一种双振膜MEMS麦克风及其制造方法技术

本发明专利技术属于麦克风技术领域，公开了一种双振膜MEMS麦克风及其制造方法，包括背板单元、第一振膜、第二振膜和若干连接单元，背板单元绝缘支撑于第一振膜和第二振膜之间，背板单元开设有若干通孔，连接单元穿设于通孔，若干通孔与若干连接单元一一对应设置，通孔与连接单元形成第一环形孔；连接单元包括若干连接柱、连接块、连接板和立柱，连接柱一端连接于第一振膜朝向第二振膜的一侧；连接块一端连接于第二振膜朝向第一振膜的一侧，连接块具有容纳槽，容纳槽的槽口朝向第一振膜；连接板连接连接块和若干连接柱，容纳槽与连接板形成容纳腔；立柱填充于容纳腔。本发明专利技术在不增大振膜面积的情况下提高信噪比，降低工艺难度，提高结构可靠性。构可靠性。构可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种双振膜MEMS麦克风及其制造方法


[0001]本专利技术涉及麦克风
，尤其涉及一种双振膜MEMS麦克风及其制造方法。

技术介绍

[0002]MEMS麦克风是一种电能换声器，如图1所示，为目前常见的MEMS麦克风，其主要结构由一个振膜2＇和一个背板1＇构成，振膜2＇与背板1＇间隔一定的距离，形成一近似平行的电容器，当振膜2＇在声波的作用下产生振动时，振膜2＇与背板1＇间的电容会随着两者之间距离的变化而改变，从而将声音信号转变为电信号，再经过ASIC电路放大后输出。
[0003]虽然目前单振膜单背板MEMS麦克风制造工艺已经比较成熟，且通过设计和工艺优化，其信噪比（SNR）可以达到68dB，但要在此基础上进一步提高信噪比，单振膜单背板MEMS麦克风往往只能通过增大芯片振膜面积的方式来实现，芯片振膜2＇面积的增大，一方面会降低振膜2＇的抗振能力容易破膜，降低其可靠性，导致使用过程中的失效概率大大增加，另一方面也会导致封装形式受限，很难采用较小尺寸的封装形式，因而应用市场会受到很大限制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的在于提供一种双振膜MEMS麦克风，在不增大振膜面积的情况下提高信噪比。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种双振膜MEMS麦克风，包括背板单元、第一振膜和第二振膜，所述背板单元绝缘支撑于所述第一振膜和所述第二振膜之间，所述背板单元与所述第一振膜形成第一可变电容，所述背板单元与所述第二振膜形成第二可变电容，所述背板单元开设有若干通孔，所述双振膜MEMS麦克风还包括穿设于所述通孔的若干连接单元，若干所述通孔与若干所述连接单元一一对应设置，所述通孔与所述连接单元形成第一环形孔；所述连接单元包括：若干连接柱，一端连接于所述第一振膜朝向所述第二振膜的一侧；连接块，一端连接于所述第二振膜朝向所述第一振膜的一侧，所述连接块具有容纳槽，所述容纳槽的槽口朝向所述第一振膜；连接板，连接所述连接块和若干所述连接柱，所述容纳槽与所述连接板形成容纳腔；立柱，填充于所述容纳腔；所述连接柱、所述连接板及所述连接块均为绝缘结构。
[0006]可选地，所述连接块上具有环形槽，所述环形槽与所述容纳槽的槽口方向相反，所述环形槽设置于所述容纳槽槽壁的四周，所述环形槽内设置有填充块。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供一种双振膜MEMS麦克风的制造方法，降低工艺难度，提高结构可靠性。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
