一種敏感膜及MEMS麥克風的制作方法

本實用新型涉及一種用于測量的敏感膜，例如麥克風中的振膜或者其它壓阻式、壓電式、光學式傳感器的敏感膜；本實用新型還涉及一種MEMS麥克風。

背景技術：

MEMS(微型機電系統)麥克風是基于MEMS技術制造的麥克風，其中的振膜、背極板是MEMS麥克風中的重要部件，振膜、背極板構成了電容器并集成在硅芯片上，實現聲電的轉換。

傳統的振膜的制作工藝是在硅基底上做一層氧化層，然后在氧化層上利用沉積的方式制作一層振膜，經過摻雜、回火后，蝕刻出所所需的圖形，振膜通過其邊緣的鉚釘點固定在基底上。當然，還需要從振膜上引出電極，通過振膜的振動，改變振膜與背極板之間的距離，從而將聲音信號轉換為電信號。

現有的麥克風結構，為了提高麥克風的抗跌落能力，通常會將振膜做的較厚，但是較厚的振膜又會存在感應靈敏度低問題；如果將振膜做的很薄，則可以提高麥克風的靈敏度，但是其抗跌落的能力又較差。

技術實現要素：

本實用新型的一個目的是提供一種敏感膜的新技術方案。

根據本實用新型的第一方面，提供了一種敏感膜，包括位于中部的感測部、位于邊緣的連接部，以及位于感測部與連接部之間的動作部；所述感測部、動作部、連接部是一體成型的；其中，所述動作部呈波紋狀或者矩形齒狀；在所述連接部的位置還設置有第一補強部。

可選的是，所述動作部的延伸方向與所述感測部的延伸方向一致；或者是，所述動作部與所述感測部垂直。

可選的是，在所述感測部上設置有第二補強部。

可選的是，所述第一補強部設置在連接部的下端，且所述第一補強部與連接部采用相同或者不同的材料。

可選的是，所述第二補強部設置在感測部的下端，且所述第二補強部與感測部采用相同或者不同的材料。

可選的是，所述第一補強部、第二補強部分別與振膜的連接部、感測部通過逐層沉積并刻蝕的方式堆疊在一起。

可選的是，所述感測部的端面高于所述動作部的端面。

可選的是，在所述動作部上設有調節所述動作部振動頻率的微孔結構。

本實用新型還提供了一種MEMS麥克風，包括具有背腔的襯底，在所述襯底上設置有背極，以及如上述的敏感膜，所述敏感膜與背極構成了平板電容器結構。

可選的是，所述敏感膜位于背極的上方，形成了敏感膜在上、背極在下的電容式結構；或者是，

所述敏感膜位于背極的下方，形成了敏感膜在下、背極在上的電容式結構。

本實用新型的敏感膜，整合了傳統彈簧式膜片以及全膜式結構膜的優點，設計于中部區域可提供中央區域類全平面感測，在相同的位移區間內相較于傳統曲面形變，可提供更大的電容變化量，從而提高整體靈敏度；通過呈波紋狀或者矩形齒狀的動作部可為感測部提供更大的位移量，從而可以提高感測部的靈敏度；通過設置在連接部位置的第一補強部可以大大提高敏感膜的連接強度，從而可以提高敏感膜的抗沖擊能力。

通過以下參照附圖對本實用新型的示例性實施例的詳細描述，本實用新型的其它特征及其優點將會變得清楚。

附圖說明

被結合在說明書中并構成說明書的一部分的附圖示出了本實用新型的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本實用新型的原理。

圖1是本實用新型MEMS麥克風的結構示意圖。

具體實施方式

現在將參照附圖來詳細描述本實用新型的各種示例性實施例。應注意到：除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本實用新型的范圍。

以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本實用新型及其應用或使用的任何限制。

對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

為了解決現有技術中存在的問題，本實用新型提供了一種敏感膜，該敏感膜不但可以具有較高的感應靈敏度，而且還可以具有較高的抗沖擊能力。

參考圖1，本實用新型提供了一種敏感膜，其包括位于中部的感測部2c、位于邊緣的連接部2a，以及位于感測部2c與連接部2a之間的動作部2b；所述敏感膜可通過連接部2a安裝在傳感器的襯底上，通過動作部2b使得敏感膜的感測部2c進行振動或者發生平面位移等，從而測量相應的數據信息。

本實用新型的連接部2a、動作部2b、感測部2c是一體成型的，在制作的時候，可通過沉積、刻蝕圖形化的技術形成，這種成型工藝屬于本領域技術人員的公知常識。所述敏感膜可以采用本領域技術人員所熟知的單晶硅、多晶硅、氮化硅或導電金屬材料，還可以采用導電材料與非導電材料堆疊在一起的層疊材料等。

本實用新型的動作部2b呈往復彎折的波紋狀或者矩形齒狀，從而可使動作部2b具備一定的彈性能力，感測部2c通過動作部2b與連接部2a連接在一起，使得所述動作部2b可以為感測部2c提供更大的位移量；在相同位移量的感測條件下可使感測部2c提供更高靈敏度的輸出。其中，所述動作部2b的延伸方向與所述感測部2c的延伸方向可以是一致，例如所述動作部2b、感測部2c均在水平方向上延伸。在本實用新型另一優選的實施方式中，所述動作部2b與所述感測部2c是垂直的。例如所述感測部2c在水平方向上延伸，使得所述感測部2c可以提供面位移的檢測，所述動作部2b在垂直方向上延伸，使其不但可以為感測部2c提供支撐，在外界的作用下還可以為感測部2c的動作提供彈性力。

