本發(fā)明涉及麥克風(fēng)，具體涉及一種mems麥克風(fēng)。

背景技術(shù)：

mems麥克風(fēng)是采用微機(jī)電系統(tǒng)(microelectromechanicalsystems,mems)，與傳統(tǒng)駐極體電容式麥克風(fēng)(ecm)相比，具有更好的聲學(xué)性能、更高的信噪比、更好的一致性的敏感度以及更低的功耗。mems麥克風(fēng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在語(yǔ)音通信、助聽(tīng)裝置、智能手機(jī)、筆記本電腦等領(lǐng)域以提供更高的語(yǔ)音質(zhì)量。

現(xiàn)有技術(shù)的mems麥克風(fēng)包括襯底，以及形成于襯底上的振膜和背極板。振膜被配置為響應(yīng)于聲音信號(hào)而振動(dòng)，背極板和振膜間隔設(shè)置，背極板和振膜組成的電容將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在振膜的下方，襯底上形成有通孔(即聲腔)，該通孔可以用于提供聲音信號(hào)的通道。現(xiàn)有技術(shù)的通孔的截面例如為圓形、矩形、橢圓形、跑道形、八邊形等。

mems麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)尺寸越小，振型和結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。但是結(jié)構(gòu)尺寸太小，麥克風(fēng)的靈敏度也會(huì)受到影響?，F(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)在襯底上設(shè)置多個(gè)通孔以提高麥克風(fēng)的靈敏度。多個(gè)通孔由于互相隔離，通過(guò)各通孔的氣流強(qiáng)度差異會(huì)造成傳聲效果變差。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種mems麥克風(fēng)的底視圖，圖2a和圖2b是該mems麥克風(fēng)的截面圖，在圖1中的aa線示出圖2a所示截面圖的截取位置，在圖1中的bb線示出圖2b所示截面圖的截取位置。在mems麥克風(fēng)10中，襯底11包括相對(duì)的第一表面和第二表面。振膜14和背極板16設(shè)置在襯底11的第一表面。振膜14和襯底11通過(guò)隔離層13隔開(kāi)。背極板16和振膜14通過(guò)隔離層16隔開(kāi)。

襯底10形成有聲腔，該聲腔包括：由下自上的第一開(kāi)孔17和多個(gè)第二開(kāi)孔。其中，第一開(kāi)孔17自襯底10的第二表面延伸到襯底內(nèi)部， 第二開(kāi)孔(例如開(kāi)孔12a和開(kāi)孔12b)自第一開(kāi)孔延伸到襯底的第一表面，第二開(kāi)孔使得振膜14裸露。多個(gè)第二開(kāi)孔通過(guò)第一開(kāi)孔連通，使得各第二開(kāi)孔中的氣流均勻。

但是mems麥克風(fēng)10的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝難度較大。例如mems麥克風(fēng)10的聲腔可以通過(guò)第一表面和第二表面兩次刻蝕形成，但是由于襯底上方振膜和背極板的存在，在襯底的第一表面的刻蝕工藝難度太大。另一種方法是在第一開(kāi)孔的基礎(chǔ)上形成第二開(kāi)孔，但是第一開(kāi)孔的深度一般超過(guò)50微米，難以完成涂膠和光刻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出一種mems麥克風(fēng)，所述mems麥克風(fēng)的聲腔由多個(gè)連通的子通孔組成，能夠提高麥克風(fēng)的靈敏度，同時(shí)具有較低的工藝難度。

本發(fā)明提出一種mems麥克風(fēng)，包括：背極板；振膜，所述振膜和背極板間隔設(shè)置，所述振膜被配置為相應(yīng)聲音信號(hào)產(chǎn)生振動(dòng)；以及通孔，所述通孔設(shè)置于所述振膜的下方，所述通孔的截面為單連通封閉圖形，其中，所述通孔的內(nèi)壁上具有至少一個(gè)突部，所述至少一個(gè)突部將所述通孔分成多個(gè)連通的子通孔。

