由第二极板材料层500形成的，
[0041]本发明通过特殊的工艺设计，将第一电容Cl的振膜和第二电容C2的振膜电连接在一起，作为差分电容的公共可动极板。在有声波作用时，第一电容Cl增加则第二电容C2就会减小，第一电容Cl减小则第二电容C2增加。具体来说，在没有声波作用时，Cl = C2 =CO。当声波从声孔进入到麦克风内部时:
[0042]如果声压向下作用，参考图3所示，第一振膜11向下运动，导致第一振膜11和第一背极板12之间的间距减小，第一电容Cl增大；第二振膜21也向下运动，导致第二振膜21和第二背极板22之间的间距增大，第二电容C2减小。从而第一电容C1>C0>第二电容C2。
[0043]如果声压向上作用，参考图4所示，第一振膜11向上运动，导致第一振膜11和第一背极板12之间的间距增大，第一电容Cl减小；第二振膜21也向上运动，导致第二振膜21和第二背极板22之间的间距减小，第二电容C2增大。从而第一电容C1〈C0〈第二电容C2。
[0044]本发明这样的差分设计有利于滤除外界电磁和噪声干扰，提高输出信号的信噪比和收音质量。
[0045]下面参考图5-14介绍本发明MEMS麦克风的制造方法:
[0046]I)参考图5所不，提供衬底100 ；
[0047]2)参考图6所示，在衬底100上生长第一隔离层200，第一隔离层200例如选用氧化娃；
[0048]3)参考图7所示，在第一隔离层200生长第一极板材料层300，第一极板材料层300例如选用多晶硅；
[0049]4)参考图8所示，对第一极板材料层300进行构图和刻蚀以形成第一电容Cl的背极板12、第二电容C2的可动极板21，以及隔离第一电容Cl的背极板12和第二电容C2的可动极板21的第一隔尚槽105 ;从图8中可以看出，在第一电容Cl的背极板12上开设有多个通孔104以及在第二电容C2的可动极板21的中心位置开设有通孔103 ；
[0050]5)参考图9所示，在第一极板材料层300上沉积第二隔离层400，第二隔离层400例如选用氧化物；
[0051]6)参考图10所示，在第二电容C2的可动极板21上方的第二隔离层400上开设连接窗口 107，用以连接第一电容Cl的可动极板11和第二电容C2的可动极板21 ；
[0052]7)参考图11所示，在第二隔离层400直接生长第二极板材料层500，第二极板材料层500例如选用多晶硅；
[0053]8)参考图12所示，对第二极板材料层500进行构图和刻蚀以形成第一电容Cl的可动极板11、第二电容C2的背极板22、以及隔离第一电容Cl的可动极板11和第二电容C2的背极板22的隔离槽108 ;从图12中可以看出，第一电容Cl的可动极板11，也就是第一振膜11，与第二电容C2的可动极板21，也就是第二振膜21，在连接窗口 107处连接到一起。
[0054]9)参考图13所不，通过DRIE工艺(Deep Reactive 1n Etching深反应离子刻蚀)从下方刻蚀衬底100，形成第一 MEMS结构和第二 MME结构的背腔。
[0055]10)通过两步释放工艺释放结构，完成整个器件加工。参考图14所示，先从底部刻蚀第一 MEMS结构的第一隔离层200和第二隔离层400，以及第二 MEMS结构的第一隔离层200，这一步完成后，第一电容Cl的下方形成贯通的第一开孔101以及第二电容C2下方形成贯通的第二开孔102，并且在第一电容Cl的背极板12和振膜11之间形成间隙109。然后从顶部刻蚀第二 MEMS结构的第二隔离层400，在第二电容C2的背极板22和振膜21之间形成间隙109。
[0056]需要注意的是，本工艺流程仅仅是示例性流程，如有需要，可以将第一电容Cl和第二电容C2的背极板的厚度制作得比第一电容Cl和第二电容C2的振膜的厚度更厚。
[0057]本发明的差分电容式MEMS麦克风，将一对差分电容并排设计，通过两层膜来实现差分检测，本发明具有以下有益效果:
[0058]1.实现差分电容式MEMS麦克风，有利于滤除外界电磁和噪声干扰，提高输出信号的信噪比和收音质量。
[0059]2.由于差分电容的背极板和可动极板之间的间隙是在同一步骤完成的，差分电容的间距可以做到完全一致，提高了差分的效果。
[0060]3.制造工艺流程简单并且容易控制。工艺流程与目前的单电容式MEMS麦克风的工艺完全兼容，不需要做出工艺的变动。
[0061]虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
【主权项】
