CN106170119A - 用于mems换能器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于MEMS换能器的系统和方法。根据一个实施例，一种微机电系统(MEMS)换能器包括：第一电极；第二电极，固定至第二电极的周界处的锚；以及机械支撑件，与第二电极的周界处的锚分离并且机械连接至第一电极和第二电极。机械支撑件固定至第二电极的一部分，使得在操作期间，在机械结构与第二电极的周界之间发生第二电极的最大偏转。

Description

用于MEMS换能器的系统和方法
技术领域
本发明总的来说涉及微机电系统(MEMS)换能器，在具体实施例中，涉及用于MEMS中心柱声换能器(MEMS Center Post AcousticTransducer)的系统和方法。
背景技术
换能器将信号从一个域转换到另一个域。例如，一些传感器是将物理信号转换为电信号的换能器。另一方面，一些换能器将电信号转换为物理信号。一般类型的传感器是将压力差和/或压力变化转换为电信号的压力传感器。压力传感器具有多种应用，例如包括大气压感应、海拔感应和天气监控。另一种一般类型的传感器是将声信号转换为电信号的麦克风。
基于微机电系统(MEMS)的换能器包括使用微加工技术制造的换能器族。MEMS(诸如MEMS压力传感器或MEMS麦克风)通过测量换能器中的物理状态的变化并将信号传输至电子设备(连接至MEMS传感器)以被电子设备处理来从环境中收集信息。MEMS设备可以使用类似于用于集成电路的微加工制造技术来制造。
例如，MEMS器件可以被设计为用作振荡器、谐振器、加速器、陀螺仪、压力传感器、麦克风、微型扬声器和/或微反射镜。许多MEMS器件使用用于将物理现象换能为电信号的电容感应技术。在这种应用中，使用接口电路将传感器中的电容变化转换为电压信号。
麦克风和微型扬声器还可以实施为包括可偏转隔膜和刚性背板的电容式MEMS器件。对于麦克风，作为压力差的声信号引起隔膜偏转。通常，隔膜的偏转引起隔膜和背板之间的距离的变化，从而改变电容。因此，麦克风测量声信号并生成电信号。对于微型扬声器，以特定频率在背板和隔膜之间施加电信号。电信号使得隔膜在所施加电信号的频率下振荡，这改变了背板和隔膜之间的距离。随着隔膜的振荡，隔膜的偏转引起周围介质中的局部压力改变，并产生声信号，即声波。
在MEMS麦克风或微型扬声器中以及在包括用于感应或致动的可偏转结构的其他MEMS器件中，拉入或塌陷是常见的问题。如果电压被施加至背板和隔膜，则存在随着隔膜和背板在偏转期间一起移动得更靠近而粘附的风险。两个板的粘附通常被称为拉入或塌陷，并且在一些情况下会引起器件故障。
发明内容
根据一个实施例，一种微机电系统(MEMS)换能器包括第一电极、第二电极和机械支撑件，其中第二电极固定至位于第二电极的周界处的锚，机械支撑件与位于第二电极的周界处的锚分离并且机械连接至第一电极和第二电极。机械支撑件固定至第二电极的一部分，使得在操作期间，第二电极的最大偏转发生在机械结构和第二电极的周界之间。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合附图进行以下描述，其中：
图1a和图1b示出了实施例的MEMS声换能器的示意性顶视图；
图2a、图2b、图2c和图2d示出了实施例的MEMS声换能器的示意性侧视图；
图3a、图3b和图3c示出了附加实施例的MEMS声换能器的示意性顶视图；
图4a、图4b和图4c示出了实施例的换能器结构的一部分的示意图；
图5a、图5b、图5c、图5d和图5e示出了又一实施例的换能器结构的一部分的截面图；
图6a和图6b示出了另一实施例的换能器结构的一部分的示意图；
图7示出了又一实施例的换能器结构的一部分的示意图；
图8示出了又一实施例的换能器结构的一部分的示意性顶视图和截面图；