優(yōu)選地，所述多個(gè)子通孔的截面的形狀和面積相同。

優(yōu)選地，所述通孔的內(nèi)壁上具有至少兩個(gè)突部，所述至少兩個(gè)突部對(duì)稱設(shè)置。

優(yōu)選地，所述多個(gè)子通孔對(duì)稱設(shè)置。

優(yōu)選地，所述至少一個(gè)突起分別指向所述通孔的中心。

優(yōu)選地，所述mems麥克風(fēng)的拾取點(diǎn)和/或焊盤(pán)設(shè)置于所述突部的上方。

優(yōu)選地，所述mems麥克風(fēng)還包括阻擋凸塊，所述阻擋凸塊設(shè)置于所述振膜和所述突部之間。

優(yōu)選地，所述子通孔的截面為多邊形或者圓形。

優(yōu)選地，所述通孔的內(nèi)壁上具有四個(gè)突部，所述四個(gè)突部將所述通孔分為四個(gè)子通孔。

優(yōu)選地，所述通孔的內(nèi)壁上具有四個(gè)突部，所述四個(gè)突部將所述通孔分為連通區(qū)和四個(gè)子通孔。

本發(fā)明的mems麥克風(fēng)的振膜下方的通孔的內(nèi)壁具有至少一個(gè)突部，將通孔分為多個(gè)連通的子通孔，能夠提高麥克風(fēng)的靈敏度，同時(shí)具有較低的工藝難度。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：

圖1a、1b、1c分別是現(xiàn)有技術(shù)的一種mems麥克風(fēng)的底視圖、沿aa線的剖面圖和沿bb線的剖面圖；

圖2a是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的mems麥克風(fēng)的剖視圖；

圖2b是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的mems麥克風(fēng)的剖視圖；

圖3a至3c分別示出了不同實(shí)施例的通孔的截面形狀；以及

圖4a至4c分別是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的mems麥克風(fēng)的底視圖、沿cc線的剖面圖和沿dd線的剖面圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。在各個(gè)附圖中，相同的元件采用類似的附圖標(biāo)記來(lái)表示。為了清楚起見(jiàn)，附圖中的各個(gè)部分沒(méi)有按比例繪制。此外，可能未示出某些公知的部分。

應(yīng)當(dāng)理解，在描述某個(gè)結(jié)構(gòu)時(shí)，當(dāng)將一層、一個(gè)區(qū)域稱為位于另一層、另一個(gè)區(qū)域“上面”或“上方”時(shí)，可以指直接位于另一層、另一個(gè)區(qū)域上面，或者在其與另一層、另一個(gè)區(qū)域之間還包含其它的層或區(qū)域。并且，如果將該結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)，該一層、一個(gè)區(qū)域?qū)⑽挥诹硪粚?、另一個(gè)區(qū)域“下面”或“下方”。如果為了描述直接位于另一層、另一個(gè)區(qū)域上面的情形，本文將采用“a直接在b上面”或“a在b上面并與之鄰接”的表述方式。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。此外，在本發(fā)明的 描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

圖2a示意性示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的mems麥克風(fēng)的剖視圖。本實(shí)施例的mems麥克風(fēng)為未封裝的麥克風(fēng)。參照?qǐng)D2a，本實(shí)施例的mems麥克風(fēng)20包括襯底21。襯底21可以是si襯底、soi襯底等。mems麥克風(fēng)20進(jìn)一步包括設(shè)置在襯底21上方的振膜24和背極板26。襯底21為振膜24和背極板26提供支撐，振膜24和襯底21通過(guò)隔離層23隔開(kāi)，振膜24和背極板26通過(guò)隔離層25隔開(kāi)。隔離層23和隔離層25為絕緣材料，例如sio2或si3n4。振膜24被配置為響應(yīng)聲音信號(hào)產(chǎn)生振動(dòng)。振膜24和背極板26構(gòu)成的電容將聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。進(jìn)一步，振膜24還可以包括可振動(dòng)區(qū)和錨定區(qū)，錨定區(qū)設(shè)置于隔離層23上，可振動(dòng)區(qū)例如通過(guò)空氣和背極板26隔開(kāi)。

