微机电系统装置和麦克风制造方法及图纸

本公开涉及微机电系统装置和麦克风，该微机电系统装置包括：包括表面的受约束的振膜，该振膜具有净压缩应力；以及背板，该背板包括：面对振膜的所述表面的表面，该背板的所述表面具有中心，以及从背板的所述表面起延伸的支柱，其中，该支柱置放在所述表面的中心处或附近并且限制振膜的最大偏转。近并且限制振膜的最大偏转。近并且限制振膜的最大偏转。

【技术实现步骤摘要】
微机电系统装置和麦克风


[0001]本公开涉及具有带净压缩应力(net compressive stress)的振膜(diaphragm)的微机电系统(MEMS：micro-electromechanical systems)装置。

技术介绍

[0002]公认的是，基于微机电系统(MEMS)的声传感器需要具有净应力为张力的振膜。这是因为具有净压缩应力的振膜在工作期间往往发生皱折(buckle)。

技术实现思路

[0003]根据本公开的一方面，涉及一种微机电系统装置，所述微机电系统装置包括：
[0004]受约束的振膜，所述振膜包括表面，所述振膜具有净压缩应力；以及
[0005]背板，所述背板包括：
[0006]面对所述振膜的表面的表面，所述背板的表面具有中心；
[0007]支柱，所述支柱从所述背板的所述表面起延伸，其中，所述支柱置放在所述中心处或者所述中心附近，其中，所述支柱限制了所述振膜的最大偏转。
[0008]根据本公开的另一方面，涉及一种微机电系统装置，所述微机电系统装置包括：
[0009]受约束的振膜，所述振膜包括表面，其中，所述振膜具有净压缩应力；以及
[0010]背板，所述背板包括：
[0011]面对所述振膜的表面的表面，
[0012]支柱，所述支柱从所述背板的所述表面起延伸，其中，所述支柱设置在所述振膜的无约束的最大偏转点处或设置在所述振膜的无约束的最大偏转点附近，以便对在所述微机电系统装置工作期间所述振膜的实际最大偏转进行限制。
[0013]根据本公开的又一方面，涉及一种麦克风，所述麦克风包括：
[0014]微机电系统装置，所述微机电系统装置包括：
[0015]受约束的振膜，所述振膜包括表面，其中，所述振膜具有净压缩应力；以及背板，所述背板包括：
[0016]面对所述振膜的表面的表面，
[0017]支柱，所述支柱从所述背板的所述表面起延伸，其中，所述支柱设置在所述振膜和所述背板的形心处或设置在所述振膜和所述背板的形心处附近；以及
[0018]集成电路，所述集成电路电连接至所述微机电系统装置。
附图说明
[0019]本公开的前述和其它特征根据下面结合附图的描述和所附权利要求将完全变得更加显而易见。附图仅描绘了根据本公开的几个实施方式，并因此不应被视为对其范围的限制。
[0020]图1A是根据实施方式的MEMS装置的侧截面图，其中MEMS装置处于未偏置状态。
[0021]图1B是图1A的MEMS装置的立体截面图，其中振膜处于偏转状态。
[0022]图1C是图1A的MEMS装置的另选实施方式的立体截面图，其中振膜处于偏转状态。
[0023]图2A是根据另一实施方式的MEMS装置的侧截面图。
[0024]图2B是根据又一实施方式的MEMS装置的侧截面图。
[0025]图3是根据实施方式的麦克风组件的侧截面图。
[0026]图4A描绘了根据实施方式配置的在距振膜的中心不同的距离处的不同偏转下的固有应力的曲线图。
[0027]图4B描绘了根据实施方式配置的在距振膜的中心不同的距离处的不同偏转下的固有应力的曲线图，其中，背板具有处于其中心的支柱。
[0028]在下面的详细描述中，参照附图，对各种实施方式进行描述。技术人员将理解，为清楚起见，附图是示意性的并且被简化了。贯穿全文，相同标号是指相同要素或组件。因此，不必针对各个附图来详细描述相同的要素或组件。
具体实施方式
[0029]受约束的振膜(constrained diaphragm)是这样的振膜，即，将该振膜进行附接(例如，附接至基板)，使得振膜的暴露边缘不能沿着x、y或z轴线移动或者绕任何轴线进行旋转。这样的振膜消除了污染物进入振膜边缘周围的可能性，但是对残留的薄膜应力非常敏感。众所周知，振膜中的任何残留膜应力都应为张力，因为如果是压缩的，则振膜会皱折。然而，振膜在工作中的刚度不单单取决于其初始应力，而是还取决于由振膜与背板之间的静电场所造成的感应应力(induced stress)和弓形弯曲(bow)。由于净振膜应力在麦克风不工作时并不重要，因此，可以利用具有净压缩膜应力的振膜进行工作。与制造具有净拉伸应力的振膜相比，制造具有净压缩应力的振膜更容易且成本更低。
