一种mems麦克风芯片及mems麦克风的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种MEMS麦克风芯片及MEMS麦克风，振膜与第一背极板构成的第一电容结构、振膜与第二背极板构成的第二电容结构形成了差分电容结构；在所述第一背极板与振膜之间设置有用于限制振膜朝向第一背极板方向变形的第一限位部；在所述第二背极板与振膜之间设置有用于限制振膜朝向第二背极板方向变形的第二限位部。本实用新型的MEMS麦克风芯片，通过振膜、第一背极板、第二背极板构成了差分电容结构，通过位于第一背极板与振膜之间的第一限位部可以防止振膜与第一背极板发生粘连或短路的问题，通过位于第二背极板与振膜之间的第二限位部可以防止振膜与第二背极板发生粘连或短路的问题，在保证MEMS麦克风芯片声电转换的同时，提高了MEMS麦克风的性能。
【专利说明】
一种MEMS麦克风芯片及MEMS麦克风
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种麦克风芯片，属于声电转换领域，更具体地，涉及一种差分式的MEMS麦克风芯片;本实用新型还涉及一种差分式的MEMS麦克风。
【背景技术】
[0002]MEMS(微型机电系统)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，其中的振膜、背极板是MEMS麦克风中的重要部件，振膜、背极板构成了电容器并集成在硅晶片上，实现声电的转换。
[0003]目前，MEMS麦克风多由一个感应振膜以及一个刚性背极组成，这种麦克风的线性度较低，谐波失真较大。而且感应振膜在振动的时候，或者在进行跌落测试的时候，经常会发生振膜与背极粘连的问题，进而影响MEMS麦克风的性能。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的一个目的是提供了一种MEMS麦克风芯片。
[0005]根据本实用新型的一个方面，提供一种MEMS麦克风芯片，包括具有背腔的衬底，以及设置在衬底上的第一背极板、振膜、第二背极板，其中所述振膜与第一背极板构成的第一电容结构、所述振膜与第二背极板构成的第二电容结构形成了差分电容结构；
[0006]所述第一背极板包括第一非导电层，以及设置在第一非导电层邻近振膜一侧的第一导电层;在所述第一背极板与振膜之间设置有用于限制振膜朝向第一背极板方向变形的第一限位部；
[0007]所述第二背极板包括第二非导电层，以及设置在第二非导电层邻近振膜一侧的第二导电层;在所述第二背极板与振膜之间设置有用于限制振膜朝向第二背极板方向变形的第二限位部。
[0008]优选地，所述第一限位部设置在第一非导电层上，且所述第一限位部穿过所述第一导电层并向振膜的方向延伸。
[0009]优选地，所述第一限位部设置在振膜上邻近第一背极板的一侧，所述第一导电层上与第一限位部相应的位置设置有多个将第一非导电层露出的通孔。
[0010]优选地，所述第一限位部与振膜为一体结构。
[0011]优选地，所述第二限位部设置在第二非导电层上，且所述第二限位部穿过所述第二导电层并向振膜的方向延伸。
[0012]优选地，所述第二限位部与第二非导电层为一体结构。
[0013]优选地，所述第二限位部设置在振膜上邻近第二背极板的一侧，所述第二导电层上与第二限位部相应的位置设置有多个将第二非导电层露出的通孔。
[0014]优选地，所述第一背极板位于振膜的下方;所述第二背极板位于振膜的上方。
[0015]优选地，所述第一背极板通过第一支撑部支撑在衬底上，所述振膜通过第二支撑部支撑在第一背极板上，所述第二背极板通过第三支撑部支撑在振膜上。
[0016]本实用性新型还提供了一种MEMS麦克风，其包括上述的MEMS麦克风芯片。
[0017]本实用新型的MEMS麦克风芯片，通过振膜、第一背极板、第二背极板构成了差分电容结构，通过位于第一背极板与振膜之间的第一限位部可以防止振膜与第一背极板发生粘连或短路的问题，通过位于第二背极板与振膜之间的第二限位部可以防止振膜与第二背极板发生粘连或短路的问题，在保证MEMS麦克风芯片声电转换的同时，提高了MEMS麦克风的性能;且第一背极板、第二背极板中分别包含了可与振膜产生有效电容的导电层，以及不能与振膜产生电容的非导电层，由此可降低MEMS麦克风芯片的寄生电容，提高了MEMS麦克风芯片的灵敏度。
[0018]通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0019]构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。
[0020]图1是本实用新型MEMS麦克风芯片的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]现在将参照附图来详细描述本实用新型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实用新型的范围。
