[实用新型]CMOS-MEMS电容式传声器芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及电容式传声器技术领域，具体地说，涉及一种利用标准CMOS工艺和MEMS工艺结合制作的CMOS-MEMS电容式传声器芯片。

背景技术

近年来，MEMS工艺制作的电容式传声器由于其稳定性、可靠性、耐震性，以及频率特性均较好，在手机通信等音频设备中得到了越来越广泛的应用。随着应用的发展，对电容式传声器的要求也进一步提高，需要更小的尺寸和更高的灵敏度。把IC和MEMS结构集成到同一芯片上可以有效减小芯片的整体尺寸，并且可以显著减小引线导致的寄生电容，提高器件的灵敏度和可靠性。

实用新型内容

为了减小电容式传声器的尺寸并提高其可靠性，针对当前电容式传声器的结构，本实用新型提供一种CMOS-MEMS电容式传声器结构。

本实用新型提供的电容式传声器芯片包括IC电路和MEMS结构，其中，MEMS结构部分包括具有贯通孔的基底、设置在基底上方与基底对应的振膜支撑层、覆盖于振膜支撑层上方的振膜、设置在振膜上方的背极支撑层和设置在背极支撑层上方的背极，其中，在所述振膜的边缘地区设置有与所述振膜同心的环状的纹膜。

此外，优选的结构是，在所述振膜上纹膜的内部设置有径向凸起或凹陷结构的振膜加强筋；在所述振膜加强筋的上方还设置有径向凸起或凹陷结构的背极加强筋。

另外，优选的结构是，所述振膜在基底上方内侧位置设置有将振膜的中间与所述基底贯通孔相对应的部分与振膜周围部分断开的振膜隔断。

另外，优选的结构是，所述背极在背极支撑层内侧对应的位置设置有使背极中央部分和周围部分断开的环形隔断。

另外，优选的结构是，在所述振膜和所述背极的延伸部还分别设置有用于实现所述电容式传声器芯片与外部电路的电连接的振膜引出电极和背极引出电极。

再者，优选的结构是，在所述背极上还设置有贯通的声孔，其中设置在背极周边部分的声孔的开孔稍大于设置在背极中央部分的声孔的开孔。

再者，优选的结构是，所述背极为导电材料或包含导电材料的复合层。

采用上述方案后，可以实现IC和MEMS结构在同一芯片上的集成。另外不但振膜上的纹膜结构能够有效增加振膜的振幅，从而在不改变传声器芯片体积的前提下增加芯片中电容量的变化，进而增加电容式传声器的灵敏度。并且，由于在振膜上的纹膜的内部设置的振膜加强筋结构以及背极加强筋的作用，一方面使得振膜上在纹膜内的有振膜加强筋的部分基本保持平动，能够避免振膜局部变形过大的问题，从而提高了电容式传声器芯片的可靠性。

附图说明

通过下面结合附图对其实施例进行描述，本实用新型的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是表示本实用新型实施例的电容式传声器芯片的俯视图；

图2为图1的沿AA虚线的部面图；

图3为图2的沿BB虚线的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细的描述。

图1、图2、图3分别表示本实用新型实施例的CMOS-MEMS电容式传声器芯片的俯视图、纵向剖视图和横向剖视图。如图1-3所示，本实用新型提供的CMOS-MEMS电容式传声器芯片的IC部分41可采用标准CMOS工艺，通过背极和振膜引出点23、24与MEMS结构相连。完成IC部分后可以采用氮化硅、光刻胶或其他掩膜层保护IC部分，之后再进行MEMS部分的工艺。MEMS部分工艺完成后可通过铝或其他导电材料连接IC和MEMS部分。42、43为CMOS-MEMS电容式传声器芯片的引出电极(可以有多个引出电极)引出电极用于使传声器芯片与外部电路实现电连接。

左侧MEMS部分自下而上依次包括：具有贯通孔的基底21、设置在基底上方与基底21对应的振膜支撑层31、覆盖于振膜支撑层31的贯通孔上方的振膜32、设置在振膜32上方具有与基底21的贯通孔相对应的贯通孔的背极支撑层36(同时也为牺牲层)和设置在背极支撑层36上方的背极22。

其中，在振膜32上与基底贯通孔相对应的部分(在本实施例中为一圆形部分)的外围、即振膜32上对应基底上方内侧位置设置有将振膜的中间部分与振膜周围部分断开的振膜隔断37，振膜32在振膜隔断37处与周围部分断开，能够减少在传声器工作过程中基本不变化的部分无效电容(即不希望存在的寄生电容)，在振膜32的边缘地区设置有与振膜33同心的环状的纹膜33，在振膜上环状纹膜的内部有径向凸起或凹陷结构的振膜加强筋34，在振膜加强筋34的上方还设置有与振膜加强筋34相对应的具有凹陷或凸起结构的背极加强筋26，背极22覆盖于背极支撑层36上方。