在振膜24的下方，襯底21設(shè)置有通孔27(又稱為聲腔)。通孔27為單連通封閉圖形，其中，通孔27內(nèi)壁上具有至少一個(gè)突部，所述至少一個(gè)突部將通孔27分為多個(gè)連通的子通孔。子通孔的截面可以是任何合適的形狀，例如圓形、多邊形(例如正方形、正八邊形)。

圖2b意性示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的mems麥克風(fēng)的剖視圖。參照?qǐng)D2b，本實(shí)施例的mems麥克風(fēng)20包括襯底21。襯底21可以是si襯底、soi襯底等。在本實(shí)施例中，背極板26是襯底21的一部分，振膜24設(shè)置于背極板26的上方。振膜24和襯底21通過(guò)隔離層23隔開(kāi)。振膜24被配置為響應(yīng)聲音信號(hào)產(chǎn)生振動(dòng)。振膜24和背極板26構(gòu)成的電容將聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。進(jìn)一步，振膜24還可以包括可振動(dòng)區(qū)和錨定區(qū)，錨定區(qū)設(shè)置于隔離層23上，可振動(dòng)區(qū)例如通過(guò)空氣和背極板26隔開(kāi)。背極板26上設(shè)置有多個(gè)穿孔。

在背極板26的下方，襯底21設(shè)置有通孔27(又稱為聲腔)。通孔27為單連通封閉圖形，其中，通孔27內(nèi)壁上具有至少一個(gè)突部，所述至少一個(gè)突部將通孔27分成多個(gè)連通的子通孔。子通孔的截面可以是任何合適的形狀，例如圓形、多邊形(例如正方形、正八邊形)。

在工作中，聲音信號(hào)通過(guò)通孔27施加于振膜24，振膜24響應(yīng)于聲音信號(hào)振動(dòng)，振膜24和背極板26的距離發(fā)生變化導(dǎo)致振膜24和背極板26組成的電容的電容值改變。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的通孔27為單連通封閉圖形，其中，通孔27內(nèi)壁上具有至少一個(gè)突部，所述至少一個(gè)突部將通孔27多個(gè)連通的子通孔。圖3a至3c分別示出了不同實(shí)施例的通孔的截面形狀。

參照?qǐng)D3a，在一個(gè)實(shí)施例中，通孔27的內(nèi)壁具有相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)突部211,突部211指向通孔27的中央。該相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)突部211將通孔27分為兩個(gè)連通的子通孔27a和27b。其中，子通孔27a和27b對(duì)稱設(shè)置，子通孔27a和27b的截面具有相同的形狀和面積。在本實(shí)施例中，振膜24等效為通過(guò)兩個(gè)小的聲腔接受聲音信號(hào)，提高了靈敏度。

參照?qǐng)D3b，在一個(gè)實(shí)施例中，矩形的通孔27的內(nèi)壁具有四個(gè)突部212。四個(gè)突部212對(duì)稱設(shè)置，分別設(shè)置于通孔27的四邊的中部。四個(gè)突部212將通孔27分為四個(gè)連通的子通孔27c至27f。子通孔27c至27f對(duì)稱設(shè)置，子通孔27c至27f的截面具有相同的形狀和面積。在本實(shí)施例中，振膜24等效為通過(guò)四個(gè)小的聲腔接受聲音信號(hào)，提高了靈敏度。

