專利名稱：硅麥克風(fēng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅麥克風(fēng)，尤其涉及具有背極板芯片的硅麥克風(fēng)。
背景技術(shù)：
電容式麥克風(fēng)典型地包括一個(gè)振膜，該振膜包括一個(gè)連在彈性元件 上的電極，以及連在另一個(gè)電極上，與彈性元件平行的背極板。該背極 板的剛性相對(duì)較強(qiáng)，并且典型地包括多個(gè)孔以允許空氣可以在背極板和 彈性元件之間運(yùn)動(dòng)。背極板和柔性元件形成了電容器的平行板。在柔性 元件上的聲壓會(huì)引起平行板的偏移，使電容器的電容發(fā)生變化。電容的 變化由電路來處理，從而提供與變化相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。
包括微型麥克風(fēng)的微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是利用通常用于制造集 成電路的技術(shù)制造的。MEMS微型麥克風(fēng)的可能應(yīng)用包括應(yīng)用于助聽器 和移動(dòng)電話，以及車輛壓力傳感器的麥克風(fēng)。
一旦硅麥克風(fēng)的制作完成，就必須封裝進(jìn)一個(gè)設(shè)備中。在封裝處理 過程中，硅麥克風(fēng)的背極板會(huì)移動(dòng)或發(fā)生變形。封裝期間背極板的任何 移動(dòng)都會(huì)降低麥克風(fēng)的靈敏度，或者妨礙麥克風(fēng)的操作。
限制硅麥克風(fēng)性能的因素包括電容器兩個(gè)平行板之間的漏電流、麥 克風(fēng)中的寄生電容和振動(dòng)膜與背極板之間的靜摩擦。
當(dāng)麥克風(fēng)電容器的兩個(gè)板沒有完全互相絕緣時(shí)就會(huì)發(fā)生漏電流。當(dāng) 在切割晶片期間向麥克風(fēng)上提供接合焊盤時(shí)就會(huì)發(fā)生次級(jí)絕緣。漏電流 降低了硅麥克風(fēng)的阻抗。理想地，該阻抗應(yīng)該是無限大的；然而，由于 麥克風(fēng)的加工和設(shè)計(jì)總有一些泄漏。在一些系統(tǒng)中，通過在預(yù)放大器中
使用電荷泵克服漏電流的問題。預(yù)放大器和電荷泵的使用使麥克風(fēng)以大 于期望的操作電壓的電壓運(yùn)行，并對(duì)漏電流不敏感。
寄生電容會(huì)由切割之后存在于晶片邊緣的碎片產(chǎn)生。寄生電容是雜 散電容，其由于多余的，例如介電層，影響產(chǎn)生。這些電容還影響哮麥 克風(fēng)的性能。
對(duì)于小的電容性設(shè)備來說，靜摩擦是常見的問題。可能產(chǎn)生靜摩擦 的一個(gè)區(qū)域是在切割麥克風(fēng)晶片的過程中。典型地，麥克風(fēng)晶片通過在 頂面放置一些膠帶而獲得保護(hù)，從而保護(hù)薄的振動(dòng)膜。同時(shí)，晶片還位 于另一片膠帶上，從而在切割期間使水不能進(jìn)入晶片的背面。這兩個(gè)保 護(hù)膠帶形成了上振動(dòng)膜和下晶片之間的封閉的空氣柱。當(dāng)振動(dòng)膜是薄膜 時(shí)，任何溫度的變化都會(huì)使封閉的空氣柱膨脹，從而推動(dòng)或擠壓振動(dòng)膜。 這個(gè)壓力會(huì)使振動(dòng)膜接觸背極板，僅有幾微米的距離。.在背極板和振動(dòng) 膜接觸的短時(shí)間之后，會(huì)發(fā)生聯(lián)結(jié)并因此產(chǎn)生靜摩擦。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有降低的靜摩擦、漏電流和寄生電容 的硅麥克風(fēng)或是至少為公眾提供一種有用的選擇。
