用于麦克风的系统和方法技术方案

本发明专利技术的各个实施例涉及用于麦克风的系统和方法。根据一个实施例，微制造结构包括设置在衬底中的空腔、覆在衬底上面的第一夹固层、覆在第一夹固层上面的可偏转膜、以及覆在可偏转膜上面的第二夹固层。第二夹固层的部分与空腔重叠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及微制造结构(microfabricated structure)，并且在特定实施例中涉及。
技术介绍
换能器将来自一个域的信号转换为另一个域，并且常常用在传感器中。在日常生活中可见的具有换能器的一个常见传感器是将声波转换为电信号的麦克风。基于微机电系统(MEMS)的传感器包括通过使用微加工技术生产的换能器族。MEMS，诸如MEMS麦克风，通过测量在换能器中的物理状态的变化、并且传输该信号以由连接至MEMS传感器的电子设备处理，而从环境收集信息。MEMS器件可以通过使用与用于集成电路的微加工制造技术相似的微加工制造技术来制造。MEMS器件可以设计为用作振荡器、谐振器、加速计、陀螺仪、压力传感器、麦克风、微反射镜等。许多MEMS器件使用电容感测技术以将物理现象换能为电信号。在这类应用中，通过使用接口电路而将传感器中的电容变化转换为电压信号。例如，电容式MEMS麦克风包括背板电极、以及与该背板电极平行布置的膜。背板电极和膜形成平行板电容器。背板电极和膜由布置在衬底上的支撑件结构支撑。电容式MEMS麦克风能够将在与背板电极平行布置的膜处的声音压力波例如语音换能。将背板电极穿孔，从而使得声音压力波通过背板，同时由于跨膜形成的压力差的作用而使膜振动。因此，在膜与背板电极之间的气隙随着膜的振动而变化。膜相对于背板电极的变化，导致在膜与背板电极之间的电容发生变化。该电容变化被变换为响应于膜的移动的输出信号，并且形成换能信号。MEMS器件的一个特点是MEMS器件的鲁棒性。例如，电容式MEMS麦克风具有确定MEMS麦克风在不损坏的情况下可以经受的冲击或者碰撞幅度的鲁棒特性。通常，可偏转的膜比MEMS麦克风的其他部分更加容易因为冲击或者碰撞而破裂或发生故障。
技术实现思路
根据一个实施例，微制造结构包括设置在衬底上的空腔、覆在该衬底上面的第一夹固层、覆在该第一夹固层上面的可偏转膜、以及覆在该可偏转膜上面的第二夹固层。第二夹固层的一部分与空腔重叠。【附图说明】为了更加彻底地理解本专利技术及其优点，现在参考以下说明结合对应附图所做的说明，在图中:图1图示了实施例微制造器件的截面图；图2a和图2b图示了实施例结构的截面图；图3a和图3b图示了实施例微制造器件的俯视图；图4a和图4b图示了附加的实施例微制造器件的截面图；图5a和图5b图示了另外的实施例微制造器件的截面图；图6图示了实施例制造序列的框图；以及图7a、图7b、图7c、图7d和图7e图示了在实施例制造序列中的不同阶段中的实施例微制造器件的截面图。除非另有指示，否则在不同附图中对应的数字和符号一般表示对应的部分。绘制这些附图以清楚地图示各个实施例的相关方面，并且并不一定按照比例绘制。【具体实施方式】下面对各个实施例的制作和使用进行详细论述。然而，应该了解，在本文中描述的各个实施例可应用于多种具体背景中。所论述的具体实施例仅仅图示了制作和使用各个实施例的特定方式，并且不应该视为对范围进行限制。在具体背景下，即麦克风换能器，更加具体地是MEMS麦克风，进行说明。在本文中描述的各个实施例中的一些实施例包括MEMS换能器系统、MEMS麦克风系统、硅麦克风、以及单背板和双背板硅麦克风。在其他实施例中，各个方面也适用于涉及根据在现有技术中已知的任何形式的任何类型的微制造结构的其他应用。根据各个实施例，提供了一种鲁棒的微制造结构。该微制造结构包括由夹固层(clamping layer)支撑的可偏转层。可偏转层具有第一侧和第二侧。夹固层布置在该第一侦U，从而使得可偏转层的初始大偏转在第一侧的方向上。这类偏转使可偏转层在支撑可偏转层的夹固层的边缘周围弯曲。