[发明专利]MEMS麦克风

说明书

技术领域

本发明涉及一种MEMS麦克风。

背景技术

扬声器和麦克风实质上包括提供声压波与电信号之间转换的可移动振动膜(diaphragm)或者其他构件。

麦克风正在从典型的模拟麦克风变成数字麦克风模块。这些麦克风模块典型地由用微机电系统(MEMS)工艺制造的传感器和模数转换器(ADC)组成。ADC(典型地是西格玛德尔塔型转换器)的输出是向基带处理器输出数据的PDM(脉冲密度调制)流。

对于诸如GSM之类的大量市场应用，MEMS提供了传统驻极体电容麦克风(ECM)的一种更加廉价和可再现备选方案。

MEMS麦克风中的振动膜(membrane)通常是悬置于基底衬底上的硅振动膜。基底衬底粘合到层压片上，层压片承载诸如处理麦克风信号的IC之类的其他部件。MEMS麦克风的响应受到随着声压变化而移动的Si振动膜中压力的极大影响。例如，这种应力会受到衬底中应变的极大影响，衬底中的应变由MEMS麦克风结构的基底衬底与其上粘合的层压片之间的热膨胀系数差异引起。

发明内容

根据本发明，提出了一种MEMS麦克风，包括：

支撑面；

所述支撑面上的麦克风衬底；

所述衬底上支撑的由麦克风振动膜和间隔的背部电极组成的组件，其中所述衬底在所述组件下面具有开口，

其中所述衬底包括下部区，对下部区进行图案化，以在支撑面与衬底之间的界面处限定多个离散的间隔部分或者多个离散的间隔开口，其中所述图案化仅部分地延伸到所述衬底中。

通过将所述界面限定为一组离散的部分(即，在所述界面的平面内彼此不相连的部分)，所述结构向在工艺期间可能增加的有差别的膨胀和收缩提供一些回复力(resilience)。所述支撑面可以是与衬底不同的材料，例如PCB层压片作为支撑面，而硅作为衬底。

因为所述图案化仅部分地延伸到衬底中，衬底的一侧具有需要的图案化，以允许有差别的膨胀和收缩，而另一侧具有连续的支撑面，用于支撑麦克风组件。

所述离散的间隔部分可以包括衬底的柱状末端阵列。通过在衬底的表面处形成柱状物，可以限定均匀的支撑界面，这允许沿所有方向的有差别的膨胀和收缩。然而，可以代替地使用同心环。

所述组件可以包括衬底上的麦克风振动膜、麦克风振动膜上的牺牲间隔层和牺牲间隔层上支撑的背部电极。这限定了底部具有振动膜的结构，即背部体积(back volume)(使得声压通过背部电极激励振动膜)。然而，可以密封麦克风，使得背部体积位于振动膜上面。在这种情况下，所述支撑面可以具有声音进入开口。

所述衬底可以包括SOI衬底布置的基底层，并且所述振动膜包括SOI衬底的顶部硅层。优选地，所述背部电极包括穿孔层，所述穿孔层限定了刻蚀开口，并且提供空气通道。

本发明还提供了一种制造MEMS麦克风的方法，包括：

在麦克风衬底上形成由麦克风振动膜和间隔背部电极组成的组件；

形成穿过所述组件下面的衬底的开口；以及

将衬底和组件附着到支撑面上，

其中形成开口也包括：通过仅部分地刻蚀到所述衬底的下表面中，对除了形成开口的地方之外的麦克风衬底进行图案化；

使得在附着到支撑面之后，所述支撑面与所述衬底之间的界面包括多个离散的间隔部分。

所述图案化可以限定较窄的沟道，其中选择沟道宽度，使得用于限定开口的刻蚀条件获得部分地穿过衬底延伸的沟道。按照这种方式，在衬底中形成开口所需的现有刻蚀工艺用于限定所述图案化。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的示例，其中：

图1示出了已知的MEMS电容性麦克风设计；

图2更详细地示出了另一种已知的MEMS电容性麦克风设计；

图3示出了本发明的MEMS电容性麦克风设计的示例；

图4用于示出图案设计如何使得现有的衬底刻蚀用于根据本发明示例在衬底中形成图案。

具体实施方式

本发明提供了一种MEMS麦克风，其中在载体(例如电路板层片上)上提供麦克风结构上。麦克风结构的基底是衬底，例如硅衬底。对衬底的底部(即面对载体的一侧)进行图案化以限定在与下面载体存在连接的应力消除图案。这改善了在工艺期间所述结构对不同层的有差别的膨胀或收缩的容限。

图1示出了已知的MEMS电容性麦克风设计，其具有底部声音进入端口。