图9示出了又一实施例的换能器结构的示意性顶视图和截面图；
图10a和图10b示出了又一实施例的换能器结构的示意图；以及
图11示出了形成实施例的MEMS声换能器的方法的框图。
不同附图中的对应数字和符号一般性地表示对应部分，除非另有指定。绘制附图以清楚地示出实施例的相关方面并且没有必要按比例绘制。
具体实施方式
以下详细地讨论各个实施例的制造和使用。然而，应该理解，本文描述的各个实施例可应用于各种具体情况。所讨论的具体实施例仅是制造和使用各个实施例的具体方式，而不用于限制。
在具体情况(即，MEMS换能器，更具体地，MEMS声换能器)下，参照各个实施例进行描述。本文所描述的各个实施例中的一些包括MEMS电容式声换能器、MEMS麦克风、机械支撑MEMS麦克风和用于MEMS换能器的制造序列。在其他实施例中，各个方面还可以应用于其他应用，包括根据本领域已知的任何方式的任何类型的换能器。
在传统的电容板麦克风中，感应隔膜的最大偏转通常发生在隔膜中心的附近。根据本文描述的各个实施例，MEMS声换能器包括在背板和隔膜的任何区域中连接在经穿孔的背板和可偏转隔膜之间的机械结构。在具体实施例中，MEMS声换能器包括在背板和隔膜的中心连接在经穿孔的背板和可偏转隔膜之间的机械结构。在这种实施例中，机械结构可以被称为中心柱。中心柱或机械结构固定隔膜，使得在操作期间隔膜的最大偏转发生在中心柱和隔膜的周界之间，其中在隔膜的周界处隔膜被固定至支撑结构。当柱或机械结构不被设置在隔膜的中心时，最大偏转从隔膜的中心点偏移至机械结构的附接与隔膜的周界(隔膜在这里固定至支撑结构)之间的某个地方。
在这种实施例中，改变隔膜的第一谐波，防止隔膜的中心处的最大偏转，并且根据不具有中心柱的隔膜的第二谐波发生最大偏转。因此，具有机械结构(诸如中心柱)的隔膜的新的第一谐波类似于不具有中心柱的隔膜的第二谐波。当隔膜偏转时，隔膜的偏转从位于中心的最大偏转点向隔膜周界上的固定边缘减小。通常，从隔膜中心处的最大偏转点得到的半径的大约一半被识别为隔膜的有效区域，而半径的另一半(包括隔膜周界附近的较小偏转)被识别为在有效区域外。有效区域是用于电容板MEMS声换能器的电容和灵敏度的确定因素。根据各个实施例，中心柱或机械结构的位置将有效区域偏移为带状或环状(以下称为环)有效区域，其面积大于被识别为不具有中心柱的均等大小的隔膜的半径的一半的有效区域。因此，在各个实施例中，对于相同大小的隔膜，可以增加有效区域。
在又一些实施例中，中心柱防止隔膜的塌陷并允许在隔膜塌陷或拉入的风险较小的情况下施加减小的刚度或者更大的偏压。在这种实施例中，MEMS声换能器的灵敏度可以进一步提高。
根据本文描述的各个实施例，MEMS声换能器可以是MEMS麦克风或MEMS微型扬声器。尽管本文包括的描述主要参照中心柱，但在又一些实施例中，附接至隔膜的机械结构可以具有任何形状并且可以附接至隔膜的其他部分。在具体实施例中，机械结构可以是具有中空中心区域的环或者具有矩形截面的柱。机械结构和隔膜的形状可以在不同实施例中变化。在具体实施例中，隔膜可以具有正方形，并且机械结构可以定位为远离中心并且包括在一个或多个点处附接至隔膜的一个或多个结构。
图1a和图1b示出了实施例的MEMS声换能器100a和100b的示意性顶视图。图1a示出了MEMS声换能器100a，其包括隔膜102、中心柱104和有效区域106。根据各个实施例，中心柱104固定(例如锚定)隔膜102的中心，以防止隔膜102的中心处的偏转。隔膜102具有半径R并且固定或夹钳至隔膜102的周界周围的结构层(未示出，以下参照其他附图进行描述)。此外，MEMS声换能器100a包括背板(未示出)。背板和隔膜102一起形成可变电容MEMS声换能器的电容式感应板。
