专利名称：一种mems麦克风芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及麦克风芯片技术领域，更为具体地，涉及一种振膜不固定的MEMS 麦克风芯片。
背景技术：
随着手机、笔记本、助听器等电子产品对内部零件的尺寸要求越来越小、性能要求越来越高，大量尺寸较小、品质较好的MEMS麦克风被广泛应用。MEMS麦克风的关键零部件为其内部的MEMS麦克风芯片，MEMS麦克风芯片的结构一般包括中部设置有孔洞的基底、振动膜片以及与振动膜片相对设置的固定极板。例如专利申请号为200920109776. 1的中国专利所公开的MEMS传声器就体现了一种MEMS麦克风芯片结构，该MEMS传声器包括一基底，基底的中部开设有用以形成传声器背腔的贯穿孔， 背极板设置在基底上方并延伸出外部电路连接点，隔离层设置在背极板的上方，振膜固定在隔离层的上端，隔离层将振膜悬空支撑在隔离层上。从上述申请号为200920109776. 1的中国专利可以看出，对于MEMS麦克风芯片，将支撑振动膜片的部分设置成悬梁结构，能够达到较好的灵敏度，可以使得膜片在振动中取得较好的顺性，并且振动膜片上的电极能够通过悬梁导出。然而，这种悬梁结构支撑膜片时，由于振膜的受力支撑点不均衡，使得振膜非常容易受到外力的冲击而造成悬梁断裂，显然这将导致MEMS麦克风芯片失效，从而使MEMS麦克风产品的可靠性无法得到保障。所以，需要设计一种可以在提高MEMS麦克风产品的灵敏度的前提下，使MEMS麦克风产品的可靠性也能够得到良好保障的新结构MEMS麦克风芯片。
实用新型内容鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够达到更高的灵敏度、产品可靠性更好的MEMS麦克风芯片结构。为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种MEMS麦克风芯片， 包括中部设有空洞的基底、振动膜片以及与所述振动膜片相对应设置的固定极板，其中，所述振动膜片自由设置在一卡槽内，所述振动膜片的外围轮廓大于所述卡槽的较小内孔轮廓、小于所述卡槽的较大内孔轮廓。此外，优选的结构是，所述基底与所述卡槽是一体的。再者，优选的结构是，所述MEMS麦克风芯片还包括依次设置在所述基底上的绝缘层和固定层，所述固定极板的边缘固定在所述固定层上；所述绝缘层和所述固定层结合形成所述卡槽。利用上述根据本实用新型的MEMS麦克风芯片，振动膜片处于完全自由的状态， 从而使MEMS麦克风芯片可以取得较高的灵敏度，并且由于振动膜片周边卡在卡槽中的部分在振动过程中均勻受力，所以不需要担心振动膜片因支撑的断裂而失效的问题，从而使 MEMS麦克风产品的可靠性也能够得到良好保障。[0013]为了实现上述以及相关目的，本实用新型的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本实用新型的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本实用新型的原理的各种方式中的一些方式。 此外，本实用新型旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
通过参考
以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中图1是本实用新型实施例一的结构示意图；图2是本实用新型实施例一的工作状态结构示意图；图3是本实用新型实施例二的结构示意图；图4是本实用新型实施例三的结构示意图；其中1基底，2绝缘层，3固定层，31固定层金属焊点，32卡槽，4振动膜片，5固定极板，51金属层，52极板层金属焊点。在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。实施例一图1是本实用新型实施例一的结构示意图。如图1所示，本实用新型提供的MEMS 麦克风芯片，包括中部设置有孔洞的基底1、振动膜片4以及与振动膜片4相对应设置的固定极板5，并且振动膜片4自由设置在一个卡槽32内。