專利名稱：一種mems麥克風(fēng)芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及麥克風(fēng)芯片技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種振膜不固定的MEMS 麥克風(fēng)芯片。
背景技術(shù)：
隨著手機(jī)、筆記本、助聽器等電子產(chǎn)品對(duì)內(nèi)部零件的尺寸要求越來越小、性能要求越來越高，大量尺寸較小、品質(zhì)較好的MEMS麥克風(fēng)被廣泛應(yīng)用。MEMS麥克風(fēng)的關(guān)鍵零部件為其內(nèi)部的MEMS麥克風(fēng)芯片，MEMS麥克風(fēng)芯片的結(jié)構(gòu)一般包括中部設(shè)置有孔洞的基底、振動(dòng)膜片以及與振動(dòng)膜片相對(duì)設(shè)置的固定極板。例如專利申請(qǐng)?zhí)枮?00920109776. 1的中國專利所公開的MEMS傳聲器就體現(xiàn)了一種MEMS麥克風(fēng)芯片結(jié)構(gòu)，該MEMS傳聲器包括一基底，基底的中部開設(shè)有用以形成傳聲器背腔的貫穿孔， 背極板設(shè)置在基底上方并延伸出外部電路連接點(diǎn)，隔離層設(shè)置在背極板的上方，振膜固定在隔離層的上端，隔離層將振膜懸空支撐在隔離層上。從上述申請(qǐng)?zhí)枮?00920109776. 1的中國專利可以看出，對(duì)于MEMS麥克風(fēng)芯片，將支撐振動(dòng)膜片的部分設(shè)置成懸梁結(jié)構(gòu)，能夠達(dá)到較好的靈敏度，可以使得膜片在振動(dòng)中取得較好的順性，并且振動(dòng)膜片上的電極能夠通過懸梁導(dǎo)出。然而，這種懸梁結(jié)構(gòu)支撐膜片時(shí)，由于振膜的受力支撐點(diǎn)不均衡，使得振膜非常容易受到外力的沖擊而造成懸梁斷裂，顯然這將導(dǎo)致MEMS麥克風(fēng)芯片失效，從而使MEMS麥克風(fēng)產(chǎn)品的可靠性無法得到保障。所以，需要設(shè)計(jì)一種可以在提高M(jìn)EMS麥克風(fēng)產(chǎn)品的靈敏度的前提下，使MEMS麥克風(fēng)產(chǎn)品的可靠性也能夠得到良好保障的新結(jié)構(gòu)MEMS麥克風(fēng)芯片。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠達(dá)到更高的靈敏度、產(chǎn)品可靠性更好的MEMS麥克風(fēng)芯片結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種MEMS麥克風(fēng)芯片， 包括中部設(shè)有空洞的基底、振動(dòng)膜片以及與所述振動(dòng)膜片相對(duì)應(yīng)設(shè)置的固定極板，其中，所述振動(dòng)膜片自由設(shè)置在一卡槽內(nèi)，所述振動(dòng)膜片的外圍輪廓大于所述卡槽的較小內(nèi)孔輪廓、小于所述卡槽的較大內(nèi)孔輪廓。此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述基底與所述卡槽是一體的。再者，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述MEMS麥克風(fēng)芯片還包括依次設(shè)置在所述基底上的絕緣層和固定層，所述固定極板的邊緣固定在所述固定層上；所述絕緣層和所述固定層結(jié)合形成所述卡槽。利用上述根據(jù)本實(shí)用新型的MEMS麥克風(fēng)芯片，振動(dòng)膜片處于完全自由的狀態(tài)， 從而使MEMS麥克風(fēng)芯片可以取得較高的靈敏度，并且由于振動(dòng)膜片周邊卡在卡槽中的部分在振動(dòng)過程中均勻受力，所以不需要擔(dān)心振動(dòng)膜片因支撐的斷裂而失效的問題，從而使 MEMS麥克風(fēng)產(chǎn)品的可靠性也能夠得到良好保障。[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本實(shí)用新型的一個(gè)或多個(gè)方面包括后面將詳細(xì)說明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細(xì)說明了本實(shí)用新型的某些示例性方面。然而，這些方面指示的僅僅是可使用本實(shí)用新型的原理的各種方式中的一些方式。 此外，本實(shí)用新型旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。

