一種mems麥克風(fēng)芯片及其制作方法及mems麥克風(fēng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種MEMES麥克風(fēng)芯片。還涉及一種包 含該MEMS麥克風(fēng)芯片的MEMS麥克風(fēng)以及MEMS麥克風(fēng)芯片的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微型機電系統(tǒng)（Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)麥克風(fēng)是基于MEMS技 術(shù)制造的麥克風(fēng)，由于其具有封裝體積小、可靠性高、成本低等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于各種語 音設(shè)備中，例如手機、平板電腦、PDA、監(jiān)聽設(shè)備等電子產(chǎn)品。
[0003] MEMS麥克風(fēng)芯片是MEMS麥克風(fēng)的關(guān)鍵部件，MEMS麥克風(fēng)芯片通常由基底層、振 膜層、絕緣層和背極層根據(jù)特定設(shè)計需要疊加而成，現(xiàn)有的一種MEMS麥克風(fēng)芯片結(jié)構(gòu)是： 由下至上依次為基底層、振膜層和背極層，基底層上設(shè)置有聲腔，振膜層上覆蓋于聲腔的部 位為振膜有效振動區(qū)，背極層上覆蓋聲腔的部位為背極區(qū)，背極區(qū)上設(shè)置有若干聲孔。背 極層為單層導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，與振膜層層疊設(shè)置形成平行板電容來感測聲音，芯片整體電容值包 括有效電容和寄生電容兩部分，有效電容是由背極層的背極區(qū)與振膜層的有效振動區(qū)形成 的，有效電容的電容值會隨著振膜層的振動變化而變動，寄生電容是由背極層的非背極區(qū) 與振膜層的無效振動區(qū)形成的，寄生電容的電容值不會振膜層的振動變化而變動。寄生電 容會影響MEMS麥克風(fēng)的靈敏度和信噪比，靈敏度的大小是衡量一個MEMS麥克風(fēng)芯片性能 的重要因素之一，靈敏度的計算公式為：
其中，S為靈敏度，Vb為偏壓 (biasvoltage)，Λρ為量測聲壓，d為空氣間隙（AirGap),Ad為受Λp聲壓下振膜形 變量，C。為量到的電容值，Cρ為寄生電容，因此，可見，當(dāng)寄生電容增大時，靈敏度S減小，因 此在設(shè)計MEMS麥克風(fēng)芯片時會盡量降低其寄生電容。
[0004] 綜上所述，如何降低MEMS麥克風(fēng)芯片的寄生電容的大小，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員 亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種MEMS麥克風(fēng)芯片，以降低MEMS麥克風(fēng)芯片 的寄生電容。
[0006] 本發(fā)明的另一個目的在于提供一種包含該MEMS麥克風(fēng)芯片的MEMS麥克風(fēng)，以提 高其靈敏度。
[0007] 本發(fā)明的第三個目的在于提供一種用于制作該MEMS麥克風(fēng)芯片的方法。
[0008] 為達到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
[0009] -種MEMS麥克風(fēng)芯片，包括基底層、背極層和振膜層，所述背極層包括絕緣背極 層和導(dǎo)體背極層，所述導(dǎo)體背極層包覆于所述絕緣背極層內(nèi)，且所述導(dǎo)體背極層位于所述 背極層的背極區(qū)內(nèi)。
[0010] 優(yōu)選的，在上述的MEMS麥克風(fēng)芯片中，所述絕緣背極層包括相疊加的第一絕緣背 極層和第二絕緣背極層，所述導(dǎo)體背極層夾在所述第一絕緣背極層和所述第二絕緣背極層 之間，所述第一絕緣背極層位于所述振膜層與所述第二絕緣背極層之間。
[0011] 優(yōu)選的，在上述的MEMS麥克風(fēng)芯片中，所述第一絕緣背極層上覆蓋于所述振膜層 的有效振動區(qū)的部位設(shè)置有指向所述振膜層的若干絕緣凸起部。
[0012] 優(yōu)選的，在上述的MEMS麥克風(fēng)芯片中，所述背極層與所述振膜層的邊緣之間通過 第一絕緣層隔離，所述背極層通過所述第一絕緣背極層的邊緣與所述第一絕緣層固定。
[0013] 優(yōu)選的，在上述的MEMS麥克風(fēng)芯片中，所述背極層與所述振膜層的邊緣之間通過 第一絕緣層隔離，所述第一絕緣背極層在所述振膜層上的投影面積小于所述第二背極層在 所述振膜層上的投影面積，所述背極層通過所述第二絕緣背極層的邊緣與所述第一絕緣層 固定。
[0014] 優(yōu)選的，在上述的MEMS麥克風(fēng)芯片中，所述第一絕緣背極層和所述導(dǎo)體背極層在 所述振膜層上的投影形狀相同。
[0015] 優(yōu)選的，在上述的MEMS麥克風(fēng)芯片中，所述導(dǎo)體背極層的材質(zhì)為多晶硅、銅、鋁、 銀或金中的一種或多種組合。
[0016] 優(yōu)選的，在上述的MEMS麥克風(fēng)芯片中，所述基底層和所述振膜層的邊緣之間通過 第二絕緣層隔離。
