微机电系统麦克风芯片的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及麦克风领域，尤其涉及一种微机电系统麦克风芯片。

背景技术：

mems麦克风的应用领域越来越广泛，对器件的可靠性要求也越来越高。以电容式微机电系统麦克风(micro-electro-mechanical-systemmicrophone)芯片为例，芯片结构主要包括具有背腔的基底结构以及位于基底上部的振膜和固定背板结构振膜和固定背板结构组成了电容结构。外来的声压通过背板中的通孔，引起振膜运动，这种运动改变振膜与背板之间的距离，进而改变电容并最终转换为电信号。

相关技术的mems麦克风在大声压级的应用场景和吹气、跌落等机械类可靠性试验中，边缘处的振膜若与基底上部的尖锐边界产生接触，接触后振膜的对应位置处产生微裂纹。

然而，在反复的大声压或吹气、跌落等机械类可靠性试验中，振膜会在背板和基底之间来回运动，将振膜承受的应力视为一个交变应力，这个初始微裂纹会在交变应力的作用下发生缓慢扩展，当扩展到一定程度时，振膜会发生断裂，造成麦克风芯片失效。

因此，实有必要提供一种新的微机电系统麦克风芯片解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种振膜断裂的风险小，且工作寿命更长的微机电系统麦克风芯片。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种微机电系统麦克风芯片，其包括具有背腔的基底、分别支撑固定于所述基底且相互绝缘的背极板和振膜，所述振膜位于所述基底与所述背极板之间且分别与所述基底及所述背极板间隔设置；所述基底包括朝向所述振膜的顶面、与所述顶面相对设置的底面以及连接所述顶面和所述底面且朝向所述背腔的内侧面；所述振膜固定于所述顶面，所述背极板固定于所述振膜远离所述顶面的一侧，所述内侧面与所述顶面的连接处设置呈倒角结构或圆角结构。

优选的，所述微机电系统麦克风芯片还包括设于所述顶面的支撑件，所述振膜通过所述支撑件固定于所述顶面并与所述顶面间隔设置。

优选的，所述背极板包括与所述基底相对间隔设置的背极板本体、沿所述振膜的振动方向贯穿所述背极板本体的通孔和由所述背极板本体的周缘向所述顶面延伸并固定于所述顶面的固定部；所述振膜包括振膜本体和呈环状的支撑部，所述支撑部固定于所述支撑件，所述支撑件位于所述固定部的内侧，所述振膜本体固定于所述支撑部远离所述顶面的一侧且完全覆盖所述背腔。

优选的，所述微机电系统麦克风芯片还包括耦合于所述背极板的第一电极以及耦合于所述振膜的第二电极。

优选的，所述第一电极耦合于所述背极板本体靠近所述基底的一侧；所述第二电极耦合于所述振膜本体远离所述基底的一侧。

优选的，所述背极板还包括由所述背极板本体靠近所述振膜的一侧凸出的防粘柱，所述防粘柱与所述振膜间隔设置。

优选的，所述通孔括多个且呈阵列设置。

与相关技术相比，本实用新型的微机电系统麦克风芯片中，所述基底包括朝向所述振膜的顶面、与所述顶面相对设置的底面以及连接所述顶面和所述底面且朝向所述背腔的内侧面；所述振膜固定于所述顶面，所述背极板固定于所述振膜远离所述顶面的一侧，所述内侧面与所述顶面的连接处设置呈倒角结构或圆角结构。该倒角结构或圆角结构的设置，降低了所述振膜与所述顶面碰撞产生初始微裂纹的几率；另外，即使所述振膜与所述顶面发生碰撞，产生的初始微裂纹很小，延长了振膜的初始微裂纹扩展到振膜断裂的临界值的时间，降低了所述振膜发声断裂的风险，提高了所述微机电系统麦克风芯片的工作寿命，从而提升了应用该芯片的麦克风器件的机械类可靠性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本实用新型带倒角结构的微机电系统麦克风芯片的剖视图；

图2为本实用新型带圆角结构的微机电系统麦克风芯片的剖视图；

图3为本实用新型微机电系统麦克风芯片工作时的交变应力的曲线示意图。

【具体实施方式】

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请同时参阅图1-3，本实用新型提供了一种微机电系统麦克风芯片10，其包括具有背腔的基底1、分别支撑固定于所述基底1且相互绝缘并形成间隔的背极板2和振膜3，所述振膜3位于所述基底1与所述背极板2之间且分别与所述基底1及所述背极板2间隔设置。