通過參考
以下結(jié)合附圖的說明及權(quán)利要求書的內(nèi)容，并且隨著對(duì)本實(shí)用新型的更全面理解，本實(shí)用新型的其它目的及結(jié)果將更加明白及易于理解。在附圖中圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一的工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；其中1基底，2絕緣層，3固定層，31固定層金屬焊點(diǎn)，32卡槽，4振動(dòng)膜片，5固定極板，51金屬層，52極板層金屬焊點(diǎn)。在所有附圖中相同的標(biāo)號(hào)指示相似或相應(yīng)的特征或功能。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例一圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型提供的MEMS 麥克風(fēng)芯片，包括中部設(shè)置有孔洞的基底1、振動(dòng)膜片4以及與振動(dòng)膜片4相對(duì)應(yīng)設(shè)置的固定極板5，并且振動(dòng)膜片4自由設(shè)置在一個(gè)卡槽32內(nèi)。其中，基底1中部的孔洞用以形成 MEMS麥克風(fēng)芯片的背腔，使聲音信號(hào)能夠通過該孔洞作用至振動(dòng)膜片4，使振動(dòng)膜片4在卡槽32的限制范圍內(nèi)自由振動(dòng)，從而與固定極板5 —起作用產(chǎn)生電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)聲-電轉(zhuǎn)換。具體而言，基底1為硅材料制作，基底1的內(nèi)部設(shè)置有孔洞，該孔洞可以是方形的或者圓形的，根據(jù)麥克風(fēng)產(chǎn)品的具體要求靈活確定。在基底1的上方，設(shè)置有二氧化硅材料制作的絕緣層2 ；絕緣層2上方，設(shè)置有硅材料制作的固定層3，固定層3上設(shè)置有用以將固定層與外部電路相連的固定層金屬焊點(diǎn)31。在本實(shí)施例一中，固定層3和絕緣層2結(jié)合形成一個(gè)卡槽32，振動(dòng)膜片4自由設(shè)置在卡槽32內(nèi)，振動(dòng)膜片4的外圍輪廓大于卡槽32的較小內(nèi)孔輪廓、小于卡槽32的較大內(nèi)孔輪廓，卡槽32的高度大于振動(dòng)膜片4的厚度，從而使振動(dòng)膜片4可以在卡槽32內(nèi)自由振動(dòng)。在卡槽32的上方、與振動(dòng)膜片4相對(duì)應(yīng)的位置上，設(shè)置有固定極板5，固定極板5的邊緣固定在固定層3上，固定極板5為二氧化硅材料制作，其遠(yuǎn)離振動(dòng)膜片4的一個(gè)表面上設(shè)置有金屬層51，金屬層51上設(shè)置有與用以與外部電路連接的極板層金屬焊點(diǎn)52。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一的工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，在工作狀態(tài)下， 固定層金屬焊點(diǎn)31和極板層金屬焊點(diǎn)52分別連通外界電路并得到驅(qū)動(dòng)電壓以后，振動(dòng)膜片4將浮動(dòng)到卡槽32接近固定極板5的一側(cè)，并且在外界的聲音信號(hào)的作用下振動(dòng)，從而振動(dòng)膜片4和固定極板5產(chǎn)生的電信號(hào)可以通過固定層金屬焊點(diǎn)31和金屬焊點(diǎn)52輸出到外部電路。依靠這種結(jié)構(gòu)，振動(dòng)膜片處于完全自由的狀態(tài)，MEMS麥克風(fēng)芯片可以取得較高的靈敏度，并且由于振動(dòng)膜片4周邊卡在卡槽32中的部分在振動(dòng)過程中均勻受力，因而不需要擔(dān)心振動(dòng)膜片因支撐的斷裂而失效的問題。