一种双振膜MEMS麦克风的制造方法，包括：衬底上设置有底层绝缘层，在所述底层绝缘层上沉积形成第一振膜；在所述第一振膜上沉积第一绝缘层，在所述第一绝缘层上刻蚀若干组第一通孔组，每组所述第一通孔组包括至少两个间隔设置的第一通孔；在所述第一绝缘层上沉积第一背板绝缘层，并填充若干所述第一通孔组形成若干连接柱；在所述第一背板绝缘层上沉积中间导电层，在所述中间导电层上刻蚀若干个第二通孔和若干第三通孔，若干所述第三通孔与若干组所述第一通孔组一一对应设置；在所述中间导电层上沉积第二背板绝缘层，并在所述第二通孔和所述第三通孔上沉积所述第二背板绝缘层的材料，在所述第二通孔对应的位置同时蚀刻沉积所述第二背板绝缘层和所述第一背板绝缘层时的材料形成声孔；预设最大外缘，使所述第一通孔组的各个所述第一通孔均位于所述最大外缘内，在所述第三通孔与所述最大外缘形成的第一环形孔的位置同时刻蚀沉积所述第二背板绝缘层和所述第一背板绝缘层时的材料，所述第一环形孔内的所述第一背板绝缘层材料和所述第二背板绝缘层材料形成连接板；在所述第二背板绝缘层上沉积第二绝缘层，在所述连接板对应位置蚀刻第二环形孔并在所述连接板上形成立柱；在所述第二环形孔内填充与所述第二绝缘层材质不同的第一种绝缘材料形成连接块；在所述第二绝缘层上沉积第二振膜，在所述第二振膜沿厚度方向蚀刻释放孔；在所述衬底上刻蚀背腔，通过所述释放孔对部分所述第一绝缘层和部分所述第二绝缘层进行释放，通过所述背腔对部分底层绝缘层进行释放，形成双振膜MEMS麦克风。
[0009]可选地，在所述底层绝缘层上沉积形成所述第一振膜之前，还包括：在所述底层绝缘层上刻蚀第一凹槽，沉积形成所述第一振膜的同时填充所述第一凹槽形成第一褶皱结构。
[0010]可选地，在所述第一振膜上沉积所述第一绝缘层后，还包括：在所述第一绝缘层上刻蚀若干第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一通孔组错开设置；在所述第一绝缘层上沉积所述第一背板绝缘层时，填充所述第二凹槽形成第一突起结构。
[0011]可选地，在所述中间导电层上沉积所述第二背板绝缘层时，所述中间导电层上沉积的所述第二背板绝缘层材料的厚度与所述第一背板绝缘层上沉积的所述第二背板绝缘层材料的厚度相同。
[0012]可选地，在所述第二背板绝缘层上沉积所述第二绝缘层之前，还包括：在所述第二背板绝缘层上沉积与所述第一背板绝缘层和所述第二背板绝缘层均不同材质的第二种绝缘材料，使其填充于所述声孔和所述第一环形孔；研磨绝缘材料使所述第二背板绝缘层露出，并使所述第二背板绝缘层与填充的所述第二种绝缘材料呈平面结构。
[0013]可选地，在所述第二背板绝缘层上沉积所述第二绝缘层之后，还包括：在所述第二绝缘层上刻蚀若干第三凹槽，所述第三凹槽与所述第二环形孔错开设
置；在所述第二绝缘层上沉积所述第二振膜时，填充所述第三凹槽形成第二褶皱结构。
[0014]可选地，在所述第二环形孔内填充与所述第二绝缘层材质不同的所述第一种绝缘材料时，还包括：在所述第二绝缘层上沉积一层所述第一种绝缘材料，刻蚀所述第一种绝缘材料，使其呈环形支撑结构设置于所述第二绝缘层和所述第二振膜的外边缘之间。
[0015]可选地，在所述第二绝缘层上蚀刻所述第三凹槽之前，还包括：在所述第二绝缘层上蚀刻第四凹槽；在所述第二绝缘层上沉积所述第一种绝缘材料时，填充所述第四凹槽形成第二突起结构。
[0016]可选地，所述连接块上具有环形槽，所述环形槽间隔设置于所述立柱的外周，在所述第二绝缘层上沉积所述第二振膜时，填充所述环形槽形成填充块。
[0017]可选地，在所述底层绝缘层上沉积形成第一振膜后，还包括：在第一振膜上刻蚀若干泄气孔，所述泄气孔与所述第一通孔组错开设置。
[0018]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种双振膜MEMS麦克风，通过设置两个振膜即第一振膜、第二振膜，以及背板单元，两个振膜分别位于背板单元的两侧，通过连接结构相连两个振膜，与背板单元组成两个近似平行的差分电容器。当该双振膜MEMS麦克风接受到声音信号时，两个振膜可以向同一方向一起振动，产生相同的位移，但两个振膜与背板单元间的距离之和保持不变，实现差分信号的输出，抵消掉噪声信号的干扰，因而可以在同样芯片面积的单振膜单背板MEMS麦克风的基础上，提高MEMS麦克风的信噪比3dB以上；或者实现同样的硅麦克风信噪比时，其振膜的面积可以减少一半，大大减少了芯片面积，从而在保证提高信噪比的同时，不增加芯片面积，提高了使用过程中的可靠性，便于封装。