從廣義上講，在一個(gè)方面，本發(fā)明包括硅麥克風(fēng)，該硅麥克風(fēng)包括 導(dǎo)電材料或半導(dǎo)體材料的背極板，所述背極板包括剛性的孔區(qū)域和周圍 區(qū)域；導(dǎo)電材料或半導(dǎo)體材料的振動(dòng)膜，所述振動(dòng)膜包括柔性元件，其 遍布該孔區(qū)域和一個(gè)周圍區(qū)域，該周圍區(qū)域至少部分地與背極板的周圍 區(qū)域相連并與之絕緣；背極板的孔區(qū)域和振動(dòng)膜的柔性元件通過空腔構(gòu) 成電容器的兩個(gè)平行板；硅麥克風(fēng)還包括形成在振動(dòng)膜周圍區(qū)域的接合 焊盤、形成在背極板周圍區(qū)域的接合焊盤、形成在振動(dòng)膜上圍繞形成在 背極板周圍區(qū)域上的接合焊盤的通道、形成在振動(dòng)膜的周圍區(qū)域上并通
向柔性元件和背極板的孔之間的空腔的至少一個(gè)空氣通道、以及貫穿振 動(dòng)膜的周圍區(qū)域與各個(gè)空氣通道相連的至少一個(gè)通風(fēng)孔。
優(yōu)選圍繞接合焊盤的通道的寬度在40和50微米之間。
優(yōu)選提供兩個(gè)空氣通道。
優(yōu)選每個(gè)空氣通道大約為20微米寬。
優(yōu)選每個(gè)空氣通道都具有一個(gè)迂回路徑。
優(yōu)選硅麥克風(fēng)的每個(gè)空氣通道都具有一個(gè)通風(fēng)孔。


將參考附圖通過僅作為說明而非限制本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步描述硅
麥克風(fēng)和制造硅麥克風(fēng)的方法，其中
圖1A是制造前第一晶片的側(cè)視圖； 圖1B是制造前第二晶片的側(cè)視圖； 圖1C是制造前第三晶片的側(cè)視圖2A是沉積或生成氧化物之后第一晶片的側(cè)視圖2B是沉積或生成氧化物之后第二晶片的側(cè)視圖2C是掩模之后第三晶片的側(cè)視圖2D是鉆孔或蝕刻之后第三晶片的側(cè)視圖3是已經(jīng)形成圖案并蝕刻空腔之后第一晶片的側(cè)視圖3A是蝕刻出隔離槽之后第一晶片的俯視圖4是結(jié)合在一起的兩個(gè)晶片的側(cè)視圖5是剝?nèi)パ趸瘜又髢蓚€(gè)晶片的側(cè)視圖6是不具有電極的硅麥克風(fēng)的第二實(shí)施例的側(cè)視圖6A是附加第三晶片之后圖6的設(shè)備的側(cè)視圖6B是圖6的設(shè)備的俯視圖7是圖6中具有電極的麥克風(fēng)的側(cè)視圖7A是附加第三晶片的圖7的麥克風(fēng)的側(cè)視圖7B是圖7的麥克風(fēng)的俯視圖8是振動(dòng)膜中具有皺折的硅麥克風(fēng)的側(cè)視圖8A是附加第三晶片的圖8的硅麥克風(fēng)的側(cè)視圖9是補(bǔ)償了麥克風(fēng)中的壓力并降低了漏電流的麥克風(fēng)的俯視圖;
及
圖IO是完成的硅麥克風(fēng)的仰視圖。
詳細(xì)描述
參考硅麥克風(fēng)的一個(gè)特殊實(shí)施例描述硅麥克風(fēng)和形成硅麥克風(fēng)的方 法。這不傾向于限制本發(fā)明。降低漏電流、寄生電容和靜摩擦的制造步 驟可以應(yīng)用于任何硅麥克風(fēng)。
圖1A是可以用于制造硅麥克風(fēng)的振動(dòng)膜的第一晶片的側(cè)視圖。該晶 片由重?fù)诫s硅的第一層1、氧化物的中間層2和硅襯底的第三層3構(gòu)成。 在一個(gè)實(shí)施例中，第一層是？++摻雜硅，第三層是n型襯底。在一個(gè)可替 換實(shí)施例中，第一層可以是11++摻雜硅，第三層可以是p型襯底。典型地， 第一層1具有4微米厚，第二層具有2微米厚。用于硅麥克風(fēng)的這些層 的厚度取決于所需的麥克風(fēng)特性。襯底層的厚度大于其他兩層，例如， 可以具有大約400到600微米的厚度。
應(yīng)該注意，所示的側(cè)視圖不是按比例繪制出的，僅僅是用于說明的 目的。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可以使用任何合適的晶片。
