專利名稱：一種mems傳聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種傳聲器，更詳細(xì)地是涉及一種MEMS傳聲器的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著手機、筆記本等電子產(chǎn)品體積不斷減小、性能越來越高，也要求配套的電子零件的體積不斷減小、性能和一致性提高。在這種背景下，利用MEMS(微機電系統(tǒng))工藝技術(shù)生產(chǎn)的MEMS傳聲器為其中的代表產(chǎn)品。 因為MEMS傳聲器背極板的厚度較薄，在振膜接收聲音信號發(fā)生振動時，容易帶動背極板一起振動，所以剛性背極板是MEMS傳聲器有良好頻率特性以及低噪聲的前提條件。目前，已經(jīng)報導(dǎo)的提高背極板剛性的方法包括[0004] 專利US6012335采用厚金層作背極； 專利US6677176B2采用復(fù)合金屬膜做背極，減小應(yīng)力的同時增加厚度；[0006] 專利US6140689專利中采用SOI硅片中單晶硅層做背極；[0007] 專利US6667189B1采用電化學(xué)腐蝕制作低應(yīng)力厚單晶硅背極；[0008] 專利US6532460B2制作特殊結(jié)構(gòu)增加背極強度。 但是上述專利的設(shè)計大多工藝復(fù)雜，制作成本高。也有將背極板的中心部設(shè)置一個較大的鏤空，因為背極板的中心部是最容易產(chǎn)生振動的區(qū)域，這種設(shè)計可以有效避免背極板的振動，但是現(xiàn)在MEMS傳聲器的尺寸越來越小，這種設(shè)計使得振膜和背極板的有效相對區(qū)域大幅度減小，仍會產(chǎn)生靈敏度降低等不良。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種MEMS傳聲器，以有效防止背極板隨振膜振動發(fā)生粘連，并且聲學(xué)性能得以提高。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的MEMS傳聲器，其主要包括 —基底，該基底的中心部開設(shè)有貫穿孔，該貫穿孔內(nèi)側(cè)壁空間設(shè)置有加強部，該
加強部為中心往外側(cè)散射，該加強部的上端與貫穿孔的上端為同一平面，由該貫穿孔形成
MEMS傳聲器的背腔； —背極板，設(shè)置在基底的上方；該背極板延伸出一連接外部電路的連接點；[0014] 該背極板的下表面與加強部的上端連接，由加強部將背極板懸空部分分解成多個單元，以增加MEMS傳聲器背極板層的強度；[0015] —隔離層，設(shè)置在背極板的上方； —振膜，其邊緣部分固定在隔離層的上端，將振膜懸空地支撐在隔離層上，該振膜上設(shè)有與外部電路相連的連接點。 在本實用新型中，該振膜還可以設(shè)計成在振膜的邊緣處延伸出多個連接筋，該多個連接筋分別固定在隔離層的上端，將振膜懸空地支撐在隔離層上，其中一個連接筋上設(shè)有與外部電路相連的連接點。
3[0018] 本實用新型的MEMS傳聲器中，在基底和背極板之間設(shè)置有一阻擋層，為氧化硅材料制成，該阻擋層與基底貫穿孔相對應(yīng)的位置也開設(shè)有貫穿孔，由基底的貫穿孔和阻擋層的貫穿孔共同形成MEMS傳聲器的背腔。 本實用新型的MEMS傳聲器中，基底的貫穿孔內(nèi)側(cè)壁空間設(shè)置的加強部為十字形狀、三角形狀或從基底貫穿孔內(nèi)側(cè)壁上凸起的齒輪形狀。 本實用新型的MEMS傳聲器中，振膜延伸出的連接筋為對稱分布的4個。[0021] 本實用新型的MEMS傳聲器中，連接筋為直線狀或呈螺旋狀。 本實用新型的MEMS傳聲器中，振膜延伸出的連接筋為直線狀或呈螺旋狀分布在振膜的邊上。 本實用新型的MEMS傳聲器中，背極板和基底的貫穿孔相對應(yīng)的位置設(shè)有多個微孔。 本實用新型的MEMS傳聲器中，振膜的連接筋上以及加強部的位置上開設(shè)有微孔。[0025] 本實用新型可以有效的增加MEMS傳聲器背極板層的強度，有效避免振膜層的振
動帶動背極板層，并且不會犧牲振膜層和背極板層之間的有效相對面積，制作工藝簡單。[0026] 由于本實用新型的加強部的設(shè)計，從而可以實現(xiàn)有效防止背極板隨振膜振動發(fā)生粘連，并且聲學(xué)性能得以提高的目的。

