一种微机电结构、麦克风以及终端的制作方法

1.本技术涉及半导体技术领域，特别涉及一种微机电结构、麦克风以及终端。


背景技术：

2.基于微机电系统(micro electro mechanical systems，mems)制造的麦克风被称为mems麦克风，通常包括微机电结构以及与之电连接的功能集成电路(application specific integrated circuit，asic)芯片。
3.在传统mems麦克风中，麦克风芯片包括衬底和依次设置在衬底上的振膜及背板，振动膜与背板构成可变电容；通过声振动使振动膜振动，输出此时的背板与振动膜之间的静电电容的变化。
4.背板上通常设置声孔，声孔的设置降低了背板的强度，为了增加背板的强度，通常需要增加背板的厚度，以补偿背板的强度。但是过厚的背板的厚度会增加所述声孔的孔深度，从而增加所述背板上声孔的阻尼，进而增加了所述微机电结构的噪音。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种微机电结构、麦克风以及终端，降低背板的厚度的同时，提高背板的强度。
6.本实用新型提供一种微机电结构，包括：
7.背板，所述背板上具有声孔；以及
8.振膜，与所述背板相对；
9.所述背板与所述振膜之间具有间隙；
10.所述背板连接有加强筋，所述加强筋关于所述背板的中心对称。
11.在一些实施例中，所述加强筋关于相互垂直的第一方向和第二方向对称，所述加强筋在第一方向的对称轴和在第二方向的对称轴相交于所述背板的中心。
12.在一些实施例中，至少一个所述加强筋为直线型，且直线型的加强筋的两端延伸至所述背板的边缘。
13.在一些实施例中，所述加强筋包括：
14.多个直线型的第一加强筋，多个所述第一加强筋在第一方向上平行排列，且关于第一方向对称排列；以及
15.多个直线型的第二加强筋，多个所述第二加强筋在第二方向上平行排列，且关于第二方向对称排列；
16.每个所述加强筋的两端延伸至所述背板的边缘。
17.在一些实施例中，所述加强筋包括多个直线型的第三加强筋，多个所述第三加强筋相交于所述背板的中心，且每个所述第三加强筋的两端延伸至所述背板的边缘。
18.在一些实施例中，所述加强筋包括：
19.多个圆形的第四加强筋，每个所述第四加强筋的中心与所述背板的中心重合；以
及
20.至少一个直线型第五加强筋，所述第五加强筋穿过所述背板的中心，且所述第五加强筋的两端延伸至所述背板的边缘。
21.在一些实施例中，所述加强筋的截面形状为矩形、半圆形、三角形、梯形或者不规则形状中的一种或几种。
22.在一些实施例中，所述背板的厚度为0.3um～0.8um。
23.在一些实施例中，所述加强筋的厚度为0.5um～2um。
24.在一些实施例中，所述加强筋采用绝缘材料。
25.在一些实施例中，包括：
26.衬底，具有腔体；
27.第一支撑部，位于所述衬底上；
28.振膜，位于所述第一支撑部上；
29.第二支撑部，位于所述振膜上；以及
30.背板，位于所述第二支撑部上。
31.在一些实施例中，所述加强筋位于所述背板远离所述衬底的表面。
32.一种麦克风，包括上述的微机电结构。
33.一种终端，包括如上述的麦克风。
34.本公开提供的微机电结构、麦克风以及终端，在背板上连接有加强筋，以增加背板的强度，提高背板的机械强度。进一步地，可以将背板的厚度减薄，降低了所述声孔的孔深度，以降低背板上声孔的阻尼，进而减小噪音，提高信噪比。
35.在一些实施例中，加强筋关于相互垂直的第一方向和第二方向对称，使得整个背板的强度均匀地得到增加，防止由于加强筋在所述背板上分布不均匀导致背板的强度大小不同，进而防止背板由于强度不同导致的背板的部分撕裂。
36.在一些实施例中，至少一个所述加强筋为直线型，且直线型的加强筋的两端延伸至所述背板的边缘，以使得所述加强筋在至少一个方向上横跨所述背板的宽度，进而作为所述背板的支撑梁。
37.在一些实施例中，背板的厚度为0.3um～0.8um，加强筋的厚度为0.5um～2um，通过增加加强筋的厚度，同时减小背板的厚度，以使得背板在具有较低的厚度的情况下，具有更大的机械强度。
38.在一些实施例中，加强筋位于背板远离衬底的表面，使得所述加强筋的加工更加容易、方便。
39.在一些实施例中，所述加强筋位于所述背板远离所述振膜的表面，防止将过厚的所述加强筋设置于所述背板和所述振膜相对的表面(即位于所述振荡声腔内)时，会阻碍所述振膜的振动，进而对所述振膜的振幅造成影响。
附图说明
40.通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
41.图1示出了本公开第一实施例的微机电结构的立体示意图；
42.图2示出了本公开第一实施例的微机电结构的示意图；
43.图3示出了本公开第一实施例的背板的俯视示意图；
44.图4示出了本公开第二实施例的背板的俯视示意图；
45.图5示出了本公开第三实施例的背板的俯视示意图；
46.图6示出了本公开第四实施例的微机电结构的立体示意图。
具体实施方式
47.下面结合附图和实施例对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本公开，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分而非全部结构。
48.在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
49.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
50.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
51.图1示出了本公开第一实施例的微机电结构的立体图；图2是本公开第一实施例的微机电结构的剖视图。如图1和图2所示，本公开实施例的微机电结构包括衬底100和依次设置在衬底100上的第一支撑部110、振膜200、第二支撑部120及背板300。其中，衬底100具有贯通其正反面的腔体101，正常工作时的声压负载和非正常工作时受到的吹击负载均通过腔体101加载至振膜200；第一支撑部110支承于振膜200和衬底100之间，用于电性隔绝振膜200和衬底100，并为振膜200提供支撑；第二支撑部120位于背板300和振膜200之间，用于电性隔绝背板300和振膜200，使背板300和振膜200相对且间隔设置，以使背板300和振膜200之间形成有供振膜200振动的振荡声腔400。
52.声振动通过腔体101进入到振荡声腔400时，振膜200与声振动进行共振而膜振动。振膜200振动而振膜200与背板300之间的间隙距离变化时，振膜200与背板300之间的静电电容发生变化；振膜200感应的声振动(声压的变化)转化为振膜200与背板300之间的静电电容的变化，作为电信号而输出。
53.衬底100采用单晶硅衬底，但也可以为多晶硅衬底。第二支撑部120和第一支撑部110通常采用易腐蚀的绝缘材料沉积后经过蚀刻形成，绝缘材料优选为氧化硅，但也可以采
用聚氧化乙烯等。所述振膜200采用导电材料，例如为多晶硅等。
54.所述振膜200还包括位于所述振膜200上的泄气孔201。所述泄气孔201连通所述腔体101以及所述振荡声腔400，以减小振膜200振动过程中受到的气压冲击，使振膜200振动过程中，在振荡声腔400中产生的高压气流部分通过泄气孔201排放到振荡声腔400外，有效平衡气压，提高声学效果，且能防止振动过程中，由于振膜200两侧压力差导致的振动不均匀而损坏的问题。
55.本实施例中，所述振膜200包括一个泄气孔201，由于所述振膜200的中心承受的声压最大，所述泄气孔201位于所述振膜200的中心。不难理解，在其他实施例中，为了防止过大的声压对所述泄气孔201造成撕裂，所述泄气孔201还可以设置于所述振膜200的边缘处。还可以设置多个泄气孔201，多个泄气孔201均匀分布于所述振膜200上，本领域技术人员可以根据需要对所述泄气孔201的位置以及数量做出具体地选择，本实施例对此不做限制。
56.所述背板300包括层叠设置的绝缘层310和导电层320。在一些实施例中，绝缘层310由氮化硅沉积形成，其四周固结在第二支撑部120上面，氮化硅硬度大、熔点高，能够保证背板300的刚性。导电层320位于绝缘层310远离第二支撑部120的一侧；导电层320例如采用多晶硅沉积形成，具有良好的导电性。然而本公开实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对背板300的结构与材料进行其他设置。