圖1B是可以用于制造硅麥克風(fēng)的背極板的第二晶片的側(cè)視圖。該晶 片包括硅片4。該晶片是重?fù)诫s硅，可以是p型或n型硅。在優(yōu)選實(shí)施例 中，該晶片是<100>硅。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以采用不同的硅表面或結(jié) 構(gòu)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可以使用任何合適的晶片。
圖1C是用于為硅麥克風(fēng)提供背極板支撐的第三晶片的側(cè)視圖。該晶片優(yōu)選是耐熱玻璃或硼酸硅玻璃，但可替換為任何合適的材料，可以是 絕緣的或非絕緣的。
盡管圖1A、 1B和1C是三個(gè)晶片的側(cè)視圖，但這些晶片是具有兩個(gè) 主表面的三維的。第一晶片的兩個(gè)主表面是頂面和底面(圖1A未示出)。 第一主表面，頂面，包括重?fù)诫s硅。第二主表面，底面，包括硅襯底。
在圖1B中，主表面位于晶片的頂部和底部，都包括重?fù)诫s硅片。
在圖1C中，主表面位于晶片的頂部和底部。
在制造硅麥克風(fēng)的過程中，在結(jié)合在一起并進(jìn)一步處理之前，開始 先分別處理三個(gè)晶片。
圖2A和2B示出了已經(jīng)在晶片的主表面上形成氧化物5之后的第一 和第二晶片。氧化物典型地通過熱生長(zhǎng)或淀積方法形成在兩個(gè)將片的兩 個(gè)表面上。在每個(gè)晶片的兩個(gè)主表面上形成氧化物降低了使晶片變形的 風(fēng)險(xiǎn)，如果氧化物僅僅形成在每個(gè)晶片的一側(cè)，晶片就會(huì)發(fā)生變形。在 一個(gè)可替換實(shí)施例中，氧化物僅僅形成在每個(gè)晶片的一個(gè)主表面上。如 圖2A和2B所示，氧化層5的厚度小于硅片的厚度。
可以理解，可以用任何合適的介電材料或絕緣材料，例如氮化硅代 替氧化層。
第三晶片必須包括一個(gè)中心孔，從而當(dāng)制造完成時(shí)，麥克風(fēng)可以正 常地工作。如果第三晶片不具有中心孔，則晶片上會(huì)形成一個(gè)孔。圖2C 示出了形成圖案之后及蝕刻形成中心孔之前的第三晶片。該晶片上的掩 模層可以是鉻層。然后，可以利用濃縮的HF對(duì)硅酸硼玻璃進(jìn)行蝕刻形成 該孔。中心孔可以通過濕或干蝕刻形成。如果采用干蝕刻，則可以是等 離子蝕刻。在可替換實(shí)施例中，可以通過機(jī)械設(shè)備，例如超聲鉆形成中 心孔。
圖2D是在晶片上形成孔之后的第三晶片的側(cè)視圖。該孔不必完全穿 過晶片延伸，但必須為完整的硅麥克風(fēng)提供適當(dāng)?shù)谋巢咳莘e。背部容積 的典型厚度可以是大約300微米，并具有直徑為lmm的孔。在準(zhǔn)備好了 第三晶片之后，對(duì)其進(jìn)行清洗。
圖3示出了一個(gè)實(shí)施例，其中在第一晶片的第一主表面上形成圖案 并蝕刻出空腔6。在該步驟中，重?fù)诫s硅層的一部分被蝕刻形成重?fù)诫s部 分1的薄剖面。可以采用濕硅蝕刻或干硅蝕刻。因?yàn)檫@個(gè)剖面將最終形 成麥克風(fēng)的振膜，所以這個(gè)薄剖面的厚度決定了硅麥克風(fēng)的特性。在一 個(gè)實(shí)施例中，采用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)形成空腔。
該蝕刻是時(shí)間蝕刻，所以重?fù)诫s部分的薄剖面的最終厚度取決于蝕 刻時(shí)間。
空腔的期望形狀由硅麥克風(fēng)的期望特性決定。
在蝕刻空腔時(shí)，在第一晶片的重?fù)诫s部分1上蝕刻出至少一個(gè)空氣 通道。這個(gè)空氣通道或多個(gè)空氣通道具有迂回路徑， 一旦完成，其就連 接到硅麥克風(fēng)的背極板或空腔區(qū)域的開口內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，空氣通 道的迂回路徑是曲折路徑。在其他實(shí)施例中，可以采用任何迂回路徑。 利用空氣通道的迂回路徑的優(yōu)點(diǎn)是其提供了平衡麥克風(fēng)前側(cè)和后側(cè)之間 的壓力的方法從而防止或降低靜摩擦，而不降低麥克風(fēng)的聲音靈敏度。