圖1是本實用新型實施例一的俯視圖； 圖2是本實用新型實施例一的仰視圖； 圖3是圖1的A-A向剖視圖； 圖4是本實用新型實施例一的背極板層示意圖； 圖5是本實用新型實施例二的俯視圖； 圖6是本實用新型實施例二的仰視圖； 圖7是圖5的A-A向剖視圖； 圖8是本實用新型實施例二的背極板層示意圖； 圖9是本實用新型實施例二一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的俯視具體實施方式本實用新型的MEMS傳聲器，包括中心部設(shè)置有貫穿孔的基底，基底上設(shè)置有背極板，背極板上依次設(shè)置有隔離層和振膜，并且所述基底貫穿孔內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有相對于所述背極板水平方向延伸的加強部，所述加強部上表面和所述背極板下表面連接；通過這種設(shè)計，可以有效的增加MEMS傳聲器背極板層的強度，有效避免振膜層的振動帶動背極板層，并且不會犧牲振膜層和背極板層之間的有效相對面積。[0037] 本實用新型的基底貫穿孔為圓柱形或方形。 本實用新型的基底貫穿孔中的加強部為中心往外側(cè)散射的形狀。 本實用新型的基底貫穿孔中的加強部為從所述基底貫穿孔內(nèi)側(cè)壁上凸起的齒輪狀。 本實用新型的基底和所述背極板之間設(shè)置有阻擋層，所述阻擋層為氧化硅材料，設(shè)置有和所述基底貫穿孔形狀一致的貫穿孔。[0041] 本實用新型的振膜和背極板外形對應(yīng)。
本實用新型的振膜固定在隔離層的上端；也可以在制作振膜時，在振膜的邊緣處
制作出多個連接筋，連接筋為直線狀或呈螺旋狀，分布在振膜的邊緣處，并由該些多個連接
筋將振膜懸空地支撐在隔離層的上端。 本實用新型的振膜的連接筋上設(shè)置有微孔。 本實用新型的振膜和所述加強部對應(yīng)的位置上設(shè)置有微孔。 本實用新型的基底為單晶硅材料，所述隔離層為氧化硅材料，所述振膜和背極板為多晶硅材料。 由于采用了上述技術(shù)方案，MEMS傳聲器包括中心部設(shè)置有貫穿孔的基底，基底上
設(shè)置有背極板，背極板上依次設(shè)置有隔離層和振膜，并且基底貫穿孔內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有相對
于背極板水平方向延伸的加強部，加強部上表面和背極板下表面連接；通過這種設(shè)計，可以
有效的增加MEMS傳聲器背極板層的強度，有效避免振膜層的振動帶動背極板層，并且不會
犧牲振膜層和背極板層之間的有效相對面積，制作工藝簡單。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明。 實施例一 請參閱圖1-4所示，MEMS傳聲器包括方形的基底l，基底1為單晶硅材料制作，其中心部設(shè)置有圓柱形的貫穿孔la ;基底1上方設(shè)置有阻擋層2，阻擋層2為氧化硅材料制作，阻擋層2和貫穿孔la對應(yīng)的位置也設(shè)置有形狀和貫穿孔la —致的貫穿孔2a ;阻擋層2上方設(shè)置有圓形的背極板3，背極板3為多晶硅材料制作，如圖4所示，背極板3的外部有一個連接點3b，背極板3通過一個狹窄的連接筋3a和連接點3b連接，連接點3b上設(shè)置有用于連接外部電路的金屬點3c ;背極板層3上方設(shè)置有絕緣的隔離層4，隔離層4為氧化硅材料制作，在本實施例中，隔離層4為幾個支撐支柱的形狀；隔離層4上方設(shè)置有圓形的振膜5，振膜5為多晶硅材料制作，如圖1所示，振膜5的外部有多個連接點5b，連接點5b設(shè)置在隔離層4的上端，振膜5通過多個狹窄的連接筋5a和連接點5b連接，其中一個連接點5b上設(shè)置有用于連接外部電路的金屬點5c，振膜5通過多個懸空的連接筋5a支撐在隔離層4上。 貫穿孔la和貫穿孔2a形成了 MEMS傳聲器的背腔；阻擋層2是為了保證MEMS傳聲器加工的準(zhǔn)確性；連接筋5a主要是為了使得振膜5的周邊大部分區(qū)域懸空，釋放應(yīng)力。[0051] 并且在本實施例中，基底1的貫穿孔la內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有相對于背極板3水平方向延伸的加強部lb，加強部lb和基底1是一體的，呈中心往外散射分布，其上表面和背極板3下表面連接。通過這種設(shè)計，使得背極板3懸空的部分分解成多個單元，從而可以有效的增加MEMS傳聲器背極板層的強度，有效避免振膜的振動帶動背極板，并且不會犧牲振膜和背極板之間的有效相對面積，可以提高產(chǎn)品的靈敏度。 加強部的形狀可以依據(jù)基底上貫穿孔的形狀和尺寸等因素而適當(dāng)調(diào)整，例如可以選擇直條狀或者更加復(fù)雜的形狀。 本實施例結(jié)合加強部的設(shè)計采用圓柱形貫穿孔，能夠在不增加MEMS傳聲器外圍