如上所述，如果中心柱104被省略，则隔膜102的半径R的大约一半(即，R/2)将是有效区域。在各个实施例中，中心柱104使得隔膜102的最大偏转发生在R/2附近(由虚线表示)。在具体实施例中，隔膜102的最大偏转从R/2开始朝向中心柱104偏移。在各个实施例中，有效区域106包括具有带的环，该环具有从中心柱104开始的半径R/2的任一侧上部分延伸的大约R/2的宽度，即从大约R/4延伸到大约3·R/4。因此，如果中心柱104被去除，则有效区域106大于从中心点开始的一半半径R的对应有效区域。在这种实施例中，隔膜102的有效区域可以增加而不增加隔膜102的总体尺寸。在各个实施例中，中心柱104可以是具有各种形状的其他类型的机械连接或结构，其在中心或其他位置附接至隔膜102。
图1b示出了MEMS声换能器100b，其包括隔膜102、中心柱104、有效区域106和区段(segmentation)108。根据各个实施例，MEMS声换能器100b如上面参照图1a中的MEMS声换能器100a所述，其中在隔膜102中添加了区段108。如上所述，隔膜102由导电材料形成，其形成可变电容的板(形成有背板(未示出))。隔膜102中的区段108分离隔膜102中的导电材料的部分以减小隔膜102的寄生电容。区段还可以包括在背板(未示出)中。区段108可以如2014年5月12日提交的标题为“MEMS Device”的共同未决美国专利申请第14/275,337号所述，其内容结合于此作为参考。
图2a、图2b、图2c和图2d示出了实施例的MEMS声换能器110a、110b、110c和110d的示意性侧视图。根据各个实施例，当从上往下看时，MEMS声换能器110a、110b、110c和110d可以具有圆形隔膜和背板形状，诸如上面参照图1a和图1b中的隔膜102所述。
图2a示出了MEMS声换能器110a，其包括衬底112、结构支撑件114、隔膜116、中心柱118和背板120。根据各个实施例，背板120是与隔膜116隔开的刚性经穿孔的背板，并且隔膜116是可偏转隔膜。如上参照图1a和图1b中的中心柱104所述，中心柱118固定或锚定隔膜116的中心。中心柱118还固定或锚定至背板120。由于中心柱118固定在背板120(刚性)和隔膜116之间，所以隔膜116的最大偏转发生在中心柱118和隔膜116的周界(结构支撑件114处)之间的点处。隔膜116和背板120分别在隔膜116和背板120的周界周围附接(例如，固定、锚定或夹钳)至结构支撑件114。背板120和隔膜116一起形成(形成声换能器的)可变电容平行板电容器的顶板和底板，并且基于隔膜116的偏转提供声信号的换能。
根据各个实施例，隔膜116形成在腔111上方，其中腔111是形成在衬底112中的腔，并且背板120形成在隔膜116上方。在其他实施例中，背板120可以形成在腔111上方，并且隔膜116可形成在背板120上方。在一些实施例中，例如，腔111可以耦合至设备壳体中的声端口。在其他实施例中，腔111限定后腔(back volume)或者是后腔的一部分，并且MEMS声换能器110上方的区域耦合至设备壳体中的声端口。在各个实施例中，中心柱118可以是具有各种形状的其他类型的机械连接或结构，在中心或其他位置设置在背板120和隔膜116之间。
图2b示出了MEMS声换能器110b，其包括衬底112、结构支撑件114、隔膜116、中心柱118、背板120、背板122和中心柱124。根据各个实施例，MEMS声换能器110b是双背板声换能器，诸如双背板麦克风或微型扬声器。背板120和背板122形成用于感应隔膜116的偏转的两个感应板。中心柱118和中心柱124分别将隔膜116的中心固定至背板120和背板122。在各个实施例中，中心柱124可以是具有各种形状的其他类型的机械连接或结构，其在中心或其他位置设置在背板122和隔膜116之间。