在各个实施例中，夹固层的该边缘是平滑边缘，与理想线或平滑曲线相差大约10nm或更小的变化量。在各个实施例中，微制造结构包括硅麦克风，该硅麦克风具有被夹固在间隔件夹固层(spacer clamping layer)与支撑件夹固层(support clamping layer)之间的膜。该膜布置为，使得来自声音端口的声音压力波入射在膜的与支撑件夹固层相对的第一侧上。该膜包括非固定的可偏转部、和附接至间隔件夹固层或支撑件夹固层的固定部。支撑件夹固层比间隔件夹固层更远地朝着可偏转膜的可偏转部延伸，从而使得入射在可偏转膜上的大压力波在支撑件夹固层的平滑边缘周围产生初始偏转。在各个实施例中，支撑件夹固层的平滑度由形成为与支撑件夹固层相邻并且与膜相对的层中的释放蚀刻孔控制。在一个具体实施例中，释放蚀刻孔形成在膜之上的背板电极中，并且释放蚀刻孔形成为，限定出可偏转膜的可偏转部的外周的图案。图1图示了实施例微制造器件100的一部分的截面图，该微制造器件100包括膜102、夹固层104和106、衬底108和背板110。根据各个实施例，微制造器件100是MEMS麦克风。在这类实施例中，膜102是与背板110—起形成平行板电容器的可偏转感测膜。声音压力波从空腔109入射在膜102上，其连接至在MEMS麦克风中的声音端口(未示出)。从空腔109入射的声音压力波可以使膜102初始地朝着背板110偏转，从而减小在背板110与膜102之间的距离，并且增加电容。电容变化可以由通过导电线(未示出)耦合至背板110和膜102的读出电子设备感测。图1仅仅图示了微制造器件100的一部分，其在器件的相对侧可以延伸到相似或者相同的夹固和支撑结构。当从上方看时，微制造器件100可以具有圆形的且对称的形状。根据各个实施例，衬底18可以是硅衬底或者任何其他类型的衬底，并且形成用于微制造器件100的层的支撑结构。空腔109形成在衬底108中。在各个实施例中，空腔109通过使用在衬底108中产生粗糙衬底边缘118的蚀刻，诸如Bosch工艺蚀刻，而形成。例如，衬底边缘118可以与理想线或者平滑曲线相差大约Ιμπι的变化量。在各个实施例中，夹固层104具有粗糙边缘114，该粗糙边缘114可以在另一蚀刻过程期间近似地从衬底边缘118转移。在一些实施例中，夹固层104可以形成为正硅酸乙酯(TE0S)氧化物。可替代地，夹固层104例如可以由另外的绝缘材料(诸如，电介质或者另外的氧化物)形成。在各个实施例中，膜102由掺杂多晶硅形成，并且由夹固层104支撑。在其他实施例中，膜102也可以是任何其他导电材料。夹固层106可以形成为在膜102上方的TE0S氧化物，有效地“夹固”该膜，作为支撑结构。在各个实施例中，夹固层106在空腔109之上延伸，并且形成位于空腔109上方的平滑边缘116。背板110形成在夹固层106的顶部上，并且包括绝缘层126、导电层124和绝缘层122。在一个实施例中，绝缘层122和126形成为氮化硅层，并且导电层124形成为掺杂多晶硅层。在其他实施例中，针对在微制造器件100中的任何层，可以使用不同的材料或者组合。如上面针对夹固层104所描述的，夹固层106可以是任何类型的绝缘材料。进一步地，背板110可以由如在现有技术中已知的其他绝缘材料和导电材料形成。根据各个实施例，背板110包括小直径穿孔112和大直径穿孔120。进一步地，背板110可以包括中直径穿孔(未示出)。穿孔112可以用作用于蚀刻夹固层106并且形成平滑边缘116的蚀刻步骤的释放孔。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微制造结构，包括：空腔，设置在衬底中；第一夹固层，覆在所述衬底上面；可偏转膜，覆在所述第一夹固层上面；以及第二夹固层，覆在所述可偏转膜上面，其中所述第二夹固层的部分与所述空腔重叠。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W·克莱因，R·加布尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE