麦克风及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种麦克风及其制造方法，该麦克风包括：基板，其被配置成具有形成于基板中央部的通孔；振动膜，其被布置成覆盖基板上的通孔并包括狭缝图案，狭缝图案沿着振动膜的圆形边缘以多条线的方式布置；固定膜，其分离地安装在振动膜的上部，固定膜与振动膜之间具有空气层，并具有沿空气层的方向在固定膜与振动膜之间延伸的多个空气入口；以及支撑层，其被配置成支撑被分离安装在振动膜上的固定膜。该方法包括以下步骤：在基板上形成氧化层；在氧化层的上部形成振动膜；在振动膜的上部形成牺牲层，并且在牺牲层的上部形成固定膜；形成通孔；以及去除通孔的上部的氧化层，并且通过空气入口去除牺牲层的中央部来形成空气层和支撑层。

Microphone and manufacturing method thereof

The invention relates to a microphone and a manufacturing method thereof, comprising a substrate configured with a through hole formed in the central part of the substrate, a vibrating film arranged to cover the through hole on the substrate and including a slit pattern, which is arranged in a plurality of lines along the circular edge of the vibrating film, and a fixed film. It is separately mounted on the upper part of the vibration membrane, and there is an air layer between the fixed membrane and the vibration membrane, and has a plurality of air inlets extending between the fixed membrane and the vibration membrane along the direction of the air layer; and a support layer which is configured to support the fixed membrane separately mounted on the vibration membrane. The method comprises the following steps: forming an oxide layer on the substrate; forming a vibration film on the upper part of the oxide layer; forming a sacrificial layer on the upper part of the vibration film and forming a fixed film on the upper part of the sacrificial layer; forming a through hole; and removing the oxide layer on the upper part of the through hole and removing the central part of the sacrificial layer through the air inlet. The air layer and supporting layer.

【技术实现步骤摘要】
麦克风及其制造方法
本专利技术涉及一种麦克风及其制造方法，更具体涉及一种坚固耐用并且具有优于现有开发的弹簧结构的振动位移的高灵敏度的微机电系统(MEMS，micro-electromechanicalsystems)麦克风，及其制造方法。
技术介绍
MEMS麦克风用于将语音信号转换成电信号，并且通过利用半导体批处理来制造。与应用于大多数机动车辆的驻极体电容式麦克风(ECM，electretcondensermicrophone)相比，MEMS麦克风的每一个产品具有优异的灵敏度和低性能变化，可超小型化，并且有利地对抗诸如热、湿度等环境变化。因此，最近开始沿利用MEMS麦克风代替ECM的方向发展。MEMS麦克风分为静电电容MEMS麦克风和压电MEMS麦克风。静电电容MEMS麦克风包括固定膜和振动膜，当从外部向振动膜施加声压(声源)时，电容值随着固定膜和振动膜之间距离的变化而变化。由此产生的电信号用于测量声压。例如，静电电容MEMS麦克风测量振动膜和固定膜之间电容的变化，并且将其输出为电压信号，即灵敏度，其是MEMS麦克风最重要的性能指标之一。同时，为了改善作为MEMS麦克风的主要性能指标的灵敏度，需要降低振动膜刚性的技术。为此，过去已开发出用来降低振动膜的残余应力、施加弹簧结构等的方法。例如，图1A和图1B示出为改善现有灵敏度而施加了狭槽图案和弹簧图案的振动膜结构。首先，参考图1A，为了改善MEMS麦克风的灵敏度，现有技术已开发出通过在振动膜中形成狭槽图案并增加槽长度来降低刚度的技术。然而，根据现有技术，为了增加槽长度会增大芯片尺寸，并且在低频带中会丢失声源。另外，根据现有技术，已经开发出通过将弹簧图案应用于振动膜来减小应力的方法，但是为了在振动膜中实现微小弹簧图案，会增大工艺的复杂度，并且在实验中产品产量会降低，如图1B所示。因此，为了提高灵敏度，迫切需要开发一种可改善振动位移和加工稳定性的新型振动膜结构，灵敏度是MEMS麦克风的主要性能指标。在本
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本专利技术的背景的理解，因此其可以包含不构成本领域普通技术人员在本国已知的现有技术的信息。专利文献1：韩国注册专利No.1601219(2016.03.08)
技术实现思路
本专利技术一个示例性实施例致力于提供一种高灵敏度MEMS麦克风及其制造方法，其中该高灵敏度MEMS麦克风具有振动膜结构，在该振动膜结构中形成有沿水平方向交错的微小狭缝图案，以便与现有振动膜的弹簧结构相比，其更稳固(robust)且具有改善的振动位移。本专利技术的一个示例性实施例提供一种麦克风，包括：基板，其被配置成具有形成于基板中央部的通孔；振动膜，其被布置成覆盖基板上的通孔并包括狭缝图案，狭缝图案沿着振动膜的圆形边缘以多条线的方式布置；固定膜，其分离地安装在振动膜的上部，固定膜与振动膜之间具有空气层，并具有沿空气层的方向在固定膜与振动膜之间延伸的多个空气入口；以及支撑层，其被配置成支撑被分离安装在振动膜上的固定膜。以线的方式布置的狭缝图案交错地形成，以便在狭缝图案中彼此交错。麦克风，还可包括：焊盘，其被配置成将每个电极电连接到半导体芯片，以便测量根据固定膜与振动膜之间的距离变化而变化的静电容量。狭缝图案可通过在振动膜的边缘蚀刻具有恒定长度和距离的微小狭缝图案而形成，以改善振动膜的振动位移。狭缝图案可具有确定振动膜的每个狭缝图案距中心轴的长度的狭缝图案角度，该狭缝图案角度大于用于确定狭缝图案的排列角度的狭缝图案之间的角度。在狭缝图案中，狭缝线之间的距离大于狭缝图案的狭缝宽度。固定膜可被形成为具有层叠有绝缘层、固定电极和背板的层叠结构，并且在绝缘层的下部可形成有多个突起。固定膜在背板上可包括：第一焊盘，形成在用以打开固定电极以接触固定电极的第一接触孔中；以及第二焊盘，形成在用以打开振动膜的振动电极以接触振动电极的第二接触孔中。本专利技术的一个示例性实施例提供一种麦克风制造方法，该方法包括以下步骤：在基板上形成氧化层；在氧化层的上部形成包括狭缝图案的振动膜，其中狭缝图案沿着振动膜的圆形边缘以多条线的方式布置；在振动膜的上部形成牺牲层，并且在牺牲层的上部形成包括多个空气入口的固定膜；通过在基板后表面的中央部进行蚀刻来形成用以输入声源的通孔；以及去除通孔的上部的氧化层，并且通过空气入口去除牺牲层的中央部来形成空气层和支撑层。振动膜的形成步骤可包括以下步骤：在氧化层上形成导电材料的振动膜，并且在氧化层上形成感光层；以及通过使感光层曝光和显影来形成用以形成狭缝图案的感光层图案，并且通过利用感光层图案作为掩模对振动膜的一部分进行蚀刻来形成狭缝图案。在牺牲层的形成过程中，通过在牺牲层的上部依次层叠绝缘层、固定电极和背板来形成固定膜，并且通过对其中央部的感测区域进行蚀刻而形成具有相同图案的贯穿的空气入口。牺牲层的形成步骤可包括以下步骤：在牺牲层的上部的中央部使多个凹坑形成图案；以及通过在牺牲层上层叠绝缘层，利用多个凹坑，在绝缘层的下部形成多个突起。牺牲层的形成步骤可包括以下步骤：在绝缘层的上部形成固定电极；以及通过对绝缘层和牺牲层的一部分进行蚀刻来形成用以露出振动膜的导线的通孔。牺牲层的形成步骤可包括以下步骤：通过蚀刻背板的一部分作为固定膜的最上层，来形成用以打开固定电极的导线的第一接触孔和用以打开振动电极的导线的第二接触孔。牺牲层的形成步骤可包括以下步骤：将第一接触孔图案化到第一焊盘中以接触固定电极的导线；以及将第二接触孔图案化到第二焊盘中以接触振动电极的导线。根据本专利技术的示例性实施例，与现有振动膜的弹簧结构相比，通过根据振动膜的边缘在水平方向上形成微小狭缝图案，可以获得坚固且更好的振动位移。