57.所述导电层320的面积小于所述绝缘层310的面积，通过适当减小贡献电容的导电层320的面积，提高由背板300和振膜200形成的平板电容的敏感性，进一步提高麦克风芯片的信噪比。所述背板300上具有多个声孔330，每个声孔330贯穿所述背板300的厚度方向。每个声孔330的形状以及孔径可以相同或者不同。
58.本实施例中，所述导电层320位于绝缘层310远离第二支撑部120的一侧，以防止在所述振膜200振动的过程与所述导电层120接触，导致短路。
59.所述背板300远离所述衬底100的表面连接有加强筋340，以提高所述背板300的强度。
60.由于所述背板300上设置多个声孔330，降低了所述背板300的强度，为了增加所述背板300的强度，通常需要增加所述背板300的厚度，以补偿所述背板300的强度，但是过厚的背板300的厚度会增加所述背板300上声孔330的阻尼，进而增加了所述微机电结构的噪音。本实施例在所述背板300上连接加强筋，以增加所述背板300的强度，提高所述背板300的机械强度。进一步地，可以将所述背板300的厚度减薄，进一步降低位于所述背板300上的声孔330的孔深度，以降低所述背板300上声孔330的阻尼，进而减小噪音，提高信噪比。
61.本实施例中，所述加强筋340位于所述背板300远离所述衬底100的表面。在形成微机电结构的过程中，所述衬底100、第一支撑部110、振膜200、第二支撑部120以及背板300依次形成，在形成所述背板300的过程中，需要先形成整个背板300的绝缘层310，以为后续形成的导电层320以及加强筋340提供支撑的载体，所以本实施例中，所述加强筋340位于所述背板300远离所述振膜200的表面，使得所述加强筋的加工更加容易、方便；另一方面，所述加强筋340设置于所述背板300和所述振膜200相对的表面(即位于所述振荡声腔400内)时，会阻碍所述振膜200的振动，进而对所述振膜200的振幅造成影响。
62.所述加强筋340的材料为氧化硅、聚氧化乙烯以及氮化硅等绝缘材料，在优选地实施例中，所述加强筋340例如采用硬度大、刚性强的氮化硅。所述加强筋340例如通过绝缘胶
固定于所述背板300(具体位置所述导电层320)的表面。
63.所述加强筋340在所述背板300上关于所述背板300的中心对称分布；图3示出了本公开第一实施例的背板的俯视图，如图3所示，本实施例中，所述加强筋340包括两个直线型的第一加强筋341和两个直线型的第二加强筋342，其中，两个第一加强筋341在第一方向上平行分布，且关于第一方向对称分布，具体地，两个所述第一加强筋341从所述导电层320的一侧边缘延伸至另一侧边缘；两个第二加强筋342在第二方向上平行分布，且关于第二方向对称分布，具体地，两个所述第二加强筋342从所述导电层320的一侧边缘延伸至另一侧边缘；第一方向与第二方向相互垂直，所述加强筋340在第一方向的对称轴和在第二方向的对称轴相交于所述背板的中心。即两个第一加强筋341和两个第二加强筋342呈井字型分布于所述导电层320的表面，且井字型分布的第一加强筋341和第二加强筋342的中心和所述背板200的中心重合。
64.本实施例中，第一加强筋和第二加强筋的两端延伸至所述背板的边缘，以使得所述加强筋在第一方向和第二方向上均可以作为所述背板的支撑梁。
65.本实施例的加强筋340关于相互垂直的第一方向和第二方向对称，使得整个背板300的强度均匀地得到增加，防止由于所述加强筋340在所述背板300上分布不均匀导致所述背板300在某一方向上的强度较小，进而防止所述背板300由于强度不同导致的所述背板300的撕裂。
66.在其他的实施例中，可以在第一方向和第二方向设置任意数量的加强筋，第一方向和第二方向上设置的加强筋相互交错设置。
67.本实施例中，所述加强筋的截面形状为矩形，不难理解，在其他实施例中，所述加强筋的截面形状还可以为半圆形、三角形、梯形以及不规则形状等，本实施例对此不做限制。
68.在一个具体地实施例中，所述背板300的厚度(所述绝缘层310和所述导电层320的厚度总和)为0.3um～0.8um，所述加强筋340的厚度为0.5um～2um，通过增加所述加强筋340的厚度，同时减小所述背板300的厚度，以使得所述背板300在具有较低的厚度的情况下，具有更大的机械强度。