本實用新型的敏感膜，在所述連接部2a的位置還設置有第一補強部6，該第一補強部6優選設置在連接部2a用于連接襯底的一側上，例如設置在連接部2a的下端。所述第一補強部6可以選用與連接部2a相同的材料；也可以選用與連接部2a不同的材料，例如其可以采用氮化硅材料。在本實用新型一個具體的實施方式中，所述敏感膜的厚度可以為0.1um至3um，所述第一補強部6的厚度可以為0.1um至3um。在制造的時候，可以首先沉積一層膜層，然后通過刻蝕的方式形成第一補強部6，之后繼續沉積膜層，并刻蝕形成振膜的動作部2b、感測部2c，以及位于第一補強部6上方并與所述第一補強部6層疊在一起的連接部2a。

本實用新型的敏感膜，通過呈波紋狀或者矩形齒狀的動作部可為感測部提供更大的位移量，從而可以提高感測部作為面位移檢測的靈敏度；通過設置在連接部位置的第一補強部可以大大提高敏感膜連接部位置的連接強度，從而可以提高整個敏感膜的抗沖擊能力。

在本實用新型一個優選的實施方式中，在所述感測部2c上設置有第二補強部7，該第二補強部7可以設置在感測部2c的上端，也可以設置在其下端面上。所述第二補強部7可以采用與敏感膜相同的材料，也可以采用與敏感膜不同的材料。通過該第二補強部7可以大大提高感測部2c位置的厚度，由此可以提高感測部2c的抗沖擊能力。同時，所述感測部2c通過第二補強部7進行補強，從而提高了感測部2c的整體強度，使得所述感測部2c的整體結構較為穩定，通過中部加厚的感測部2c可以提供中央區域的全平面感測，從而可以為相應的傳感器提供更為精準、穩定的檢測面。在相同的位移區間內相較于傳統曲面形變，可提供更大的電容變化量，從而提高整體的靈敏度。

本實用新型的敏感膜，第一補強部6、第二補強部7可以位于同一層上，并通過沉積、刻蝕同一膜層得到，所述連接部2a、動作部2b、感測部2c可以通過沉積、刻蝕另一膜層得到。例如，可首先在襯底上沉積第一膜層，對該膜層進行刻蝕圖形化，得到所述第一補強部6、第二補強部7；然后繼續沉積第二膜層，該第二膜層覆蓋在第一補強部6、第二補強部7的上方，對該第二膜層進行刻蝕后，從而得到了與第一補強部6層疊在一起的連接部2a，與第二補強部7層疊在一起的感測部2c，以及位于連接部2a與感測部2c之間的動作部2b等。在此需要注意的時，為了使沉積后的動作部2b具有波紋或者矩形齒的結構，可預先在襯底上形成對應的凹槽，這屬于本領域技術人員的公知常識，在此不再具體說明。

本實用新型的敏感膜，連接部2a、動作部2b、感測部2c可以位于同一水平面上，也可以位于不同的水平面上，例如所述感測部2c的端面可以高于所述動作部2b的端面，使得可以在感測部2c的下端設置第二補強部7。

在本實用新型一個優選的實施方式中，在所述動作部2b還上開設有微孔結構8，該微孔結構8設置在動作部2b上，從而可以調節動作部2b的振動頻率；例如當所述敏感膜應用到麥克風中時，通過在動作部2b上設置微孔結構8，從而可以調節麥克風的低頻區間。而且所述微孔結構8還可以防水，這種微孔結構8的孔徑以及數量的選擇均為本領域技術人員的公知常識，在此不再具體說明。

本實用新型還提供了一種MEMS麥克風，其包括具有背腔的襯底1，在所述襯底1上設置有由上述敏感膜和背極3構成的平板電容器結構。在本實用新型一個具體的實施方式中，所述平板電容器結構為背極3在上、敏感膜在下的電容器結構。參考圖1，所述敏感膜連接部2a下方的第一補強部6通過第一絕緣層5連接在襯底1的上方，而背極3的邊緣位置則通過第二絕緣層4支撐在敏感膜連接部2a的上方，從而使得所述背極3與敏感膜的感測部2c構成了平板電容器結構。

在本實用新型另一個具體的實施方式中，所述平板電容器結構可以是敏感膜在上、背極3在下的電容器，所述背極3連接在襯底1上，為了保證背極3與襯底1之間的絕緣，在所述背極3與襯底1之間可以設置一絕緣層，該絕緣層例如可以采用氧化硅等本領域技術人員所熟知的絕緣材料。連接部2a下方的第一補強部6可通過另一絕緣層支撐在背極3的上方，使得敏感膜的感測部2c與背極3之間具有一定的間隙，保證感測部2c與背極3之間可以構成平板電容器結構。

本實用新型的敏感膜不但可以應用到麥克風中，還可以應用其它電容式、壓阻式、壓電式、光學式或動圈式的傳感器中。例如所述敏感膜可以作為壓力傳感器、溫度傳感器、氣體傳感器的敏感膜層，當外界的環境信息發生變化時，驅動敏感膜中的感測部在動作部的動作下發生位移，從而使得環境傳感器可以輸出表征外界環境信息的電信號。所述敏感膜還可以應用到加速度計、陀螺儀、高度計、觸控感測器、微動圈喇叭、微動圈振動器、馬達等可通過平面位移進行檢測的各傳感器中。

雖然已經通過例子對本實用新型的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領域的技術人員應該理解，以上例子僅是為了進行說明，而不是為了限制本實用新型的范圍。本領域的技術人員應該理解，可在不脫離本實用新型的范圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本實用新型的范圍由所附權利要求來限定。