[0017] 本發(fā)明還提供了一種MEMS麥克風(fēng)，包括MEMS麥克風(fēng)芯片，所述MEMS麥克風(fēng)芯片 為以上任一項所述的MEMS麥克風(fēng)芯片。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種MEMS麥克風(fēng)芯片的制作方法，用于制作以上任一項所述的 MEMS麥克風(fēng)芯片，背極層的制作工序包括以下步驟：
[0019] S01、沉積得到第一絕緣背極層；
[0020] S02、在所述第一絕緣背極層上沉積得到導(dǎo)體背極層；
[0021] S03、光刻所述導(dǎo)體背極層，保留位于所述背極層的背極區(qū)內(nèi)的所述導(dǎo)體背極層； 或同時光刻所述導(dǎo)體背極層和所述第一絕緣背極層，保留位于所述背極層的背極區(qū)內(nèi)的所 述導(dǎo)體背極層和所述第一絕緣背極層；
[0022] S04、沉積得到第二絕緣背極層；
[0023] S05、光刻所述背極層得到聲孔。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0025] 本發(fā)明提供的MEMS麥克風(fēng)芯片中，背極層包括絕緣背極層和導(dǎo)體背極層，導(dǎo)體背 極層包覆于絕緣背極層內(nèi)，導(dǎo)體背極層位于背極層的背極區(qū)內(nèi)。可見，背極層能夠與振膜層 產(chǎn)生電容的部分僅為位于背極區(qū)內(nèi)的導(dǎo)體背極層，而背極區(qū)對應(yīng)基底層的聲腔，且振膜層 的有效振動區(qū)也對應(yīng)基底層的聲腔，因此，導(dǎo)體背極層對應(yīng)振膜層的有效振動區(qū)，產(chǎn)生的電 容為有效電容，而背極層的絕緣背極層不與振膜層產(chǎn)生電容，從而降低了寄生電容，提高了 MEMS麥克風(fēng)芯片的靈敏度。
[0026] 本發(fā)明提供的MEMS麥克風(fēng)采用了本發(fā)明中的MEMS麥克風(fēng)芯片，因此，具有較高的 靈敏度。
[0027] 本發(fā)明提供的MEMS麥克風(fēng)芯片的制作方法能夠制作本發(fā)明中的MEMS麥克風(fēng)芯 片，得到具有導(dǎo)體背極層和絕緣背極層結(jié)構(gòu)的背極層。
【附圖說明】
[0028] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0029] 圖1本發(fā)明實施例提供的一種MEMS麥克風(fēng)芯片的截面示意圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種MEMS麥克風(fēng)芯片的截面示意圖。
[0031] 在圖1和圖2中，1為背極層、11為絕緣背極層、111為第一絕緣背極層、112為第 二絕緣背極層、12導(dǎo)體背極層、13為聲孔、14為絕緣凸起部、2為第一絕緣層、3為振膜層、4 為第二絕緣層、5為基底層、501為聲腔。
【具體實施方式】
[0032] 本發(fā)明的核心是提供了一種MEMS麥克風(fēng)芯片，降低了其寄生電容，提高了靈敏 度。
[0033] 本發(fā)明還提供了一種包含該MEMS麥克風(fēng)芯片的麥克風(fēng)，提高了靈敏度。
[0034] 本發(fā)明還提供了一種MEMS麥克風(fēng)芯片的制作方法，能夠制作出本發(fā)明中的MEMS 麥克風(fēng)芯片。
[0035] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0036] 請參考圖1和圖2所示，本發(fā)明實施例提供了一種MEMS麥克風(fēng)芯片，包括基底層 5、背極層1、振膜層3和第一絕緣層2,由下至上依次為基底層5、振膜層3、第一絕緣層2和 背極層1 ;基底層5設(shè)置有上下表面貫通的聲腔501，振膜層3上覆蓋于聲腔501的部位為 有效振動區(qū)，第一絕緣層2上開設(shè)有上下表面貫通的通孔，該通孔與聲腔501上下對應(yīng)，背 極層1上覆蓋于聲腔501的部位為背極區(qū)，在背極區(qū)開設(shè)有若干聲孔13,背極區(qū)與有效振動 區(qū)上下對應(yīng)。背極層1包括絕緣背極層11和導(dǎo)體背極層12,導(dǎo)體背極層12包覆于絕緣背 極層11內(nèi)，且導(dǎo)體背極層12位于背極層1的背極區(qū)內(nèi)，即導(dǎo)體背極層12在振膜層3上的 投影位于有效振動區(qū)內(nèi)，背極層1通過絕緣背極層11固定于第一絕緣層2上。
[0037] 上述MEMS麥克風(fēng)芯片在工作時，由于背極層1只有導(dǎo)體背極層12為導(dǎo)體，只有導(dǎo) 體背極層12能夠與振膜層3產(chǎn)生電容，并且由于導(dǎo)體背極層12位于背極區(qū)內(nèi)，背極區(qū)又和 振膜層3的有效振動區(qū)上下對應(yīng)，因此，導(dǎo)體背極層12與振膜層3的有效振動區(qū)產(chǎn)生電容， 該電容為有效電容。而背極層1的絕緣背極層11為絕緣體，不能與振膜層3產(chǎn)生電容，從 而降低了寄生電容。絕緣背極層11不僅起到固定導(dǎo)體背極層12的作用，并且由于導(dǎo)體背 極層12包覆于絕緣背極層11內(nèi)，因此，絕緣背極層11可避免振膜層3與導(dǎo)體背極層12接 觸，引起短路等不良情況。
[0038] 如圖1所示，本實施例提供了一種具體的背極層1結(jié)構(gòu)，絕緣背極層11包括相疊 加的第一絕緣背極層111和第二絕緣