[发明专利]无背极板的MEMS电容式麦克风及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅工艺的微电子机械系统(Micro-electromechanical Systems，MEMS)，具体而言，涉及一种无背极板的MEMS电容式麦克风及其制备方法。

背景技术

一般的硅麦克风设计均采用了双层或者多层薄膜的设计，包含一层敏感膜和一层开有大量透声孔的背极膜。双层和多层薄膜设计的制作工艺比较复杂，并且存在“软背极”、粘连等问题，为此有人提出了单层膜设计，参考

中国专利申请号为200480044734.4披露了一种硅基传声器元件及其制作方法。该传声器传感元件具有每边和角上邻接多孔板的膜片。该膜片被置于导电衬底中形成的一个或多个背孔上方，其中背孔小于膜片的宽度。多孔板悬于衬底上面的气孔上方。膜片由机械弹簧支撑，机械弹簧具有两个末端，连接到多孔板的角、边或者中心并且终止于固定在电介质空间层上的刚性衬垫。第一电极形成于一个或者多个刚性衬垫上，而第二电极形成于衬底上的一处或多处，从而建立可变电容电路。

中国专利申请号为200810166039.5披露了一种无专用背极板部件的传声器传感元件，该传感器传感元件包括：具有正面和背面并且其中形成有背孔的衬底；形成于衬底正面上具有第一厚度的电介质间隔层；排列在所述背孔上方具有第二厚度的膜片；与所述膜片邻接具有第二厚度的多个多孔板，该多孔板和膜片悬于衬底上具有第一厚度的气隙上；形成于电介质间隔层上具有第二厚度的多个刚性衬垫；连接到膜片的多个机械弹簧，其中每个机械弹簧具有第二厚度并具有两端，其中一端连接到膜片，另一端连接到刚性衬垫中的一个；形成于一个或多个刚性衬垫上的第一电极，和形成于衬底上的一个或多个第二电极，其中当膜片、多孔板和机械弹簧响应声音信号垂直于衬底上下振动时，第一电极和第二电极形成可变电容电路。

中国专利申请号为200610112887.9披露了一种单膜电容式传声器，利用单膜和基底形成电容结构。振膜通过悬梁的悬梁边框与悬梁支撑上表面相连接，形成悬梁、振膜不在同一平面的立体振动结构；悬梁柔软，振膜坚硬，振动时，变形主要集中在悬梁上，振膜基本保持平动；振膜边缘设有无数小孔改善频响特性，同时作腐蚀孔；另外，芯片上制作防震荡止挡。

中国专利申请号为200810057874.5披露的电容式传声器芯片利用振膜和基底即背极上表面相连，形成悬臂结构或准自由振膜结构，振膜在水平方向上保持自由，充分的释放振膜的残余应力，提高振膜的上下振动性能；在振膜自由端边缘有上止挡和下止挡，保持振膜的稳定状态；振膜自由端边缘可制作悬梁结构，下止挡设在悬梁结构之下，保持振膜柔软的振动特性。

针对上述现有技术而言，它们的整体原理基本相同，都是通过检测振动膜(敏感膜)对衬底的电容变化来得到对声音信号的检测。在这样的设计中，为了得到较高的灵敏度，需要振动膜和衬底的空气间隙距离较小，或者需要振动膜本身较软，以得到对应固定幅度的声音信号时振膜检测电容的变化量更大，从而使麦克风的灵敏度较好。

但是由于在麦克风正常工作时，衬底和振动膜之间存在着高偏置电压，因此当衬底和振动膜间隙变小时，衬底和振动膜间的静电力将会增加，使得振动膜和衬底在静电力作用下吸合，导致麦克风无输出信号，从而降低了麦克风的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种无背极板的MEMS电容式麦克风及其制备方法，用以提高麦克风的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，首先提供了一种无背极板的MEMS电容式麦克风，其包括：衬底、背腔、电容的第一极板和第二极板、振动膜和引线，其中，背腔开孔位于衬底下部；振动膜设置在衬底上，用于检测声音振动并转换为位移；第一极板设置在衬底上；第二极板设置在振动膜上，其中第二极板上设置有用于防止第一极板和第二极板吸合的突起；引线用于将第一极板和第二极板引出。

较佳的，所述振动膜上设置有一个或者多个开孔。

较佳的，所述振动膜上设置的开孔为圆形或方形。

较佳的，所述第二极板为一具有声学开孔的平板结构。

较佳的，所述衬底上设置有背腔开孔。