此外，通过布置在振动膜中形成多条狭缝线的微小狭缝图案，可以获得比传统狭槽结构具有更低刚度的改善的振动位移，从而改善作为麦克风主要性能指标的灵敏度。附图说明图1A和图1B示出施加了用于改善现有灵敏度的狭槽图案和弹簧图案的振动膜结构；图2示意性示出根据本专利技术的麦克风的示例性实施例的麦克风的平面结构；图3是沿图2的A-A'线截取的剖视图，示出根据本专利技术的示例性实施例的麦克风；图4示出根据本专利技术的示例性实施例的狭缝图案的详细结构；图5示出导出根据本专利技术示例性实施例的振动膜的狭缝图案的结构的实验结果；图6示出根据本专利技术示例性实施例的狭缝图案的各种结构；图7示出依据根据本专利技术示例性实施例的狭缝图案的各种结构的狭缝结构优化的实验结果；图8至图14顺序地示出根据本专利技术示例性实施例的麦克风的制造方法。具体实施方式在下面的详细描述中，仅简单地通过说明的方式示出和描述了本专利技术的某些示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，所述实施例可以以各种不同的方式进行修改。因此，附图和描述在本质上被认为是说明性的而不是限制性的。在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件另外，除非明确地相反地描述，否则在整个说明书中，单词“包括”和变型形式诸如“含有”或“包含”将被理解为暗示包括所述元素，而不排除任何其它元素。另外，在本说明书中所述的术语“-er”，“-or”和“模块”意指用于处理至少一个功能和操作的装置(unit)，并且可由硬件部件或软件部件及其组合来实现。在整个说明书中，附图和描述在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种麦克风，包括：基板，其被配置成具有形成于所述基板中央部的通孔；振动膜，其被布置成覆盖所述基板上的通孔并包括狭缝图案，所述狭缝图案沿着所述振动膜的圆形边缘以多条线的方式布置；固定膜，其分离地安装在所述振动膜的上部，所述固定膜与所述振动膜之间具有空气层，并具有沿所述空气层的方向在所述固定膜与所述振动膜之间延伸的多个空气入口；以及支撑层，其被配置成支撑被分离安装在所述振动膜上的固定膜。

【技术特征摘要】
2017.02.02 KR 10-2017-00151511.一种麦克风，包括：基板，其被配置成具有形成于所述基板中央部的通孔；振动膜，其被布置成覆盖所述基板上的通孔并包括狭缝图案，所述狭缝图案沿着所述振动膜的圆形边缘以多条线的方式布置；固定膜，其分离地安装在所述振动膜的上部，所述固定膜与所述振动膜之间具有空气层，并具有沿所述空气层的方向在所述固定膜与所述振动膜之间延伸的多个空气入口；以及支撑层，其被配置成支撑被分离安装在所述振动膜上的固定膜。2.根据权利要求1所述的麦克风，其中以线的方式布置的狭缝图案交错地形成，以便在所述狭缝图案中彼此交错。3.根据权利要求1所述的麦克风，还包括：焊盘，其被配置成将每个电极电连接到半导体芯片，以便测量根据所述固定膜与所述振动膜之间的距离变化而变化的静电容量。4.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述狭缝图案是通过在所述振动膜的边缘蚀刻具有恒定长度和距离的微小狭缝图案而形成的，以改善所述振动膜的振动位移。5.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述狭缝图案具有确定所述振动膜的每个狭缝图案距中心轴的长度的狭缝图案角度，所述狭缝图案角度大于用于确定狭缝图案的排列角度的狭缝图案之间的角度。6.根据权利要求5所述的麦克风，其中在狭缝图案中，狭缝线之间的距离大于狭缝图案的狭缝宽度。7.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述固定膜被形成为具有层叠有绝缘层、固定电极和背板的层叠结构，并且在所述绝缘层的下部形成有多个突起。8.根据权利要求7所述的麦克风，其中所述固定膜在所述背板上包括：第一焊盘，所述第一焊盘形成在用以打开所述固定电极以接触固定电极的第一接触孔中；以及第二焊盘，所述第二焊盘形成在用以打开所述振动膜的振动电极以接触所述振动电极的第二接触孔中。9.一种麦克风制造方法，所述方法包括以下步骤：在基板上形成氧化层；在所述氧化层的上部形成包括狭缝...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞一善，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR