電容式麥克風(fēng)及其制作方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種電容式麥克風(fēng)及其制作方法。該麥克風(fēng)包括襯底、背極和振膜，襯底具有背腔，背極和振膜被懸置在背腔的上方，振膜和背極構(gòu)成電容器的上電極和下電極，振膜由非結(jié)晶金屬合金制作而成，振膜與背極之間具有振動(dòng)間隙，背極具有連通振動(dòng)間隙和外部空間的通孔，背腔與振動(dòng)間隙相對(duì)設(shè)置。該電容式麥克風(fēng)的振膜由非結(jié)晶金屬合金材料制作而成，該材料具有良好的斷裂韌性及彈性極限，使得振膜在吹氣或者噴氣時(shí)能夠承受更高的氣壓，避免了振膜的破損，提高了電容式麥克風(fēng)的良品率。此外，有較低的彈性系數(shù)，可使振膜變形較大，獲得更佳的靈敏度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
電容式麥克風(fēng)及其制作方法
本專利技術(shù)涉及微機(jī)電
，更具體地，涉及一種電容式麥克風(fēng)及其制作方法。
技術(shù)介紹
一般電容式MEMS麥克風(fēng)主要以硅或多晶硅為主要結(jié)構(gòu)材料，以形成振膜或背極。在生產(chǎn)過程中，麥克風(fēng)中會(huì)進(jìn)入一些灰塵，影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了清除灰塵，通常采用吹氣或噴氣等方法。然而，硅的材料本身具有強(qiáng)度高、韌性小的特點(diǎn)。導(dǎo)致振膜易碎且毫無延展性。吹氣或噴氣時(shí)產(chǎn)生的的瞬間高壓力,容易造成振膜的破損，導(dǎo)致麥克風(fēng)的良率降低。因此，需要提供一種方案以提高電容式麥克風(fēng)的抗吹氣能力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一個(gè)目的是提供一種電容式麥克風(fēng)的新技術(shù)方案。根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供了一種電容式麥克風(fēng)。該麥克風(fēng)包括襯底、背極和振膜，所述襯底具有背腔，所述背極和所述振膜被懸置在所述背腔的上方，所述振膜和所述背極構(gòu)成電容器的上電極和下電極，所述振膜由非結(jié)晶金屬合金制作而成，所述振膜與所述背極之間具有振動(dòng)間隙，所述背極具有連通所述振動(dòng)間隙和外部空間的通孔，所述背腔與所述振動(dòng)間隙相對(duì)設(shè)置。可選地，所述背極位于所述振膜和所述襯底之間，或者所述振膜位于所述背極和所述襯底之間。可選地，所述振膜和所述背極通過焊盤與外部電路信號(hào)連接?？蛇x地，所述振膜和所述背極二者中的至少一種通過非結(jié)晶金屬合金與所述焊盤導(dǎo)通。可選地，所述背極由多晶硅制作而成?？蛇x地，所述背極包括絕緣支撐層和附著在所述絕緣支撐層上的導(dǎo)體層?？蛇x地，所述絕緣支撐層由氮化硅制作而成，所述導(dǎo)體層由非結(jié)晶金屬合金制作而成。可選地，在所述振膜或者所述背極的靠近所述振動(dòng)間隙的一側(cè)設(shè)置有凸起。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個(gè)方面，提供一種電容式麥克風(fēng)的制作方法該方法包括以下步驟：在襯底上依次沉積絕緣層和背極；對(duì)所述背極進(jìn)行刻蝕，以形成通孔；在所述背極上沉積犧牲層；對(duì)所述犧牲層進(jìn)行刻蝕，以形成與振膜的折環(huán)部相對(duì)應(yīng)的凹槽以及連通所述背極的貫穿孔；在所述犧牲層上沉積非結(jié)晶金屬合金；對(duì)所述非結(jié)晶金屬合金進(jìn)行刻蝕，以分割振膜和用于導(dǎo)通所述背極的導(dǎo)通部；在所述振膜的連接部和所述導(dǎo)通部上分別沉積焊盤；對(duì)所述襯底進(jìn)行刻蝕以形成背腔；腐蝕犧牲層，以形成振膜、背極和振動(dòng)間隙。可選地，在對(duì)所述犧牲層進(jìn)行刻蝕步驟中還包括通過刻蝕形成與所述振膜的凸起相對(duì)應(yīng)的凹槽。本專利技術(shù)的專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，電容式麥克風(fēng)的振膜由硅材料制作而成，振膜的彈性極限低，在吹氣過程中易導(dǎo)致振膜損傷。因此，本專利技術(shù)所要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)任務(wù)或者所要解決的技術(shù)問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員從未想到的或者沒有預(yù)期到的，故本專利技術(shù)是一種新的技術(shù)方案。