图2c示出了MEMS声换能器110c，其包括衬底112、结构支撑件114、隔膜116、中心柱118、背板120和背板122。根据各个实施例，MEMS声换能器110c类似于MEMS声换能器110b，除了不具有中心柱124。因此，中心柱118将隔膜116固定至背板120，并且背板122不固定至背板116。
图2d示出了MEMS声换能器110d，其包括衬底112、结构支撑件114、隔膜116、背板120、背板122和中心柱124。根据各个实施例，MEMS声换能器110d类似于MEMS声换能器110b，除了不具有中心柱118。因此，中心柱124将隔膜116固定至背板122，并且背板120不固定至背板116。
在各个实施例中，中心柱118、中心柱124和结构支撑件124可以由绝缘材料形成，诸如氧化物。在一些实施例中，中心柱118或中心柱124由与结构支撑件114相同的材料形成。
图3a、图3b和图3c示出了附加实施例的MEMS声换能器100c、100d和100e的示意性顶视图。根据各个实施例，MEMS声换能器100c、100d和100e示出了用于中心柱结构的附加实施例，并且可以包括如上面参照图2a、图2b、图2c和图2d描述的背板、结构支撑件和衬底(未示出)。
图3a示出了MEMS声换能器100c，其包括与上面参照图1a所述类似的隔膜102、中心柱104和有效区域106。根据各个实施例，中心柱104具有柱半径r。柱半径r可以较小。例如，柱半径可以小于50μm。当柱半径r较小时，隔膜102的机械稳定性降低，并且有效区域106增加。
图3b示出了MEMS声换能器100d，其与上面参照图1a和图3a所述类似的包括隔膜102、中心柱104和有效区域106。对于MEMS声换能器100d来说，中心柱104的柱半径r可以大于MEMS声换能器100c的中心柱104的柱半径r。例如，柱半径r可以大于100μm。当柱半径r较大时，隔膜102的机械稳定性增加且有效区域106减小。
根据各个实施例，柱半径r可以在10μm至隔膜102的直径的大约25％的范围内，即，中心柱104的直径2·r的范围可以多达隔膜102的直径的50％。在可选实施例中，柱半径r可以在该范围外。
图3c示出了MEMS声换能器100e，其包括与上面参照图1a所述类似的隔膜102、中心柱105、有效区域106和有效区域107，其中在中心柱105内添加了有效区域107。根据一些实施例，中心柱105是管状或环状支撑件，但是也可以类似于上面参照图1a、图1b、图3a和图3b所述的中心柱104。
在这种实施例中，在中心柱105和隔膜102的周界之间，有效区域106形成在中心柱105外，并且有效区域107形成在中心柱105内。例如，中心柱105内且由中心柱105固定的区域形成小的盘状换能器隔膜，并且中心柱105外且由中心柱105固定的区域形成环状换能器隔膜。在这种实施例中，隔膜102可以是由公共隔膜层形成的同一隔膜，并且中心柱105在环中固定隔膜102以形成具有有效区域107的较小盘隔膜和具有有效区域106的较大环形隔膜。
图4a、图4b和图4c示出了实施例的换能器结构200的一部分的示意图，其包括支撑结构201、顶背板202、隔膜204、底背板206和具有通风孔210的中心柱208。换能器结构200可以是MEMS声换能器的一部分。图4a和图4b示出了中心附近的部分，包括中心柱208，而图4c示出了周界附近的部分，包括支撑结构201。
图4a示出了中心部分附近的换能器结构200的截面侧视图，以及图4b示出了中心部分附近的换能器结构的截面立体图。根据各个实施例，顶背板202、中心柱208和隔膜204包括用于均衡压力的通风孔210。例如，随着环境中发生压力改变，隔膜204的一侧上的压力超过隔膜204的另一侧上的压力，并且通风孔210平衡隔膜204的两侧上的压力。对于麦克风，由大气压改变引起的偏移会例如通过引起削波而不利地影响声音感应。因此，通风孔210可以改善MEMS麦克风或MEMS微型扬声器的操作。在另一实例中，通风孔210可以防止非常大的声压等级信号对隔膜204的损伤。
