[发明专利]一种MEMS麦克风

说明书

本发明公开了一种MEMS麦克风，包括衬底、第一振膜、第二振膜，第一振膜、第二振膜之间形成了密封腔；背极单元位于密封腔内且与第一振膜、第二振膜构成电容器结构，背极单元上设置有多个贯通其两侧的通孔；其中，在密封腔内填充有粘滞系数小于空气的气体。本发明的MEMS麦克风，通过在密封腔中填充粘滞系数小于空气的气体，可以大大降低两个振膜相对于背极运动时的声阻，从而降低麦克风的噪声。同时，采用低粘滞系数的气体进行填充，使得可以让密封腔中的压力与外界环境的压力一致，避免了由于压差所带来的振膜偏转问题，保证了麦克风的性能。

技术领域

本发明涉及声电领域，更具体地，涉及一种麦克风，尤其涉及一种MEMS麦克风。

背景技术

MEMS(微型机电系统)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，其中的振膜、背极是MEMS麦克风中的重要部件，振膜、背极构成了集成在硅晶片上的电容器，实现声电的转换。

传统的这种电容式麦克风，为了均衡振膜与背极之间的压力，通常会在背极上设置通孔。但是另一方面，该通孔形成了类似阻尼的毛细吸声结构，此结构提高了声音传输路径上的声阻。声阻的升高意味着空气热噪声致本底噪声的升高，最终使SNR降低。另外一方面，振膜和背板之间的间隙中也会产生空气阻尼，这是麦克风噪声声阻抗另一个重要的影响因素。以上两个空气阻尼通常是麦克风噪声的主要贡献者，这是实现高信噪比(SNR)麦克风的瓶颈。

现有市场上出现了一种双振膜的麦克风结构，该麦克风结构的两个振膜围成了空气密封的密封腔，两个振膜之间设置有一个具有穿孔的中心背极，该中心背极位于两个振膜的密封腔中，并与两个振膜构成了差分电容器结构。其中，还设置有用于支撑两个振膜中部位置的支撑柱。

这种结构的麦克风，尤其空气位于密封腔中，这与传统的麦克风相比具有更高的声阻抗，因此噪音也更高。另外，当密封腔的压力大于外界的压力时，则两个振膜会发生向其外侧鼓起的现象，反之两个振膜会发生向背极方向变形(瘪)的现象。这种由于共模间隙的变化，使得静态环境压力的变化会影响麦克风的性能(例如灵敏度)。尤其当温度升高时，周围环境与密封腔内的压力差就较大。

另外，支撑柱的设置会导致振膜的刚性较大，使得振膜不能很好地表征声压的状态，这就降低了振膜振动的灵敏度，从而在第一程度上影响到麦克风的性能。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种MEMS麦克风的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种MEMS麦克风，包括：

衬底；

第一振膜、第二振膜，所述第一振膜、第二振膜之间形成密封腔；

背极单元，所述背极单元位于密封腔内且与第一振膜、第二振膜构成电容器结构，所述背极单元上设置有多个贯通其两侧的通孔；

其中，在所述密封腔内填充有粘滞系数小于空气的气体。

可选地，所述气体为异丁烷、丙烷、丙烯、H₂、乙烷、氨、乙炔、乙基氯、乙烯、CH₃Cl、甲烷、SO₂、H₂S、氯气、CO₂、N₂O、N₂中的至少一种。

可选地，所述密封腔与外界环境的压力一致。

可选地，所述密封腔的压力为一个标准大气压。

可选地，所述密封腔与外界环境的压差小于0.5atm。

可选地，所述密封腔与外界环境的压差小于0.1atm。

可选地，所述第一振膜、第二振膜分别与背极单元之间的间隙为0.5-3μm。