微机电系统结构技术方案

本发明专利技术公开一种微机电系统结构。微机电系统结构包含基板及背板，基板具有开口部分，而背板设置于基板的一侧且具有多个声孔。微机电系统结构也包含振膜，振膜设置于基板与背板之间并延伸横跨基板的开口部分。振膜包含通气孔，且气隙形成于振膜与背板之间。微机电系统结构还包含填充结构，填充结构设置于振膜之上且填充结构的一部分设置于通气孔中。且填充结构的一部分设置于通气孔中。且填充结构的一部分设置于通气孔中。

【技术实现步骤摘要】
微机电系统结构


[0001]本专利技术涉及一种声波转换器(acoustic transducer)，且其特别是涉及一种可在微机电系统麦克风(micro
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electro
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mechanical system microphone)中使用的微机电系统(micro
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electro
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mechanical system,MEMS)结构。

技术介绍

[0002]现今个人电子产品的趋势是朝向制造纤薄、小巧、轻便和高性能的电子装置，包含麦克风。麦克风可用于接收声波并将声音频号转换为电信号。麦克风被广泛地应用于日常生活及安装于例如电话、手机和录音笔等电子产品中。在电容式麦克风(capacitive microphone)中，声压(acoustic pressure)的变化(即由声波导致的环境大气压力的局部压力偏差)使得振膜(diaphragm)相应地变形，且振膜的变形引起电容变化。因此，可以通过侦测电容变化所造成的电压变化得到声波的声压变化。
[0003]与传统驻极体电容式麦克风(electret condenser microphones,ECM)的不同之处在于，微机电系统(MEMS)麦克风的机械和电子元件可利用集成电路(integrated circuit,IC)技术整合在半导体材料之上来制造微型麦克风。微机电系统麦克风具有例如小尺寸、轻巧和低功耗等优点，因此已成为微型麦克风的主流。
[0004]虽然现有的微机电系统麦克风大致足以应付一般使用需求，它们尚未完全满足其他面向。举例来说，高阶麦克风的规格不仅对于包含信号噪声比(signal
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to
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noise ratio,SNR)、声学过载点(acoustic overload point,AOP)的性能要求高，还需要满足低频响应(low
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frequency roll off,LFRO)的要求。此外，不同的MEMS麦克风之间的相位不匹配(phase mismatching)也需要最小化。