其中，基底1中部的孔洞用以形成 MEMS麦克风芯片的背腔，使声音信号能够通过该孔洞作用至振动膜片4，使振动膜片4在卡槽32的限制范围内自由振动，从而与固定极板5 —起作用产生电信号，实现声-电转换。具体而言，基底1为硅材料制作，基底1的内部设置有孔洞，该孔洞可以是方形的或者圆形的，根据麦克风产品的具体要求灵活确定。在基底1的上方，设置有二氧化硅材料制作的绝缘层2 ；绝缘层2上方，设置有硅材料制作的固定层3，固定层3上设置有用以将固定层与外部电路相连的固定层金属焊点31。在本实施例一中，固定层3和绝缘层2结合形成一个卡槽32，振动膜片4自由设置在卡槽32内，振动膜片4的外围轮廓大于卡槽32的较小内孔轮廓、小于卡槽32的较大内孔轮廓，卡槽32的高度大于振动膜片4的厚度，从而使振动膜片4可以在卡槽32内自由振动。在卡槽32的上方、与振动膜片4相对应的位置上，设置有固定极板5，固定极板5的边缘固定在固定层3上，固定极板5为二氧化硅材料制作，其远离振动膜片4的一个表面上设置有金属层51，金属层51上设置有与用以与外部电路连接的极板层金属焊点52。图2是本实用新型实施例一的工作状态结构示意图。如图2所示，在工作状态下， 固定层金属焊点31和极板层金属焊点52分别连通外界电路并得到驱动电压以后，振动膜片4将浮动到卡槽32接近固定极板5的一侧，并且在外界的声音信号的作用下振动，从而振动膜片4和固定极板5产生的电信号可以通过固定层金属焊点31和金属焊点52输出到外部电路。依靠这种结构，振动膜片处于完全自由的状态，MEMS麦克风芯片可以取得较高的灵敏度，并且由于振动膜片4周边卡在卡槽32中的部分在振动过程中均勻受力，因而不需要担心振动膜片因支撑的断裂而失效的问题。在本实施案例中，固定极板5为绝缘层和金属层的复合结构，这种结构下的固定极板有效区域根据金属层的形状、尺寸变化而变化，优选金属层的尺寸和形状与振动膜片的尺寸和形状一致，可以最大程度上的减小振动膜片和固定极板之间的寄生电容，从而取得更高的灵敏度。实施例二图3是本实用新型实施例二的结构示意图。如图3所示，本实施例二中的MEMS麦克风芯片，同样包括中部设置有孔洞的基底1、绝缘层2、固定层3和固定极板5，其中，固定层3和绝缘层2结合形成一个卡槽32，振动膜片4自由设置在卡槽32内；另外，在固定层3 和固定极板5上还分别设置有用以与麦克风外部电路连接固定层金属焊点31和极板层金属焊点52。具体的，基底1为硅材料制作，在基底1的上方设置有二氧化硅材料制作的绝缘层 2，绝缘层2上方设置有硅材料制作的固定层3，固定层3上设置有固定层金属焊点31，并且固定层3和绝缘层2结合形成一个卡槽32。卡槽32内有自由设置的振动膜片4，振动膜片 4的外围轮廓大于卡槽32的较小内孔轮廓、小于卡槽32的较大内孔轮廓，卡槽32的高度大于振动膜片4的厚度，从而使振动膜片4可以在卡槽32内自由振动。在卡槽32的上方、与振动膜片4相对的位置上设置有固定极板5。与实施例一不同的是，在本实施例二中，固定极板5不是直接固定在固定层3上的，而是由固定极板5的边缘通过一个二氧化硅材料制作的隔离层6固定在固定层3上。 并且固定极板5为半导体层，在固定极板5上没有额外设置金属层，固定极板5为硅材料制作，用以与麦克风外部电路连接的极板层金属焊点52直接设置在固定极板5上。依靠实施例二的这种结构，振动膜片同样处于完全自由的状态，MEMS麦克风芯片可以取得较高的灵敏度，并且振动膜片在振动过程中由于其卡在卡槽中的周边部分均勻受力，因而不需要担心振动膜片因支撑的断裂而失效的问题。并且相比较于实施例一，本实施例二中的这种结构属于MEMS制作工艺中的标准工艺，成本低廉。实施例三图4是本实用新型实施例三的结构示意图。如图4所示，本实施例三中的MEMS麦克风芯片，包括中部设置有孔洞的基底1，基底1为硅材料制作；在基底1的上方设置有硅材料制作的固定层3，固定层3上设置有固定层金属焊点31，固定层3基底1 一体设置，并且和基底1结合形成一个卡槽32 ；卡槽32内有自由设置的振动膜片4，振动膜片4的外围轮廓大于卡槽32的较小内孔轮廓、小于卡槽32的较大内孔轮廓，卡槽32的高度大于振动膜片4的厚度，从而使振动膜片4可以在卡槽32内自由振动。