一种微机电系统麦克风及电子设备技术方案

本公开实施例公开了一种微机电系统麦克风及电子设备。该微机电系统麦克风包括衬底、振膜和背极板。振膜具有固定部和悬空部，背极板上形成有支撑结构，支撑结构将悬空部划分为内悬空区和外悬空区。本公开通过创造性地设置支撑结构，将振膜划分为内悬空区和外悬空区，以提高位于支撑结构内部的内悬空区的相对硬度，进而能够在保证产品频率带宽的同时增大振膜面积，降低噪音，提高信噪比，提高麦克风产品整体性能。整体性能。整体性能。

【技术实现步骤摘要】
一种微机电系统麦克风及电子设备


[0001]本专利技术涉及微机电系统(MEMS)麦克风
，更具体地，本专利技术涉及一种微机电系统麦克风及电子设备。

技术介绍

[0002]在现有的微机电系统(MEMS)麦克风产品中，自由振膜(或称无应力膜)因其优越的性能一致性、高良率和高可靠性而一直占据很大的市场份额。
[0003]但其存在固有缺陷，由于自由振膜在支撑点处的可活动幅度大，并且自由振膜自身的无内应力，这使得其谐振频率较低。因此在振膜厚度一定的前提下，自由振膜面积受限于振膜的频率响应带宽，因此不易做大，对应的声学噪声较高，难以同时满足电子产品对麦克风的谐振频率和高信噪比的要求。
[0004]因此，有必要对自由振膜在微机电系统麦克风中的应用进行改进。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种新型的微机电系统麦克风及电子设备，旨在解决现有技术中的至少一个问题。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种微机电系统麦克风。该微机电系统麦克风包括：
[0007]衬底，所述衬底上形成声腔；
[0008]振膜，所述振膜具有固定部和悬空部，所述固定部固定在所述衬底上，所述悬空部位于所述声腔上；
[0009]背极板，所述背极板设置在所述衬底上，所述背极板与所述振膜之间形成有间隙，所述背极板上形成有环形分布的支撑结构，所述支撑结构朝向所述振膜延伸并且与所述悬空部的位置对应，所述支撑结构将所述悬空部划分为内悬空区和外悬空区，所述内悬空区和所述外悬空区的机械灵敏度和临界电压分别对应匹配；
[0010]在所述背极板和/或振膜通电的情况下，所述悬空部被配置为能与所述支撑结构抵接，使所述内悬空区和所述外悬空区均能被声压激发产生振动。
[0011]可选地，所述内悬空区的机械灵敏度和所述外悬空区的机械灵敏度的差值小于或等于15％；
[0012]所述内悬空区的临界电压和所述外悬空区的临界电压差值小于或等于15％。
[0013]可选地，所述支撑结构为连续的环状结构；
[0014]或者，所述支撑结构包括间隔分布的多个凸起结构。
[0015]可选地，所述支撑结构包括多个凸起，多个所述凸起相对于所述悬空部的中心呈中心对称分布。
[0016]可选地，所述悬空部的所述内悬空区与所述外悬空区的径向尺寸比例范围为0.6至0.8。
[0017]可选地，所述内悬空区和外悬空区呈圆形，所述径向尺寸为直径。
[0018]可选地，所述内悬空区的直径范围为450至750微米；
[0019]所述外悬空区的直径范围为650至1100微米；
[0020]所述振膜的厚度范围为0.75至1.25微米。
[0021]可选地，所述内悬空区的直径为500微米；
[0022]所述外悬空区的直径为750微米；
[0023]所述振膜的厚度为1微米。
[0024]可选地，所述支撑结构上形成有强化层。
[0025]可选地，所述强化层为多晶硅。
[0026]可选地，在所述背极板和/或振膜通电的情况下，所述悬空部在自身的振动方向上与所述衬底间隔至少2微米。
[0027]根据本专利技术的另一方面，还提供了一种微机电系统麦克风，包括：
[0028]衬底，所述衬底上形成声腔；
[0029]振膜，所述振膜设置在衬底上并位于所述声腔上；
[0030]背极板，所述背极板设置在所述衬底上，所述背极板与所述振膜之间形成有间隙；
[0031]支撑结构，所述支撑结构设置在所述衬底和/或背极板上，所述支撑结构被配置为对振膜形成支撑，以将所述振膜划分为内悬空区和外悬空区，所述内悬空区和所述外悬空区的机械灵敏度和临界电压分别对应匹配。
[0032]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括上述微机电系统麦克风，所述微机电系统麦克风被设置为在工作状态下将声音信号转为电信号。
[0033]本公开实施例的一个技术效果在于，通过创造性地设置支撑结构，将振膜划分为内悬空区和外悬空区，以提高位于支撑结构内部的内悬空区的相对硬度，进而能够在保证产品频率带宽的同时增大振膜面积，降低噪音，提高信噪比，提高麦克风产品整体性能。
