[实用新型]一种具有频率选择功能的电容式MEMS麦克风

说明书

本实用新型涉及一种具有频率选择功能的电容式MEMS麦克风。现有电容式MEMS麦克风不具备选用或调节麦克风的拾音频率范围功能。本实用新型由下向上依次包括硅衬底、SiO₂刻蚀停止层、下多晶硅圆环电极、SiO₂支撑层、上多晶硅振膜层。贯穿硅衬底、SiO₂刻蚀停止层和下多晶硅圆环电极开设有背腔，贯穿SiO₂支撑层开设有阻尼腔,连通的背腔和阻尼腔为阶梯状圆筒形。上多晶硅振膜层架设在阻尼腔上；上多晶硅振膜层靠近边沿位置设置有圆环形的弹性结构。本实用新型在上多晶硅振膜层与硅衬底之间设置阻尼腔，振膜振动时，空腔会对振膜产生阻尼作用，根据对不同声音频率所产生的不同阻尼作用，实现麦克风的频率选择功能。

技术领域

本实用新型属于微机电系统和声学传感器等技术领域，具体涉及一种具有频率选择功能的电容式MEMS麦克风。

背景技术

麦克风是一种微型的声学传感器，主要包括柱极体麦克风(ECM)和微机电系统麦克风(简称：MEMS麦克风)。相对于传统的柱极体麦克风，MEMS麦克风具有包括尺寸小、成本少、功耗低、可靠性高等优势。根据工作原理和电学特性，MEMS麦克风的类型包括电容式、压电式和光电式等。其中，电容式MEMS麦克风是市场主流。

电容式MEMS麦克风，类似于可变电容，具有两个电极，即背板和振膜。振膜具有较好的弹性，在声波激励下会发生振动，产生位移变化，改变背板和振膜的间距，从而使麦克风的电容发生变化；后端的电路可以通过检测电容变化以获取声学信号。一般来说，具有传统结构的电容式MEMS麦克风的响应曲线在中间工作频率区间(如100Hz至10KHz)是比较平坦的，而在100Hz以下低频区域，灵敏度较低；在10KHz以上区间，会出现亥姆霍兹共振峰，存在很强的非线性。

具有平坦的频率响应曲线的麦克风，可以在很宽的频段内拾取声音信号，适用于不同应用场合。然而，不管是在日常生活中，还是在专业领域内，在一个特定的工作中，需要的频率范围往往不需要很宽。比如，人与人交谈，发声频率通常在百赫兹至千赫兹之间，其它频率的声音并不需要被拾取，获取后还需要专门过滤掉。在这样的应用背景下，频率选择是非常重要的。针对实际应用场合，选用或调节麦克风的拾音频率范围是现有电容式MEMS麦克风不具备的功能。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种具有频率选择功能的电容式MEMS麦克风，实现中心频率附近拾音，在物理层面上过滤低频和高频声音，解决现有电容式麦克风无法实现频率选择的问题。

本实用新型由下向上依次包括硅衬底、SiO₂刻蚀停止层、下多晶硅圆环电极、SiO₂支撑层、上多晶硅振膜层。

贯穿硅衬底、SiO₂刻蚀停止层和下多晶硅圆环电极开设有圆筒形的背腔；贯穿SiO₂支撑层开设有圆筒形的阻尼腔；背腔和阻尼腔同轴设置，背腔的圆形横截面直径小于阻尼腔的圆形横截面直径,连通的背腔和阻尼腔为阶梯状圆筒形。

圆形的上多晶硅振膜层架设在阻尼腔上；上多晶硅振膜层靠近边沿位置设置有圆环形的弹性结构，弹性结构的圆周外沿与阻尼腔内壁对应。

所述的弹性结构由圆周排列的多组通槽组成，增加弹性结构环形内部分的上多晶硅振膜弹性。

进一步，所述的硅衬底的厚度为300～500um。

进一步，所述的SiO₂刻蚀停止层是厚度为200～1000nm的SiO₂薄膜。

进一步，所述的下多晶硅圆环电极是厚度为100～500nm的多晶硅薄膜。

进一步，所述的SiO₂支撑层是厚度为200～1000nm的SiO₂薄膜。