技术摘要：
本发明适用于水听器技术领域，提供了一种基于弹性梁结构的MEMS压电声压传感芯片，包括：键合连接的第一基片和第二基片；第一基片的键合面上设置一凹槽，与第二基片的键合面形成一真空腔；第二基片的第二面上与凹槽对应位置设置感应结构，第二基片的第二面为键合面对应  全部
背景技术：
水听器是基于水声学原理制造的可以测量流体中声场的器件。水听器可以为封装 了MEMS声压传感芯片的器件。声波在水中以纵波的形式传播，传播过程中产生声压，水听器 输出感应电压信号的过程中，当声波传播到MEMS微型水听器上时，声压首先与水听器的封 装结构相互作用，由于水听器封装结构是透声设计，所以声压几乎可以无损的透过，透过封 装结构的声压作用到MEMS声压传感芯片上，由于压电效应，从而输出感应电压信号。目前的 MEMS声压传感芯片的结构主要包括支撑衬底、真空腔以及压电感应薄膜，当声压作用到压 电感应薄膜上时，使压电感应薄膜产生形变，由于压电效应，形变的压电薄膜上下电极产生 电压差，从而输出感应电压信号。但是目前的MEMS声压传感芯片的性能还是不够，且加工工 艺复杂、芯片体积较大。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于弹性梁结构的MEMS压电声压传感芯片， 旨在解决现有技术中MEMS声压传感芯片的性能较差，且加工工艺复杂、芯片体积较大的问 题。 为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种基于弹性梁结构的MEMS压 电声压传感芯片，包括：键合连接的第一基片和第二基片； 所述第一基片的键合面上设置一凹槽，与所述第二基片的键合面形成一真空腔； 所述第二基片的第二面上与所述凹槽对应位置设置感应结构，所述第二基片的第 二面为所述键合面对应的一面；所述第二基片的键合面上所述感应结构对应区域周围设置 多个弹性梁结构，所述多个弹性梁结构位于所述真空腔的顶部，且所述多个弹性梁结构的 边缘位置与所述真空腔的边缘位置对应。 作为本申请另一实施例，所述第一基片中所述真空腔的底部设置过载保护结构， 且所述过载保护结构与所述真空腔底部连接。 作为本申请另一实施例，所述过载保护结构包括与所述真空腔底部连接的多个支 撑体。 作为本申请另一实施例，所述多个支撑体为实心支撑体。 作为本申请另一实施例，所述多个支撑体的高度低于所述真空腔的高度。 作为本申请另一实施例，所述第一基片和所述第二基片的制备材料为硅。 作为本申请另一实施例，弹性梁结构的数量为四个，均匀设置在所述感应结构对 应区域周围； 每个弹性梁结构包括第一连接端、第二连接端以及蛇形排布的梁，所述第一连接 3 CN 111609915 A 说　明　书 2/8 页 端连接所述蛇形排布的梁的一端，所述第二连接端连接所述蛇形排布的梁的另一端；所述 第一连接端或者所述第二连接端连接所述感应结构对应区域的边缘，所述第二连接端或者 所述第一连接端与对应的弹性梁结构的边缘齐平。 作为本申请另一实施例，所述感应结构包括上下电极、上下电极之间的夹层、上电 极上的压电感知层以及下电极下的压电层。 作为本申请另一实施例，还包括上下电极引出结构； 所述上电极引出结构连接上电极的一端，并设置于所述压电感知层上的第一区域 内； 所述下电极引出结构连接下电极的一端，并设置于所述压电感知层上的第二区域 内；所述第一区域与所述第二区域在所述压电感知层上对应的位置不同。 作为本申请另一实施例，所述上下电极的制备材料为Mo； 所述上下电极之间的夹层、所述上电极上的压电感知层以及所述下电极下表面的 压电层的制备材料分别为AIN； 所述上下电极引出结构的制备材料为Au。 本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：与现有技术相比，本发明通过 设置多个弹性梁结构，可以在声波作用到感应结构上时，感应结构变形，使弹性梁结构随之 产生拉力，从而在一定程度上抵消由于感应结构变形较大造成的形变的非线性，增加MEMS 压电声压传感芯片的灵敏度，改善MEMS压电声压传感芯片的加速度灵敏度，提高一致性。同 时弹性梁结构在第二基片上刻蚀形成，从而可以减小MEMS压电声压传感芯片的体积，降低 成本。另外，真空腔由于感应结构变形而受到挤压，保证与MEMS压电声压传感芯片的一致 性，从而可以提高MEMS压电声压传感芯片的灵敏度。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些 附图获得其他的附图。 图1是本发明实施例提供的基于弹性梁结构的MEMS压电声压传感芯片的结构示意 图； 图2是本发明另一实施例提供的基于弹性梁结构的MEMS压电声压传感芯片的结构 示意图； 图3是本发明实施例提供的弹性梁结构示意图； 图4是本发明实施例提供的感应结构的示例图； 图5是本发明实施例提供MEMS压电声压传感芯片的简化模型示意图； 图6(1)是本发明实施例提供的压电感知层厚度-感应电压输出关系示意图； 图6(2)是本发明实施例提供的硅支撑层厚度-感应电压输出关系示意图； 图6(3)是本发明实施例提供的传感芯片尺寸-感应电压输出关系示意图； 图6(4)是本发明实施例提供的引入弹性梁结构前后，传感芯片尺寸-感应电压输 出关系示意图； 4 CN 111609915 A 说　明　书 3/8 页 图7是本发明实施例提供的引入弹性梁结构前后，硅支撑层厚度-加速度感应电压 输出关系示意图； 图8(1)是本发明实施例提供的频响范围设计模型的示意图； 图8(2)是本发明实施例提供的主模态振型仿真结果的示意图； 图8(3)是本发明实施例提供的主模态谐振输出S参数的仿真结果的示意图； 图8(4)是本发明实施例提供的薄膜输出电压的示意图； 图9(1)是本发明实施例提供的最大声压设计仿真模型的示意图； 图9(2)是本发明实施例提供的传感芯片尺寸-硅支撑层位移量的关系示意图； 图10(1)是本发明实施例提供的声压-感应电压关系的示意图； 图10(2)是本发明另一实施例提供的声压-感应电压关系的示意图。