一种硅电容麦克风制造技术

本实用新型专利技术提供了一种硅电容麦克风，其包括：基底；振膜，设置在所述基底的上方，该振膜边缘带有支撑梁结构；穿孔背极，该穿孔背极设置在所述振膜的上方并支撑在所述基底上；以及位于振膜与穿孔背极之间的空气间隙，其中，穿孔背极覆盖所述的振膜所带的支撑梁结构上方至少50％区域。所述的硅电容麦克风可以将设置在支撑梁结构上方至少50％区域的穿孔背极材料作为保护结构，防止在使用过程中由于跌落或大气流通过而造成的支撑梁失效。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种硅电容麦克风。
技术介绍
微机电(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)麦克风或称娃电容麦克风因其体积小、适于表面贴装等优点而被广泛用于平板电子装置的声音采集，例如:手机、MP3、录音笔和监听器材等。相关技术中，硅电容麦克风包括敏感结构(亦称换能器)、配套集成电路和封装部件，敏感结构又包括基底、背极板和振膜。其中，避免硅电容麦克风在使用过程中由于跌落或大气流通过而造成的敏感结构失效，是较为普遍的可靠性要求。传统的硅电容麦克风一般结构敏感结构自身特点，使用加强结构或气流缓释结构这两种方法中的一种来实现对敏感结构的可靠性改善。如中国专利CN102264021A，针对悬梁式振膜提出了在悬梁上施加加强筋、金属层等加强结构来改善结构可靠性的技术方案:这种技术方案虽然对结构可靠性的改善很有效，但是由于改变了悬梁的力学参数，对麦克风性能影响也很大；又如中国专利CN103347808和CN203368757，针对一体式振膜分别提出了在基底上设置加强结构或在基底上设计气体缓释结构来改善结构可靠性的技术方案:这两种技术方案由于需要对基底进行声腔制作之外的特殊工艺，会显著增加敏感结构制作成本，或由于声腔内的声阻增加显著影响麦克风性能。本技术的提出，使得以现有工艺水平可以实现支撑梁式振膜的敏感结构更高的可靠性，从而在维持硅电容麦克风的灵敏度、线性度、信噪比等性能指标和成本在当前水平的前提下提高其信赖性，拓宽产品的应用范围，提高产品的市场竞争力。
技术实现思路
本技术提供了一种高可靠性的硅电容麦克风敏感结构，能在现有工艺水平下在保证硅电容麦克风的灵敏度、线性度、信噪比等性能指标和生产成本维持在当前水平，并提尚可靠性。为解决上述问题，本技术采用的技术方案是:一种硅电容麦克风，其包括:基底；振膜，设置在基底的上方，该振膜带有支撑梁结构；穿孔背极，该穿孔背极设置在振膜的上方并支撑在基底上；以及位于振膜与穿孔背极之间的空气间隙，其中，穿孔背极覆盖所述的振膜所带的支撑梁结构上方至少50%区域。这样，在使用过程中由于跌落或大气流通过而造成敏感结构支撑梁向上方有较大的运动趋势时，可以通过所设置的穿孔背极材料起保护的作用。另一方面，由于支撑梁结构上方的背极上存在穿孔，在通用加工工艺的释放结构步骤时，可以通过这些穿孔保证支撑梁结构被释放，不影响其可动性。优选的硅电容麦克风，其中在所述的穿孔背极上还设置有开槽，并形成悬臂梁结构。优选的硅电容麦克风，其中所述的开槽可以贯穿穿孔背极结构的开孔。所述的悬臂梁结构侧方的空隙可以用来释放背极材料和下方的支撑梁结构。优选的硅电容麦克风，其中所述悬臂梁在基底平面上的投影方向，可以与下方支撑梁在基底平面上的投影平行重合或垂直交叉，以适应不同的保护支撑梁结构的需要。优选的硅电容麦克风，其中在所述的穿孔背极下方还设置有突起结构，和/或在所述支撑梁结构可动部分下表面设置有突起结构。这是为了防止支撑梁结构运动到上方与穿孔背极下表面接触后粘连失效，同时为了防止支撑梁结构运动到下方与基底上表面接触后粘连失效。优选的硅电容麦克风，其中所述的支撑梁结构，相对下方基底固定或相对上方穿孔背极边缘固定。一般支撑梁结构都在边缘处相对基底固定以对振膜主体部分提供支撑，由于支撑梁结构上方设置了背极材料，故可以通过设置背极上的穿孔来控制结构释放后的效果，使支撑梁结构在边缘处与背极相对固定，这样在固定支撑梁结构的方式上增加了设置的便利。优选的硅电容麦克风，其中所述的支撑梁结构为折叠梁结构。