一种MEMS麦克风结构的制作方法

一种mems麦克风结构
技术领域
1.本实用新型属于麦克风技术领域，涉及一种mems麦克风结构。


背景技术：

2.现今的智能手机和智能音箱中使用的都是用mems(micro
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electro
‑
mechanical system，微机电系统)技术制造的麦克风。这种麦克风具有体积小、功耗低、性能优异、一致性好、便于装配等特点。mems麦克风的核心部件是一层可以往复振动的柔性膜。在制造这种麦克风或者麦克风使用过程中掉落的情况下，柔性振膜可能因受到高气压的冲击而损坏。通常的解决方法是在振膜上设有泄气孔，使得振膜在承受高气压冲击时，空气可以通过泄气孔泄放过去，从而降低振膜所需承受的压力。然而在具有泄气孔结构的mems麦克风中，当低频声波振动作用在振膜上时，由于其绕射能力相比于高周波振动更强，所以低频声波更容易通过泄气孔泄露。其结果是，通过泄气孔泄露的低频声波不能够有效地作用在振膜上使振膜发生振动，导致mems麦克风的低频特性劣化。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种mems麦克风结构，用于解决现有技术中mems麦克风的低频特性劣化的问题。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种mems麦克风结构，包括：
5.基板；
6.空腔，位于所述基板中并上下贯穿所述基板；
7.振膜，悬设于所述空腔上方；
8.内支架，连接于所述振膜与所述基板之间；
9.泄气孔，位于所述振膜中并上下贯穿所述振膜，所述泄气孔与所述振膜的中心之间的距离小于所述内支架与所述振膜的中心之间的距离；
10.其中，所述振膜包括折叠区域，所述折叠区域与所述振膜的中心之间的距离小于所述泄气孔与所述振膜的中心之间的距离。
11.可选地，所述折叠区域的底面低于所述振膜除所述折叠区域以外的区域的底面。
12.可选地，在垂直于所述振膜所在平面的方向上，所述振膜在所述折叠区域来回弯折至少一次。
13.可选地，在垂直于所述振膜所在平面的方向上，所述振膜在所述折叠区域来回弯折2
‑
10次。
14.可选地，所述折叠区域呈连续的环状或断续的环状。
15.可选地，所述环状包括圆环或多边形环。
16.可选地，所述折叠区域在所述基板上的垂直投影位于所述空腔外。
17.可选地，所述振膜中还设有环形狭缝，所述环形狭缝上下贯穿所述振膜以将所述振膜由内而外划分为功能部分与非功能部分，所述功能部分与所述基板之间通过所述内支
架连接，所述非功能部分与所述基板之间通过外支架连接。
18.可选地，所述mems麦克风结构还包括背板，所述背板与所述振膜的所述非功能部分及所述基板连接，所述背板与所述振膜之间设有气隙，所述振膜的所述功能部分在所述背板上的垂直投影位于所述气隙内，所述背板中还设有声孔，所述声孔上下贯穿所述背板并与所述气隙连通。
19.可选地，所述mems麦克风结构还包括背极、背极引出电极及振膜引出电极，所述背极设于所述背板面向所述振膜的一面，且所述背极未封闭所述声孔，所述背极引出电极设于所述背板背向所述振膜的一面，并穿透所述背板以与所述背极连接，所述振膜引出电极位于所述背板背向所述振膜的一面，并穿透所述背板以与所述振膜连接。
20.可选地，所述mems麦克风结构还包括阻挡块，所述阻挡块在垂直方向上贯穿所述背极并与所述背板连接，且所述阻挡块与所述振膜之间的距离小于所述背极与所述振膜之间的距离。
21.如上所述，本实用新型的mems麦克风结构的振膜包括用作声阻增加器的折叠区域，且折叠区域位于泄气孔与振膜中心之间，当mems麦克风接收到低频声波振动时(作用于振膜上)，该折叠区域能增加低频声波经由泄气孔流通路径上的声阻，从而有效地改善mems麦克风的低频特性。此外，折叠区域还使得振膜更易于振动。
附图说明
22.图1显示为本实用新型的mems麦克风结构的剖面图。
23.图2显示为在垂直于所述振膜所在平面的方向上，所述振膜在所述折叠区域来回弯折一次，并呈连续的正方形环的示意图。
24.图3显示为在垂直于所述振膜所在平面的方向上，所述振膜在所述折叠区域来回弯折一次，并呈连续的圆形环的示意图。
25.图4显示为在垂直于所述振膜所在平面的方向上，所述振膜在所述折叠区域来回弯折一次，并呈连续的正六边形环的示意图。
26.图5显示为在垂直于所述振膜所在平面的方向上，所述振膜在所述折叠区域来回弯折一次，并呈连续的八边形环的示意图。
27.元件标号说明
[0028]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
基板