在優(yōu)選實(shí)施例中，形成兩個(gè)空氣通道。這兩個(gè)空氣通道可以形成在 第一晶片的摻雜部分上、第一和第二晶片之間的絕緣層上或第二晶片上。 空氣通道與完成的硅麥克風(fēng)的振動(dòng)膜表面上的通風(fēng)孔相連?？諝馔ǖ涝?硅麥克風(fēng)的背極板區(qū)域和振動(dòng)膜表面之間形成通路。這個(gè)通路允許壓力 在背極板區(qū)域和振動(dòng)膜之間得到平衡，這將防止或至少降低完成的硅麥 克風(fēng)的振動(dòng)膜和背極板之間發(fā)生靜摩擦的可能。在優(yōu)選實(shí)施例中，可以 在于第一晶片上形成絕緣層之前蝕刻出空氣通道。
當(dāng)在第一晶片上形成空氣通道時(shí)，也可以在第一晶片上形成通風(fēng)孔，連接空氣通道和晶片的另一側(cè)。如果沒有在第一晶片上提供空氣通道， 則仍然在此時(shí)在第一晶片上形成通風(fēng)孔。在可替換實(shí)施例中，在蝕刻接 合焊盤區(qū)域的同時(shí)在第一晶片上形成通風(fēng)孔。在優(yōu)選實(shí)施例中，空氣通 道具有一個(gè)通風(fēng)孔。
在一個(gè)實(shí)施例中，可以在稍后的處理階段，從襯底3到摻雜部分la 蝕刻晶片的一部分，在摻雜部分l上形成一個(gè)電極。
在形成圖案并蝕刻晶片空腔的同時(shí)，如圖3A所示，在第一晶片的第 一主表面上形成圖案并蝕刻出絕緣溝14。該絕緣溝還可以位于區(qū)域15 周圍，蝕刻出該區(qū)域用于稍后增加的接合焊盤。絕緣溝通過隔離振動(dòng)膜 層和硅麥克風(fēng)的邊緣降低寄生電容，從而使切割之后殘留在麥克風(fēng)邊緣 的任何碎屑都對(duì)麥克風(fēng)性能不具有任何電感應(yīng)。絕緣溝典型的為40到50 微米寬。
如圖4所示，第一和第二晶片結(jié)合在一起。結(jié)合在一起的主表面是 第一晶片的第一主表面1和第二晶片4的一個(gè)主表面。在優(yōu)選實(shí)施例中， 利用熔焊方法將兩個(gè)晶片結(jié)合在一起。如圖4所示，是第二晶片4的氧 化層5和第一晶片的圖案氧化層5結(jié)合在了一起。
圖5示出了從這些晶片的暴露在外主表面上剝離氧化層之后的第一 和第二晶片。氧化物的剝離是公知的，可以采用任何合適的技術(shù)都可以 從暴露表面上剝離氧化物。
圖6示出了選擇蝕刻第一晶片以提供可以附加接合焊盤的區(qū)域之后 的第一和第二晶片。
如圖6所示，在第二晶片上形成圖案并蝕刻出聲孔?？梢岳萌魏?合適的方法在第二晶片上蝕刻聲孔。在一個(gè)形成圖案并蝕刻聲孔的實(shí)施 例中，第一步是在第二晶片4的外主表面上形成氧化層7。接著，在氧化 物上覆蓋一層抗蝕劑，然后在抗蝕劑上形成圖案。實(shí)施蝕刻以蝕刻出聲 孔穿過氧化物7和硅4。蝕刻還可以在聲孔的底部蝕刻出氧化層5，從而在聲孔和形成在第一晶片的重?fù)诫s硅層1上的空腔之間提供入口。
金屬可以是鉻和金的組合物或其他任何合適的金屬或金屬組合物， 例如鈦或鋁。在一個(gè)實(shí)施例中，在金屬7上形成圖案并進(jìn)行蝕刻以形成 角固定焊盤，通過該角固定焊盤，麥克風(fēng)可以連接到下面的托架上。
如圖6所示，己經(jīng)蝕刻出區(qū)域14,允許在硅麥克風(fēng)的振動(dòng)膜和背極
板表面上形成接合焊盤。如果還沒在第一晶片上蝕刻出通往空氣的通風(fēng) 孔，則可以在這個(gè)步驟蝕刻通風(fēng)孔。
硅晶片上的聲孔或開口可以是圓形的，設(shè)置在硅晶片的矩形內(nèi)，其
中心位于硅晶片堆疊(stack)的中心，而其長(zhǎng)度和寬度小于硅晶片堆疊 (stack)的長(zhǎng)度和寬度。選擇開口的形狀和結(jié)構(gòu)以提供麥克風(fēng)的合適的
