[发明专利]一种MEMS麦克风芯片及其制备方法、MEMS麦克风

说明书

本发明实施例公开了一种MEMS麦克风芯片及其制备方法、MEMS麦克风，MEMS麦克风芯片包括具有背腔的基底以及位于基底一侧的压电振膜，压电振膜在基底上的正投影覆盖背腔；压电振膜包括主振膜和至少两个辅振膜，沿平行于基底的方向，主振膜与辅振膜之间具有间隙；主振膜包括主体部和至少两个第一固定端，第一固定端位于相邻两个辅振膜之间，主体部连接各个第一固定端，且悬置于背腔上；至少主振膜用于将入射声压转化为电压信号。本发明实施例的技术方案可以在不增大MEMS麦克风芯片的尺寸的情况下，提高MEMS麦克风的灵敏度并展宽其频率响应范围，有利于MEMS麦克风芯片的小型化设计。

技术领域

本发明实施例涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种MEMS麦克风芯片及其制备方法、MEMS麦克风。

背景技术

麦克风是一种将声音信号转化为电信号的器件，MEMS麦克风是指基于MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统）技术制造的麦克风，MEMS麦克风具有尺寸小质量轻、安装简单、易形成阵列、成本低以及批量制造等特点，广泛应用于消费电子领域的手机和笔记本电脑、汽车领域的免提电话以及医学领域的助听器等产品中。

MEMS麦克风包括电容式MEMS麦克风和压电式MEMS麦克风。其中，压电式MEMS麦克风使用压电膜片作为拾音换能器，其工作原理是：入射声压在压电薄膜内产生平面内的应力，由于压电效应使得薄膜的两面产生输出电压，将声音信号转化为电信号，实现声音信号的读取。

相比于传统的电容式MEMS麦克风，压电式MEMS麦克风消除了电容式MEMS麦克风中双膜和三膜结构中振膜与背极板之间的气隙，因而具有很多优势，包括防尘性、防水性、高保真输出特性以及超低启动电流和零功率快速唤醒等，获得了业界的广泛关注。但是，压电式MEMS麦克风的灵敏度与接收声压的压电薄膜的面积呈正相关，如何使MEMS麦克风同时具备小型化和高灵敏度的优势，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种MEMS麦克风芯片及其制备方法、MEMS麦克风，以在不增大MEMS麦克风芯片的尺寸的情况下，提高MEMS麦克风的灵敏度和频率响应范围，有利于MEMS麦克风芯片的小型化设计。

第一方面，本发明实施例提供了一种MEMS麦克风芯片，包括：

具有背腔的基底；

位于基底一侧的压电振膜，压电振膜在基底上的正投影覆盖背腔；

压电振膜包括主振膜和至少两个辅振膜，沿平行于基底的方向，主振膜与辅振膜之间具有间隙；主振膜包括主体部和至少两个第一固定端，第一固定端位于相邻两个辅振膜之间，主体部连接各个第一固定端，且悬置于背腔上；

至少主振膜用于将入射声压转化为电压信号。

可选的，压电振膜包括沿第一方向依次层叠设置的第一电极层、第一压电层、第二电极层、第二压电层和第三电极层；第一方向垂直于基底所在平面；

第一电极层包括位于第一固定端的第一主端部电极，第二电极层包括位于第一固定端的第二主端部电极，第三电极层包括位于第一固定端的第三主端部电极，第一主端部电极与第三主端部电极电连接；沿第一方向，第一主端部电极和第三主端部电极分别与第二主端部电极至少部分交叠，形成第一电容；

各第一固定端对应的第一电容串联。

可选的，第一电极层还包括位于主体部的第一主体部电极，第一主体部电极与第一主端部电极分立设置；第二电极层还包括位于主体部的第二主体部电极，第二主体部电极与第二主端部电极分立设置；第三电极层还包括位于主体部的第三主体部电极，第三主体部电极与第三主端部电极分立设置；

第一主体部电极与第三主体部电极电连接；沿第一方向，第一主体部电极和第三主体部电极分别与第二主体部电极至少部分交叠，形成第二电容。