在本實(shí)施案例中，固定極板5為絕緣層和金屬層的復(fù)合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)下的固定極板有效區(qū)域根據(jù)金屬層的形狀、尺寸變化而變化，優(yōu)選金屬層的尺寸和形狀與振動(dòng)膜片的尺寸和形狀一致，可以最大程度上的減小振動(dòng)膜片和固定極板之間的寄生電容，從而取得更高的靈敏度。實(shí)施例二圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本實(shí)施例二中的MEMS麥克風(fēng)芯片，同樣包括中部設(shè)置有孔洞的基底1、絕緣層2、固定層3和固定極板5，其中，固定層3和絕緣層2結(jié)合形成一個(gè)卡槽32，振動(dòng)膜片4自由設(shè)置在卡槽32內(nèi)；另外，在固定層3 和固定極板5上還分別設(shè)置有用以與麥克風(fēng)外部電路連接固定層金屬焊點(diǎn)31和極板層金屬焊點(diǎn)52。具體的，基底1為硅材料制作，在基底1的上方設(shè)置有二氧化硅材料制作的絕緣層 2，絕緣層2上方設(shè)置有硅材料制作的固定層3，固定層3上設(shè)置有固定層金屬焊點(diǎn)31，并且固定層3和絕緣層2結(jié)合形成一個(gè)卡槽32?？ú?2內(nèi)有自由設(shè)置的振動(dòng)膜片4，振動(dòng)膜片 4的外圍輪廓大于卡槽32的較小內(nèi)孔輪廓、小于卡槽32的較大內(nèi)孔輪廓，卡槽32的高度大于振動(dòng)膜片4的厚度，從而使振動(dòng)膜片4可以在卡槽32內(nèi)自由振動(dòng)。在卡槽32的上方、與振動(dòng)膜片4相對(duì)的位置上設(shè)置有固定極板5。與實(shí)施例一不同的是，在本實(shí)施例二中，固定極板5不是直接固定在固定層3上的，而是由固定極板5的邊緣通過一個(gè)二氧化硅材料制作的隔離層6固定在固定層3上。 并且固定極板5為半導(dǎo)體層，在固定極板5上沒有額外設(shè)置金屬層，固定極板5為硅材料制作，用以與麥克風(fēng)外部電路連接的極板層金屬焊點(diǎn)52直接設(shè)置在固定極板5上。依靠實(shí)施例二的這種結(jié)構(gòu)，振動(dòng)膜片同樣處于完全自由的狀態(tài)，MEMS麥克風(fēng)芯片可以取得較高的靈敏度，并且振動(dòng)膜片在振動(dòng)過程中由于其卡在卡槽中的周邊部分均勻受力，因而不需要擔(dān)心振動(dòng)膜片因支撐的斷裂而失效的問題。并且相比較于實(shí)施例一，本實(shí)施例二中的這種結(jié)構(gòu)屬于MEMS制作工藝中的標(biāo)準(zhǔn)工藝，成本低廉。實(shí)施例三圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，本實(shí)施例三中的MEMS麥克風(fēng)芯片，包括中部設(shè)置有孔洞的基底1，基底1為硅材料制作；在基底1的上方設(shè)置有硅材料制作的固定層3，固定層3上設(shè)置有固定層金屬焊點(diǎn)31，固定層3基底1 一體設(shè)置，并且和基底1結(jié)合形成一個(gè)卡槽32 ；卡槽32內(nèi)有自由設(shè)置的振動(dòng)膜片4，振動(dòng)膜片4的外圍輪廓大于卡槽32的較小內(nèi)孔輪廓、小于卡槽32的較大內(nèi)孔輪廓，卡槽32的高度大于振動(dòng)膜片4的厚度，從而使振動(dòng)膜片4可以在卡槽32內(nèi)自由振動(dòng)?？ú?2的上方、與振動(dòng)膜片 4相對(duì)的位置上，設(shè)置有固定極板5，固定極板5的邊緣通過一個(gè)二氧化硅材料制作的隔離層6固定在固定層3上，極板5為硅材料制作，并設(shè)置有極板層金屬焊點(diǎn)52。與上述實(shí)施例一和實(shí)施例二不同的是，在本實(shí)施例三中，固定層3和基底1是一體結(jié)構(gòu)，固定極板5直接通過隔離層6與基底1、固定層3固定在一起。依靠這種結(jié)構(gòu)，振動(dòng)膜片處于完全自由的狀態(tài)，MEMS麥克風(fēng)芯片可以取得較高的靈敏度，并且振動(dòng)膜片在振動(dòng)過程中由于其卡在卡槽中的周邊部分均勻受力，因而不需要擔(dān)心振動(dòng)膜片因支撐的斷裂而失效的問題。而且本實(shí)施例三中將傳統(tǒng)麥克風(fēng)芯片結(jié)構(gòu)中的基底、絕緣層和固定層合而為一，卡槽直接形成于一體結(jié)構(gòu)的基底(包括固定層)上，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，制造成本更加低廉。 