CN105263851B - 被限位的膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种MEMS的被限位的膜。所述MEMS的被限位的膜包括第一层和第二结构。所述第一层具有外部段和内膜。所述外部段和内膜通过间隙彼此分开并具有内膜突起和外部段突起，内膜突起和外部段突起通过所述间隙形成的。第二结构耦接至所述外部段并具有叠置在对应的内膜突起上方的第二突起。

Description

被限位的膜
相关申请的交叉引用
本专利申请要求在前提交的且再审的美国临时专利申请No.61/829,550的权益(提交日：2013年5月31日)，该临时申请的全部内容在此以参考方式并入。
技术领域
本发明涉及一种用于MEMS麦克风的膜。具体地，本发明涉及一种利用一个层或两个层来限位MEMS麦克风的膜的结构。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供了一种MEMS的被限位的膜。所述MEMS的被限位的膜包括第一层和第二结构。所述第一层具有外部段和内膜。所述外部段和内膜通过间隙彼此分离并具有内膜突起和外部段突起，内膜突起和外部段突起通过所述间隙形成的。第二结构耦接至所述外部段并具有叠置在对应的内膜突起上方的第二突起。
附图说明
图1A是用于MEMS麦克风的被限位的膜的截面的示意图。
图1B是图1示出的被限位的膜的分解图。
图2A是图1示出的被限位的膜的第一超程止挡结构的剖视图。
图2B是第一超程止挡结构的替代构造。
图3A是图1示出的被限位的膜的第二超程止挡结构的剖视图。
图3B是第二超程止挡结构的替代构造。
具体实施方式
在详细说明本发明的实施例之前，需要理解的是，本发明没有将它的应用局限于下述说明所提出的或下述附图所展示的构造的细节和部件的布置上。本发明可以具有其它实施例并且能够以各种方式实现或实施。
一般而言，MEMS麦克风包括移动式第一层膜和相对的穿孔式对电极元件(背板)，该穿孔式对电极元件可包括单层导电层、或包含有导电层以及附加的导电或非导电层的复合结构。本文所描述的被限位的膜可以通过与膜的一个面或两个面相对地沉积附加层而形成。这些附加层可以通过用作超程止挡(即限定膜的运动以防止泄漏)或用作声学泄露控制特征(即在膜周围形成更高或更窄的空气路径)来控制麦克风系统的低频率的响应而用于与麦克风性能相关的多种用途，而不仅仅局限于对机械强度的改进。在一些实施例，包括对电极元件(背板)的一个或多个层可以用来实现保持膜并提供超程止挡和/或声学泄漏控制特征的益处的功能。
图1A展示了MEMS麦克风的被限位的膜100的结构。第一层具有外部段105、内膜110、以及间隙115。间隙115为蜿蜒状并且可以由任何合适的方法(例如蚀刻等)形成。第二层120具有蜿蜒状边缘125，该蜿蜒状边缘125部分地或全部地叠置在内膜110上的对应的蜿蜒状突起上方。第二层120与膜110间隔地定位并且在点130处在膜110上方延伸。在一些构型中，第二层120直接附接至外部段105。在其它构型中，第二层120利用一个或多个连接层附接至外部段105，所述一个或多个连接层还能够设定第一层与第二层之间的间距。
第二层120形成用于限定膜110沿第一方向可以移动的距离的第一超程止挡(over-travel stop；OTS)。多个接片135在点140处耦接至膜110，并且在外部段105上方延伸。接片135形成用于限定膜110沿第二方向可以移动的距离的第二OTS。所述第二方向相对于第一方向偏移180°。图1B展示出图1A的部件，这些部件为了清楚呈分解状态。
图2A是浮动膜100的在图1中标记为AA的截面的剖视图。外部段105通过一个或多个连接结构150锚接至第二层120。在一些构型中，连接结构150可用作密封结构并使得连接层155在加工后保留在第二层120与外部段105之间。图2B展示出利用传统的MEMS制造技术形成的截面AA的替代结构。形成在另一材料层中的独立元件160直接附接至外部段105并用作第一OTS。在图2A与2B示出的构型中，第二层120/元件160在膜110上方延伸并限定膜沿第一方向(由箭头170代表)的行进。除了一些其它的实施例之外，第二层120和元件160还可以形成为周期性的接片状结构、或者可以形成连续的环状结构。
图3A和3B是浮动膜100的在图1中标记为BB的截面的剖视图。在图3A中，外部段105仍是通过一个或多个连接结构150锚接至第二层120。在一些构型中，连接结构150用作密封结构并使得连接层155在加工后保留在第二层120与外部段105之间。接片135通过一个或多个连接结构180连接至膜110。在一些构型中，连接结构180用作密封结构(例如密封环)并使得连接层185在加工后保留在接片135与膜110之间。图3B展示出利用MEMS制造技术形成的替代结构。接片是直接附接至膜110的单独的元件190。在图3A和3B示出的构型中，接片135/元件190在外部段105上方延伸并限定膜沿第二方向(由箭头195代表)的行进。
替代地，定位在膜110的与第二层120相反的一侧上的第三层可以用作第二方向OTS。在一些构型中，膜110不具有能够减小任何由材料引起的拉伸以及压应力的连接结构(例如弹簧)。然而，在一些构型中，弹簧可以用来限定特定的膜刚度。利用第二层或者选择性的第三层的构造还可以用来控制膜110周围的声流阻(例如通过延长流动路径)，从而更好地控制麦克风的低频率性能。
由此，本发明提供了一种用于MEMS麦克风的被限位的膜。

Claims (14)

1.一种MEMS的被限位的膜，所述MEMS的被限位的膜包括：
第一层，所述第一层具有外部段和内膜，所述外部段和所述内膜通过间隙彼此分开，所述内膜具有内膜突起并且所述外部段具有外部段突起，所述内膜突起与所述外部段突起通过所述间隙形成；
第二结构，所述第二结构耦接至所述外部段并具有叠置在对应的内膜突起上方的第二突起；以及
多个接片，所述接片耦接至所述内膜并叠置在所述外部段突起上方；
其中，所述多个接片和所述第二突起限定所述内膜的行程。
2.根据权利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述第二结构是第二层。
3.根据权利要求2所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述第二结构通过一个或多个连接结构锚接至所述外部段。
4.根据权利要求3所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述一个或多个连接结构用作密封结构，用以密封位于所述一个或多个连接结构之间的连接层。
5.根据权利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述第二结构是利用MEMS技术附接至所述外部段的第二元件。
6.根据权利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述间隙呈蜿蜒状。
7.根据权利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述第二结构用作所述内膜在第一方向上的超程止挡。
8.根据权利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述第二结构直接附接至所述外部段。
9.根据权利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述MEMS的被限位的膜还包括将所述第二结构从所述外部段隔开的连接层。
10.根据权利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述多个接片由第二层形成。
11.根据权利要求10所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述多个接片通过一个或多个连接结构锚接至所述内膜。
12.根据权利要求11所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述一个或多个连接结构用作密封结构，用以密封位于所述一个或多个连接结构之间的连接层。
13.根据权利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述多个接片是利用MEMS技术附接至所述内膜的独立的元件。
14.根据权利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述多个接片用作所述内膜在第二方向上的超程止挡。
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