一种MEMS麦克风结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种MEMS麦克风结构及其制备方法，该MEMS麦克风结构包括基板、振膜、背极板、背板、背极及振膜引出电极，其中，基板中设有贯穿基板的空腔；振膜悬设于空腔上方，振膜中设有褶皱结构、泄气孔及振膜支架；多个包括第一声孔的背极板间隔悬设于振膜的上方；背板覆盖背极板的上表面，背板中设有第二声孔、背极引线孔、振膜引线孔及分隔层，第二声孔与第一声孔相互连通，背极引线孔的底面显露出背极板，振膜引线孔的底面显露出振膜；背极与背极板电连接，振膜引出电极与振膜电连接。本发明专利技术利用在背板中设置与振膜接触的分隔层，将器件的背面分隔成多个背极板，以得到多个独立工作的电容小板，使振膜振动均匀，提升器件的机械可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS麦克风结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于微机电
，涉及一种MEMS麦克风结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]MEMS(微型机电系统)麦克风也叫硅麦克风，是基于MEMS技术制造的麦克风，其是将一个电容器集成在硅晶圆上以实现声电信号的转换。由于MEMS麦克风具有体积小、功耗低、性能优异、一致性好、便于装配等优点，因而在智能手机和智能音箱设备上得到越来越广泛的引用。硅麦克风的核心部件是一层可以往复振动的柔性膜，柔性膜在声波的作用下产生振动，导致柔性膜和背板之间的距离发生变化，进而使电容系统的电容发生改变，从而将声波信号转化为电信号。
[0003]目前，当MEMS麦克风受到声压时，振膜的振动不均匀，局部的振动幅度较大，易造成背极板与振膜吸合，影响麦克风的使用，且麦克风的机械可靠性较差，在受到较大的声压时，振膜容易发生局部破裂，导致麦克风无法使用。此外，在麦克风的振膜与背极板之间的的局部区域出现杂质时，也会导致麦克风的使用出现故障。
[0004]因此，急需寻找一种提高麦克风机械可靠性并防止振膜与背极板吸合的MEMS麦克风结构。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种MEMS麦克风结构及其制备方法，用于解决现有技术中MEMS麦克风的机械可靠性差、振膜振动不均匀及振膜易于背极板吸合的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供了一种MEMS麦克风结构，包括：
[0007]基板，所述基板中设有在垂直方向上贯穿所述基板的空腔；
[0008]振膜，悬设于所述空腔的上方，所述振膜中设有多个褶皱结构、泄气孔及支撑所述振膜的振膜支架；
[0009]多个间隔设置的背极板，悬设于所述振膜的上方，一个所述背极板中设有至少一个第一声孔；
[0010]背板，覆盖所述背极板的上表面，所述背板与所述泄气孔外围的所述振膜接触，所述背板中设有第二声孔、背极引线孔和振膜引线孔及分隔所述背极板的分隔层，所述第二声孔与所述第一声孔相互连通，所述背极引线孔的底面显露出所述背极板，所述振膜引线孔的底面显露出所述振膜；
[0011]背极及振膜引出电极，所述背极位于所述背极引线孔的内壁及底面并与所述背极板电连接，所述振膜引出电极位于所述振膜引线孔的内壁及底面并与所述振膜电连接。
[0012]可选地，所述振膜与所述基板之间还设第一支柱，所述第一支柱的两端分别与所述泄气孔外围的所述振膜及所述空腔外围的所述基板接触。
[0013]可选地，所述褶皱结构呈连续的环状或者断续的环状。
[0014]可选地，所述背极板的形状包括圆形及多边形中的一种。
[0015]可选地，至少两个所述背极板的形状不同。
[0016]可选地，所述背极板呈阵列排列、环形排列或者花瓣形排列。
[0017]可选地，至少两个所述背极板的尺寸不同。
[0018]可选地，所述背板上还设有支撑柱，所述支撑柱贯穿所述背极板且底部延伸至所述背极板的下方。
[0019]可选地，所述分隔层的底面与所述振膜的上表面接触。
[0020]本专利技术还提供了一种MEMS麦克风结构的制备方法，包括以下步骤：
[0021]提供一基板，于所述基板的上表面形成第一牺牲层，并于所述第一牺牲层的上表层形成多个预设深度的第一凹槽及贯穿所述第一牺牲层的振膜支架通孔；
[0022]于所述第一牺牲层的上表面形成振膜材料层，覆盖所述第一凹槽的部分形成褶皱结构，填充所述振膜支架通孔的部分形成振膜支架，刻蚀所述振膜材料层以得到包括泄气孔的振膜，所述泄气孔贯穿所述振膜；
[0023]于所述振膜的上表面形成预设厚度的第二牺牲层，于所述第二牺牲层中形成贯穿所述第二牺牲层的第二凹槽；
[0024]于所述第二牺牲层的上表面形成背极板材料层，刻蚀所述背极板材料层以形成多个设有至少一个第一声孔的背极板；
