硅麦克风硅基驻极体电容话筒

关于硅麦克风硅基驻极体电容话筒主要内容：驻极体电容话筒的原理硅麦克风的一般结构微电子机械系统（MEMS）硅麦克风研发的技术难点硅麦克风的特点及应用前景光麦克风简介第2页,共23页，2024年2月25日，星期天驻极体电容话筒的基本原理

背极板和传声器振膜共同组成一个平行板电容；如果在背极板和振膜之间加上一定的电压，振膜将在声压的作用下产生位移，改变了两极板之间的电容，从而将声音信号转变为电信号驻极体电容传声器又称自极化或与极化电容传声器，它不需要外界提供偏置电压，由振膜和背极板上长久贮存的电荷提供偏置电压第3页,共23页，2024年2月25日，星期天声压作用于振膜，使其振动电容量随振膜和背极间距D变化电容量C变化等同于电荷量Q变化振动信号转换成电流信号第4页,共23页，2024年2月25日，星期天硅麦克风的一般结构单片式（一体式）：利用牺牲层技术将振膜和背极一体成型。两片式（分离式）：振膜和背极芯片分别制造，再将其粘合。第5页,共23页，2024年2月25日，星期天微电子机械系统（MEMS）MicroElectroMechanicalSystem将常规集成电路工艺和微机械加工技术相结合随着键合技术，深刻蚀，电镀，化学机械抛光等新工艺的引进，大大增加了MEMS工艺的灵活性MEMS一般具有以下特征：

1.毫米到微米级

2.主要针对硅的微机械加工

3.与微电子芯片相同，可大批量，低成本生产

4.”机械“不限于狭义的机械力学中的机械

5.微“机械”与IC集成的微系统第6页,共23页，2024年2月25日，星期天硅麦克风研发的技术难点微结构设计难点：波纹：宽度，深度，间距，数目等对灵敏度的影响。从各种组合中找出最佳方案声学孔：孔径，间距，数目，排列方式等对频响特性的影响声学孔形成：用湿法腐蚀，效率高

DRIE刻蚀，设备昂贵第7页,共23页，2024年2月25日，星期天薄膜生长技术：薄膜生长常用技术：化学气相淀积（CVD）

LPCVD：技术成熟，但薄膜张应力非常大，极易破裂，成品率不高的原因之一；膜柔性差，灵敏度无法提高。

lpcvd氮化硅密度2.9-3.1pecvd密度2.4-2.8

APCVD：形成的薄膜张应力小，破损率低，

PECVD：需要的温度比较低（300℃），但反应条件要求高，设备成本高。第8页,共23页，2024年2月25日，星期天薄膜厚度的精确控制：太厚影响灵敏度；太薄影响驻极体电荷储存及寿命,破损率也要考虑。二氧化硅厚度控制与测量氮化硅厚度控制与测量

Al膜厚度的控制与测量•成品率：背极成品率可以做到95%以上振膜成品率较低，微结构设计参数以及可靠的保护措施对成品率都有明显的影响第9页,共23页，2024年2月25日，星期天两芯片粘合问题：粘合技术：手工点胶粘合

后语：

结构设计的优劣，依赖精确的参数实现第10页,共23页，2024年2月25日，星期天硅麦克风的特点及应用前景

廉价的原材料：4英寸；8英寸；12英寸体积小：芯片尺寸可达1×1×0.5mm，封装尺寸可达5×2.5×1mm(或更小)

稳定性：理论和实践证明，硅麦在灵敏度，频响特性，噪声等和温度稳定方面有着其它传声器不可比拟的优势寿命长：尤其适于远距离，高海拔，极温等恶劣条件，不需要外界偏置电压估计价格：1-3RMB

现行产品价格：2-5RMB

估计使用量：国内：2亿只/年国际：第11页,共23页，2024年2月25日，星期天适用范围：

(1)电子类：手机，笔记本，PDA，DV，

DC，mini麦，mp3，MDplayer……(2)建筑类：会场音响系统，教学场所，娱乐场所……(3)民用，医用等：助听器，窃听器……(4)军用：远距离侦查，遥感飞行器，声控系统…第12页,共23页，2024年2月25日，星期天光传声器光学波导中光波传播的幅度和相位依赖于波导尺寸或者波导附近的变化传声器将声信号转变成光波的强度或者相位调制常用的光纤是很好的波导管，微机械加工的硅波导管也是可以实现的双芯片设计，膜片芯片和波导芯片第13页,共23页，2024年2月25日，星期天第14页,共23页，2024年2月25日，星期天第15页,共23页，2024年2月25日，星期天第16页,共23页，2024年2月25日，星期天第17页,共23页，2024年2月25日，星期天使用时光波经过发送光纤耦合到波导芯片中通过这个波导发送的光波带有斜坡的硅隆起部分收集，并且耦合到接收光纤中去声波调制着空腔波导的高度，并因而造成光波幅度和相位的变化，它的频率响应直到大约4kHz是平坦的，灵敏度为0.033弧度/pa原型等效噪声级46dB第18页,共23页，2024年2月25日，星期天

声波（声压）

振动（源信号）对振动特性检测，接收（不拘泥于形式）

转换成电流（或其它）信号（目标信号）

传输至目标

转化为声音

第19页,共23页，2024年2月25日，星期天光麦小品振膜+衬底+背极（透明玻璃或者蓝宝石作衬底）下电极刻蚀成衍射条光栅原理：入射光照射衬底，通过光栅产生衍射条纹，检测衍射条纹的变化直接得出振膜位移。第20页,共23页，2024年2月25日，星期天关键在于：如何检测，