參照?qǐng)D3c，在一個(gè)實(shí)施例中，通孔27的內(nèi)壁具有四個(gè)突部212。四個(gè)突部213對(duì)稱設(shè)置，突部213指向通孔27的中央。四個(gè)突部213將通孔27分為連通區(qū)和四個(gè)子通孔27g至27j。其中，子通孔27g至27j分別和連通區(qū)連通，子通孔27g至27j對(duì)稱設(shè)置，子通孔27g至27j的截面具有相同的形狀和面積。在本實(shí)施例中，振膜24等效為通過(guò)四個(gè)小的聲腔接受聲音信號(hào)，提高了靈敏度。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，振膜焊盤(pán)、背極板焊盤(pán)和/或芯片拾取點(diǎn)設(shè)置在突部的上方的對(duì)應(yīng)區(qū)域。

相比于現(xiàn)有技術(shù)的mems麥克風(fēng)10，本發(fā)明的mems麥克風(fēng)的通孔為單層結(jié)構(gòu)，通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的釋放工藝即可實(shí)現(xiàn)，工藝簡(jiǎn)單。本實(shí)施例的mems麥克風(fēng)的振膜受到氣流沖擊時(shí)，等效為四個(gè)小膜片分別受到氣流沖擊，提高了mems麥克風(fēng)的靈敏度，在設(shè)置時(shí)存在更大的自由度。同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)，只需分析其中一個(gè)小膜片，提高了效率。

圖4a是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的mems麥克風(fēng)的底視圖，圖4b和圖4c是圖4a所示mems麥克風(fēng)的剖面圖。在圖4a中的cc線示出圖4b所示截面圖的截取位置，在圖4a中的dd線示出圖4c所示截面圖的截取位置。

參照?qǐng)D4a至圖4c，本實(shí)施例的mems麥克風(fēng)30包括襯底31。襯底31包括相對(duì)的第一表面和第二表面。振膜34和背極板36設(shè)置在襯底31的第一表面。振膜34和襯底31通過(guò)隔離層33隔開(kāi)。背極板36和振膜34通過(guò)隔離層36隔開(kāi)。

襯底31形成有通孔37，該通孔37位于振膜34下方。通孔37的內(nèi)壁具有四個(gè)突部311，四個(gè)突部311對(duì)稱設(shè)置，四個(gè)突部311分別指向通孔37的中心。四個(gè)突部311將通孔37分為連通區(qū)和四個(gè)子通孔，四個(gè)子通孔為正八邊形，四個(gè)子通孔分別與連通區(qū)連接。

mems麥克風(fēng)30還包括阻擋凸塊38，阻擋凸塊38設(shè)置于振膜34和突部311之間。優(yōu)選地，該阻擋凸塊38設(shè)置于突部311上。在振膜34受到較大的氣流沖擊或受到較大的機(jī)械沖擊時(shí)，阻擋凸塊38能夠限制振膜的振動(dòng)幅度，避免損壞，提高可靠性。優(yōu)選地，阻擋凸塊38設(shè)置于突部311的端部，即通孔37的中央?yún)^(qū)域。

振膜焊盤(pán)32設(shè)置于突部上方的振膜的對(duì)應(yīng)區(qū)域，背極板焊盤(pán)39設(shè)置于突部上方的背極板的對(duì)應(yīng)區(qū)域。在優(yōu)選的實(shí)施例中，芯片拾取點(diǎn)也設(shè)置在突部上方。

本實(shí)施例的mems麥克風(fēng)的振膜受到氣流沖擊時(shí)，等效為四個(gè)小膜片分別受到氣流沖擊，提高了mems麥克風(fēng)的靈敏度，在設(shè)置時(shí)存在更大的自由度。同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)，只需分析其中一個(gè)小膜片，提高了效率。本實(shí)施例的mems麥克風(fēng)的襯底的通孔通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的釋放工藝即可實(shí)現(xiàn)，工藝簡(jiǎn)單。

以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述。但是，這些實(shí)施例僅僅是為了說(shuō)明的目的，而并非為了限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。不脫離本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出多種替代和修改，這些替代和修改都應(yīng)落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。