背板具有特定形状的通孔的传声器制造技术

一种MEMS传声器，具有：1)背板，背板有背板内表面和多个通孔；以及2)与背板间隔开的膜片。膜片与背板可移动地耦合以构成可变电容器。至少两个通孔(在背板内表面上)的内部立体形状具有多个凸部和多个凹部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及MEMS (微机电系统)传声器，并且本专利技术更具体地涉及改善MEMS传声器的信噪比。
技术介绍
为了检测音频信号，MEMS传声器通常具有支撑柔性膜片且与柔性膜片构成电容器的静态背板。音频信号促使膜片振动，由此产生变化的电容。电路接收这种变化的电容并将其转化为能够进行进ー步处理的电信号。为了感测输入的音频信号，膜片应该能够以基本不受阻碍的方式振动。如果背板是实心的，那么背板和膜片之间的空气就会明显地抑制振动。因此，MEMS传声器通常具有延伸穿过背板的多个基本为圆形的孔。在膜片和背板之间的空间内的空气因此能够经这些通孔逸出，由此对输入音频信号提供合理的灵敏度。圆通孔与具有相同面积的其他形状相比通常提供了出色的空气阻カ性质，它们常形成最小的空气阻力。但是，它们的几何形状不合需要地限制了它们穿过背板的总数。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，ー种MEMS传声器具有1)背板,背板有背板内表面和多个通孔；以及2)与背板间隔开的膜片。膜片被可移动地与背板耦合以构成可变电容器。至少两个通孔(在背板内表面上)的内部立体形状具有多个凸部和多个凹部。内部立体形状可以采用多种不同的结构。例如可以基本为十字形和/或具有轴心(hub)和从轴心伸出的多个凸耳(lobe)。至少ー个凸耳可以具有基本为直的部分。内部立体形状基本对称或者基本不对称。除了上述通孔以外，所述多个通孔可以包括基本为圆形的通孔。背板可以具有确定背板面积的外周边。因此，在某些实施例中，所述至少两个通孔具有大于或等于背板面积的约60%的总面积。根据本专利技术的另ー个实施例，ー种MEMS传声器具有1)背板,背板有背板内表面和多个通孔；以及2)与背板间隔开并且与背板可移动地耦合以构成可变电容器的膜片。至少两个通孔在背板内表面上具有内部立体形状。该内部立体形状具有轴心和从轴心伸出的多个凸耳。根据本专利技术的另ー些实施例，ー种MEMS传声器具有背板,背板有背板内表面和多个通孔；与背板间隔开并且与背板可移动地耦合以构成可变电容器的膜片；以及背板和膜片之间的支撑部分。该传声器还具有将膜片固定至支撑部分的弹簧。弹簧在膜片和支撑部分之间形成具有弹簧开ロ形状的弹簧开ロ。至少ー个通孔具有与弹簧开ロ形状基本相同的内部立体形状。附图说明本领域技术人员根据以下參照紧随下面的概要附图介绍的“具体实施方式”部分即可更加全面地领会本专利技术各种实施例的优点。 图I示意性地示出了可以根据本专利技术示范性实施例配置的MEMS器件的透视图。图2根据本专利技术的一个实施例示意性地示出了沿图I中所示MEMS器件的X-X线截取的截面图。图3示意性地示出了根据本专利技术的示范性实施例配置的背板的俯视图。图4根据本专利技术的多个不同实施例示意性地示出了多种不同的背板孔形状。图5A示意性地示出了可以根据本专利技术第一实施例使用的装有膜片弹簧的传声器的俯视图。图5B示意性地示出了可以根据本专利技术第二实施例使用的装有膜片弹簧的传声器的俯视图。图5C示意性地示出了可以根据本专利技术第三实施例使用的装有膜片弹簧的传声器的俯视图。图6根据本专利技术的可选实施例示意性地示出了沿图I中所示MEMS器件的X-X线截取的截面图。图7A和7B根据本专利技术的示范性实施例示出了 MEMS传声器的形成エ艺。图8A-8G根据本专利技术的示范性实施例示意性地示出了图7A和7B的各个エ艺步骤中的截面图。具体实施例方式在示范性实施例中，MEMS传声器尽管其可变电容器背板的面积较小也仍然具有改善的信噪比。为此传声器的背板具有多个特定形状的通孔。通孔的形状允许在背板上分布有更大的孔面积，减小了空气流动阻力。但是，特定的形状不会明显地牺牲掉可变电容器的输出信号。因此，传声器应该对噪声较不敏感同时保持充足的信号电平，并且由此具有相对较高的信噪比。以下介绍示范性实施例的细节内容。图I示意性地示出了可以根据本专利技术示范性实施例配置的MEMS传声器(也被称为“传声器芯片10”)。图2根据本专利技术的第一实施例示意性地示出了沿图I中的X-X线截取的同一传声器10的截面图。其中，传声器10包括静态背板12，其支撑柔性膜片14且与柔性膜片14构成(上述)可变电容器。在图示的实施例中，背板12至少部分地由单晶硅(例如绝缘体上硅晶片的顶层)构成，而膜片14至少部分地由沉积多晶硅构成。