根据各个实施例，顶背板202包括绝缘层212、导电层214和绝缘层216。隔膜204包括导电层218，并且中心柱208包括绝缘层209。底背板206包括绝缘层220、导电层222和绝缘层224。区段226分割顶背板202和底背板206的部分。顶背板202上的抗粘附凸块228防止与隔膜204的粘附。此外，隔膜204上的抗粘附凸块230防止与底背板206的粘附。在各个实施例中，顶背板202包括穿孔203，并且底背板206包括穿孔207。
在各个实施例中，绝缘层212、216、209、220和224由氧化物或氧化物形成。在一些实施例中，绝缘层212、216、209、220和224由氧化硅或氮化硅形成。在特定实施例中，绝缘层212、216、220和224由氮化硅形成，并且绝缘层209由氧化硅形成。在其他实施例中，绝缘层212、216、209、220和224可以由其他绝缘材料形成，诸如其他介电材料或聚合物。
在各个实施例中，导电层214、218和222由金属或半导体形成。在特定实施例中，导电层214、218和222由多晶硅形成。在又一些实施例中，导电层214、218和222由另一半导体材料形成，诸如掺杂半导体。在可选实施例中，导电层214、218和222由铝、金、银或铂形成。
在又一些实施例中，隔膜204还可以由具有多种材料的多层形成。此外，如上面参照图2a所述，例如，在一些实施例中可以省略底背板206。在这种实施例中，顶背板202可以覆盖在隔膜204(如图所示)上方，或者隔膜204可以覆盖在顶背板202(与如图所示相反)上方。在附加实施例中，如上面参照图2b和图2d所示，代替形成在隔膜204和顶背板202之间或者除形成在隔膜204和顶背板202之间之外，中心柱208可以形成在隔膜204和底背板206之间。
图4b还示出了顶背板202中的小释放孔232和底背板206中的释放孔234。在各个实施例中，顶背板202中的小释放孔232可以控制中心柱208在制造序列期间被蚀刻的程度。在各个实施例中，小释放孔(诸如小释放孔232和小释放孔235)用于形成或限定平滑边缘。具体地，顶背板202中的小释放孔232用于从上方蚀刻限定中心柱208的位置的平滑边缘以及蚀刻支撑结构201中限定隔膜204的夹钳周界的平滑边缘。类似地，小释放孔235用于从下方蚀刻支撑结构201中限定隔膜204的夹钳周界的平滑边缘。此外，底背板206中的释放孔234可以使得任何中心柱在释放蚀刻期间从隔膜204和底背板206之间去除。在各个实施例中，可以设置释放孔234和小释放孔232以根据本文所述的各个实施例中的任何一个来定位中心柱208或通风孔210。在其他实施例中，中心柱208可以定位在隔膜204的除中心之外的各个区域中或者附接至隔膜204的除中心之外的各个区域，并且可以具有圆形或非圆形形状。
图4c示出了顶背板202、隔膜204和底背板206的周界附近的换能器结构200的截面侧视图。根据各个实施例，支撑结构201在对应的周界处夹钳或固定顶背板202、隔膜204和底背板206。支撑结构201由绝缘层209形成。在各个实施例中，在制造序列期间，支撑结构可以由多层形成。在一个示例性实施例中，绝缘层209是在多个应用中使用正硅酸乙酯(TEOS)形成的氧化硅，以在底背板206、隔膜204和顶背板202之间形成支撑层。此外，钝化层236可形成在支撑结构201上。钝化层236可以由上面参照绝缘层212、216、209、220和224描述的任何材料形成。
在各个实施例(未示出)中，可以在支撑结构201的过孔中形成金属化件以形成针对顶背板202、隔膜204和底背板206的电连接。在具体实施例中，由支撑结构201提供并且分别通过小释放孔232和小释放孔235的定位限定的用于隔膜204的顶部和底部夹钳周界未对准，如在2014年6月6日提交的标题为“System and Method for aMicrophone”的共同未决美国专利申请第14/298,529号中所描述的，其内容结合于此作为参考。
