[实用新型]硅基悬臂梁式MEMS压电麦克风的结构及装置

说明书

本申请涉及硅基悬臂梁式MEMS压电麦克风的结构及装置，具体而言，涉及麦克风装置领域；本申请提供的硅基悬臂梁式MEMS压电麦克风的结构，结构包括：衬底、第一电极层、压电材料层和第二电极层；由于该第一电极层、压电材料层和第二电极层的形状均为“T”形结构，且该“T”形结构的第一电极层的短端与开口空腔结构的开口位置的边缘连接，使得该第一电极层、压电材料层和第二电极层形成了悬臂梁结构，悬臂梁结构可以在声音的振动的作用下，进行振动，进而使得压电材料层上的电荷发生转移，则使得该第一电极层和第二电极层上的电荷量发生改变，即该麦克风结构的输出发生改变，通过对输出电信号进行检测，可以得到更为准确的声音信号。

技术领域

本申请涉及麦克风装置领域，具体而言，涉及一种硅基悬臂梁式MEMS压电麦克风的结构及装置。

背景技术

麦克风是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，也称话筒、微音器。目前已被广泛应用于各种电子领域、军事领域、医疗领域等。此外，灵敏度和较低的谐振频率将成为必要条件。

MEMS麦克风现已应用普及在消费性电子产品中。随着科技的进步，压电式硅麦克风逐渐开始发展起来。但是压电麦克风与电容器麦克风相比，影响其普及应用的最大缺点在于传感器的谐振频率较高导致的压电麦克风的灵敏度太低。也就是说压电膜感应音频信号的能力远低于电容式麦克风中振膜的能力。

麦克风的工作频率一般在20-20kHz，为了提升压电式麦克风工作的灵敏度，大多数厂商皆采用在压电膜上设置狭槽，但这种狭槽的设计使得低频信号甚至中频信号的泄漏非常严重，使得现有技术中的麦克风灵敏度较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种硅基悬臂梁式MEMS压电麦克风的结构及装置，以解决现有技术中为了降低传感器的谐振频率并且进一步的提升压电式麦克风的灵敏度，大多数厂商皆采用在压电膜上设置狭槽，但这种狭槽的设计使得低频信号甚至中频信号的泄漏非常严重，使得现有技术中的麦克风灵敏度较低的问题。同时，麦克风频率响应较宽且平坦，优化麦克风结构的关键尺寸，可实现通带内最大偏差在3dB以内，有助于麦克风系统设计实现自然、清晰的声音。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种硅基悬臂梁式MEMS压电麦克风的结构，结构包括：衬底、第一电极层、压电材料层和第二电极层；衬底为开口空腔结构，第一电极层、压电材料层和第二电极层的形状均为“T”形结构，且“T”形结构的第一电极层的短端与开口空腔结构的开口位置的边缘连接，压电材料层设置在第一电极层远离衬底的一侧，第二电极层设置在压电材料层远离第一电极层的一侧，且第一电极层、压电材料层和第二电极层均与水平面平行，且在水平面上的投影均相同。

可选地，该结构还包括第三电极层、第二压电材料层和第四电极层，第三电极层与开口空腔结构的开口位置的边缘连接，第二压电材料层和第四电极层依次设置在第四电极层远离衬底的一侧。

可选地，该结构还包括第五电极层和第三压电材料层，第三压电材料层设置在第二电极层远离压电材料层的一侧，第三电极层设置在第三压电材料层远离第二电极层的一侧。

可选地，该结构还包括支撑层，支撑层设置在衬底远离第一电极层的一侧。

可选地，该结构还包括硅层，硅层设置在第一电极层靠近衬底的一侧。

可选地，该结构还包括氧化硅部与器件层硅部，氧化硅部设置在衬底的开口位置，与衬底上表面一致，器件层硅部放置在氧化硅上部且放置在第一电极层远离第一压电层的一侧。

第二方面，本申请提供一种硅基悬臂梁式MEMS压电麦克风的装置，装置包括数模转化装置和第一方面任意一项的硅基悬臂梁式MEMS压电麦克风的结构，数模转化装置的正负极分别与结构的第一电极层和第二电极层电连接，用于将第一电极层和第二电极层输出的电荷信号转化为数字信号。