如上參照附圖以示例的方式描述根據(jù)本實(shí)用新型的MEMS麥克風(fēng)芯片的結(jié)構(gòu)。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于上述本實(shí)用新型所提出的MEMS麥克風(fēng)芯片，還可以在上述教導(dǎo)下，在不脫離本實(shí)用新型內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進(jìn)和變形，而這些改進(jìn)和變形， 都落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的具體描述只是更好的解釋本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求1.一種MEMS麥克風(fēng)芯片，包括中部設(shè)有空洞的基底(1)、振動(dòng)膜片以及與所述振動(dòng)膜片(4)相對(duì)應(yīng)設(shè)置的固定極板(5)，其特征在于，所述振動(dòng)膜片自由設(shè)置在一卡槽(3 內(nèi)，所述振動(dòng)膜片(4)的外圍輪廓大于所述卡槽(32)的較小內(nèi)孔輪廓、小于所述卡槽(32)的較大內(nèi)孔輪廓。
2.如權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于， 所述基底(1)與所述卡槽(3 是一體的。
3.如權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于，所述MEMS麥克風(fēng)芯片還包括依次設(shè)置在所述基底(1)上的絕緣層( 和固定層(3)， 所述固定極板(5)的邊緣固定在所述固定層(3)上；所述絕緣層( 和所述固定層( 結(jié)合形成所述卡槽(32)。
4.如權(quán)利要求3所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于，在所述固定極板( 遠(yuǎn)離振動(dòng)膜片的一個(gè)表面上設(shè)置有金屬層(51)，在所述金屬層(51)上設(shè)置有極板層金屬焊點(diǎn)(52)。
5.如權(quán)利要求4所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于，所述金屬層(51)的尺寸和形狀與所述振動(dòng)膜片(4)的尺寸和形狀一致。
6.如權(quán)利要求3所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于， 在所述固定層( 上設(shè)置有固定層金屬焊點(diǎn)(31)；在所述固定極板( 上設(shè)置有極板層金屬焊點(diǎn)(52)。
7.如權(quán)利要求3所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于，所述固定極板(5)的邊緣通過一隔離層(6)固定在所述固定層C3)上。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種MEMS麥克風(fēng)芯片，包括中部設(shè)有空洞的基底、振動(dòng)膜片以及與所述振動(dòng)膜片相對(duì)應(yīng)設(shè)置的固定極板，其中，所述振動(dòng)膜片自由設(shè)置在一卡槽內(nèi)，所述振動(dòng)膜片的外圍輪廓大于所述卡槽的較小內(nèi)孔輪廓、小于所述卡槽的較大內(nèi)孔輪廓。在本實(shí)用新型的麥克風(fēng)芯片結(jié)構(gòu)中，振動(dòng)膜片處于完全自由的狀態(tài)，從而使MEMS麥克風(fēng)芯片可以取得較高的靈敏度，并且由于振動(dòng)膜片周邊卡在卡槽中的部分在振動(dòng)過程中均勻受力，所以不需要擔(dān)心振動(dòng)膜片因支撐的斷裂而失效的問題，從而使MEMS麥克風(fēng)產(chǎn)品的可靠性也能夠得到良好保障。
文檔編號(hào)H04R3/00GK201947431SQ201020676219
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者蔡孟錦 申請(qǐng)人:歌爾聲學(xué)股份有限公司