該電容式麥克風(fēng)的振膜由非結(jié)晶金屬合金制作而成，該材料具有良好的斷裂韌性及彈性極限，使得振膜在吹氣或者噴氣時(shí)能夠承受高的氣壓，避免了振膜的破損，提高了電容式麥克風(fēng)的良品率。通過以下參照附圖對(duì)本專利技術(shù)的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本專利技術(shù)的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。附圖說明被結(jié)合在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本專利技術(shù)的實(shí)施例，并且連同其說明一起用于解釋本專利技術(shù)的原理。圖1-10是本專利技術(shù)實(shí)施例的電容式麥克風(fēng)的制作方法的流程圖。圖11是本專利技術(shù)實(shí)施例的另一種電容式麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，11：襯底；12：絕緣層；13：背極；14：犧牲層；15：振膜；16：折環(huán)；17：連接部；18：導(dǎo)通部；19：焊盤；20：通孔；21：凸起；22：背腔；23：貫穿孔；24：凹槽；25：振動(dòng)間隙；26：非結(jié)晶金屬合金層；27：絕緣支撐層；28：入孔。具體實(shí)施方式現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本專利技術(shù)的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本專利技術(shù)的范圍。以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對(duì)本專利技術(shù)及其應(yīng)用或使用的任何限制。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例，提供了一種電容式麥克風(fēng)。該麥克風(fēng)包括襯底11、背極13和振膜15。襯底11具有背腔22。襯底11通常由硅材料制作而成，例如多晶硅或者單晶硅。背極13和振膜15被懸置在背腔22的上方，振膜15和背極13分別構(gòu)成電容器的上電極和下電極。背極13和振膜15都能夠?qū)щ?。振?5由非結(jié)晶金屬合金制作而成。非結(jié)晶金屬合金是指沒有規(guī)則結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬合金材料。該材料具有結(jié)晶金屬所沒有的高斷裂韌性，高強(qiáng)度性和高彈性極限的特點(diǎn)。彈性極限即材料在形變后回復(fù)初始狀態(tài)的能力，彈性極限越大則發(fā)生較大的形變后能回復(fù)至初始狀態(tài)。非結(jié)晶金屬合金可以是但不局限于Pd、Au、Pt、Cu、Zr、Al、Fe、Co、Ni、Mg、Zn、Ca、Yb或者Ce基合金。振膜15與背極13之間具有振動(dòng)間隙25，振動(dòng)間隙25為振膜15的振動(dòng)提供振動(dòng)空間。背極13具有連通振動(dòng)間隙25和外部空間的通孔20，該通孔20可以保證振膜15振動(dòng)時(shí)振動(dòng)間隙25內(nèi)、外壓力均衡。背腔22與振動(dòng)間隙25相對(duì)設(shè)置。通孔20的尺寸、形狀和數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，只要滿足平衡氣壓的要求并便于加工即可。使用時(shí)，外界環(huán)境的聲音從振膜15一側(cè)傳入，以使振膜15發(fā)生振動(dòng)。振膜發(fā)生變形，改變了振膜與背極之間的距離，最終將變化的電信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)了聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。該電容式麥克風(fēng)的振膜15由非結(jié)晶金屬合金制作而成，該材料具有良好的斷裂韌性及彈性極限，使得振膜15在吹氣或者噴氣時(shí)能夠承受高的氣壓，避免了振膜15的破損，提高了電容式麥克風(fēng)的良品率。圖10示出了本專利技術(shù)的電容式麥克風(fēng)的一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，背極13位于振膜15和襯底11之間。背極13通過絕緣層12被設(shè)置在襯底11上。襯底11由單晶硅材料制作而成，絕緣層12由為氧化物層。犧牲層14用于固定振膜15，犧牲層14的厚度決定了振動(dòng)間隙25的高度，即電容器的間距。在制作過程中，先在背極13上沉積犧牲層14，然后在犧牲層14上沉積振膜15。在形成電容式麥克風(fēng)的過程中，需要將犧牲層14部分腐蝕掉，以形成振動(dòng)間隙25。背極13能夠?qū)щ?，并且?yīng)具有足夠的強(qiáng)度，在該實(shí)施例中，背極13由多晶硅制作而成。多晶硅材質(zhì)在加工過程中需要高溫處理，通常需要1000℃以上的高溫，因此加工難度較大。在另一些示例中，如圖10所示，背極13采用復(fù)合材料制作而成。為了得到設(shè)定的強(qiáng)度和導(dǎo)電性的要求，復(fù)合材料包括絕緣支撐層27和導(dǎo)體層。優(yōu)選的是，絕緣支撐層27由氮化硅制作而成。氮化硅具有足夠的強(qiáng)度，并且氮化硅在加工過程中只需幾百度的處理溫度即可成型，大大降低了加工難度。導(dǎo)體層附著在氮化硅之上。優(yōu)選的是，采用導(dǎo)體層由非結(jié)晶金屬合金制作而成。在背極13上設(shè)置多個(gè)通孔20，振膜15在振動(dòng)時(shí)在振動(dòng)間隙25內(nèi)產(chǎn)生的高壓氣流經(jīng)過通孔20排放到外部空間，例如排放到背腔22中，這種結(jié)構(gòu)有效地平衡了氣壓，提高了聲學(xué)效果。并且，可以有效防止在振動(dòng)過程中，由于振膜15兩側(cè)的壓力差導(dǎo)致振膜15振動(dòng)不均衡，甚至導(dǎo)致振膜15損壞。為了便于電容本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電容式麥克風(fēng)，其特征在于，包括襯底(11)、背極(13)和振膜(15)，所述襯底(11)具有背腔(22)，所述背極(13)和所述振膜(15)被懸置在所述背腔(22)的上方，所述振膜(15)和所述背極(13)構(gòu)成電容器的上電極和下電極，所述振膜(15)由非結(jié)晶金屬合金制作而成，所述振膜(15)與所述背極(13)之間具有振動(dòng)間隙(25)，所述背極(13)具有連通所述振動(dòng)間隙(25)和外部空間的通孔(20)，所述背腔(22)與所述振動(dòng)間隙(25)相對(duì)設(shè)置。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電容式麥克風(fēng)，其特征在于，包括襯底(11)、背極(13)和振膜(15)，所述襯底(11)具有背腔(22)，所述背極(13)和所述振膜(15)被懸置在所述背腔(22)的上方，所述振膜(15)和所述背極(13)構(gòu)成電容器的上電極和下電極，所述振膜(15)由非結(jié)晶金屬合金制作而成，所述振膜(15)與所述背極(13)之間具有振動(dòng)間隙(25)，所述背極(13)具有連通所述振動(dòng)間隙(25)和外部空間的通孔(20)，所述背腔(22)與所述振動(dòng)間隙(25)相對(duì)設(shè)置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式麥克風(fēng)，其特征在于，所述背極(13)位于所述振膜(15)和所述襯底(11)之間，或者所述振膜(15)位于所述背極(13)和所述襯底(11)之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式麥克風(fēng)，其特征在于，所述振膜(15)和所述背極(13)通過焊盤(19)與外部電路信號(hào)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容式麥克風(fēng)，其特征在于，所述振膜(15)和所述背極(13)二者中的至少一種通過非結(jié)晶金屬合金與所述焊盤(19)導(dǎo)通。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容式麥克風(fēng)，其特征在于，所述背極(13)由多晶硅制作而成。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容式麥克風(fēng)，其特征在于，所述背極(13)包括絕緣支撐層(27)和附著在所述絕緣支撐層(...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔡孟錦，林育菁，周宗燐，邱冠勳，詹竣凱，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：歌爾股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37