[0034]通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0035]构成说明书的一部分的附图描述了本专利技术的实施例，并且连同说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0036]图1是本公开实施例的一种微机电系统麦克风的结构简图；
[0037]图2是本公开实施例的一种微机电系统麦克风的俯视图；
[0038]图3是本公开实施例的一种微机电系统麦克风包括两个支撑结构的俯视图；
[0039]图4是本公开实施例的一种微机电系统麦克风的结构示意图。
[0040]附图标记说明：
[0041]1、衬底；2、振膜；3、背极板；31、支撑结构；001、声腔；21、固定部；22、悬空部；221、内悬空区；222、外悬空区；311、凸起；312、强化层；4、焊接点；H、衬底与振膜之间的距离。
具体实施方式
[0042]现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具
体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。
[0043]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。
[0044]对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
[0045]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0046]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0047]本专利技术提供了一种微机电系统麦克风。微机电系统(MEMS)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，简单的说，微机电系统麦克风利用半导体材料形成电容器，并将电容器集成在微硅晶片上。采用微机电工艺形成的微机电麦克风具有体积小、灵敏度高的特点，并且微机电麦克风具有良好的射频干扰(RFI)及电磁干扰(EMI)抑制能力。MEMS麦克风常用于中高端手机等电子设备中。
[0048]本专利技术提供的这种微机电系统麦克风包括：衬底1、振膜2和背极板3。其中，衬底1上形成声腔001。振膜2具有固定部21和悬空部22，固定部21固定在衬底1上，悬空部22位于声腔001上。背极板3设置在衬底1上，背极板3与振膜2之间形成有间隙，背极板3上形成有环形分布的支撑结构31，支撑结构31朝向振膜2延伸并且与悬空部22的位置对应，支撑结构31将悬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微机电系统麦克风，其特征在于，包括：衬底(1)，所述衬底(1)上形成声腔(001)；振膜(2)，所述振膜(2)具有固定部(21)和悬空部(22)，所述固定部(21)固定在所述衬底(1)上，所述悬空部(22)位于所述声腔(001)上；背极板(3)，所述背极板(3)设置在所述衬底(1)上，所述背极板(3)与所述振膜(2)之间形成有间隙，所述背极板(3)上形成有环形分布的支撑结构(31)，所述支撑结构(31)朝向所述振膜(2)延伸并且与所述悬空部(22)的位置对应，所述支撑结构(31)将所述悬空部(22)划分为内悬空区(221)和外悬空区(222)，所述内悬空区(221)和所述外悬空区(222)的机械灵敏度和临界电压分别对应匹配；在所述背极板(3)和/或振膜(2)通电的情况下，所述悬空部(22)被配置为能与所述支撑结构(31)抵接，使所述内悬空区(221)和所述外悬空区(222)均能被声压激发产生振动。2.根据权利要求1所述的一种微机电系统麦克风，其特征在于，所述内悬空区(221)的机械灵敏度和所述外悬空区(222)的机械灵敏度的差值小于或等于15％；所述内悬空区(221)的临界电压和所述外悬空区(222)的临界电压的差值小于或等于15％。3.根据权利要求1所述的一种微机电系统麦克风，其特征在于，所述支撑结构(31)为连续的环状结构；或者，所述支撑结构(31)包括间隔分布的多个凸起(311)结构。4.根据权利要求1所述的一种微机电系统麦克风，其特征在于，所述支撑结构(31)包括多个凸起(311)，多个所述凸起(311)相对于所述悬空部(22)的中心呈中心对称分布。5.根据权利要求1所述的一种微机电系统麦克风，其特征在于，所述悬空部(22)的所述内悬空区(221)与所述外悬空区(222)的径向尺寸比例范围为0.6至0.8。6.根据权利要求1所述的一种微机...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹泉波，
申请(专利权)人：歌尔微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：