聲音性能。
在蝕刻聲孔期間，還可以在硅麥克風(fēng)周邊附近蝕刻小的區(qū)域或間隙 (未示出)。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過活性離子蝕刻延遲(RIE-lag)實(shí)現(xiàn)這 個(gè)蝕刻操作?；钚噪x子蝕刻延遲是一種現(xiàn)象，在這種情況下，通過這個(gè) 現(xiàn)象，抗蝕劑掩模上較小尺寸周長(zhǎng)的間隙蝕刻到小于較大尺寸的聲孔的 較小深度。由于活性離子蝕刻延遲，在硅麥克風(fēng)周邊附近的間隙不完全 蝕刻穿過硅層4。不完全蝕刻的周邊提供了斷裂線，其中結(jié)合起來的晶片 當(dāng)被加壓，即，當(dāng)受到滾輪施加的壓力時(shí)將斷裂。構(gòu)成這個(gè)不完全的蝕 刻使得將晶片切割成各個(gè)麥克風(fēng)芯片不需要使用研磨劑或濕法從而降低 了損壞易碎的振動(dòng)膜的可能。部分蝕刻應(yīng)該是足夠深的，以使晶片在切 割時(shí)容易斷裂，但又是足夠淺的以使晶片在切割之前不發(fā)生斷裂而容易 處理。
圖6A示出了將第三晶片結(jié)合到第二晶片的第二主表面上并從第一 晶片的一部分蝕刻穿過絕緣層之后圖6的硅麥克風(fēng)。在優(yōu)選實(shí)施例中， 第三晶片是陽(yáng)極結(jié)合到第二晶片上的。第三晶片可以在已經(jīng)蝕刻完振動(dòng) 膜之前或之后結(jié)合到第二晶片。如果第三晶片是非絕緣材料，則絕緣層
結(jié)合到第二晶片上，第三晶片結(jié)合到絕緣層上。
圖6B是圖6的硅麥克風(fēng)的俯視圖。晶片3形成了麥克風(fēng)俯視圖的主 要部分?？梢钥匆娬駝?dòng)膜1穿過晶片3的開口。如可在側(cè)面看到的那樣， 已經(jīng)在將要形成連接到麥克風(fēng)背極板的接合焊盤上形成了開口。為了降 低漏電流，在形成接合焊盤的區(qū)域周圍形成屏蔽和通道。屏蔽形成在絕 緣層上和第一晶片的某些層上。通道從晶片3分離出中間點(diǎn)。通道和振 動(dòng)膜一起進(jìn)行蝕刻。通道的典型尺寸在大約30到50微米之間。在形成 接合焊盤時(shí)濺射到屏蔽上的任何金屬都將通過通道與振動(dòng)膜絕緣，因此 在中心接合焊盤和晶片3之間不會(huì)發(fā)生泄漏。
屏蔽起到防止任何金屬穿過晶片3的犧牲壁的作用。屏蔽的另一個(gè) 優(yōu)點(diǎn)是防止任何金屬在切割期間溢出振動(dòng)膜和晶片3。當(dāng)切割是物理處理 時(shí)，中心點(diǎn)的一些金屬會(huì)附加到切割刀片上，從而沉積在接合焊盤區(qū)域 附近的晶片3上。這個(gè)沉積的金屬會(huì)導(dǎo)致晶片3短路。
當(dāng)層3如圖6、 6A、 7和7A所示進(jìn)行蝕刻時(shí)，屏蔽和通道還可以形 成在硅麥克風(fēng)上。
圖7B示出了已經(jīng)在硅麥克風(fēng)上形成接合焊盤之后硅麥克風(fēng)的俯視圖。
應(yīng)該注意，麥克風(fēng)頂視圖中的振動(dòng)膜開口的形狀和接合焊盤的形狀 與位置不意味著限制。其僅僅是作為實(shí)施例示出。
圖7A示出了在第二晶片的第二主表面上結(jié)合第三晶片之后圖7的硅
麥克風(fēng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，第三晶片是陽(yáng)極結(jié)合到第二晶片上的。第三 晶片可以在在第一晶片上形成電極之前或已經(jīng)形成電極之后結(jié)合到第二 晶片上。如果第三晶片是非絕緣材料，則絕緣層結(jié)合到第二晶片上，第 三晶片結(jié)合到絕緣層上。
在另一個(gè)可替換實(shí)施例中，在如圖4所示將晶片結(jié)合在一起之前， 將襯底3削薄到氧化層2，或重?fù)诫s硅層l。
在另一個(gè)可替換實(shí)施例中，在將晶片結(jié)合在一起之前或之后，將襯 底3削薄到預(yù)定厚度。然后選擇性地在襯底3上形成圖案并進(jìn)行蝕刻。
