微电子机械系统传声器技术方案

本实用新型专利技术涉及一种能够在硅基板和膜的接触部位上减小残余应力的微电子机械系统(MEMS)传声器。本实用新型专利技术提供一种微电子机械系统传声器及其制造方法，本实用新型专利技术的微电子机械系统传声器包括：硅基板，形成有背腔；支撑板，蒸镀在所述硅基板，形成有多个音孔；膜，以与所述支撑板隔开而形成空隙的方式蒸镀在所述硅基板；以及应力缓冲部，蒸镀在所述膜和硅基板的接触部位。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种微电子机械系统传声器。
技术介绍
一般，传声器是将声音转换成电信号的一种装置。所述传声器用于各种通信设备， 如移动终端机等的移动通信设备、耳机或助听器等。这种传声器应具有良好的电子/音响性能、可靠性及工作性。所述传声器有电容传声器(condenser microphone)和微电子机械系统传声器 (MEMS microphone)等。所述电容传声器通过先分别制造振动板、支撑板及信号处理用印刷电路板等之后，将所述结构装配在壳的内部而制造完成。这种电容传声器由于制造印刷电路板的工序和制造电容传声器的工序分离，因此生产成本增加，且在其小型化也受到了限制。所述微电子机械系统传声器利用半导体工序将振动板和支撑板等音响感知元件部分全部制造在一个硅基板上。在韩国申请号10-2002-0074492(申请日2002年11月27日)中公开了微电子机械系统传声器。所述微电子机械系统传声器为了在下部电极注入电子，以约1100°c的高温进行热处理。此时，所述膜(振动板)实质上由金属性下部电极、硅氮化膜及硅氧化膜等不同物质构成，因此在高温热处理时由于热膨胀系数的差异产生残余应力(压缩应力或膨胀应力)。随着所述膜受到残余应力会产生变形或破裂(crack)。进而，当残余应力施加于所述膜时，所述膜难以随音响而正确地振动，因此难以将产生的音响正确地转换为电信号。另外，由于所述传声器通过蚀刻硅基板的下侧来调节膜的厚度，因此有可能使所述膜的厚度不均勻。当所述膜的厚度不均勻时，膜对音响的振动不规则，有可能难以将音响正确地转换为电信号。在国际公开号W02007/112743(公开日2007年03月四日)中公开了一种氧化硅基板而形成背容积(back volume)的微电子机械系统传声器制造方法。此时，为了在所述硅基板形成背容积15而氧化多孔性硅结构9，并形成所述多孔性硅结构，依次进行蒸镀及蚀刻导电层2、金属层3、硅氧化膜4等的工序(la-lh工序)等。为了形成所述多孔性硅结构必须进行多次工序，因而微电子机械系统传声器的制造时间有可能显著增加。另外，由于根据电压条件所述多孔性硅结构9的硅的氧化速度有可能不均勻，因此也可能不均勻地蚀刻所述背容积15。当所述背容积的表面蚀刻不均勻，则所述膜和背容积之间的距离变得不均勻，因此有可能难以将音响准确地转换成电信号。另外，所述振动膜与硅基板或硅氧化膜的热膨胀系数之差很大。但是，由于所述振动膜通过硅氧化膜与硅基板接触，因此所述振动膜与硅基板接触的部位因热膨胀系数之差而可能产生破裂。另外，所述两个对比文献是在硅基板叠层膜和支撑板的结构，因此所述微电子机械系统传声器的高度只会变高。因此，对制造小型化的传声器受到了限制。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的在于提供一种能够在膜与硅基板接触的部位使残余应力最小化的微电子机械系统传声器。本技术的另一个目的在于提供一种无需为了在膜和支撑板吸附离子而以高温加热的微电子机械系统传声器。本技术的另一个目的在于提供一种相比于在硅基板的上侧层叠膜和支撑板的结构，能够容易地进行牺牲层的平坦化过程，并能够自由地调节所述膜和支撑板的厚度， 从而能够提高传声器的音响特性的微电子机械系统传声器。本技术的再一个目的在于提供一种可以将微电子机械系统传声器的高度减小到膜和支撑板之间的间距以上的微电子机械系统传声器。为达到上述目的的本技术一实施方案，提供一种微电子机械系统传声器，包括硅基板，形成有背腔；支撑板，蒸镀在所述硅基板，形成有多个音孔；膜，以与所述支撑板隔开而形成空隙的方式蒸镀在所述硅基板；以及应力缓冲部，蒸镀在所述膜和硅基板的接触部位。本技术的效果如下。根据本技术，具有能够在所述膜和硅基板接触的部位使残余应力最小化的效果。进而，具有能够防止在所述膜和硅基板的接触部位产生破裂的效果。