69.图4示出了本公开第二实施例的背板的俯视图，如图4所示，与第一实施例不同的是，本实施例中，所述加强筋340包括多个直线型的第三加强筋343，每个所述第三加强筋343穿过所述背板300的中心，即多个所述第三加强筋343相交于所述背板300的中心，且每个所述第三加强筋343的两端延伸至所述背板300的边缘。每个所述第三加强筋343均穿过所述背板300的中心，使得所述第三加强筋343的分布关于所述背板300的中心对称。
70.本实施例中，每个加强筋均穿过所述背板的中心，且两端延伸至所述背板的边缘，以使得所述加强筋在任意方向上均可以作为所述背板的支撑梁。
71.多个直线型的加强筋同时关于关于相互垂直的第一方向和第二方向对称，其中，所述第三加强筋343关于第一方向和第二方向的对称轴相交于所述背板300的中心。
72.图5示出了本公开第三实施例的背板的俯视图，如图5所示，与第一实施例不同的是，本实施例中，所述加强筋340包括多个圆形的第四加强筋344以及至少一个直线型的第五加强筋345。每个第四加强筋344的中心与所述背板300的中心重合，以使得所述第四加强筋344的分布关于所述背板300的中心对称，同时关于相互垂直的第一方向和第二方向对
称，至少一个直线型的第五加强筋345穿过所述背板300的中心，且其两端延伸至所述背板300的边缘。所述加强筋340关于第一方向和第二方向的对称轴相交于所述背板300的中心。
73.图6示出了本公开第四实施例的微机电结构的立体图，如图6所示，与第一实施例不同的是，本实施例中，所述微机电结构包括衬底100和依次设置在衬底100上的第一支撑部110、背板300、第二支撑部120及振膜200，所述振膜200位于所述背板300的上方。
74.其中，所述背板300上的加强筋340位于所述背板300远离所述衬底100的表面，即位于所述背板300和所述振膜200之间的振荡声腔400内，此时合理调整所述加强筋340和所述背板300的厚度，以使得所述加强筋340的不会阻碍所述振膜200的振动。
75.值得说明的是，还可以设置两个所述背板300或者两个所述振膜200。
76.设置两个所述背板300时，两个所述背板300分别位于所述振膜200的两侧，且两个背板300均通过第二支撑部与所述振膜200相对设置，以使得每个所述背板300和所述振膜200之间均具有间隙；两个所述背板300上均连接加强筋340，其中所述加强筋340位于其所处背板300远离所述衬底100的表面。
77.设置两个所述振膜200时，两个所述振膜200分别位于所述背板300的两侧，且两个振膜200均通过第二支撑部与所述背板300相对设置，以使得所述背板300和每个所述振膜200之间均具有间隙；所述背板300上设置加强筋340，其中所述加强筋340位于其所处背板300远离所述衬底100的表面。
78.本实用新型还提供了一种麦克风，包括如上所述的微机电结构。
79.本实用新型还提供了一种终端，包括如上所述的麦克风。
80.本公开提供的微机电结构、麦克风以及终端，在背板上连接加强筋，以增加背板的强度，提高背板的机械强度。进一步地，可以将背板的厚度减薄，进一步降低声孔的孔深，以降低背板上声孔的阻尼，进而减小噪音，提高信噪比。
81.本公开实施例的加强筋关于相互垂直的第一方向和第二方向对称，使得整个背板的强度均匀地得到增加，防止由于加强筋在所述背板上分布不均匀导致背板在的强度大小不同，进而防止背板由于强度不同导致的背板的部分撕裂。
82.在一些实施例中，至少一个所述加强筋为直线型，且直线型的加强筋的两端延伸至所述背板的边缘，以使得所述加强筋在至少一个方向上横跨所述背板的宽度，进而作为所述背板的支撑梁。
83.在一些实施例中，背板的厚度为0.3um～0.8um，加强筋的厚度为0.5um～2um，通过增加加强筋的厚度，同时减小背板的厚度，以使得背板在具有较低的厚度的情况下，具有更大的机械强度。
84.在一些实施例中，加强筋位于背板远离衬底的表面，使得所述加强筋的加工更加容易、方便。
85.在一些实施例中，所述加强筋位于所述背板远离所述振膜的表面，防止将过厚的所述加强筋设置于所述背板和所述振膜相对的表面(即位于所述振荡声腔内)时，会阻碍所述振膜的振动，进而对所述振膜的振幅造成影响。
86.依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应
用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。