[发明专利]具有微机械的麦克风结构的构件以及制造这种构件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有微机械的麦克风结构的构件，所述麦克风结构实现为衬底上方的层结构。麦克风结构包括：可通过声压偏转的膜片，所述膜片覆盖构件背侧中的用作背侧容积的空腔，以及固定的可透声的配合元件，所述配合元件设置在所述膜片上方。

此外，本发明涉及一种制造这种构件的方法。

背景技术

其有效麦克风结构构造为衬底上的层结构的MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System：微机电系统)在实践中是已知的。在此，通常以声学有效膜片与在很大程度上刚性的配合元件之间的电容变化的形式来检测声压。在此，麦克风信号的品质主要取决于背侧容积相对于膜片的大小和布置。当在膜片的边缘区域中构造有旁通开口或者也构造有接片状的弹簧元件作为膜片悬置部时，膜片与背侧容积之间的连接开口应尽可能仅仅在膜片的闭合的中间区域上方延伸，以便避免声学短路。另一方面，麦克风信号的衰减主要取决于连接开口和背侧容积的尺寸，从而它们必须具有最小尺寸，以便实现确定的麦克风敏感度。

已知的是，为了实现背侧容积，在背侧蚀刻工艺中蚀刻穿透衬底直至有效麦克风结构。随后通过将构件安装在支承件上——例如印刷电路板上或者壳体中使背侧容积封闭。

所述变型方案在许多方面证实是有问题的。背侧蚀刻工艺必须非常精确地与衬底前侧上的麦克风结构的布置、尺寸和构造相协调。背侧蚀刻工艺的蚀刻前端应非常精确地碰到麦克风结构的闭合的膜片面，以便实现尽可能高的麦克风敏感度。这要求背侧蚀刻掩膜片相对于衬底前侧上的麦克风结构的非常费事并且精确的调节。此外，对于背侧蚀刻工艺，仅仅可以选择产生非常精确的蚀刻掩膜片图像的蚀刻工艺。然而，这些工艺通常具有较低的蚀刻率。因此，用于开始所述类型的构件的已知制造工艺相对易产生误差并且费时。

发明内容

通过本发明提出了一些措施，通过这些措施以简单的方式改进了具有微机械的麦克风结构的构件的声学特性并且也简化了制造方法。

为此，根据本发明的构件的层结构在膜片与衬底之间包括至少一个镶边层，在所述镶边层中构造有声学透明的孔隙。膜片通过所述孔隙与背侧容积衔接，所述背侧容积根据本发明在镶边层下方在侧向上延伸直至超过孔隙。

随后，根据本发明提出了与衬底的背侧结构化无关地确定有效麦克风面至背侧容积的连接开口，更确切地说，以层结构的附加的镶边层中的孔隙的形式。镶边层与孔隙一起形成一种用于膜片面的镶边并且能够实现与有效膜片面相比更大的背侧容积。根据本发明的构件的背侧容积在镶边层下方在侧向上延伸超过孔隙并且如此也可以延伸超过有效膜片面。镶边层在此情形中防止通过膜片的边缘区域中的可能的开口出现声学短路。

根据本发明，具有孔隙的镶边层是衬底上方的层结构的组成部分。因此，在前侧工艺中产生镶边层以及麦克风结构。由于层厚度小得多，与在衬底中相比，可以在镶边层中产生简单得多的通孔，其具有确定的大小和形状。此外，孔隙可以非常简单精确地定位在有效膜片面下方，因为麦克风结构直接在镶边层上方实现为层结构。不仅孔隙的确定而且麦克风结构的构造都借助于可以良好地彼此协调的表面微机械工艺来实现。

如已经提到的那样，在微机械的麦克风结构的膜片的边缘区域中可以构造一些开口，这些开口能够作为旁通开口实现封闭的背侧容积与声学有效膜片的前侧之间的压力均衡，或者也是弹簧悬置部的一部分，通过所述弹簧悬置部提高膜片的灵敏度。在此情形中，镶边层中的声学透明的孔隙有利地仅仅在膜片的闭合的中间区域上方延伸。由此避免了边缘区域中的声学短路。

在最简单的情况下，根据本发明的构件的声学透明的孔隙是镶边层中的连通的开口。但孔隙也可以被构造为镶边层中的格栅结构或孔结构。所述变型方案证实尤其在以下情况下是有利的：膜片用作可偏转的电极，固定的可透声的配合元件包括至少一个反电极并且设有用于在膜片与反电极之间施加充电电压的装置。在所述情形中，镶边层中的格栅结构或孔结构可以用作补偿电极。

借助于在反电极与补偿电极之间施加的补偿电压可以以两种在测量技术上不同的类型来实现根据本发明的构件的麦克风功能，二者确保了高测量灵敏度和低易受干扰性。