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双振膜MEMS麦克风，其特征在于，包括背板单元（2）、第一振膜（302）和第二振膜（309），所述背板单元（2）绝缘支撑于所述第一振膜（302）和所述第二振膜（309）之间，所述背板单元（2）与所述第一振膜（302）形成第一可变电容，所述背板单元（2）与所述第二振膜（309）形成第二可变电容，所述背板单元（2）开设有若干通孔，所述双振膜MEMS麦克风还包括穿设于所述通孔的若干连接单元（1），若干所述通孔与若干所述连接单元（1）一一对应设置，所述通孔与所述连接单元（1）形成第一环形孔（3062）；所述连接单元（1）包括：若干连接柱（11），一端连接于所述第一振膜（302）朝向所述第二振膜（309）的一侧；连接块（12），一端连接于所述第二振膜（309）朝向所述第一振膜（302）的一侧，所述连接块（12）具有容纳槽，所述容纳槽的槽口朝向所述第一振膜（302）；连接板（13），连接所述连接块（12）和若干所述连接柱（11），所述容纳槽与所述连接板（13）形成容纳腔；立柱（14），填充于所述容纳腔；所述连接柱（11）、所述连接板（13）及所述连接块（12）均为绝缘结构。2.根据权利要求1所述的双振膜MEMS麦克风，其特征在于，所述连接块（12）上具有环形槽（121），所述环形槽（121）与所述容纳槽的槽口方向相反，所述环形槽（121）设置于所述容纳槽槽壁的四周，所述环形槽（121）内设置有填充块（15）。3.一种双振膜MEMS麦克风的制造方法，其特征在于，包括：衬底（300）上设置有底层绝缘层（301），在所述底层绝缘层（301）上沉积形成第一振膜（302）；在所述第一振膜（302）上沉积第一绝缘层（303），在所述第一绝缘层（303）上刻蚀若干组第一通孔组，每组所述第一通孔组包括至少两个间隔设置的第一通孔（3032）；在所述第一绝缘层（303）上沉积第一背板绝缘层（304），并填充若干所述第一通孔组形成若干连接柱（11）；在所述第一背板绝缘层（304）上沉积中间导电层（305），在所述中间导电层（305）上刻蚀若干个第二通孔（3051）和若干第三通孔（3052），若干所述第三通孔（3052）与若干组所述第一通孔组一一对应设置；在所述中间导电层（305）上沉积第二背板绝缘层（306），并在所述第二通孔（3051）和所述第三通孔（3052）上沉积所述第二背板绝缘层（306）的材料，在所述第二通孔（3051）对应的位置同时蚀刻沉积所述第二背板绝缘层（306）和所述第一背板绝缘层（304）时的材料形成声孔（3061）；预设最大外缘，使所述第一通孔组的各个所述第一通孔（3032）均位于所述最大外缘内，在所述第三通孔（3052）与所述最大外缘形成的第一环形孔（3062）的位置同时刻蚀沉积所述第二背板绝缘层（306）和所述第一背板绝缘层（304）时的材料，所述第一环形孔（3062）内的所述第一背板绝缘层（304）材料和所述第二背板绝缘层（306）材料形成连接板（13）；在所述第二背板绝缘层（306）上沉积第二绝缘层（307），在所述连接板（13）对应位置蚀刻第二环形孔（3072）并在所述连接板（13）上形成立柱（14）；在所述第二环形孔（3072）内填充与所述第二绝缘层（307）材质不同的第一种绝缘材料形成连接块（12）；在所述第二绝缘层（307）上沉积第二振膜（309），在所述第二振膜（309）沿厚度方向蚀
刻释放孔（3091）；在所述衬底（300）上刻蚀背腔（3001），通过所述释放孔（3091）对部分所述第一绝缘层（303）和部分所述第二绝缘层（307）进行释放，通过所述背腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪建民，
申请(专利权)人：迈感微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：