尺寸的情況下增加背極板的有效面積。 實施例二[0055] 請參閱圖5-8所示，相比實施例一，本實施例有以下不同 貫穿孔la采用方形，相對應(yīng)的阻擋層2貫穿孔2a、背極板3、振膜5也都設(shè)置成近似方形，實現(xiàn)背極板3和振膜5的形狀、位置相對應(yīng)； 連接振膜5的連接筋5a呈螺旋狀分布在振膜5的的四個邊上，連接筋5a連接到支撐在隔離層4上的連接點5b，其中一個連接點5b上設(shè)置有用于連接外部電路的金屬點
5C ; 基底層1貫穿孔la中的加強部lb為從基底貫穿孔內(nèi)側(cè)壁上凸起的齒輪狀分布。[0059] 依靠以上的設(shè)計，振膜5的制作過程中，螺旋狀連接筋5a的設(shè)計使得振膜5的殘余應(yīng)力得到更好的釋放；加強部lb為從基底貫穿孔內(nèi)側(cè)壁上凸起的齒輪狀分布更加容易制作，并且加強部lb空隙部分的面積并不會增加，背極板3同樣得到有效的支撐，實現(xiàn)了柔性振膜和剛性背極板的設(shè)計要求。 背極板3上和貫穿孔2a對應(yīng)的位置還設(shè)置有多個微孔3d，在具體制作工藝中，可以利用HF溶液透過微孔3d對氧化硅隔離層進(jìn)行腐蝕釋放(該制作工藝中屬于為公知技術(shù))，以便于釋放振膜5和背極板3之間的隔離層材料。 在本實施例的基礎(chǔ)上，還有進(jìn)一步的改進(jìn)空間，如圖9所示，鑒于背極板3的支撐存在，微孔3d并不能完全分布在背極板3上，為了在制作中更好的釋放背極板3和振膜5之間的隔離層，將振膜5和背極板3的微孔3d不相對的位置-連接筋5a以及加強部lb的位置設(shè)置微孔5d。
權(quán)利要求一種MEMS傳聲器，其特征在于，主要包括一基底，該基底的中心部開設(shè)有貫穿孔，該貫穿孔內(nèi)側(cè)壁空間設(shè)置有加強部，該加強部為中心往外側(cè)散射，該加強部的上端與貫穿孔的上端為同一平面，由該貫穿孔形成MEMS傳聲器的背腔；一背極板，設(shè)置在基底的上方；該背極板延伸出一連接外部電路的連接點；該背極板的下表面與加強部的上端連接，由加強部將背極板懸空部分分解成多個單元，以增加MEMS傳聲器背極板層的強度；一隔離層，設(shè)置在背極板的上方；一振膜，其邊緣部分固定在隔離層的上端，將振膜懸空地支撐在隔離層上，該振膜上設(shè)有與外部電路相連的連接點。
2. 如權(quán)利要求1所述的MEMS傳聲器，其特征在于，在基底和背極板之間設(shè)置有一阻擋 層，該阻擋層與基底貫穿孔相對應(yīng)的位置也開設(shè)有貫穿孔，由基底的貫穿孔和阻擋層的貫 穿孔共同形成MEMS傳聲器的背腔。
3. 如權(quán)利要求1所述的MEMS傳聲器，其特征在于，基底的貫穿孔內(nèi)側(cè)壁空間設(shè)置的加 強部為十字形狀、三角形狀或從基底貫穿孔內(nèi)側(cè)壁上凸起的齒輪形狀。
4. 如權(quán)利要求l所述的MEMS傳聲器，其中，振膜的邊緣處延伸出多個連接筋，該多個連 接筋分別固定在隔離層的上端，將振膜懸空地支撐在隔離層上，其中一個連接筋上設(shè)有與 外部電路相連的連接點。
5. 如權(quán)利要求4所述的MEMS傳聲器，其特征在于，連接筋為對稱分布的四個。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的MEMS傳聲器，其特征在于，連接筋為直線狀或呈螺旋狀。
7. 如權(quán)利要求4或5所述的MEMS傳聲器，其特征在于，連接筋上以及加強部的位置上 開設(shè)有微孔。
8. 如權(quán)利要求1所述的MEMS傳聲器，其特征在于，背極板和基底的貫穿孔相對應(yīng)的位 置設(shè)有多個微孔。
9. 如權(quán)利要求l所述的MEMS傳聲器，其特征在于，基底為單晶硅材料，隔離層為氧化硅 材料，振膜和背極板為多晶硅材料。
專利摘要一種MEMS傳聲器，包括一基底，基底的中心部開設(shè)有貫穿孔，貫穿孔的形狀為圓形或方形，形成MEMS傳聲器的背腔；一背極板，設(shè)置在基底的上方；背極板延伸出一連接外部電路的連接點；一隔離層，設(shè)置在背極板的上方；一振膜，固定在隔離層的上端，將振膜懸空地支撐在隔離層上，振膜上設(shè)有與外部電路相連的連接點。背極板和振膜的形狀與基底的貫穿孔形狀相同。通過這種設(shè)計，可以有效的增加MEMS傳聲器背極板層的強度，避免振膜層的振動帶動背極板層，并且不會犧牲振膜層和背極板層之間的有效相對面積。
文檔編號H04R19/04GK201541344SQ20092010977
公開日2010年8月4日 申請日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者宋青林, 龐勝利, 潘昕, 隋鴻鵬 申請人:歌爾聲學(xué)股份有限公司