但是，另ー些实施例也可以使用其他类型的材料来构成背板12和膜片14。例如，单晶硅体晶片或者某些沉积材料可以至少部分地构成背板12。用类似的方式，单晶硅体晶片、绝缘体上硅晶片的一部分或某些其他的沉积材料可以构成膜片14的至少一部分。为了便于操作，背板12具有多个通向背部空腔18的特定配置的通孔16。如上所述并且正如以下更详细介绍的那样，这些特定配置的通孔16改善了信噪比。弹簧19将膜片14可移动地连接至传声器10的静态部分(也就是支撑部分)，该静态部分包括部分构成背板12的基板。音频/声信号促使膜片14振动，由此形成变化的电容。片载或片外电路(未示出)(通过触点20)接收这种变化的电容并将其转化为能够进行进ー步处理的电信号。应该注意的是，对图I和图2中所示特定传声器10的介绍仅仅是出于示范性的目的。因此不同的实施例可以使用其他的传声器结构。出人意料地，专利技术人发现能够同时做到减小背板12面向膜片14的总表面积和增 大信噪比。更具体地，与常规认知相比，专利技术人増加了穿过背板12的通孔16的总数来减小空气流动阻力。这样的背板12因此就应该由于空气流动阻力的原因而具有较低的噪声分量。但不幸的是这种结构减小了总背板面积。具体地，因为电容是面积的函数，所以可以预见到减小该表面积并且使用圆形通孔会减弱由膜片14和背板12构成的可变电容器生成的信号。但是，为了增强信号，专利技术人发现増加由通孔16的长曲折周边形成的边缘电容可以明显地缓解由于面积减小而损失电容的影响。为了满足该要求，通孔16应该具有特定配置的形状，优选最大化或增强边缘电容的形状。在其他的形状中，具有基本対称的四叶苜蓿形(也就是“十字形”)的通孔16即可提供需要的結果。图3示意性地示出了具有这种形状通孔16的背板12。这些通孔16由于其形状而能够比圆形/椭圆形通孔更加密集。例如，图3中示出的通孔16的间距能够近达约2微米。使用这种形状，专利技术人构建了具有约1700个通孔16的背板12。这与现有技术中在总面积基本相同的背板上具有约1300个圆形孔的设计形成了对比。如图所示，通孔周边延伸至背板12的如果改为使用圆形/椭圆形通孔那么就会是实心的区域。更一般地，内部立体形状具有长周边的通孔16在与圆形或椭圆形的常规形状相比时提供了更加有利的边缘电容。具体地，专利技术人发现具有至少两个凹部22和至少两个凸部24的内部立体形状应该可以提供这种有利的整体电容。例如，像下文更加详细介绍的那样，内部立体形状可以有效地具有(例如在图4C中明确示出的)轴心部分26和从轴心部分26伸出的多个凸耳28。轴心和/或凸耳的形状可以对称或不对称。而且，凸耳28可以具有直的部分、弯曲部分或简单地具有随机形状。用类似的方式，通孔16的整体内部立体形状可以在某种程度上是随机的，但是仍然具有轴心和两个或更多个凸耳的结构。明显地，图3的苜蓿形状具有这种轴心和凸耳设计并且因此具有至少两个凸部24和至少两个凹部22。图示内部立体形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.16 US 61/261,4421.一种MEMS传声器,包括 背板，具有背板内表面；以及 与所述背板间隔开的膜片，所述膜片与所述背板可移动地耦合以构成可变电容器， 所述背板具有多个通孔，其中至少两个通孔在所述背板内表面上具有内部立体形状，所述内部立体形状具有多个凸部和多个凹部。2.如权利要求I所述的传声器，其中所述内部立体形状基本为十字形。3.如权利要求I所述的传声器，其中所述内部立体形状具有轴心和从所述轴心伸出的多个凸耳。4.如权利要求3所述的传声器，其中所述多个凸耳中的至少一个凸耳具有基本为直的部分。5.如权利要求I所述的传声器，其中所述内部立体形状基本对称。6.如权利要求I所述的传声器，其中所述内部立体形状基本不对称。7.如权利要求I所述的传声器，其中所述多个通孔包括基本为圆形的通孔。8.如权利要求I所述的传声器，其中所述内部立体形状包括至少三个凹部。9.如权利要求I所述的MEMS传声器，其中所述背板具有确定背板面积的外周边，所述至少两个通孔具有大于或等于所述背板面积的约60%的总面积。10.一种MEMS传声器，包括 背板，具有背板内表面；以及 与所述背板间隔开的膜片，所述膜片与所述背板可移动地耦合以构成可变电容器， 所述背板具有多个通孔，其中至少两个通孔在所述背板内表面上具有内部立体形状，所述内部立体形状具有轴心和从所述轴心伸出的多个凸耳。11.如权利要求10所述的ME...

【专利技术属性】
技术研发人员：张欣，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：