根据本技术，具有防止因残余应力而导致膜的变形，从而能够正常进行音压测定的效果。根据本技术，由于膜和支撑板在低温(约90°C左右的温度)状态下以非电解镀层法进行蒸镀，因此具有将微电子机械系统芯片和ASIC芯片制成一个芯片的效果。进而，具有能以一元化的半导体工序制造微电子机械系统传声器的效果。根据本技术，由于在低温状态下制造微电子机械系统传声器，因此具有能够最小化在所述膜和支撑板本身残留有残余应力的效果。进而，具有防止在所述膜和支撑板与硅基板的接触部位产生破裂的效果。根据本技术，由于利用非电解镀层法来蒸镀膜和支撑板，因此可以容易地调节所述膜和支撑板的厚度，从而具有稳定音响特性和增强音响灵敏度的效果。根据本技术，由于在蚀刻硅基板之后通过蒸镀膜和支撑板来形成空隙(air gap)，因而具有能够准确而简易地形成所述空隙的效果。进而，具有能够减小微电子机械系统传声器的高度并在基板上稳定地固定膜和支撑板的效果。附图说明图Ia至图Ic是表示在本技术的微电子机械系统传声器的第一实施例中在硅基板形成空隙形成部的工序的剖面图。图加至图2c是表示在图Ic的硅基板的空隙形成部蒸镀应力缓冲部的工序的剖面图。图3a及图北是表示在图2C的硅基板的空隙形成部蒸镀膜的工序的剖面图。图如及图4b是表示在图北的膜上蒸镀牺牲层和支撑板的工序的剖面图。图fe至图5c是表示在图4b的硅基板形成背腔和空隙的工序的剖面图。图6是用于说明图5c的膜和应力缓冲部的作用的概要图。图7是表示在本技术的微电子机械系统传声器的第二实施例中在硅基板形成空隙形成部的工序的剖面图。图至8c表示在图7的硅基板的空隙形成部蒸镀支撑板的工序的剖面图。图9a及图9b是表示在图8c的支撑板的上侧蒸镀牺牲层和应力缓冲部的工序的剖面图。图10是表示在图9b的应力缓冲部和牺牲层蒸镀膜的工序的剖面图。图Ila及图lib是表示在硅基板形成背腔和空隙的工序的剖面图。附图标记说明10,50 硅基板 15、55 空隙形成部16,56 倾斜面 25、77 膜33,73 牺牲层 37、65 支撑板41,81 背腔45、85 空隙20,70 应力缓冲部 20a、20b、20c、70a、70b、70c 物质层具体实施方式对为了达到上述目的的本技术微电子机械系统传声器的具体实施例进行说明。对本技术的微电子机械系统传声器的第一实施例进行说明。图Ia至图Ic是表示在本技术的微电子机械系统传声器的第一实施例中在硅基板形成空隙形成部的工序的剖面图。参照图Ia及图Ib，所述微电子机械系统传声器包括硅基板10。在所述硅基板10 的两侧蒸镀有如氮化硅(Si3N4)或氧化硅(SiO2)等的绝缘保护层11、12(参照图la)。此时， 所述氮化硅利用低压化学汽相蒸镀(LPCVD =Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 在硅基板10的表面蒸镀保护层11、12。所述硅基板10的上侧的绝缘保护层11为形成空隙形成部15而被蚀刻(参照图 lb)。此时，所述硅基板10的上侧绝缘保护层11可以利用RIE (Reactive Ion Etching)装置来蚀刻。参照图lc，利用KOH溶液或TMAH溶液蚀刻所述硅基板10的上侧，以已设定的深度形成所述空隙形成部15。此时，作为所述空隙形成部15的掩模物质(本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种微电子机械系统传声器，包括：硅基板，形成有背腔；支撑板，蒸镀在所述硅基板，形成有多个音孔；膜，以与所述支撑板隔开而形成空隙的方式蒸镀在所述硅基板；以及应力缓冲部，蒸镀在所述膜和硅基板的接触部位。

【技术特征摘要】
2009.12.29 KR 10-2009-01326821.一种微电子机械系统传声器，包括硅基板，形成有背腔；支撑板，蒸镀在所述硅基板，形成有多个音孔；膜，以与所述支撑板隔开而形成空隙的方式蒸镀在所述硅基板；以及应力缓冲部，蒸镀在所述膜和硅基板的接触部位。2.根据权利要求1所述的微电子机械系统传声器，其特征在于，所述应力缓冲部由热膨胀系数不同的多个物质层构成。3.根据权利要求2所述的微电子机械系统传声器，其特征在于，从所述硅基板起，所述多个物质层的热膨胀系数越靠近膜越...

【专利技术属性】
技术研发人员：金容国，
申请(专利权)人：宝星电子股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：KR