述背極上設置有金屬層，其中，

所述金屬層作為所述背極的電極板。

此外，優選的方案是，所述金屬層為鉻金屬層或者金金屬層。

此外，優選的方案是，所述背洞為環形背洞或者扇型背洞；所述通孔為環形通孔。