[发明专利]抗冲击硅基MEMS麦克风及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及麦克风技术领域，具体说，涉及一种抗冲击硅基MEMS麦克风及其制造方法。

背景技术

MEMS麦克风，特别是硅基MEMS麦克风，已经研发多年了。硅基MEMS麦克风由于其在小型化、性能、可靠性、环境耐用性、成本和批量生产能力方面的潜在优势而可以广泛地用于许多应用中，诸如手机、平板电脑、相机、助听器、智能玩具以及监视装置。

一般地说，硅基MEMS麦克风包括形成在硅基底上的振膜和穿孔背板，振膜和穿孔背板在其之间形成有空气间隙，并构成可变空气间隙电容器。在常见的硅基MEMS麦克风中，振膜在穿孔背板的下方，并通过形成在硅基底中的背孔向外部露出。图1是剖视图，示出了现有的一种硅基MEMS麦克风的结构。如图1所示，现有的一种硅基MEMS麦克风100包括硅基底10、振膜40、隔离层50和穿孔背板60，其中，在硅基底10与振膜40之间还可以具有绝缘层20；在硅基底10中形成有背孔11，以便将振膜40露出；在穿孔背板60中形成有穿孔61，以便使气流能够通过穿孔背板60并在通过穿孔背板60时不会使其发生振动；在振膜40和穿孔背板60之间形成有空气间隙51，空气间隙51是由形成在隔离层50中的空腔构成的。振膜40和穿孔背板60作为两个电极板构成一个电容器，当振膜40在声波作用下振动时，该电容器的电容随之发生变化，从而可以将声波信号转化为电信号，以实现对声波信号的探测。

上述硅基MEMS麦克风存在的问题是，当该硅基MEMS麦克风跌落时或有很强的声波信号通过硅基底背孔时，很容易使脆弱的振膜因振动幅度太大而受到损坏。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术中存在的问题而做出的，其目的在于提供一种抗冲击硅基MEMS麦克风及其制造方法，通过限制该麦克风中的振膜的振动幅度从而防止其在外部冲击下受到损坏。

为了实现上述目的，在本发明的一个方面，提供一种抗冲击硅基MEMS麦克风，其包括：硅基底，在该硅基底中形成有背孔；振膜，该振膜支撑在所述硅基底上并设置在所述硅基底中的背孔的上方；穿孔背板，该穿孔背板设置在所述振膜的上方；空气间隙，该空气间隙形成在所述振膜和所述穿孔背板之间；以及限幅机构，该限幅机构形成在所述硅基底的背孔中，并支撑在所述背孔的侧壁上，在该限幅机构与所述振膜之间形成有预定间隔。

优选地，所述振膜可以由多晶硅形成。

优选地，所述穿孔背板可以由多晶硅形成，或者，所述穿孔背板可以由具有内嵌金属层的钝化层形成，其中所述金属层用作所述穿孔背板的电极。

另外，优选地，所述抗冲击硅基MEMS麦克风还可以包括突出件，该突出件从与所述振膜相对的所述穿孔背板的下表面突出。

再者，优选地，所述限幅机构可以形成为一字形、川字形、十字形、井字形和Y字形中的一种或多种。

在本发明的另一方面，提供一种抗冲击硅基MEMS麦克风的制造方法，该方法包括：a）在硅基底上沉积第一电介质氧化物层；b）在所述第一电介质氧化物层上形成包含第一多晶硅的振膜；c）在所述振膜上沉积第二电介质氧化物层；d）在所述第二电介质氧化物层上形成穿孔背板；e）在所述振膜下方的硅基底中一体形成背孔和限幅机构；以及f）去掉所述振膜与所述限幅机构之间的第一电介质氧化物层以及所述振膜与所述穿孔背板之间的第二电介质氧化物层。

优选地，在步骤c）和步骤d）之间还可以包括：在所述第二电介质氧化物层中形成突出件。

另外，优选地，所述穿孔背板可以包含第二多晶硅，或者，所述穿孔背板可以由具有内嵌金属层的钝化层形成，其中所述金属层用作所述穿孔背板的电极。

从上面的描述和实践可知，当跌落或强声波通过所产生的外部冲击使振膜发生大幅度振动时，硅基底背孔中的限幅机构可以防止振膜朝着远离穿孔背板的方向发生偏离的幅度太大，而穿孔背板本身（包括形成在其下表面的突出件）则可以限制振膜朝着靠近穿孔背板的方向发生偏离的幅度太大，因此，本发明所述的抗冲击硅基MEMS麦克风可以防止在使用过程中由于跌落或强声波通过而造成的振膜的损坏。

附图说明

图1是剖视图，示出了现有的一种硅基MEMS麦克风的结构；

图2是剖视图，示出了本发明的一个实施例所述的硅基MEMS麦克风的结构；

图3是透视图，示出了本发明的一个实施例所述的硅基MEMS麦克风的硅基底背孔中的限幅机构；以及

图4a-4d是剖视图，示出了本发明的一个实施例所述的硅基MEMS麦克风的制造方法。其中，在附图中，

100：现有的硅基MEMS麦克风；