技术实现思路

[0005]本专利技术中的微机电系统(MEMS)结构可用于微机电系统麦克风，其包含设置于通气孔中的填充结构。在一些实施例中，间隙形成于填充结构和振膜的侧壁之间，其可以增加声阻(acoustic resistance)，从而提高信号噪声比(SNR)。再者，较小的间隙可减少制造的变化尺寸，从而减少微机电系统麦克风之间的相位不匹配。
[0006]本专利技术的一些实施例包含一种微机电系统结构。微机电系统结构包含基板及背板，基板具有开口部分，而背板设置于基板的一侧且具有多个声孔。微机电系统结构也包含振膜，振膜设置于基板与背板之间并延伸横跨基板的开口部分。振膜包含通气孔，且气隙形成于振膜与背板之间。微机电系统结构还包含填充结构，填充结构设置于振膜之上且填充结构的一部分设置于通气孔中。
[0007]在一些实施例中，间隙形成于填充结构与振膜的侧壁之间。
[0008]在一些实施例中，间隙小于0.3μm。
[0009]在一些实施例中，填充结构包含设置于振膜之上的至少两个固定部，或包含设置于背板之上的一固定部。
[0010]在一些实施例中，振膜包含多个通气孔，在振膜的俯视图中，通气孔呈环状排列并围绕振膜的中心，且通气孔包含以同心圆排列的多个外通气孔和多个内通气孔。
[0011]在一些实施例中，外通气孔和内通气孔相对于振膜的中心交错排列。
[0012]在一些实施例中，固定部设置于外通气孔和内通气孔之间。
[0013]在一些实施例中，固定部设置于内通气孔的内侧或外通气孔的外侧。
[0014]在一些实施例中，每个外通气孔和每个内通气孔为C形，且外通气孔的开口背向振膜的中心，而内通气孔的开口朝向振膜的中心。
[0015]在一些实施例中，固定部设置于外通气孔的开口处或内通气孔的开口处。
[0016]在一些实施例中，固定部与振膜的上表面或下表面直接接触。
[0017]在一些实施例中，在微机电系统结构的剖面图中，填充结构被分为多个填充区段，且两个相邻的填充区段共用一个共同固定部。
[0018]在一些实施例中，共同固定部设置于两个相邻的填充区段之间。
[0019]在一些实施例中，共同固定部设置于两个相邻的填充区段的外侧。
[0020]在一些实施例中，填充结构形成凸块，凸块朝向振膜。
[0021]在一些实施例中，微机电系统结构还包含支柱，支柱设置于背板与振膜之间。
[0022]在一些实施例中，在一俯视图中，填充结构的面积大于通气孔的面积。
[0023]本专利技术的一些实施例包含一种微机电系统结构。微机电系统结构包含基板及背板，基板具有一开口部分，而背板设置于基板的一侧且具有多个声孔。微机电系统结构也包含振膜，振膜设置于基板与背板之间。振膜延伸横跨基板的开口部分并包括一通气孔。气隙形成于振膜与背板之间。微机电系统结构还包含填充结构，填充结构设置于通气孔中并包括至少一固定部。振膜具有多个檐部，檐部从振膜的一上表面朝向气隙，且固定部连接填充结构和檐部的至少一个。
[0024]在一些实施例中，间隙形成于填充结构与振膜的侧壁之间。
[0025]在一些实施例中，振膜形成凸块，凸块朝向填充结构。
附图说明
[0026]以下将配合所附的附图详述本专利技术实施例。应注意的是，根据产业中的标准惯例，各种特征部件并未按照比例绘制。事实上，各种特征部件的尺寸可能经放大或缩小，以清楚地表现出本专利技术实施例的技术特征。
[0027]图1A是本专利技术一些实施例绘示微机电系统(MEMS)麦克风的部分剖面图；
[0028]图1B是图1A中的区域A的部分放大图，其可显示振膜的一部分与填充结构的一部分；
[0029]图1C是图1A中的区域A的另一个部分放大图，其可显示振膜的一部分与填充结构的一部分；
[0030]图2A是本专利技术一些实施例绘示微机电系统(MEMS)麦克风的振膜(与填充结构)的部分俯视图；
[0031]图2B是图2A中的区域B的部分放大图；
[0032]图3A是本专利技术一些其他的实施例绘示微机电系统(MEMS)麦克风的振膜(与填充结构)的部分俯视图；
[0033]图3B是图3A中的区域D的部分放大图；
[0034]图4A是本专利技术一些其他的实施例绘示微机电系统(MEMS)麦克风的振膜(与填充结构)的部分俯视图；
[0035]图4B是图4A中的区域E的部分放大图；
[0036]图5A是本专利技术一些其他的实施例绘示微机电系统(MEMS)麦克风的振膜(与填充结构)的部分俯视图；
[0037]图5B是图5A中的区域F的部分放大图；
[0038]图6、图7、图8与图9是本专利技术一些其他的实施例绘示微机电系统(MEMS)麦克风的部分剖面图；
[0039]图10、图11、图12与图13是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微机电系统结构，包括：基板，具有开口部分；背板，设置于该基板的一侧且具有多个声孔；振膜，设置于该基板与该背板之间，延伸横跨该基板的该开口部分，并包括通气孔，其中气隙形成于该振膜与该背板之间；以及填充结构，其中该填充结构的一部分设置于该通气孔中。2.如权利要求1所述的微机电系统结构，其中间隙形成于该填充结构与该振膜的侧壁之间。3.如权利要求2所述的微机电系统结构，其中该间隙小于0.3μm。4.如权利要求1所述的微机电系统结构，其中该填充结构包括设置于该振膜之上的至少两个固定部，或包括设置于该背板之上的固定部。5.如权利要求1所述的微机电系统结构，其中该振膜包括多个通气孔，在该振膜的俯视图中，该些通气孔呈环状排列并围绕该振膜的中心，且该些通气孔包括以同心圆排列的多个外通气孔和多个内通气孔。6.如权利要求5所述的微机电系统结构，其中该些外通气孔和该些内通气孔相对于该振膜的该中心交错排列。7.如权利要求5所述的微机电系统结构，其中该填充结构包括设置于该振膜之上的至少两个固定部，且该些固定部设置于该些外通气孔和该些内通气孔之间。8.如权利要求5所述的微机电系统结构，其中该填充结构包括设置于该振膜之上的至少两个固定部，且该些固定部设置于该些内通气孔的内侧或该些外通气孔的外侧。9.如权利要求5所述的微机电系统结构，其中每该外通气孔和每该内通气孔为C形，且该些外通气孔的开口背向该振膜的该中心，而该些内通气孔的开口朝向该振膜的该中心。10.如权利要求9所述的微机电系统结构，其中该些固定部设置于该些...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志远，许丰家，毛俊凯，陈建铭，林文山，郭乃豪，
申请(专利权)人：美商富迪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：