[0030]总体上，本文公开了具有带净压缩应力的振膜的MEMS装置以及并入有这种MEMS装置的麦克风。通过参考附图，对所公开内容的细节进行更全面说明。
[0031]根据实施方式，提供了一种MEMS装置，该MEMS装置包括：包括表面的受约束的振膜，该振膜具有净压缩应力；以及包括面对振膜的所述表面的表面的背板，该背板的所述表面具有中心；以及从背板的所述表面起延伸的支柱，其中，该支柱置放在所述中心处或附近，其中该支柱限制振膜的最大偏转。
[0032]在实施方式中，提供了一种MEMS装置，该MEMS装置包括：包括表面的受约束的振膜，其中，该振膜具有净压缩应力；以及背板，该背板包括面对振膜的所述表面的表面，以及支柱(post)，该支柱是从背板的所述表面起延伸的，其中，该支柱设置在振膜的无约束(unconstrained)的最大偏转点处或附近，以便限制在MEMS装置工作期间振膜的实际最大偏转。
[0033]根据实施方式，提供了一种麦克风，该麦克风包括MEMS装置，该MEMS装置包括受约束的振膜，该受约束的振膜包括表面，其中，该振膜具有净压缩应力；电连接至所述MEMS装置的集成电路；以及背板，该背板包括面对振膜的所述表面的表面，以及支柱，该支柱是从背板的所述表面起延伸的，其中，该支柱设置在振膜和背板的形心处或附近。
[0034]在实施方式中，该麦克风还包括壳体，该壳体包括基部以及附接至该基部的盖，其中，该壳体包围MEMS装置和集成电路。该壳体还可以包括限定在盖或基部中的声端口。
[0035]根据实施方式，振膜(其可以附接至支柱)包括多个膜层，所述多个膜层具有组合的净压缩应力。例如，所述层中的一个或更多个层可以是压缩的或拉伸的。振膜可以由拉伸氮化物层和压缩多晶硅层制成。
[0036]转至图1A和图1B，示出了根据实施方式的MEMS装置。总体上标注为100的MEMS装置包括：背板102、第一间隔件104、振膜106、第二间隔件108以及基板110。振膜106和背板102可以是任何形状。第一间隔件104、第二间隔件108以及基板110可以全部是单个整体的一部分。在实施方式中，振膜106是由多晶硅(polycrystalline silicon)(原硅(poly-silicon))制成的。为便于参考，在图1A-图1C中将振膜106示为平坦的。然而，要理解，由于振膜106具有净压缩应力，因此当MEMS装置100处于未偏置状态(即，没有将电荷施加至振膜106和背板)时，振膜106最有可能是弓形弯曲的(例如，向上弓形弯曲或向下弓形弯曲)。
[0037]背板102本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微机电系统装置，所述微机电系统装置包括：受约束的振膜，所述振膜包括表面，所述振膜具有净压缩应力；以及背板，所述背板包括：面对所述振膜的所述表面的表面，所述背板的表面具有中心；支柱，所述支柱从所述背板的表面起延伸，其中，所述支柱置放在所述中心处或者所述中心附近，其中，所述支柱限制了所述振膜的最大偏转。2.根据权利要求1所述的微机电系统装置，其中，所述振膜附接至所述支柱。3.根据权利要求1所述的微机电系统装置，其中，所述振膜包括多个膜层，所述多个膜层皆具有应力，所述多个膜层的组合产生所述振膜的净压缩应力。4.根据权利要求1所述的微机电系统装置，其中，所述振膜包括：拉伸氮化硅层；以及压缩多晶硅层。5.一种微机电系统装置，所述微机电系统装置包括：受约束的振膜，所述振膜包括表面，其中，所述振膜具有净压缩应力；以及背板，所述背板包括：面对所述振膜的所述表面的表面，支柱，所述支柱从所述背板的所述表面起延伸，其中，所述支柱设置在所述振膜的无约束的最大偏转点处或设置在所述振膜的无约束的最大偏转点附近，以便对在所述微机电系统装置工作期间所述振膜的实际最大偏转进行限制。6.根据权利要求5所述的微机电系统装置，其中，所述振膜附接至所...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：楼氏电子苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：