[实用新型]一种MEMS麦克风芯片及MEMS麦克风

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子器件技术领域，特别涉及一种MEMES麦克风芯片。还涉及一种包含该MEMS麦克风芯片的MEMS麦克风。

背景技术

微型机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，由于其具有封装体积小、可靠性高、成本低等优点，已广泛应用于各种语音设备中，例如手机、平板电脑、PDA、监听设备等电子产品。

MEMS麦克风芯片是MEMS麦克风的关键部件，MEMS麦克风芯片通常由基底层、振膜层、绝缘层和背极层根据特定设计需要叠加而成，现有的一种MEMS麦克风芯片结构是：由下至上依次为基底层、振膜层和背极层，基底层上设置有声腔，振膜层上覆盖于声腔的部位为振膜有效振动区，背极层上覆盖声腔的部位为背极区，背极区上设置有若干声孔。背极层为单层导体结构，与振膜层层叠设置形成平行板电容来感测声音，芯片整体电容值包括有效电容和寄生电容两部分，有效电容是由背极层的背极区与振膜层的有效振动区形成的，有效电容的电容值会随着振膜层的振动变化而变动，寄生电容是由背极层的非背极区与振膜层的无效振动区形成的，寄生电容的电容值不会振膜层的振动变化而变动。寄生电容会影响MEMS麦克风的灵敏度和信噪比，灵敏度的大小是衡量一个MEMS麦克风芯片性能的重要因素之一，灵敏度的计算公式为：其中，S为灵敏度，V_b为偏压(biasvoltage)，Δp为量测声压，d为空气间隙(AirGap),Δd为受Δp声压下振膜形变量，C₀为量到的电容值，C_p为寄生电容，因此，可见，当寄生电容增大时，灵敏度S减小，因此在设计MEMS麦克风芯片时会尽量降低其寄生电容。

综上所述，如何降低MEMS麦克风芯片的寄生电容的大小，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种MEMS麦克风芯片，以降低MEMS麦克风芯片的寄生电容。

本实用新型的另一个目的在于提供一种包含该MEMS麦克风芯片的MEMS麦克风，以提高其灵敏度。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种MEMS麦克风芯片，包括基底层、背极层和振膜层，所述背极层包括绝缘背极层和导体背极层，所述导体背极层包覆于所述绝缘背极层内，且所述导体背极层位于所述背极层的背极区内。

优选的，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述绝缘背极层包括相叠加的第一绝缘背极层和第二绝缘背极层，所述导体背极层夹在所述第一绝缘背极层和所述第二绝缘背极层之间，所述第一绝缘背极层位于所述振膜层与所述第二绝缘背极层之间。

优选的，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述第一绝缘背极层上覆盖于所述振膜层的有效振动区的部位设置有指向所述振膜层的若干绝缘凸起部。

优选的，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述背极层与所述振膜层的边缘之间通过第一绝缘层隔离，所述背极层通过所述第一绝缘背极层的边缘与所述第一绝缘层固定。

优选的，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述背极层与所述振膜层的边缘之间通过第一绝缘层隔离，所述第一绝缘背极层在所述振膜层上的投影面积小于所述第二背极层在所述振膜层上的投影面积，所述背极层通过所述第二绝缘背极层的边缘与所述第一绝缘层固定。

优选的，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述第一绝缘背极层和所述导体背极层在所述振膜层上的投影形状相同。

优选的，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述导体背极层的材质为多晶硅、铜、铝、银、金、铜铝合金、银铜合金、金铜合金、银铝合金或金银合金。

优选的，在上述的MEMS麦克风芯片中，所述基底层和所述振膜层的边缘之间通过第二绝缘层隔离。

本实用新型还提供了一种MEMS麦克风，包括MEMS麦克风芯片，所述MEMS麦克风芯片为以上任一项所述的MEMS麦克风芯片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的MEMS麦克风芯片中，背极层包括绝缘背极层和导体背极层，导体背极层包覆于绝缘背极层内，导体背极层位于背极层的背极区内。可见，背极层能够与振膜层产生电容的部分仅为位于背极区内的导体背极层，而背极区对应基底层的声腔，且振膜层的有效振动区也对应基底层的声腔，因此，导体背极层对应振膜层的有效振动区，产生的电容为有效电容，而背极层的绝缘背极层不与振膜层产生电容，从而降低了寄生电容，提高了MEMS麦克风芯片的灵敏度。