折叠梁结构比一般的直梁和圆弧梁更易释放应力，此外，通过在有限的空间中设置折叠梁的方式也可以拥有更大的设置梁刚度等参数的设计空间。优选的硅电容麦克风，其中所述的折叠梁结构转折部分上方的穿孔背极材料下表面高度低于支撑梁结构上表面高度。背极材料有一部分下凹至超过振膜层的上表面，可以使折叠梁在运动时在平面内的运动范围得到限制，从而避免运动范围过大带来的梁结构损坏。这样，在使用过程中由于跌落或大气流通过而造成敏感结构支撑梁在平面内有较大的运动趋势时，可以通过所设置的下凹背极材料起保护的作用。优选的硅电容麦克风，其中所述的折叠梁结构，其转折部分边缘形状为样条曲线。相关力学理论证明，样条曲线是最佳的释放应力曲线的形状。但目前传统结构在相应的转折部分，均设置圆形导角，这是因为受传统加工工艺限制，只有圆形导角才便于用旋转切削的方式实现，所以仅能通过圆形边缘来近似样条曲线边缘。在敏感结构的通用制作工艺中，是通过生长材料、并使用掩膜版掩蔽刻蚀等方式通过图纸来加工的，因此在相应的转折部分边缘，可以通过绘制样条曲线图纸并用来制作相应的掩膜版来实现具备样条曲线转折的折叠梁结构。由于采用上述技术方案，本技术的有益效果是:通过设置背极材料下凹、下表面突起和穿孔、开槽等技术手段，同时实现了保护支撑梁的平面内及垂直方向加强保护结构和气流缓释的穿孔开槽结构，从而维持硅电容麦克风的灵敏度、线性度、信噪比等性能指标，且通过保证结构加工方法与通用的敏感结构制备方法兼容来保证其成本也维持在当前水平，这样可以提高其信赖性，拓宽产品的应用范围，提高产品的市场竞争力。【附图说明】图1是本技术优选实施例的俯视示意图；图2是本技术优选实施例的剖视示意图。【具体实施方式】本技术提供了一种硅电容麦克风，能在兼容现有通用工艺水平的基础上敏感结构上增加全方向的保护结构和气流缓释结构，从而在保证硅电容麦克风成本和性能指标基本不变的基础上显著提高其可靠性。下面结合具体附图和实施例对本技术作进一步说明。图1是本技术优选实施例的俯视示意图，图2是其剖视示意图。如图1和图2所示，在基底000的上方设置有可动的振膜层，振膜层边缘带有支撑梁结构100，本优选实施例中的支撑梁为折叠梁；支撑梁结构100边缘通过锚区01与下方基底000相对固定；在支撑梁结构100的上方设置有穿孔背极结构200，在穿孔背极结构200上设置有贯穿部分开孔201的开槽，并形成悬臂梁结构203，本优选实施例中悬臂梁结构203平行于支撑(折叠)梁100 ;支撑梁结构100边缘通过锚区02与上方穿孔背极200相对固定；在折叠梁100的转折间隙中，由于振膜层材料被先期去除，后道工艺制作背极时结构在此处下凹变低，形成保护结构202 ;此外在折叠梁100的转折处为样条曲线过渡，在折叠梁100的下方设置了突起，在其上方的穿孔背极200的下表面也设置了突起，从而防止在折叠梁向上方和下方运动时与背极层或基底层发生粘连。在上述优选实施例中，并未涉及现有通用工艺水平之外的加工内容，故也不会引入额外的敏感结构加工成本，在支撑梁结构100上方的穿孔背极200和下方的基底000保护了其垂直方向上不致因受外界冲击产生过大位移而断裂，其中穿孔背极200的保护通过悬臂梁结构203和折叠梁100上方的背极102来实现；在折叠梁100的间隙中下凹的背极材料202保护了折叠梁100在平面内方向上不致因受外界冲击产生过大位移而断裂；而所有的增加结构均通过开孔和开槽保证了下方支撑梁结构的正常可动释放，并没有在敏感结构正常工作时对背极强度和振膜、折叠梁刚度上产生任何影响，故其正常工作时的性能指标基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅电容麦克风，其特征在于，包括：基底；振膜，设置在所述基底的上方，该振膜边缘带有支撑梁结构；穿孔背极，该穿孔背极设置在所述振膜的上方并支撑在所述基底上；以及位于所述振膜与所述穿孔背极之间的空气间隙，其中，所述穿孔背极覆盖所述振膜所带的支撑梁结构上方至少50％区域。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万蔡辛，杨少军，
申请(专利权)人：北京卓锐微技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11