[0022]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，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]参考图1，本实用新型提供了一种MEMS麦克风芯片，其包括衬底I，以及设置在衬底I上的第一背极板、振膜6、第二背极板。所述衬底I具有背腔la，第一背极板可通过第一支撑部2支撑在衬底I上，且第一背极板的中部区域悬置在衬底I背腔Ia的上方;所述振膜6可通过第二支撑部3支撑在第一背极板上，第二背极板可通过第三支撑部4支撑在振膜6上。在所述第二背极板上还设置有多个贯通孔，以便外界的声音可以从该贯通孔进入并作用在振膜6上；当然，在所述第一背极板上也可以设置多个气压导通孔，这属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
[0027]本实用新型的第一支撑部2、第二支撑部3、第三支撑部4均采用绝缘的材料，通过第二支撑部3使得振膜6与第一背极板之间具有一定的距离，所述振膜6与第一背极板构成了 MEMS麦克风芯片的第一电容结构;通过第三支撑部4使得振膜6与第二背极板之间具有一定的距离，所述振膜6与第二背极板构成了MEMS麦克风芯片的第二电容结构。该第一电容结构、第二电容结构共用一振膜6，由此使得所述第一电容结构、第二电容结构可以构成差分电容结构，从而可提高MEMS麦克风芯片的性能。
[0028]在此需要提醒注意的是，上述实施例中，所述第一背极板位于振膜6的下方，所述第二背极板位于振膜6的上方。对于本领域的技术人员而言，也可以将第一背极板设置在振膜6的上方，将第二背极板设置在振膜6的下方，这两种设置方式均可以实现相同的效果，在此不再具体说明。
[0029]在本实用新型一个具体的实施方式中，所述第一背极板包括第一非导电层5，以及设置在第一非导电层5邻近振膜6—侧的第一导电层9;该第一非导电层5可通过第一支撑部2设置在衬底I上，从而实现了第一背极板与衬底I的连接。第一导电层9可以通过本领域技术人员所熟知的方式设置在第一非导电层5的上表面，使得所述振膜6可与该第一背极板中的第一导电层9构成第一电容结构。第一导电层9设置在第一非导电层5上与振膜6有效振动区对应的位置，使得振膜6与第一背极板中的第一导电层9产生的电容为有效电容;而第一背极板中的第一非导电层5不能与振膜6产生电容，从而降低了振膜6与第一背极板的寄生电容，提高了第一电容结构的灵敏度。
[0030]基于类似的原理，本实用新型的第二背极板包括第二非导电层7，以及设置在第二非导电层7邻近振膜6—侧的第二导电层8;所述第二非导电层7可以通过第三支撑部4设置在振膜6上，从而实现了第二背极板的连接;第二导电层8可以通过本领域技术人员所熟知的方式设置在第二非导电层7的下表面，使得所述振膜6可与该第二背极板中的第二导电层8构成第二电容结构。第二导电层8设置在第二非导电层7上与振膜6有效振动区对应的位置，使得振膜6与第二背极板中的第二导电层8产生的电容为有效电容;而第二背极板中的第二非导电层7不能与振膜6产生电容，从而降低了振膜6与第二背极板的寄生电容，提高了第二电容结构的灵敏度。
[0031]本实用新型的MEMS麦克风芯片在工作的时候，由于第一背极板中只有第一导电层
[0032]本实用新型的MEMS麦克风芯片，在所述第一背极板与振膜6之间设置有用于限制振膜6变形的第一限位部6a，通过该第一限位部6a可以限制振膜6朝向第一背极板方向发生变形的程度，从而可以防止振膜6与第一背极板粘连或短路在一起。在所述第二背极板与振膜6之间设置有用于限制振膜6变形的第二限位部7a，通过该第二限位部7a可以限制振膜6朝向第二背极板方向发生变形的程度，从而可以防止振膜6与第二背极板粘连或短路在一起。
[0033]在本实用新型一个具体的实施方式中，所述第一限位部6a设置在振膜6上邻近第一背极板的一侧，该第一限位部6a可与振膜6是一体成型的；在所述第一导电层9上设置有多个将第一非导电层5相应位置露出的通孔9a，且露出该通孔9a位置的第一非导电层5与第一限位部6a相对应。当振膜发生朝向第一背极板方向的较大变形时，该第一限位部6a穿过通孔9a并与第一非导电层5接触在一起，从而可以防止振膜6与第一导电层9接触在一起，避免了短路、粘连等不良情况的发生，保证了振膜6的正常工作。
[0034]所述第二限位部7a设置在第二非导电层7上，且所述第二限位部7a穿过所述第二导电层8并向振膜6的方向延伸。该第二限位部7a与第二非导电层7可以是一体成型的。当振膜发生朝向第二背极板方向的较大变形时，该第二限位部7a会与振膜6接触在一起，从而可以防止振膜6与第二导电层8接触在一起，避免了短路、粘连等不良情况的发生，保证了振膜6的正常工作。
[0035]基于上述相似的原理，在本实用新型另一优选的实施方式中，所述第一限位部也设置在第一非导电层5上，且所述第一限位部穿过所述第一导电层9并向振膜6的方向延伸；该第一限位部与第一非导电层5可以是一体成型的。当振膜发生朝向第一背极板方向的较大变形时，该第一限位部会与振膜6接触在一起，从而可以防止振膜6与第一导电层9接触在一起，避免了短路、粘连等不良情况的发生，保证了振膜6的正常工作。