图5a、图5b、图5c、图5d和图5e示出了又一实施例的换能器结构240a、240b、240c、240d和240e的部分的截面图。换能器结构240a、240b、240c、240d和240e可以是MEMS声换能器的部分，如上面参照图4a、图4b和图4c中的换能器结构200所述，其中，在图5a、图5b、图5c、图5d和图5e中，中心柱208被可选实施例的中心凸块238a、238b、238c和238d所替代。
图5a示出了根据包括中心凸块238a(其为顶背板202中的凹陷)的实施例的换能器结构240a。中心凸块238a包括顶背板202的所有层，包括绝缘层212、导电层214和绝缘层216。中心凸块238还包括钝化层236。在这种实施例中，中心凸块238a可以在形成中心凸块238a的凹陷中在顶背板202和隔膜204之间形成较大的寄生电容。
图5b示出了根据包括中心凸块238a的另一实施例的换能器结构240b。换能器结构240b类似于换能器结构240a，除了增加了区段226。区段226通过将中心凸块238a与顶背板202电解耦并且将中心凸块238a下方的底背板206中的区域与底背板206电解耦来去除了由中心凸块238a引入的大寄生电容。
图5c示出了根据包括中心凸块238b(其为顶背板202中的凹陷)的另一实施例的换能器结构240c。换能器结构240c和中心凸块238b类似于换能器结构240n和中心凸块238a，除了从中心凸块238b去除了钝化层236。
图5d示出了根据包括中心凸块238c(其为顶背板202中的凹陷)的另一实施例的换能器结构240d。换能器结构240d和中心凸块238c类似于换能器结构240c和中心凸块238b，除了从中心凸块238c中去除了顶背板202中的导电层214。
图5e示出了根据包括中心凸块238d(其为顶背板202中的凹陷)的另一实施例的换能器结构240e。换能器结构240e和中心凸块238d类似于换能器结构240b和中心凸块238a，除了从中心凸块238d中去除了顶背板202中的导电层214。
在可选实施例中，可以包括中心凸块238a、238b、238c和238d来代替上面参照图4a、图4b和图4c描述的换能器结构200中的中心柱208。此外，在又一些可选实施例中，中心凸块238a、238b、238c和238d可以反转并且形成在底背板206和隔膜204之间。
图6a和图6b示出了另一实施例的换能器结构250的部分的示意图。图6a示出了中心部分附近的换能器结构250的侧视截面图，以及图6b示出了中心部分附近的换能器结构250的顶视图。换能器结构250可以是上面参照图4a、图4b和图4c的换能器结构200描述的MEMS声换能器的一部分，其中通风孔210被通风孔252所替代。
根据各个实施例，通风孔252在中心柱208附近形成在隔膜204中。在这种实施例中，中心柱208不包括如参照图4a、图4b和图4c中的通风孔210所述穿过其中形成的孔。如图6b的顶视图所示，通风孔252可以形成在中心柱208周围。在其他实施例中，除通风孔252之外，可以包括如上面参照图4a-4c所述的通风孔210。在又一些实施例中，除了中心柱208周围或者代替紧邻中心柱208，通风孔252可以包括在有效隔膜区域的其他区域中。
图7示出了又一实施例的换能器结构260的部分的示意图。根据实施例，换能器结构260可以是上面参照图4a、图4b和图4c的换能器结构200描述的MEMS声换能器的一部分，其中底背板206的中心部分(包括释放孔234)被开口262所替代。在换能器结构260中去除了换能器结构200中的中心柱208下方的底背板206的分段中心部分，以形成中心柱208下方的开口262。