在又一個(gè)可替換實(shí)施例中，在處理晶片之前，晶片的一個(gè)或兩個(gè)可 以具有最終的晶片厚度。
在任何一個(gè)這些實(shí)施例中，都可以在背極板上形成聲孔之后在任何 階段將第三晶片結(jié)合到第二晶片上。
圖8示出了本發(fā)明的硅麥克風(fēng)的可替換實(shí)施例。在該實(shí)施例中，硅
麥克風(fēng)的振動(dòng)膜被過蝕刻在振動(dòng)膜上形成一系列皺折。鈹折的優(yōu)點(diǎn)是其
提高了硅麥克風(fēng)的強(qiáng)度。應(yīng)該注意，圖8的硅麥克風(fēng)不是完整的，沒有
示出任何電極。在振動(dòng)膜上形成皺折與本發(fā)明的硅麥克風(fēng)的任何其他實(shí)
施例結(jié)合。例如，鈹折可以結(jié)合到圖7或10的麥克風(fēng)中。
圖8A示出了在第二晶片的第二主表面上結(jié)合第三晶片之后圖8的硅 麥克風(fēng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，第三晶片是陽(yáng)極結(jié)合到第二晶片上的?？梢?在振動(dòng)膜上形成皺折之前或之后將第三晶片結(jié)合到第二晶片上。如果第 三晶片是非絕緣材料，則絕緣層結(jié)合到第二晶片上，第三晶片結(jié)合到絕
緣層上。
圖9是硅麥克風(fēng)的俯視圖，其包括平衡振動(dòng)膜空腔和麥克風(fēng)背面之 間的壓力以降低發(fā)生靜摩擦的可能性的改進(jìn)。如前所述，當(dāng)采用濕法或 在振動(dòng)膜空腔與麥克風(fēng)背極板周圍的氣體空間之間有壓差時(shí)會(huì)發(fā)生靜摩 擦。在切割麥克風(fēng)時(shí)，當(dāng)雙側(cè)由膠帶覆蓋以保護(hù)時(shí)會(huì)發(fā)生靜摩擦。當(dāng)包 裝麥克風(fēng)時(shí)也會(huì)發(fā)生靜摩擦。采用必須是固化的模片固定材料將麥克風(fēng) 附加到襯底上。在固化期間，模片固定材料會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物，如氣體或濕 氣，這會(huì)導(dǎo)致在振動(dòng)膜和背極板之間發(fā)生靜摩擦。
為了降低靜摩擦的發(fā)生的可能性，在層1上形成通道，其朝向背極 板區(qū)域。這些通道16與通向硅麥克風(fēng)頂部的通風(fēng)孔相連，平衡了麥克風(fēng) 背極板和前側(cè)之間的壓力。在優(yōu)選實(shí)施例中，通道16形成為曲折的形狀。
為了降低由于通風(fēng)孔和通道導(dǎo)致的靈敏度損失，通道必須具有高空氣阻 力。通道空氣阻力越強(qiáng)，靈敏度損失的越少。在優(yōu)選實(shí)施例中，通道的 厚度大約為20微米。
圖IO示出了穿孔的硅層和背極板支撐13。在硅麥克風(fēng)上提供背極板 支撐的優(yōu)點(diǎn)是其可以減少或防止包裝硅麥克風(fēng)時(shí)背極板的移動(dòng)，因此提 供更堅(jiān)固的硅麥克風(fēng)。背極板支撐為背極板提供了強(qiáng)度。使用絕緣材料 的背極板支撐的優(yōu)點(diǎn)包括允許的設(shè)計(jì)，其中背極板4和振動(dòng)膜是分離的， 這降低了寄生電容。背極板支撐13還增加了由第二鏡片上的孔形成的硅 麥克風(fēng)的背部容積。圖10示出了硅4的輪廓，其形成了聲孔。如可從圖 IO看到的那樣，在該實(shí)施例中，通道形成在硅4上，從而使硅包含聲孔 的部分固定到硅麥克風(fēng)的一個(gè)角上。包含聲孔的硅層4必須穩(wěn)定以防止 硅層4在硅麥克風(fēng)中發(fā)生不期望的移動(dòng)。這種穩(wěn)定性由背極板支撐13提 供。
