西安电子科技大学杨翠获国家专利权
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龙图腾网获悉西安电子科技大学申请的专利基于电荷调控结构的电容式MEMS麦克风获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118632177B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410883007.6,技术领域涉及:H04R19/04;该发明授权基于电荷调控结构的电容式MEMS麦克风是由杨翠;张亚强;毛维设计研发完成,并于2024-07-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于电荷调控结构的电容式MEMS麦克风在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于电荷调控结构的电容式MEMS麦克风,主要解决传统电容式MEMS麦克风振膜和背板尺寸减小导致麦克风灵敏度下降的问题,其自下而上包括硅衬底、第一绝缘层、振膜层、第二绝缘层、背板,及振膜层与背板之间的声腔、背板上的声孔、硅衬底内部的空心圆柱形背腔。其中振膜层设为三层,该第二振膜层镶嵌于第一振膜层的内部,并与第一振膜层上表面平齐,该第三振膜层位于第一层和第二振膜层的共同上表面之上,以构成电容式MEMS麦克风的电荷调控一体结构。本发明通过在传统电容式MEMS麦克风振膜内部嵌入的一层压电薄膜,能调控麦克风振膜表面的电荷数量,最终提升电容式MEMS麦克风的灵敏度,可用于助听器、移动电子智能设备的收音。
本发明授权基于电荷调控结构的电容式MEMS麦克风在权利要求书中公布了:1.一种制作基于电荷调控结构的电容式MEMS麦克风的方法,其特征在于,包括如下步骤: A在硅衬底上采用热氧化技术制作厚度为2~4μm的SiO2绝缘介质,形成第一绝缘层; B制作三层振膜层: B1在第一绝缘层上制作掩膜,利用该掩膜采用化学气相淀积技术,在第一绝缘层上沉积半径为R1、厚度为D1的一层非晶硅,通过快速热退火处理使非晶硅结晶成为多晶硅,作为第一振膜层,R1的取值范围为400~600μm,D1的取值范围为0.25~0.3μm; B2在第一振膜层上制作掩膜,利用该掩膜采用反应离子刻蚀技术,在第一振膜层中,刻蚀半径为R2、深度为D2的凹槽;制作掩膜在第一振膜层的凹槽中采用原子层沉积技术,沉积填充一层氮化铝压电薄膜,作为第二振膜层,其厚度与第一振膜层刻蚀形成的凹槽的深度相同,其R2的取值范围为200~R1-10μm,D2的取值范围为0.05~0.1μm; B3在第一和第二振膜层共同的上表面制作掩膜,利用该掩膜采用化学气相沉淀技术,在第一和第二振膜层共同的上表面上沉积半径为R3、厚度为D3的一层非晶硅,使其完全覆盖第一和第二振膜层,并通过快速热退火处理使非晶硅结晶成为多晶硅,作为第三振膜层,R3的取值与R1保持一致,D3的取值范围为0.2~0.25μm;该第一、第二、第三振膜层整体作为MEMS麦克风的电荷调控结构; C采用等离子体增强化学气相淀积技术,在第三振膜层上沉积二氧化硅牺牲层,其厚度D4取值范围为4~5μm,并进行平坦化处理;再在该二氧化硅牺牲层上沉积一层非晶硅,通过快速热退火处理使非晶硅结晶成为多晶硅,并经平坦化处理后形成厚度为D5的背板,D5取值范围为4~5μm; D在背板上制作掩膜,利用该掩膜采用化学气相淀积技术进行刻蚀直至牺牲层上表面为止,形成数个半径为r的圆柱形声孔,r的取值范围为20~30μm; F利用步骤D中形成的数个圆柱形声孔,采用湿法刻蚀工艺腐蚀掉中心牺牲层,形成声腔,边缘未腐蚀的的牺牲层作为第二绝缘层; G在硅衬底背部制作掩膜,利用该掩膜采用反应离子刻蚀工艺刻蚀硅衬底背部直到第一振膜层下表面为止,形成背腔,作为声音传入麦克风的通道,完成整个MEMS麦克风的制作。
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