[0029]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空腔
[0030]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
振膜
[0031]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
内支架
[0032]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
泄气孔
[0033]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
折叠区域
[0034]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
环形狭缝
[0035]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
外支架
[0036]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
背板
[0037]
10
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气隙
[0038]
11
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声孔
[0039]
12
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绝缘层
[0040]
13
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背极
[0041]
14
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背极引出电极
[0042]
15
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振膜引出电极
[0043]
16
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阻挡块
具体实施方式
[0044]
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0045]
请参阅图1至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0046]
本实施例中提供一种mems麦克风结构，请参阅图1，显示为该mems麦克风结构的剖面图，包括基板1、空腔2、振膜3、内支架4及泄气孔5，其中，所述空腔2位于所述基板1中并上下贯穿所述基板1；所述振膜3悬设于所述空腔2上方；所述内支架4连接于所述振膜3与所述基板1之间；所述泄气孔5位于所述振膜3中并上下贯穿所述振膜3，所述泄气孔5与所述振膜3的中心之间的距离小于所述内支架4与所述振膜3的中心之间的距离；所述振膜3包括折叠区域6，所述折叠区域6与所述振膜3的中心之间的距离小于所述泄气孔5与所述振膜3的中心之间的距离。
[0047]
具体的，所述基板1用于为mems麦克风结构的形成提供工艺平台，包括但不限于硅基板、锗基板、硅锗基板或碳化硅基板、绝缘体上硅基板或绝缘体上锗基板、玻璃基板或iii
‑
v族化合物基板(例如氮化镓基板或砷化镓基板等)。本实施例中，所述基板1以为硅基板为例。所述内支架4用于支撑所述振膜3，其材质包括但不限于氧化硅。所述振膜3用于在声音产生的空气压力下振动，其材质包括但不限于多晶硅。所述泄气孔5用于在所述振膜3承受高气压冲击时，将空气通过所述泄气孔5泄放过去，从而降低所述振膜3所需承受的压力。所述泄气孔5的数量和分布可以根据需要进行调整。
[0048]
作为示例，所述振膜3中还设有环形狭缝7，所述环形狭缝7上下贯穿所述振膜3以将所述振膜3由内而外划分为功能部分与非功能部分，所述功能部分与所述基板之间通过所述内支架4连接，所述振膜3的振动在所述功能部分实现，所述非功能部分与所述基板1之间通过外支架8连接。所述外支架8与所述内支架4采用相同的材料。
[0049]
作为示例，所述mems麦克风结构还包括背板9，所述背板9与所述振膜3的所述非功能部分及所述基板1连接，所述背板9与所述振膜3之间设有气隙10，所述振膜3的所述功能部分在所述背板9上的垂直投影位于所述气隙10内，所述背板9中还设有声孔11，所述声孔11上下贯穿所述背板9并与所述气隙10连通。
[0050]
作为示例，所述背板9的材质包括但不限于氮化硅。所述背板9位于所述振膜3外围的区域中可包裹有绝缘层12，该绝缘层12是在形成所述气隙10的工艺中残留的牺牲层。