前面描述了包括優(yōu)選實(shí)施方式的本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的是， 在由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1、硅麥克風(fēng)，包括導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料的背極板，所述背極板包括剛性開口區(qū)域和周圍區(qū)域；導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料的振動(dòng)膜，所述振動(dòng)膜包括一個(gè)柔性元件，其遍布該開口區(qū)域和一個(gè)周圍區(qū)域，該周圍區(qū)域至少部分地與背極板的周圍區(qū)域相連并與之絕緣；背極板的孔區(qū)域和振動(dòng)膜的柔性元件通過空腔構(gòu)成了電容器間隔的兩個(gè)平行板；一個(gè)形成在振動(dòng)膜的周圍區(qū)域上的接合焊盤；一個(gè)形成在背極板的周圍區(qū)域上的接合焊盤；一個(gè)通道，其形成在振動(dòng)膜上并圍繞形成在背極板的周圍區(qū)域上的接合焊盤，至少在振動(dòng)膜的周圍區(qū)域上形成一個(gè)空氣通道，其通向柔性元件和背極板的開口區(qū)域之間的空腔；及至少一個(gè)通風(fēng)孔，其穿過振動(dòng)膜的周圍區(qū)域，與各個(gè)空氣通道相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅麥克風(fēng)，其特征在于圍繞接合焊盤的通 道為40到50微米寬。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅麥克風(fēng)，其特征在于提供兩個(gè)空氣 通道。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的硅麥克風(fēng)，其特征在于各個(gè) 空氣通道大約為20微米寬。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的硅麥克風(fēng)，其特征在于各個(gè) 空氣通道都具有迂回路徑。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的硅麥克風(fēng)，其特征在于硅麥 克風(fēng)每個(gè)空氣通道具有一個(gè)通風(fēng)孔。
全文摘要
硅麥克風(fēng)包括導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料的背極板，所述背極板包括剛性孔區(qū)域和周圍區(qū)域；導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料的振動(dòng)膜，所述振動(dòng)膜包括柔性元件，其遍布該孔區(qū)域和一個(gè)周圍區(qū)域，該周圍區(qū)域至少部分地與背極板的周圍區(qū)域相連并與之絕緣；背極板的孔區(qū)域和振動(dòng)膜的柔性元件通過空腔構(gòu)成電容器的兩個(gè)平行板；硅麥克風(fēng)還包括形成在振動(dòng)膜周圍區(qū)域上的接合焊盤、形成在背極板周圍區(qū)域的接合焊盤、形成在振動(dòng)膜上并圍繞形成在背極板周圍區(qū)域上的接合焊盤的通道、至少一個(gè)形成在振動(dòng)膜的周圍區(qū)域并通向柔性元件與背極板的孔區(qū)域之間的空腔的空氣通道、以及至少一個(gè)穿過振動(dòng)膜的周圍區(qū)域并與各個(gè)空氣通道相連的通風(fēng)孔。
文檔編號(hào)H04R19/00GK101199234SQ200680021695
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月16日
發(fā)明者卡瑟加瑪桑達(dá)拉姆·蘇里亞庫(kù)瑪, 布賴恩·基思·帕特曼, 王國(guó)民, 郭杰偉 申請(qǐng)人:森斯費(fèi)伯私人有限公司