一种压电式MEMS麦克风制造技术

本发明专利技术涉及声电转换的技术领域，提供了一种压电式MEMS麦克风，包括：具有背腔的基底和压电振膜，压电振膜包括悬置部和与基底连接的基底固定部，压电振膜还包括连接基底固定部和悬置部的支撑部，悬置部通过支撑部悬置于背腔上方，压电式MEMS麦克风还包括限位结构，悬置部包括与限位结构沿振动方向的投影范围重叠的中部膜，限位结构与中部膜形成压电振膜的固定结构。压电振膜在氧化层释放之后，在压电振膜内残余应力的作用下，中部膜向上或向下进行形变，并与对应的限位结构连接，以完全释放应力和梯度应力。应用本技术方案解决了现有技术中膜片由于加工工艺过程中的应力分布不均导致形变不一，进而影响麦克风的灵敏度等性能的一致性的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种压电式MEMS麦克风
本专利技术涉及声电转换
，尤其涉及压电式MEMS麦克风。
技术介绍
压电式MEMS麦克风相比于传统的电容式MEMS麦克风具有很多优势，包括防尘性和防水性以及较高的最大输出声压(AOP)等。受限于压电膜层的溅射生长工艺，压电膜层的应力较大且分布不均匀，沿着膜层生长的厚度方向存在较大的梯度应力。这些应力和梯度应力的存在，导致无论是对膜片四周进行固定、或者是在膜片当中进行局部固定都无法避免膜片的翘曲、形变等。膜片的翘曲和形变会进一步的增大泄气槽的间隙，且形变和翘曲的程度不一，难以控制，进而进一步影响压电麦克风的性能，比如信噪比、低频衰减、性能的一致性等；而且这一形变和翘曲也会对产品的可靠性造成影响.因此，有必要提供一种压电式MEMS麦克风。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压电式MEMS麦克风，以解决现有技术中膜片由于加工工艺过程中的应力分布不均导致形变不一，进而影响麦克风的灵敏度、谐振峰以及低频衰减等性能的一致性的技术问题。本专利技术的技术方案如下：一种压电式MEMS麦克风，包括：具有背腔的基底和设置在所述基底上的压电振膜，所述压电振膜包括位于中间位置的悬置部和环绕所述悬置部并与所述基底固定连接的基底固定部，所述压电振膜还包括连接所述基底固定部和所述悬置部的支撑部，所述悬置部通过所述支撑部悬置于所述背腔上方，所述压电式MEMS麦克风还包括固定于所述悬置部的限位结构，所述悬置部包括由所述限位结构围设形成的的中部膜，所述限位结构与所述中部膜形成所述压电振膜的固定结构。进一步地，所述悬置部与所述基底固定部间隔设置形成第一透气缝，所述支撑部自所述基底固定部朝向所述悬置部延伸至与所述悬置部连接。进一步地，所述悬置部还包括自所述中部膜边缘朝向所述基底延伸形成的周部膜，所述周部膜设有沿振动方向贯穿其上的开口，所述开口自所述周部膜的边缘延伸至所述中部膜，所述支撑部自所述基底固定部延伸并通过所述开口与所述中部膜连接。进一步地，所述开口为若干个，若干个所述开口间隔设置，所述周部膜包括位于相邻所述开口间的若干个周部子膜。进一步地，所述第一透气缝位于所述基底固定部与所述周部子膜之间，所述周部子膜与所述支撑部间隔形成第二透气缝，所述第一透气缝与所述第二透气缝连通。进一步地，所述限位结构包括若干个环绕所述压电振膜的中心呈环形设置且相互间隔设置的限位件，若干所述限位件与若干个所述周部子膜一一对应设置。进一步地，所述限位件为圆弧形，若干所述限位件环绕所述压电振膜的中心呈圆环形设置。进一步地，所述限位结构以所述压电振膜的中心为环心呈环形结构设置。进一步地，所述限位结构以所述压电振膜的中心为圆心呈圆环形结构设置。进一步地，所述限位结构以所述压电振膜的中心为圆心呈圆形结构设置。本专利技术的有益效果在于：基底固定部固定连接于基底上，悬置部位于中间位置，且悬置部通过支撑部与基底固定部连接并悬置于背腔上方；压电式MEMS麦克风还包括固定于悬置部的限位结构，其中，悬置部包括由限位结构围设形成的中部膜，限位结构和中部膜形成了压电振膜的固定结构。根据压电振膜中残余应力的数值和方向，在悬置部的一侧设置有限位结构，且限位结构的数量不限定。压电振膜在氧化层释放工艺之后，在压电振膜内残余应力的作用下，中部膜向上或向下进行形变，并与对应的限位结构连接，以完全释放压电振膜的应力和梯度应力；即限位结构和中部膜形成压电振膜的固定结构，且压电振膜在限位结构和中部膜的共同作用下进行自由振动。应用本技术方案解决了现有技术中膜片由于加工工艺过程中的应力分布不均导致形变不一，进而影响麦克风的灵敏度等性能的技术问题。