[0051]
作为示例，所述mems麦克风结构还包括背极13、背极引出电极14及振膜引出电极15，所述背极13设于所述背板9面向所述振膜3的一面，且所述背极13未封闭所述声孔11，所述背极引出电极14设于所述背板9背向所述振膜3的一面，并穿透所述背板3以与所述背极13连接，所述振膜引出电极15位于所述背板9背向所述振膜3的一面，并穿透所述背板9以与所述振膜3连接。
[0052]
作为示例，所述背极13的材质包括但不限于多晶硅。所述背极引出电极14及所述振膜引出电极15采用导电材料，例如导电金属。
[0053]
作为示例，所述mems麦克风结构还包括阻挡块16，所述阻挡块16在垂直方向上贯穿所述背极13并与所述背板9连接，且所述阻挡块10与所述振膜3之间的距离小于所述背极13与所述振膜3之间的距离，以防止所述振膜3与所述背极13粘附。
[0054]
作为示例，所述振膜3的下表面也可设有阻挡块(未图示)，用于防止所述振膜与3所述基板1发生粘附。
[0055]
具体的，所述振膜3、所述气隙10和所述背极13用于构成电容结构，麦克风工作时，声音信号可以经所述声孔11进入电容结构内(所述气隙内)，还可以通过所述空腔2进入电容结构，使所述振膜3与所述背极13之间的距离发生改变，从而使所述电容结构的电容值发生相应改变，进而将声音信号转换为电信号。
[0056]
特别的，所述振膜3的所述折叠区域6作为声阻增加器，用于当mems麦克风接收到低频声波振动时，增加低频声波经由所述泄气孔流通路径上的声阻(主要是空气经过所述振膜3和所述基板1之间的区域)，减少低频声波通过所述泄气孔的泄漏，从而防止所述mems麦克风的低频特性劣化。
[0057]
作为示例，所述折叠区域6在所述基板1上的垂直投影位于所述空腔2外，也就是说，所述折叠区域虽然位于所述空腔2上方，但直接面对所述基板1，而不直接面对所述空腔2。
[0058]
作为示例，在垂直于所述振膜3所在平面的方向上，所述振膜3在所述折叠区域6可以来回弯折一次，也可以来回弯折多次，例如2
‑
10次。
[0059]
作为示例，所述振膜3在所述折叠区域6的每一次来回弯折，将在所述振膜3正面形成一凹陷部，相应地，在所述振膜3背面形成一突出部，也就是说，所述折叠区域6的底面低于所述振膜3所述振膜除所述折叠区域以外的区域(即非折叠区域)的底面。
[0060]
作为示例，所述折叠区域6呈连续的环状或断续的环状。所述环状包括但不限于圆环或多边形环。
[0061]
作为示例，请参阅图2，显示为在垂直于所述振膜3所在平面的方向上，所述振膜3在所述折叠区域6来回弯折一次，并呈连续的正方形环的示意图。
[0062]
作为示例，请参阅图3，显示为在垂直于所述振膜3所在平面的方向上，所述振膜3在所述折叠区域6来回弯折一次，并呈连续的圆形环的示意图。
[0063]
作为示例，请参阅图4，显示为在垂直于所述振膜3所在平面的方向上，所述振膜3在所述折叠区域6来回弯折一次，并呈连续的正六边形环的示意图。
[0064]
作为示例，请参阅图5，显示为在垂直于所述振膜3所在平面的方向上，所述振膜3在所述折叠区域6来回弯折一次，并呈连续的八边形环的示意图。
[0065]
当然，在其它实施例中，所述折叠区域6来回弯折的次数及所呈现的形状也可以根
据需要进行调整，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。
[0066]
本实施例的mems麦克风结构在具有空腔的硅基板上表面设有通过锚固件(支架)支撑来接受声波振动的柔性振膜，振膜上具有狭缝和泄气孔，同时在泄气孔内侧(往振膜中央方向)与硅基板上表面相对的区域具有增加声阻的折叠区域。在与振膜相对且间隔气隙的上方设有背极，背极上开设有沿厚度方向贯通的多个声孔。在背极上覆盖有背板，其结构包括声孔和防止振膜与背极粘附的阻挡块，同时背板架设固定在振膜外周和硅基板上表面。当mems麦克风接收到低频声波振动时，振膜的折叠区域能增加低频声波经由泄气孔流通路径上的声阻，从而有效地改善mems麦克风的低频特性。
[0067]
综上所述，本实用新型的mems麦克风结构的振膜包括用作声阻增加器的折叠区域，且折叠区域位于泄气孔与振膜中心之间，当mems麦克风接收到低频声波振动时(作用于振膜上)，该折叠区域能增加低频声波经由泄气孔流通路径上的声阻，从而有效地改善mems麦克风的低频特性。此外，折叠区域还使得振膜更易于振动。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0068]
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。