一種mems麥克風元件的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種麥克風，尤其涉及一種差分電容式MEMS麥克風元件。
【背景技術】
[0002]MEMS麥克風是一種用微機械加工技術制作出來的聲電換能器，其具有體積小、頻響特性好、噪聲低等特點。隨著電子設備的小巧化、薄型化發展，MEMS麥克風被越來越廣泛地運用到這些設備上。
[0003]目前MEMS麥克風產品中包含一個基于電容檢測的MEMS芯片和一個ASIC芯片，MEMS芯片的電容會隨著輸入聲音信號的不同產生相應的變化，再利用ASIC芯片對變化的電容信號進行處理和輸出從而實現對聲音的拾取。MEMS芯片通常包括具有背腔的基底、在基底上方設置的由背極板和振膜構成的平行板電容器，振膜接收外界的聲音信號并發生振動，從而使平行板電容器產生一個變化的電信號，實現聲-電轉換功能。
[0004]上述技術方案的問題在于，單個電容檢測對外界的干擾信號無法濾除，影響輸出信號的噪聲水平，降低信噪比。
[0005]如果要將MEMS麥克風設計成傳統的差分式電容檢測，采用三層膜的結構，上下兩層膜作為背極板，中間層作為振膜，振膜分別與上下層的背極板形成電容，這兩個電容組成差分電容。在有聲波作用在中間位置上的振膜時，振膜上下振動，進而差分電容中的一個增加，另一個減小，從而實現聲波的差分檢測。但這種方案的問題在于，工藝比較復雜，且很難控制上下背極板到振膜的間距相同，所以差分電容的靜態電容和靈敏度都很難一致，削弱了差分的效果，與最初的目的相背離。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種性能良好的差分電容式MEMS麥克風元件。
[0007]本實用新型提出了一種MEMS麥克風元件，包括:基底，所述基底上設置有上下貫通的第一開孔和第二開孔；并列設置于所述基底上方的第一電容和第二電容，所述第一電容設置在所述第一開孔之上，所述第二電容設置在所述第二開孔之上；所述第一電容包括位于下方的第一背極板以及位于上方的與第一背極板相對的第一振膜，所述第二電容包括位于上方的第二背極板以及位于下方的與第二背極板相對的第二振膜；所述第一電容和第二電容共同構成差分電容。
[0008]優選的，所述第一振膜和第二背極板的材質相同，所述第一背極板和第二振膜的材質相同。
[0009]優選的，所述第一振膜和第二振膜電連接在一起作為所述差分電容的公共可動極板。
[0010]優選的，所述第一背極板以及第二背極板的感應部分分別設置有多個通孔。
[0011]優選的，所述第一振膜以及第二振膜的中心位置分別設置有通孔。
[0012]優選的，所述第一背極板、第一振膜、第二背極板以及第二振膜由下列材料任意之一形成:多晶硅、氮化硅上附加多晶硅層、氮化硅上附加金屬層。
[0013]優選的，所述基底包括襯底和襯底上方的第一隔離層。
[0014]優選的，所述第一隔離層的材質為氧化硅。
[0015]優選的，所述第一固定極板和第一振膜之間以及所述第二固定極板和第二振膜之間分別設置有第二隔離層，以分別在第一固定極板和第一振膜之間、第二固定極板和第二振膜之間形成間隙。
[0016]優選的，所述MEMS麥克風元件適用于聲音信號從MEMS麥克風元件上方或者下方進入的兩種產品結構。
[0017]本實用新型的差分電容式MEMS麥克風，將一對差分電容并排設計，通過兩層膜來實現差分檢測，本實用新型具有以下有益效果:
[0018]1.實現差分電容式MEMS麥克風，有利于濾除外界電磁和噪聲干擾，提高輸出信號的信噪比和收音質量。
[0019]2.由于差分電容的背極板和可動極板之間的間隙是在同一步驟完成的，差分電容的間距可以做到完全一致，提高了差分的效果。
[0020]3.制造工藝流程簡單并且容易控制。工藝流程與目前的單電容式MEMS麥克風的工藝完全兼容，不需要做出工藝的變動。
[0021]本實用新型的發明人發現，在現有技術中，還沒有雙層膜結構的單芯片差分電容式MEMS麥克風，因此本實用新型是一種新的技術方案。
[0022]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】
[0023]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。
[0024]圖1-2是本實用新型MEMS麥克風實施例的結構示意圖。
[0025]圖3-4是本實用新型MEMS麥克風的差分檢測的原理示意圖。
[0026]圖5-14是本實用新型MEMS麥克風的制造過程的各個階段的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]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。
[0028]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。
[0029]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，技術、方法和設備應當被視為說明書的一部分。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]針對以上提出的問題，本專利提出一種新型的差分電容式MEMS麥克風。將一對差分電容并排設計，通過兩層膜來實現，降低了工藝難度。
[0033]參考圖1-2所示為本實用新型的基本結構，包括:基底I，基底I包括襯底100和位于襯底100上方的第一隔離層200。基底I上設置有上下貫通的第一開孔101和上下貫通的第二開孔102。并列設置于基底I上方的第一電容Cl和第二電容C2，第一電容Cl設置在第一開孔101之上，第二電容C2設置在第二開孔102之上。第一電容Cl包括位于下方的第一背極板12、以及位于上方的與第一背極板12相對的第一振膜11，第二電容C2包括位于上方的第二背極板22以及位于下方的與第二背極板22相對的第二振膜21。第一背極板12和第一振膜11之間、第二背極板22和第二振膜21之間分別設置有第二隔離層400，以在第一背極板12和第一振膜11之間、第二背極板22和第二振膜21之間形成間隙109。
[0034]第一背極板12和第二背極板22為固定極板，第一振膜11和第二振膜21為可動極板。
[0035]第一電容Cl和第二電容C2構成一對差分電容，第一振膜11和第二振膜21電連接在一起作為差分電容的公共可動極板，第一背極板12和第二振膜21之間通過絕緣層106隔離開，第一振膜11和第二背極板22之間通過隔離槽108隔離開。
[0036]其中，第一背極板12以及第二背極板22的感應部分分別設置有多個通孔104，第一振膜11以及第二振膜21的中心位置分別設置有通孔103，通孔103和104共同起到傳導聲音及平衡聲壓的作用。
[0037]其中，第一振膜11和第二背極板22的材質相同，第一背極板12和第二振膜21的材質相同。其中，第一電容Cl的背極板12的厚度可以等于或者大于可動極板11的厚度，第二電容C2的背極板22的厚度可以等于或者大于可動極板21的厚度。
[0038]其中，第一背極板12、第一振膜11、第二背極板22以及第二振膜21由下列材料任意之一形成:多晶硅、氮化硅上附加多晶硅層、氮化硅上附加金屬層。第一隔離層200的材質例如為氧化硅。第二隔離層400例如可以為氧化物層，絕緣層106可以是第2隔離層400的一部分。
[0039]從圖1中可以看出，MEMS麥克風元件適用于聲音信號從MEMS麥克風元件上方進入的TOP產品結構，也適用于聲音信號下方進入的BOTTOM產品結構。
[0040]從圖1-2中可以看出，本實用新型在單個芯片內設置有兩個MEMS結構。第一電容Cl的振膜11在上，背極板12在下；第二電容C2的振膜21在下，背極板22在上。第一電容Cl的背極板12和第二電容C2的振膜21是同時制作的，為同樣材質，例如都為多晶硅，或者都為氮化硅附加金屬層的材質；第一