微机电麦克风及其制造方法技术

公开了一种微机电麦克风及其制造方法。该微机电麦克风包括：背极板、振膜、以及传感层，其中，所述背极板包括第一表面和第二表面，所述振膜与所述背极板的所述第一表面相对并且相隔预定距离设置，使得可振动的所述振膜与所述背极板之间形成电场，所述传感层贴附于所述背极板的所述第二表面，所述传感层的形变带动所述背极板发生形变。本发明专利技术提供的微机电麦克风在具有麦克风功能的基础上集成了其他物理量的传感功能，且结构紧凑，节省布局面积。

Microelectromechanical microphones and their manufacturing methods

A microelectromechanical microphone and a manufacturing method are disclosed. The MEMS microphone comprises a back plate, a diaphragm, and the sensing layer, wherein the back plate includes a first surface and a second surface of the diaphragm and the back plate opposing the first surface and a predetermined distance set, so that the diaphragm vibration and the electric field is formed between the plates, the second surface of the sensing layer is attached to the back plate, the deformation of the sensing layer drives the back plate deformation. The microelectromechanical microphone provided by the invention integrates the sensing function of other physical quantities on the basis of microphone function, and has compact structure and saving layout area.

【技术实现步骤摘要】
微机电麦克风及其制造方法
本专利技术涉及复合传感器邻域，更具体地，涉及一种微机电麦克风及其制造方法。
技术介绍
微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。MEMS是一项革命性的新技术，广泛应用于高新技术产业，是一项关系到国家的科技发展、经济繁荣和国防安全的关键技术MEMS器件是在微电子技术基础上发展起来的采用微加工工艺制作的电子机械器件，已经广泛地用作传感器和执行器，微机电麦克风就是其中的代表。目前，传感器融合的趋势非常明显，但不同传感器之间的MEMS制程和封装制程差异较大，其专业性也存在一定互斥关系，因此多见当前的传统方案是多种传感器组装到一块电路板上以获得各自的物理量。现有技术中，将压力计的MEMS和专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuits，ASIC)芯片与微机电麦克风的MEMS和ASIC芯片封装到一个壳体中，使得从视觉上只看到一个产品，而该产品同时提供两种物理量信息，这样可以节省一些封装的成本。但上述复合型的传感器只是单纯将两种独立的传感器封装在一起，其结构及布局面积往往大于两者的加和。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种微机电麦克风，该微机电麦克风在具有麦克风功能的基础上集成了其他物理量的传感功能，且结构紧凑，节省布局面积。本专利技术的另一个目的在于提供一种制造微机电麦克风的方法，依据该方法得到的微机电麦克风结构紧凑，节省布局面积，且在具有麦克风功能的基础上集成了其他物理量的传感功能。根据本专利技术的一方面，提供一种微机电麦克风，包括：背极板，所述背极板包括第一表面和第二表面；振膜，所述振膜与所述背极板的所述第一表面相对并且相隔预定距离设置，使得可振动的所述振膜与所述背极板之间形成电场；传感层，所述传感层贴附于所述背极板的所述第二表面，所述传感层的形变带动所述背极板发生形变。优选地，所述传感层敏感的信号频率为0～20赫兹。优选地，所述传感层材料为多孔硅或聚酰亚胺。优选地，所述传感层为湿敏传感层。优选地，所述背极板发生形变的范围为所述振膜与所述背极板之间相隔的所述预定距离的-12％～+12％。优选地，所述微机电麦克风还包括：衬底，所述衬底包括声腔，所述振膜位于所述衬底上并且通过所述声腔与外部连通以接收声音信号；支撑层，所述支撑层设置在所述衬底与所述振膜之间以及所述振膜与所述背极板之间。优选地，所述微机电麦克风还包括：专用集成电路，所述专用集成电路与所述背极板以及所述振膜电连接。优选地，所述专用集成电路包括：金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOS管)，所述专用集成电路通过检测所述MOS管的温度特性输出与温度有关的电信号。根据本专利技术的另一方面，提供一种制造微机电麦克风的方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成振膜；在所述振膜上形成支撑层；在所述支撑层上形成背极板，所述背极板与所述振膜相隔预定距离；在所述背极板上形成传感层；在所述衬底内形成声腔，所述声腔贯穿所述衬底相对的两个表面。优选地，在所述衬底与所述振膜之间也形成支撑层。优选地，所述传感层采用聚酰亚胺制成，所述形成传感层步骤在工艺温度超过300摄氏度的全部步骤之后。优选地，所述形成声腔步骤和/或在所述形成声腔步骤之前的步骤中工艺温度超过300摄氏度，形成所述声腔后进行所述形成传感层步骤，在形成传感层步骤之后的步骤工艺温度低于300摄氏度。优选地，所述形成声腔步骤采用感应耦合等离子体刻蚀工艺，形成所述声腔后进行所述形成传感层步骤，形成所述传感层后采用湿法刻蚀工艺图案化所述支撑层。根据本专利技术的微机电麦克风，在具有麦克风功能的基础上集成了其他物理量的传感功能，且结构紧凑，节省布局面积。通过检测MOS管温度特性输出与温度相关的电信号，使得微机电麦克风还可以输出温度物理量，从而使得该微机电麦克风更适用于消费电子、物联网、智能家居等终端产品在声学、温度、湿度等多种物理量都有要求的场合。根据本专利技术的制造微机电麦克风的方法，其制造的微机电麦克风结构紧凑，节省布局面积，且在具有麦克风功能的基础上集成了其他物理量的传感功能。将形成传感层步骤设置在工艺温度超过300摄氏度的步骤后，使得该微机电麦克风中的传感层的物理量传感特性如温敏或湿敏特性不受后道制程的影响，保证所述微机电麦克风的正常工作。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1示出根据本专利技术具体实施例的微机电麦克风的立体图。图2示出根据本专利技术具体实施例的微机电麦克风的立体分解图。图3示出根据本专利技术具体实施例的微机电麦克风的俯视图。图4示出根据本专利技术具体实施例的微机电麦克风的截面图。图5a至图5d示出根据本专利技术具体实施例的微机电麦克风的制造方法的各个阶段的截面图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本专利技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“A直接在B上面”或“A在B上面并与之邻接”的表述方式。在本申请中，“A直接位于B中”表示A位于B中，并且A与B直接邻接。本专利技术提供一种微机电麦克风，该微机电麦克风包括：背极板、振膜、以及传感层，其中，所述背极板包括第一表面和第二表面，所述振膜与所述背极板的所述第一表面相对并且相隔预定距离设置，使得可振动的所述振膜与所述背极板之间形成电场，所述传感层贴附于所述背极板的所述第二表面，所述传感层的形变带动所述背极板发生形变。本专利技术提供的微机电麦克风在具有麦克风功能的基础上集成了其他物理量的传感功能，且结构紧凑，节省布局面积。下面结合附图1至图4具体说明本专利技术的微机电麦克风的实施例，在下文中描述了本专利技术的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本专利技术。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本专利技术。图1至图4分别示出根据本专利技术具体实施例的微机电麦克风的立体图、立体分解图、俯视图以及截面图，其中图3中的线A-A′示出截面图的截取位置。该微机电麦克风包括背极板140，所述背极板140包括第一表面和第二表面；振膜130，所述振膜130与所述背极板140的所述第一表面相对并且相隔预定距离设置，使得可振动的所述振膜130与所述背极板140之间形成电场；以及传感层150，所述传感层150贴附于所述背极板140的所述第二表面，所述传感层150的形变带动所述背极板140发生形变。进一步地，本实施例的微机电麦克风还包括：衬底110，所述衬底110包括声腔111，所述振膜130位于所述衬底110的上方，所述振膜130通过所述声腔11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电麦克风，其特征在于，包括：背极板，所述背极板包括第一表面和第二表面；振膜，所述振膜与所述背极板的所述第一表面相对并且相隔预定距离设置，使得可振动的所述振膜与所述背极板之间形成电场；传感层，所述传感层贴附于所述背极板的所述第二表面，所述传感层的形变带动所述背极板发生形变。