1.一种MEMS麦克风元件，其特征在于，包括: 基底(I)，所述基底(I)上设置有上下贯通的第一开孔(101)和第二开孔(102); 并列设置于所述基底(I)上方的第一电容(Cl)和第二电容(C2)，所述第一电容(Cl)设置在所述第一开孔(101)之上，所述第二电容(C2)设置在所述第二开孔(102)之上； 所述第一电容(Cl)包括位于下方的第一背极板(12)以及位于上方的与第一背极板(12)相对的第一振膜(11)，所述第二电容(C2)包括位于上方的第二背极板(22)以及位于下方的与第二背极板(22)相对的第二振膜(21)； 所述第一电容(Cl)和第二电容(C2)共同构成差分电容。2.根据权利要求1的MEMS麦克风元件，其特征在于，所述第一振膜(11)和第二背极板(22)的材质相同，所述第一背极板(12)和第二振膜(21)的材质相同。3.根据权利要求1的MEMS麦克风元件，其特征在于，所述第一振膜(11)和第二振膜(21)电连接在一起作为所述差分电容的公共可动极板。4.根据权利要求1的MEMS麦克风元件，其特征在于，所述第一背极板(12)以及第二背极板(22)的感应部分分别设置有多个通孔(104)，所述第一振膜(11)以及第二振膜(21)的中心位置分别设置有通孔(103)。5.根据权利要求1的MEMS麦克风元件，其特征在于，所述第一背极板(12)、第一振膜(11)、第二背极板(22)以及第二振膜(21)由下列材料任意之一形成:多晶硅、氮化硅上附加多晶硅层、氮化硅上附加金属层。6.根据权利要求1-5任一项的MEMS麦克风元件，其特征在于，所述MEMS麦克风元件适用于声音信号从MEMS麦克风元件上方或者下方进入的两种产品结构。7.一种制造MEMS麦克风元件的方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、提供衬底(100)； 52、在所述衬底(100)上生长第一隔离层(200); 53、在第一隔离层(200)生长第一极板材料层(300);对第一极板材料层(300)进行构图和刻蚀以形成第一电容(Cl)的背极板(12)、第二电容(C2)的可动极板(21)，以及隔离第一电容(Cl)的背极板(12)和第二电容(C2)的可动极板(21)的第一隔离槽(105)； 54、在第一极板材料层(300)上沉积第二隔离层(400);在第二电容(C2)的可动极板(21)上方的第二隔离层(400)上开设连接窗口(107)，用以连接第一电容(Cl)的可动极板和第二电容(C2)的可动极板(21)； 55、在第二隔离层(400)生长第二极板材料层(500);对第二极板材料层(500)进行构图和刻蚀以形成第一电容(Cl)的可动极板(11)、第二电容(C2)的背极板(22)、以及隔离第一电容(Cl)的可动极板(11)和第二电容(C2)的背极板(22)的隔离槽(108)； 56、刻蚀衬底(100)和第一隔离层(200)以在第一电容(Cl)的下方形成贯通的第一开孔(101)以及在第二电容(C2)下方形成贯通的第二开孔(102);以及刻蚀第二隔离层(400)以在第一、第二电容(C1、C2)各自的背极板和可动极板之间形成间隙(109)。8.根据权利要求7的方法，其特征在于，在步骤S3中，在第一电容(Cl)的背极板(12)上开设多个通孔(104)以及在第二电容(C2)的可动极板(21)的中心位置开设通孔(103);在步骤S5中，在第二电容(C2)的背极板(22)上开设多个通孔(104)以及第一电容(Cl)的可动极板(11)的中心位置开设通孔(103)。9.根据权利要求7的方法，其特征在于，第一电容(Cl)的背极板(12)的厚度大于其可动极板(11)的厚度，第二电容(C2)的背极板(22)的厚度大于其可动极板(21)的厚度。10.根据权利要求7-9任一项的方法，其特征在于，所述MEMS麦克风元件适用于声音信号从MEMS麦克风元件上方或者下方进入的两种产品结构。
【专利摘要】本发明公开了一种MEMS麦克风元件，包括：基底，基底上设置有上下贯通的第一开孔和第二开孔；并列设置于基底上方的第一电容和第二电容，第一电容设置在第一开孔之上，第二电容设置在第二开孔之上；第一电容包括位于下方的第一背极板以及位于上方的与第一背极板相对的第一振膜，第二电容包括位于上方的第二背极板以及位于下方的与第二背极板相对的第二振膜；第一电容和第二电容构成一对差分电容。本发明实现了差分电容式MEMS麦克风，有利于滤除外界电磁和噪声干扰，提高输出信号的信噪比和收音质量。本发明还公开了一种制造MEMS麦克风元件的方法。
【IPC分类】H04R31/00, H04R19/04
【公开号】CN104902414
【申请号】CN201510288675
【发明人】郑国光
【申请人】歌尔声学股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日