[0036]所述第二限位部可设置在振膜6上邻近第二背极板的一侧，该第二限位部可与振膜6是一体成型的;在所述第二导电层8上设置有多个将第二非导电层7露出的通孔，露出该通孔位置的第二非导电层7与第二限位部相对应。当振膜发生朝向第二背极板方向的较大变形时，该第二限位部会与穿过第二导电层8上的通孔，并与第二非导电层7接触在一起，从而可以防止振膜6与第二导电层8接触在一起，避免了短路、粘连等不良情况的发生，保证了振膜6的正常工作。
[0037]本实用新型的MEMS麦克风芯片，通过振膜、第一背极板、第二背极板构成了差分电容结构，通过位于第一背极板与振膜之间的第一限位部可以防止振膜与第一背极板发生粘连或短路的问题，通过位于第二背极板与振膜之间的第二限位部可以防止振膜与第二背极板发生粘连或短路的问题，在保证MEMS麦克风芯片声电转换的同时，提高了MEMS麦克风的性能;且第一背极板、第二背极板中分别包含了与振膜产生有效电容的导电层，以及不能与振膜产生电容的非导电层，由此可降低MEMS麦克风芯片的寄生电容，提高了MEMS麦克风芯片的灵敏度。
[0038]本实用新型的实施例还提供了一种MEMS麦克风，其包括MEMS麦克风芯片，其中，MEMS麦克风芯片为以上全部实施例所描述的MEMS麦克风芯片。
[0039]虽然已经通过示例对本实用新型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，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。
【主权项】
1.一种MEMS麦克风芯片，其特征在于:包括具有背腔(Ia)的衬底(I)，以及设置在衬底(I)上的第一背极板、振膜(6)、第二背极板，其中所述振膜(6)与第一背极板构成的第一电容结构、所述振膜(6)与第二背极板构成的第二电容结构形成了差分电容结构； 所述第一背极板包括第一非导电层(5)，以及设置在第一非导电层(5)邻近振膜(6) —侧的第一导电层(9);在所述第一背极板与振膜(6)之间设置有用于限制振膜(6)朝向第一背极板方向变形的第一限位部(6a); 所述第二背极板包括第二非导电层(7)，以及设置在第二非导电层(7)邻近振膜(6) —侧的第二导电层(8);在所述第二背极板与振膜(6)之间设置有用于限制振膜(6)朝向第二背极板方向变形的第二限位部(7a)。2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于:所述第一限位部设置在第一非导电层(5)上，且所述第一限位部穿过所述第一导电层(9)并向振膜(6)的方向延伸。3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于:所述第一限位部(6a)设置在振膜(6)上邻近第一背极板的一侧，所述第一导电层(9)上与第一限位部(6a)相应的位置设置有多个将第一非导电层(5)露出的通孔(9a)。4.根据权利要求3所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于:所述第一限位部(6a)与振膜(6)为一体结构。5.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于:所述第二限位部(7a)设置在第二非导电层(7)上，且所述第二限位部(7a)穿过所述第二导电层(8)并向振膜(6)的方向延伸。6.根据权利要求5所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于:所述第二限位部(7a)与第二非导电层(7)为一体结构。7.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于:所述第二限位部设置在振膜(6)上邻近第二背极板的一侧，所述第二导电层(8)上与第二限位部(7a)相应的位置设置有多个将第二非导电层(7)露出的通孔。8.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于:所述第一背极板位于振膜(6)的下方;所述第二背极板位于振膜(6)的上方。9.根据权利要求8所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于:所述第一背极板通过第一支撑部(2)支撑在衬底(I)上，所述振膜(6)通过第二支撑部(3)支撑在第一背极板上，所述第二背极板通过第三支撑部(4)支撑在振膜(6)上。10.一种MEMS麦克风，其特征在于:包括如权利要求1至9任一项所述的MEMS麦克风芯片。
【文档编号】H04R19/04GK205510403SQ201620072017
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年1月25日
【发明人】蔡孟锦, 邱冠勋
【申请人】歌尔声学股份有限公司