[發明專利]一種MEMS麥克風芯片及其制備方法、MEMS麥克風

有效

• 申請號: 202210243891.8
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114339557B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 繆建民;王志宏;張瑞珍
• 申請（專利權）人: 邁感微電子（上海）有限公司
• 主分類號: H04R19/00
• 分類號: H04R19/00;H04R19/04;H04R31/00;H04R7/16
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孔凡紅

本發明實施例公開了一種MEMS麥克風芯片及其制備方法、MEMS麥克風，MEMS麥克風芯片包括具有背腔的基底以及位于基底一側的壓電振膜，壓電振膜在基底上的正投影覆蓋背腔；壓電振膜包括主振膜和至少兩個輔振膜，沿平行于基底的方向，主振膜與輔振膜之間具有間隙；主振膜包括主體部和至少兩個第一固定端，第一固定端位于相鄰兩個輔振膜之間，主體部連接各個第一固定端，且懸置于背腔上；至少主振膜用于將入射聲壓轉化為電壓信號。本發明實施例的技術方案可以在不增大MEMS麥克風芯片的尺寸的情況下，提高MEMS麥克風的靈敏度并展寬其頻率響應范圍，有利于MEMS麥克風芯片的小型化設計。

技術領域

本發明實施例涉及麥克風技術領域，尤其涉及一種MEMS麥克風芯片及其制備方法、MEMS麥克風。

背景技術

麥克風是一種將聲音信號轉化為電信號的器件，MEMS麥克風是指基于MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微機電系統）技術制造的麥克風，MEMS麥克風具有尺寸小質量輕、安裝簡單、易形成陣列、成本低以及批量制造等特點，廣泛應用于消費電子領域的手機和筆記本電腦、汽車領域的免提電話以及醫學領域的助聽器等產品中。

MEMS麥克風包括電容式MEMS麥克風和壓電式MEMS麥克風。其中，壓電式MEMS麥克風使用壓電膜片作為拾音換能器，其工作原理是：入射聲壓在壓電薄膜內產生平面內的應力，由于壓電效應使得薄膜的兩面產生輸出電壓，將聲音信號轉化為電信號，實現聲音信號的讀取。

相比于傳統的電容式MEMS麥克風，壓電式MEMS麥克風消除了電容式MEMS麥克風中雙膜和三膜結構中振膜與背極板之間的氣隙，因而具有很多優勢，包括防塵性、防水性、高保真輸出特性以及超低啟動電流和零功率快速喚醒等，獲得了業界的廣泛關注。但是，壓電式MEMS麥克風的靈敏度與接收聲壓的壓電薄膜的面積呈正相關，如何使MEMS麥克風同時具備小型化和高靈敏度的優勢，是亟待解決的問題。

發明內容

本發明實施例提供一種MEMS麥克風芯片及其制備方法、MEMS麥克風，以在不增大MEMS麥克風芯片的尺寸的情況下，提高MEMS麥克風的靈敏度和頻率響應范圍，有利于MEMS麥克風芯片的小型化設計。

第一方面，本發明實施例提供了一種MEMS麥克風芯片，包括：

具有背腔的基底；

位于基底一側的壓電振膜，壓電振膜在基底上的正投影覆蓋背腔；

壓電振膜包括主振膜和至少兩個輔振膜，沿平行于基底的方向，主振膜與輔振膜之間具有間隙；主振膜包括主體部和至少兩個第一固定端，第一固定端位于相鄰兩個輔振膜之間，主體部連接各個第一固定端，且懸置于背腔上；

至少主振膜用于將入射聲壓轉化為電壓信號。

可選的，壓電振膜包括沿第一方向依次層疊設置的第一電極層、第一壓電層、第二電極層、第二壓電層和第三電極層；第一方向垂直于基底所在平面；

第一電極層包括位于第一固定端的第一主端部電極，第二電極層包括位于第一固定端的第二主端部電極，第三電極層包括位于第一固定端的第三主端部電極，第一主端部電極與第三主端部電極電連接；沿第一方向，第一主端部電極和第三主端部電極分別與第二主端部電極至少部分交疊，形成第一電容；

各第一固定端對應的第一電容串聯。

可選的，第一電極層還包括位于主體部的第一主體部電極，第一主體部電極與第一主端部電極分立設置；第二電極層還包括位于主體部的第二主體部電極，第二主體部電極與第二主端部電極分立設置；第三電極層還包括位于主體部的第三主體部電極，第三主體部電極與第三主端部電極分立設置；

第一主體部電極與第三主體部電極電連接；沿第一方向，第一主體部電極和第三主體部電極分別與第二主體部電極至少部分交疊，形成第二電容。