性，使得簡(jiǎn)單工藝實(shí)現(xiàn)的多晶硅振膜203在應(yīng)力釋放后不但可靠性和一致性更好，更有著更高的靈敏度、信噪比和線性度，從而達(dá)到以較低成本和高成品率生產(chǎn)高性能麥克風(fēng)的目的。
[0064]相應(yīng)地，根據(jù)優(yōu)化需要，本發(fā)明的在振膜203上設(shè)置線段形褶皺的手段也可以用在背極205上。
[0065]與上述方法實(shí)施例相適應(yīng)，以下為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的娃電容麥克風(fēng)的制備方法實(shí)施例，如圖11-20所示，該制備方法包括以下步驟:
[0066](a).提供基板 201;
[0067](b).在基板201的表面淀積二氧化硅犧牲層，形成部分第一層犧牲層202并選擇性地掩蔽和刻蝕犧牲層，通過(guò)本次刻蝕決定振膜203上的褶皺形狀、數(shù)量、尺寸和分布；
[0068](C).在掩蔽和刻蝕后的犧牲層的表面再次淀積二氧化硅犧牲層，完成第一層犧牲層202的制作，通過(guò)先刻蝕犧牲層再淀積的工藝順序，通過(guò)淀積后二氧化硅材料的表面形狀，來(lái)確保褶皺與振膜203所在平面間的過(guò)渡面與振膜203的夾角為鈍角，褶皺與振膜203所在平面之間過(guò)渡面之間設(shè)置有工藝允許的倒角，且由工藝參數(shù)確定相應(yīng)的角度值；否則如果先一次性淀積完第一層犧牲層202，再刻蝕其表面，則無(wú)法保證振膜203上相應(yīng)的鈍角和倒角；
[0069](d).在第一層犧牲層202的表面淀積振膜203并選擇性地掩蔽和刻蝕振膜203制作其中心通氣圓孔，利用第一層犧牲層的形狀形成褶皺，得到振膜203結(jié)構(gòu)；
[0070](e).在振膜203表面刻蝕第二層犧牲層204 ；
[0071](f).對(duì)第二層犧牲層204進(jìn)行選擇性地掩蔽和刻蝕，為后續(xù)制備背極205下方的突起作準(zhǔn)備；
[0072](g).在第二層犧牲層204的表面淀積背極205，利用第二層犧牲層204的形狀形成突起，同時(shí)可通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)選擇利用第一層或第二層犧牲層的原始形狀形成褶皺。選擇性地掩蔽和刻蝕背極205，在背極205上形成多個(gè)穿孔以達(dá)到較好的性能；將背極205設(shè)置在振膜203上方，這樣可以在振膜203可動(dòng)部分受到來(lái)自下方的吹擊發(fā)生變形和位移后向上移動(dòng)時(shí)靠到背極205上，從而起到保護(hù)振膜203作用，同時(shí)通過(guò)預(yù)先設(shè)置在背極205上的突起，可以使振膜203可動(dòng)部分受外來(lái)大負(fù)載發(fā)生變形和位移與背極205靠上后，在外界負(fù)載撤除后能被結(jié)構(gòu)彈性恢復(fù)力拉回原始正常工作位置，從而避免由于面接觸表面力過(guò)大使得振膜203與背極205粘附導(dǎo)致使結(jié)構(gòu)失效。
[0073](h)以背極205為掩膜，刻蝕第二層犧牲層204，使背極205上穿孔部分下方的振膜203層暴露；
[0074](i)在背極205和振膜203上的暴露部分，制作金屬化電極，對(duì)振膜203電極206和背極電極207分別作電氣引出并制作焊盤；
[0075](j)在基板201背面選擇性地掩蔽和刻蝕，制作聲腔，聲腔從基板上對(duì)應(yīng)于設(shè)置振膜203的中心區(qū)域貫穿整個(gè)基板；正常工作的聲壓負(fù)載和非正常工作時(shí)受到的吹擊負(fù)載均需穿過(guò)聲腔加到振膜203上；
[0076](k).濕法同時(shí)刻蝕第一層犧牲層202和第二層犧牲層204，去除基板201與振膜203的可動(dòng)部分之間的第一層犧牲層202，去除振膜203可動(dòng)部分與背極205的之間的第二層犧牲層204，釋放結(jié)構(gòu)。最終制備的硅電容麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)如圖20所示。
[0077]本發(fā)明由于采用上述技術(shù)方案和兼容較寬應(yīng)力分布范圍的MEMS制備方法，對(duì)振膜203使用特定的褶皺排布方式和形狀尺寸，以及使用低成本導(dǎo)電多晶硅淀積通用工藝，本發(fā)明的有益效果是:在改善振膜受外界沖擊和受高壓氣流吹擊后的可靠性，幫助釋放應(yīng)力提高內(nèi)應(yīng)力一致性保證成品率之余，通過(guò)優(yōu)化敏感運(yùn)動(dòng)的振型，提高其靈敏度、線性度和信噪比，從而在保證產(chǎn)品生產(chǎn)效率、可靠性和良率的基礎(chǔ)上大幅降低高性能麥克風(fēng)的量產(chǎn)成本，拓寬產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)合。
[0078]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明所必須的。
[0079]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實(shí)施例中的裝置中的模塊可以按照實(shí)施例描述分布于實(shí)施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施例的模塊可以合并為一個(gè)模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。
