[发明专利]一种硅电容式麦克风及其制备方法

说明书

本发明提供了一种使用柔性背极的硅电容式麦克风，背极与振膜形成相对的可动结构，即可变电容。使用柔性背极可以自由的定义背极和振膜，从而提供了更大的设计空间；根据振膜和背极的刚度分布情况及敏感运动振型需要，可在振膜和背极之间设置一个或多个不导电的连接振膜和背极的中部连接，从而允许制备更大尺寸的振膜；通过中部连接将振膜分成相对独立的几个部分，从而提供额外的可靠性；将中部连接做成支撑还可以将振膜做成各种形状；振膜和背极上都可以设置褶皱。本发明在兼容现有通用制备工艺水平的前提下，通过优化结构尺寸和振膜与背极的振型，提高了硅电容式麦克风的灵敏度、线性度、信噪比等性能指标，以及可靠性、环境适应性等工程指标。

技术领域

本发明涉及麦克风领域，具体而言，涉及一种硅电容式麦克风及其制备方法。

背景技术

微机电（MEMS micro-electro-mechanical system）麦克风或称硅麦克风因其体积小、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。为满足人民群众日益增长的物质文化需求，硅麦克风的体积、成本、信噪比等指标也在不断地优化提高。为了达到这一目的，有将多个电容麦克风并联以降低信噪比的，如US20100092020，US20120039499；有在振膜上设置褶皱以改变其物理性质的，如CN201320112230.8，US20060280319；有设置一个或多个锚区，以改变振膜的振动模式的，如CN201345734，CN101841758A；以及其他种种方法和设计。在这些设计中，多要求一个刚性背极和一个与其相对的柔性振膜。本发明的提出，解放了对背极的刚性的要求，使得振膜和背极的关系可以根据要求而交互定义，从而提供了更大的设计空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼容现有的设计技术并且能提供更大的电路设计自由度的硅电容式麦克风。为实现这一目的，本发明提供了一种硅电容麦克风，包括：外壳以及外壳内部的基板、两块柔性薄膜、集成电路，其中，

基板上设有一声腔，基板中部设有一个开孔；

两块柔性薄膜分别为振膜和柔性背极，其中，振膜被声压波激发时实现机械振动，振膜用于接收声音信号并将其转化为电信号；

柔性背极上设有开孔或开槽；

振膜和柔性背极上分别设置有用于引出电极的焊盘，柔性背极与振膜之间设有气隙，柔性背极、气隙与振膜构成一个电容器；

集成电路封装于硅电容式麦克风内部，集成电路用于处理电信号。

优选的，柔性背极的可动部分与振膜的可动部分之间设有中部连接。

优选的，中部连接为机械连接而非电气连接，从而可以优化振膜与/或背极的振动模式；

优选的，振膜的材料为导电多晶硅，通过淀积的工艺实现。

优选的，柔性背极的材料为导电多晶硅，通过淀积的工艺实现。

优选的，振膜和柔性背极的刚度相等或不相等。

优选的，柔性背极的刚度为振膜的刚度的1～30倍。

优选的，柔性背极上设置有褶皱，从而可以优化背极的振动模式，消除背极的内应力，提高麦克风的工作寿命和敏感度；

优选的，振膜上设置有褶皱，从而可以优化振膜的振动模式，消除振膜的内应力，提高麦克风的工作寿命和敏感度；

许多发明都提到了在振膜上设置褶皱，例如CN201320112230.8，US20060280319。这些设计虽然在一定程度上改善了振膜的性能，但是都没有考虑到改善背极的性能。通过使用本发明，可以进一步改善背极的各个工作参数，提高麦克风的总体寿命和敏感度，同时还提供了更大的设计空间。