【技术特征摘要】
1.一种微机电麦克风，其特征在于，包括：背极板，所述背极板包括第一表面和第二表面；振膜，所述振膜与所述背极板的所述第一表面相对并且相隔预定距离设置，使得可振动的所述振膜与所述背极板之间形成电场；传感层，所述传感层贴附于所述背极板的所述第二表面，所述传感层的形变带动所述背极板发生形变。2.根据权利要求1所述的微机电麦克风，其特征在于，所述传感层敏感的信号频率为0～20赫兹。3.根据权利要求2所述的微机电麦克风，其特征在于，所述传感层材料为多孔硅或聚酰亚胺。4.根据权利要求3所述的微机电麦克风，其特征在于，所述传感层为湿敏传感层。5.根据权利要求4所述的微机电麦克风，其特征在于，所述背极板发生形变的范围为所述振膜与所述背极板之间相隔的所述预定距离的-12％～+12％。6.根据权利要求1所述的微机电麦克风，其特征在于，还包括：衬底，所述衬底包括声腔，所述振膜位于所述衬底上并且通过所述声腔与外部连通以接收声音信号；支撑层，所述支撑层设置在所述衬底与所述振膜之间以及所述振膜与所述背极板之间。7.根据权利要求6所述的微机电麦克风，其特征在于，还包括：专用集成电路，所述专用集成电路与所述背极板以及所述振膜电连接。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：万蔡辛，朱佳辉，孙丽娜，
申请(专利权)人：北京卓锐微技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11