[0080]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種娃電容麥克風(fēng)，其特征在于，包括: 基板，其上具有一聲腔； 振膜，設(shè)置于所述聲腔上部并與所述基板固連，被聲壓波激發(fā)時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)； 背極，位于所述振膜上部，其上具有多個(gè)開(kāi)孔； 所述背極與所述振膜上分別設(shè)置有用于引出電極的焊盤，所述背極與所述振膜之間設(shè)置有固定的氣隙，所述背極、所述氣隙與所述振膜構(gòu)成一個(gè)電容器，其中，所述振膜的中心區(qū)域設(shè)置有多個(gè)寬度漸變的、與所述振膜的中心不相連且互不相交的線段形非貫穿性褶皺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電容麥克風(fēng)，其特征在于，所述振膜的厚度為0.1-2微米，所述氣隙的寬度為0.0l?20微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電容麥克風(fēng)，其特征在于，所述振膜的材料為導(dǎo)電多晶硅，通過(guò)淀積的工藝實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電容麥克風(fēng)，其特征在于，所述振膜的中心處設(shè)置有直徑為I?100微米的通氣圓孔，其中所述通氣圓孔的直徑所述振膜中心區(qū)域所設(shè)置的線段形褶皺剛化后的變形狀況相關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電容麥克風(fēng)，其特征在于，所述振膜上互不相交的線段形褶皺是往復(fù)的或單向的，其方向是向上或向下的，其凸凹比介于10%?90%之間；當(dāng)所述線段形褶皺為往復(fù)的時(shí)，往復(fù)的所述線段形褶皺延展到所述振膜邊緣；當(dāng)所述線段形褶皺為單向的時(shí)，單向的所述線段形褶皺延展在所述振膜內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電容麥克風(fēng)，其特征在于，當(dāng)所述背極的厚度小于厚度閾值且所述背極的剛度小于剛度閾值時(shí)，所述背極上還設(shè)置有線段形褶皺，用于加強(qiáng)所述背極的剛度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電容麥克風(fēng)，其特征在于，所述振膜的線段形褶皺與所述振膜所在平面間的過(guò)渡面與所述振膜的夾角為鈍角；所述振膜的線段形褶皺與所述振膜所在平面之間的過(guò)渡面之間設(shè)置有倒角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電容麥克風(fēng)，其特征在于，所述振膜的線段形褶皺的數(shù)量、剖面形狀、褶皺深度、褶皺位置、間距、寬度隨半徑和角度的變化根據(jù)所述振膜的剛度、厚度、殘余應(yīng)力分布范圍和優(yōu)化后變形狀況確定。
9.一種硅電容麥克風(fēng)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 在基板的表面淀積二氧化硅犧牲層并選擇性地掩蔽和刻蝕該二氧化硅犧牲層； 在掩蔽和刻蝕后的該二氧化硅犧牲層的表面再次淀積二氧化硅，形成第一犧牲層，以確保褶皺與振膜所在平面間的過(guò)渡面與振膜的夾角為鈍角； 在所述第一犧牲層的表面淀積振膜，并選擇性地掩蔽和刻蝕振膜制作其中心通氣圓孔，利用所述第一犧牲層的形狀形成褶皺，得到振膜結(jié)構(gòu)； 在振膜表面淀積第二犧牲層，對(duì)所述第二犧牲層進(jìn)行選擇性地掩蔽和刻蝕； 在掩蔽和刻蝕后的所述第二犧牲層的表面淀積背極，利用所述第二犧牲層的形狀形成突起，同時(shí)通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)利用所述第一犧牲層或所述第二犧牲層的原始形狀形成褶皺；并選擇性地掩蔽和刻蝕所述背極，在所述背極上形成多個(gè)穿孔； 以所述背極為掩膜，刻蝕所述第二犧牲層，使所述背極上穿孔部分下方的振膜層暴露出來(lái)； 在所述背極和所述振膜上的暴露部分，制作金屬化電極，對(duì)所述振膜的電極和所述背極的電極分別作電氣引出并制作焊盤； 在所述基板背面選擇性地掩蔽和刻蝕，制作聲腔，所述聲腔從所述基板上對(duì)應(yīng)于設(shè)置所述振膜的中心區(qū)域貫穿整個(gè)所述基板； 采用濕法刻蝕所述第一犧牲層和所述第二犧牲層，去除所述基板與所述振膜的可動(dòng)部分之間的所述第一犧牲層以及所述振膜的可動(dòng)部分與所述背極之間的所述第二犧牲層，釋放結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種硅電容麥克風(fēng)及其制備方法，硅電容麥克風(fēng)包括：基板，其上具有一聲腔；振膜，設(shè)置于聲腔上部并與基板固連，被聲壓波激發(fā)時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)；背極，位于振膜上部，其上具有多個(gè)開(kāi)孔；背極與振膜上分別設(shè)置有用于引出電極的焊盤，背極與振膜之間設(shè)置有固定的氣隙，背極、氣隙與振膜構(gòu)成一個(gè)電容器，其中，振膜的中心區(qū)域設(shè)置有多個(gè)寬度漸變的、與振膜的中心不相連且互不相交的線段形非貫穿性褶皺。
【IPC分類】H04R31-00, H04R19-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104602173
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310526517
【發(fā)明人】萬(wàn)蔡辛, 楊少軍
【申請(qǐng)人】北京卓銳微技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2013年10月30日