具体的，所述基底1包括朝向所述振膜3的顶面11、与所述顶面11相对设置的底面12以及连接所述顶面11和所述底面12且朝向所述背腔的内侧面13；所述振膜3固定于所述顶面11，所述背极板2固定于所述振膜3远离所述顶面11的一侧，所述内侧面13与所述顶面11的连接处设置呈倒角结构14或圆角结构14a。

在本实施方式中，所述微机电系统麦克风芯片10还包括设于所述顶面11的支撑件4，所述振膜3通过所述支撑件4固定于所述顶面11并与所述顶面11间隔设置。

进一步的，所述背极板2包括与所述基底1相对间隔设置的背极板本体21、沿所述振膜3的振动方向贯穿所述背极板本体21的通孔22和由所述背极板本体21的周缘向所述顶面11延伸并固定于所述顶面11的固定部23；所述振膜3包括振膜本体31和呈环状的支撑部32，所述支撑部32固定于所述支撑件4，所述支撑件4位于所述固定部23的内侧，所述振膜本体31固定于所述支撑部32远离所述顶面11的一侧且完全覆盖所述背腔。

需要说明的是，所述微机电系统麦克风芯片10工作时，所述振膜3会在所述背极板本体21和所述顶面11之间来回运动，此时将振膜3承受的力视为一个交变应力。另外，所述振膜3会在所述背极板本体21和所述顶面11之间来回运动可能会导致所述振膜3与所述基底1的所述顶面11之间发生碰撞产生初始微裂纹，当初始微裂纹会在交变应力的作用下缓慢扩展，当扩展到一定程度时，所述振膜3会发生断裂，造成微机电系统麦克风芯片失效。而在本实施方式中，所述内侧面13与所述顶面11的连接处设置呈倒角结构14，降低了所述振膜3与所述顶面11碰撞产生初始微裂纹的几率；另外，即使所述振膜3与所述顶面11发生碰撞，产生的初始微裂纹很小，延长了振膜3的初始微裂纹扩展到振膜断裂的临界值的时间，降低了所述振膜3发声断裂的风险，提高了所述微机电系统麦克风芯片10的工作寿命，从而提升了应用该芯片的麦克风器件的机械类可靠性。当然，所述内侧面13与所述顶面11的连接处设置呈圆角结构14a，也能产生相同的技术效果，可根据具体情况而定。

所述微机电系统麦克风芯片10还包括耦合于所述背极板2的第一电极5以及耦合于所述振膜3的第二电极6。

在本实施方式中，所述第一电极5耦合于所述背极板本体21靠近所述基底1的一侧；所述第二电极6耦合于所述振膜本体31远离所述基底1的一侧。所述微机电系统麦克风芯片10工作时，外来的声压通过设于所述背极板本体21的通孔22，从而引起所述振膜3运动，这种运动改变了所述振膜3与所述背极板本体21之间的距离，即，改变了所述第一电极5和所述第二电极6之间的距离，导致电容发声变化，电容的变化则产生了电流，从而将声音转换成电信号。

值得一提的是，为了防止所述振膜3振动幅度过大时与所述背极板本体21吸合，被迫导致所述微机电系统麦克风芯片10失效，所述背极板2还包括由所述背极板本体21靠近所述振膜3的一侧凸出的防粘柱24，所述防粘柱23与所述振膜3间隔设置。

更优的，在本实施方式中，所述通孔22括多个且呈阵列设置。所述通孔22的数量可根据实际情况进行设计。

与相关技术相比，本实用新型的微机电系统麦克风芯片中，所述基底包括朝向所述振膜的顶面、与所述顶面相对设置的底面以及连接所述顶面和所述底面且朝向所述背腔的内侧面；所述振膜固定于所述顶面，所述背极板固定于所述振膜远离所述顶面的一侧，所述内侧面与所述顶面的连接处设置呈倒角结构或圆角结构。该倒角结构或圆角结构的设置，降低了所述振膜与所述顶面碰撞产生初始微裂纹的几率；另外，即使所述振膜与所述顶面发生碰撞，产生的初始微裂纹很小，延长了振膜的初始微裂纹扩展到振膜断裂的临界值的时间，降低了所述振膜发声断裂的风险，提高了所述微机电系统麦克风芯片的工作寿命，从而提升了应用该芯片的麦克风器件的机械类可靠性。

以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。