【附图说明】图1为本专利技术一种压电式MEMS麦克风的结构示意图；图2为本专利技术一种压电式MEMS麦克风的结构示意图；图3为本专利技术一种压电式MEMS麦克风的结构示意图；图4为本专利技术一种压电式MEMS麦克风的结构示意图；图5为图1中A-A方向的剖视图；图6为图1在氧化层释放前B-B方向的剖视图；图7为图1在氧化层释放后B-B方向的剖视图。【具体实施方式】需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步说明。参见图1、图5及图7，一种压电式MEMS麦克风，包括：具有背腔10a的基底10和设置在基底10上的压电振膜20，压电振膜20包括位于中间位置的悬置部22和环绕悬置部22并与基底10固定连接的基底固定部21，压电振膜20还包括连接基底固定部21和悬置部22的支撑部23，悬置部22通过支撑部23悬置于背腔10a上方，压电式MEMS麦克风还包括固定于所述悬置部22的限位结构30，悬置部22包括由限位结构30围设形成的中部膜221，限位结构30与中部膜221形成压电振膜20的固定结构。压电振膜20由压电材料和电极材料复合而成，压电振膜20可以为圆形、曲形或者多边形等，在本实施例中，压电振膜20呈矩形结构设置。基底10则由半导体材料制成，例如硅，背腔10a纵向贯穿基底10，其中，背腔10a可以通过体硅工艺或干法刻蚀形成。在本技术方案中，基底固定部21固定连接于基底10上，悬置部22位于中间位置，且悬置部22通过支撑部23与基底固定部21连接并悬置于背腔10a上方；压电式MEMS麦克风还包括固定于悬置部22的限位结构30，其中，悬置部22包括由限位结构30围设形成的中部膜221，限位结构30和中部膜221形成了压电振膜20的固定结构。即根据压电振膜20中残余应力的数值和方向，在悬置部22的一侧设置有限位结构30，且限位结构30的数量不限定。压电振膜20在氧化层释放工艺之后，在压电振膜20内残余应力的作用下，中部膜221向上或向下进行形变，并与对应的限位结构30连接，以完全释放压电振膜20的应力和梯度应力；即限位结构30和中部膜221形成压电振膜20的固定结构，且压电振膜20并在限位结构30和中部膜221的共同作用进行自由振动。应用本技术方案解决了现有技术中膜片由于加工工艺过程中的应力分布不均导致形变不一，进而影响麦克风的灵敏度等性能的技术问题。图6揭示了在氧化层40释放前中部膜221与限位结构30的位置关系，此时中部膜221与限位结构30相间隔，未形成压电式MEMS麦克风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电式MEMS麦克风，包括：具有背腔的基底和设置在所述基底上的压电振膜，所述压电振膜包括位于中间位置的悬置部和环绕所述悬置部并与所述基底固定连接的基底固定部，其特征在于，所述压电振膜还包括连接所述基底固定部和所述悬置部的支撑部，所述悬置部通过所述支撑部悬置于所述背腔上方，所述压电式MEMS麦克风还包括固定于所述悬置部的限位结构，所述悬置部包括由所述限位结构围设形成的中部膜，所述限位结构与所述中部膜形成所述压电振膜的固定结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种压电式MEMS麦克风，包括：具有背腔的基底和设置在所述基底上的压电振膜，所述压电振膜包括位于中间位置的悬置部和环绕所述悬置部并与所述基底固定连接的基底固定部，其特征在于，所述压电振膜还包括连接所述基底固定部和所述悬置部的支撑部，所述悬置部通过所述支撑部悬置于所述背腔上方，所述压电式MEMS麦克风还包括固定于所述悬置部的限位结构，所述悬置部包括由所述限位结构围设形成的中部膜，所述限位结构与所述中部膜形成所述压电振膜的固定结构。


2.根据权利要求1所述的压电式MEMS麦克风，其特征在于，所述悬置部与所述基底固定部间隔设置形成第一透气缝，所述支撑部自所述基底固定部朝向所述悬置部延伸至与所述悬置部连接。


3.根据权利要求2所述的压电式MEMS麦克风，其特征在于，所述悬置部还包括自所述中部膜边缘朝向所述基底延伸形成的周部膜，所述周部膜设有沿振动方向贯穿其上的开口，所述开口自所述周部膜的边缘延伸至所述中部膜，所述支撑部自所述基底固定部延伸并通过所述开口与所述中部膜连接。


4.根据权利要求3所述的压电式MEMS麦克风，其特征在于，所述开口为若干个，若干个所述开口间...

【专利技术属性】
技术研发人员：段炼，张睿，
申请(专利权)人：瑞声声学科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44