[0025]于所述背极板的上表面形成背板材料层，刻蚀所述背板材料层以形成包括背极引线孔、第二声孔及振膜引线孔的背板，填充所述第二凹槽的所述背板作为分隔层，所述背极引线孔的底面显露出所述背极板，所述第二声孔与所述第一声孔相互连通，所述振膜引线孔的底面显露出所述振膜；
[0026]形成位于所述背极引线孔的内壁及底面并与所述背极板电连接背极，形成位于所述振膜引线孔的内壁及底面并与所述振膜电连接振膜引出电极；
[0027]于所述基板中形成在垂直方向上贯穿所述基板的空腔，并对所述第一牺牲层及所述第二牺牲层进行刻蚀，以释放出所述振膜及所述背极板。
[0028]如上所述，本专利技术的MEMS麦克风结构及其制备方法通过于所述背板中设置所述分隔层，将麦克风的背极板分隔层多个间隔设置的所述背极板，一个所述背极板中设有至少一个所述第一声孔，以得到多个由所述分隔层、所述背极板及所述振膜构成独立工作的电容小板，在器件受到声压作用时，每个所述背极板对应的所述振膜独立发生形变，使所述振膜的振动的均匀性更好，降低由于所述振膜的局部振幅过大，导致所述振膜与所述背极板之间发生吸合的风险；由于每个所述背极板对应的所述振膜独立振动，使每个所述背极板与所述背极板对应的所述振膜组成独立工作的电容小板，当所述振膜与所述背极板之间的局部区域出现杂质或者所述背极板的局部区域发生破裂，不会影响其他所述背极板的正常工作，继而不会使麦克风立马失效，提升了器件的机械可靠性，具有高度产业利用价值。
附图说明
[0029]图1显示为本专利技术的MEMS麦克风结构的剖面结构示意图。
[0030]图2显示为本专利技术的MEMS麦克风结构的一种形状的背极板的排布图。
[0031]图3显示为本专利技术的MEMS麦克风结构的另一种形状的背极板的排布图。
[0032]图4显示为本专利技术的MEMS麦克风结构的制备方法的工艺流程图。
[0033]图5显示为本专利技术的MEMS麦克风结构的制备方法的形成第一凹槽后的剖面结构示意图。
[0034]图6显示为本专利技术的MEMS麦克风结构的制备方法的形成振膜支架通孔后的剖面结构示意图。
[0035]图7显示为本专利技术的MEMS麦克风结构的制备方法的形成振膜材料层后的剖面结构示意图。
[0036]图8显示为本专利技术的MEMS麦克风结构的制备方法的形成泄气孔后的剖面结构示意图。
[0037]图9显示为本专利技术的MEMS麦克风结构的制备方法的形成第二牺牲层后的剖面结构示意图。
[0038]图10显示为本专利技术的MEMS麦克风结构的制备方法的形成第二凹槽及第三凹槽后的剖面结构示意图。
[0039]图11显示为本专利技术的MEMS麦克风结构的制备方法的形成背极板材料层后的剖面结构示意图。
[0040]图12显示为本专利技术的MEMS麦克风结构的制备方法的去除第二凹槽和第三凹槽中填充的背极板材料层后的剖面结构示意图。
[0041]图13显示为本专利技术的MEMS麦克风结构的制备方法的形成第四凹槽及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS麦克风结构，其特征在于，包括：基板，所述基板中设有在垂直方向上贯穿所述基板的空腔；振膜，悬设于所述空腔的上方，所述振膜中设有多个褶皱结构、泄气孔及支撑所述振膜的振膜支架；多个间隔设置的背极板，悬设于所述振膜的上方，一个所述背极板中设有至少一个第一声孔；背板，覆盖所述背极板的上表面，所述背板与所述泄气孔外围的所述振膜接触，所述背板中设有第二声孔、背极引线孔和振膜引线孔及分隔所述背极板的分隔层，所述第二声孔与所述第一声孔相互连通，所述背极引线孔的底面显露出所述背极板，所述振膜引线孔的底面显露出所述振膜；背极及振膜引出电极，所述背极位于所述背极引线孔的内壁及底面并与所述背极板电连接，所述振膜引出电极位于所述振膜引线孔的内壁及底面并与所述振膜电连接。2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风结构，其特征在于：所述振膜与所述基板之间还设第一支柱，所述第一支柱的两端分别与所述泄气孔外围的所述振膜及所述空腔外围的所述基板接触。3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风结构，其特征在于：所述褶皱结构呈连续的环状或者断续的环状。4.根据权利要求1所述的MEMS麦克风结构，其特征在于：所述背极板的形状包括圆形及多边形中的一种。5.根据权利要求1所述的MEMS麦克风结构，其特征在于：至少两个所述背极板的形状不同。6.根据权利要求1所述的MEMS麦克风结构，其特征在于：所述背极板呈阵列排列、环形排列或者花瓣形排列。7.根据权利要求1所述的MEMS麦克风结构，其特征在于：至少两个所述背极板的尺寸不同。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕婷，
申请(专利权)人：瑶芯微电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：