[实用新型]单膜电容式传声器芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及传声器技术领域，特别涉及一种单膜电容式传声器芯片。

背景技术

半导体传声器芯片研究已有20多年的历史了，期间各类传声器陆续在硅片上被开发实现。其中，最主要最热门的一种即电容式硅传声器。电容式硅传声器不仅具有体积小、灵敏度高、频响特性好、噪声低等特点，更重要的是具有很宽工作温度，可适用于SMT等自动化生产线作业和恶劣的工作环境。

对于电容式硅传声器，目前的报导和专利，多采用双膜电容结构，在硅片上利用微机械加工技术制作振膜和背极双膜，形成电容结构，其振膜柔软，背极坚硬。在声压的作用下，振膜产生形变，振膜与背极之间的电容值发生变化，电容变化值反映出声压的大小。对于单膜电容式硅传声器的研究、报导罕见，文献Fabrication ofsilicon condenser microphoneusing single wafer technology，Journal of microelectromechanical systems，VOL.1.No.3，1992，p147-154，报导了一种单膜电容式硅传声器，利用单膜和硅基底形成电容结构，单膜——振膜在声压的作用下，产生形变，感应声压大小。双膜电容式半导体传声器要在基底上制作双层自由薄膜，制作工艺比较复杂，而且面临着解决“软背极”、粘连等工艺问题。与双膜电容式半导体传声器相比，单膜电容式半导体传声器结构简单，容易实现，但已报导的单膜半导体电容式传声器存在着不足，主要表现在：一、灵敏度底：硅基底充当背极的功能，考虑声学要求，在基底上要留有声孔，受工艺限制，声孔位置须正对振膜的中间区域，而振膜的中间区域机械灵敏度高，边缘低，振膜中间位置的浪费，降低了传声器灵敏度，二、频响特性差：声孔只是正对振膜的中间，振膜振动时传声器有较差的频响特性。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有单膜电容式传声器芯片技术中存在的问题，针对当前单膜电容式半导体传声器结构设计中存在的不足，提出了一种新结构，主要包括：悬梁、振膜、支撑、基底，基底之上是支撑、支撑之上是振膜与悬梁构成的振动结构，在基底正对振膜中部有一背腔，振膜边缘有复数个小孔。这种新结构，振膜被柔软的悬梁连接，振膜各处振动幅度一致，提高了灵敏度；振膜边缘设有无数小孔改善了频响特性。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是提供一种单膜电容式传声器芯片，为半导体传声器芯片，包括基底、悬梁支撑、止挡支撑、振膜、悬梁、止挡边框、悬梁边框以及上、下电极；

其中，基底中心有一贯通孔，为背腔，基底上表面固连有框状止挡支撑，止挡支撑上表面固连有框状止挡边框，止挡支撑中心和止挡边框中心的贯通孔相似，孔径大于背腔上口；

在止挡支撑中心和止挡边框中心的贯通孔周边设有贯通凹槽，在止挡支撑和止挡边框的一侧有贯通孔，贯通孔内基底上表面设有下电极；

振膜覆于背腔上，位于止挡支撑的中心贯通孔内，振膜边缘部分有多数个小孔，中心部与悬梁的一端导电固结；悬梁的另一端有悬梁边框，悬梁边框位于止挡支撑中心贯通孔周边的贯通凹槽内，其上表面固设有上电极，下表面与悬梁支撑绝缘式相连，悬梁支撑下表面绝缘式固接于基底上；

其振膜通过悬梁和悬梁的悬梁边框与悬梁支撑上表面相连，形成悬梁、振膜不在同一平面的立体振动结构，为振膜在悬梁之下；

振膜、悬梁和悬梁边框为导电层或者包含导电层的复合层；

振膜中心与背腔上开口中心上下相对，振膜大于背腔上开口面积，振膜边缘部分的多数个小孔在背腔上开口以外的区域；

止挡边框上设有止挡，是在止挡边框中心的贯通孔周缘，均匀设有多数个向孔内水平伸进的齿状防震荡止挡，止挡位于振膜边缘部分的多数个小孔上方，其投影在振膜边缘部分以内，与振膜之间有空隙。

一种单膜电容式传声器芯片，为半导体传声器芯片，包括基底、悬梁支撑、止挡支撑、振膜、悬梁、止挡边框、悬梁边框以及上、下电极；

其中，基底中心有一贯通孔，为背腔，基底上表面固连有框状止挡支撑，止挡支撑上表面固连有框状止挡边框，止挡支撑中心和止挡边框中心的贯通孔相似，孔径大于背腔上口；

在止挡支撑中心和止挡边框中心的贯通孔周边设有贯通凹槽，在止挡支撑和止挡边框的一侧有贯通孔，贯通孔内基底上表面设有下电极；