卡槽32的上方、与振动膜片 4相对的位置上，设置有固定极板5，固定极板5的边缘通过一个二氧化硅材料制作的隔离层6固定在固定层3上，极板5为硅材料制作，并设置有极板层金属焊点52。与上述实施例一和实施例二不同的是，在本实施例三中，固定层3和基底1是一体结构，固定极板5直接通过隔离层6与基底1、固定层3固定在一起。依靠这种结构，振动膜片处于完全自由的状态，MEMS麦克风芯片可以取得较高的灵敏度，并且振动膜片在振动过程中由于其卡在卡槽中的周边部分均勻受力，因而不需要担心振动膜片因支撑的断裂而失效的问题。而且本实施例三中将传统麦克风芯片结构中的基底、绝缘层和固定层合而为一，卡槽直接形成于一体结构的基底(包括固定层)上，结构更加简单，制造成本更加低廉。 如上参照附图以示例的方式描述根据本实用新型的MEMS麦克风芯片的结构。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的MEMS麦克风芯片，还可以在上述教导下，在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进和变形，而这些改进和变形， 都落在本实用新型的保护范围内，本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求1.一种MEMS麦克风芯片，包括中部设有空洞的基底(1)、振动膜片以及与所述振动膜片(4)相对应设置的固定极板(5)，其特征在于，所述振动膜片自由设置在一卡槽(3 内，所述振动膜片(4)的外围轮廓大于所述卡槽(32)的较小内孔轮廓、小于所述卡槽(32)的较大内孔轮廓。
2.如权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于， 所述基底(1)与所述卡槽(3 是一体的。
3.如权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述MEMS麦克风芯片还包括依次设置在所述基底(1)上的绝缘层( 和固定层(3)， 所述固定极板(5)的边缘固定在所述固定层(3)上；所述绝缘层( 和所述固定层( 结合形成所述卡槽(32)。
4.如权利要求3所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，在所述固定极板( 远离振动膜片的一个表面上设置有金属层(51)，在所述金属层(51)上设置有极板层金属焊点(52)。
5.如权利要求4所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述金属层(51)的尺寸和形状与所述振动膜片(4)的尺寸和形状一致。
6.如权利要求3所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于， 在所述固定层( 上设置有固定层金属焊点(31)；在所述固定极板( 上设置有极板层金属焊点(52)。
7.如权利要求3所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述固定极板(5)的边缘通过一隔离层(6)固定在所述固定层C3)上。
专利摘要本实用新型提供了一种MEMS麦克风芯片，包括中部设有空洞的基底、振动膜片以及与所述振动膜片相对应设置的固定极板，其中，所述振动膜片自由设置在一卡槽内，所述振动膜片的外围轮廓大于所述卡槽的较小内孔轮廓、小于所述卡槽的较大内孔轮廓。在本实用新型的麦克风芯片结构中，振动膜片处于完全自由的状态，从而使MEMS麦克风芯片可以取得较高的灵敏度，并且由于振动膜片周边卡在卡槽中的部分在振动过程中均匀受力，所以不需要担心振动膜片因支撑的断裂而失效的问题，从而使MEMS麦克风产品的可靠性也能够得到良好保障。
文档编号H04R3/00GK201947431SQ201020676219
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者蔡孟锦 申请人:歌尔声学股份有限公司