图8示出了又一实施例的换能器结构270的一部分的示意性顶视图和截面图。根据一个实施例，换能器结构270可以是如上面参照图4a、图4b和图4c中的换能器结构200描述的MEMS声换能器的部分，其中，中心柱272包括在隔膜204和底背板206之间。在这种实施例中，小释放孔232和小释放孔235环绕中心柱208和中心柱272并控制用于形成中心柱208和中心柱272的释放蚀刻。
顶视图示出了小释放孔232在顶背板202中的定位以及穿孔203。在一些实施例中，底背板206也包括具有小释放孔235和穿孔207的相同结构。如截面A-B的映射所示，释放蚀刻期间的有效蚀刻速率可以形成不同直径的中心柱208和中心柱272。换能器结构270被示为不具有通风孔，诸如通风孔210。在又一些实施例中，类似于上面参照图4a、图4b和图4c描述的通风孔210，换能器结构270可以包括穿过顶背板202、中心柱208、隔膜204、中心柱272和底背板206的通风孔。在其他实施例中，中心柱208和中心柱272可以定位在隔膜204的除中心之外的各个区域中或者附接至隔膜204的除中心之外的各个区域，并且可以具有圆形或非圆形形状。
图9示出了又一实施例的换能器结构300的示意性顶视图和截面图，其包括隔膜302、背板304、中心环306、支撑结构308、衬底310和电接触312。根据各个实施例，换能器结构300可以类似于上面参照其他附图描述的换能器结构进行操作，但是仅包括单个背板。在各个实施例中，中心环306在中心区域中将背板304连接到隔膜302。中心环306在中心是中空的，并且隔膜302还在中心环306内是开放的。在这种实施例中，去除中心环306内的隔膜302可以减小寄生电容。
根据各个实施例，衬底310支撑背板304和隔膜302，其中支撑结构308在隔膜302和背板304之间提供间隔。换能器结构300中的每个元件的材料和结构可以如上面参照其他附图中的对应元件所述来实施。根据一些实施例，背板304可以包括结构鳍314，其为换能器结构300提供附加的机械鲁棒性。衬底310可以包括形成在背板304下方的腔311。在一些实施例中，腔311被形成为完全穿过衬底310，诸如利用背侧蚀刻工艺来形成。
图10a和图10b示出了又一实施例的换能器结构330的示意图，其包括隔膜332、背板334、机械结构336、支撑结构338、衬底340和电接触342，根据各个实施例，换能器结构330可以类似于上面参照其他附图所述的换能器结构来操作，但是包括将隔膜332的部分附接至背板334的部分以产生划分的四象限隔膜的机械结构336。在这种实施例中，机械结构336将隔膜332的每个象限划分为独立的隔膜(其通过隔膜332的周界周围的支撑结构338或机械结构336而固定在四个边缘中的每一个边缘上)。
在各个实施例中，换能器结构330中的每个元件的材料和结构可以如参照其他附图中的对应元件所述来实施。机械结构336的定位支撑隔膜332，并且将最大偏转划分到四个象限中。例如，如参照图1a和图1b所述，如果省略机械结构336且隔膜332自由移动，则根据第一谐波的隔膜332的最大偏转将发生在隔膜332的中心处。机械结构336的定位将隔膜332的中心固定或附接至背板并将最大偏转的点偏移到形成四象限隔膜的每个象限中。
在其他实施例中，机械结构336可以具有其他形状，并且定位在隔膜332的其他部分中且附接至隔膜332的其他部分。在各个实施例中，腔341形成在衬底340中且穿过衬底340。例如，腔341可以通过背侧蚀刻来形成。
图11示出了使用包括步骤402-422的制造序列400形成实施例的MEMS声换能器的方法的框图。根据各个实施例，制造序列400可用于形成MEMS声换能器，其例如上面参照图4a-4c、图6a和图6b所述具有中心柱或者例如上面参照图5a-5e所述具有中心凸块、或者具有另一机械连接结构。在各个实施例中，步骤408和412具体描述了形成和图案化中心柱。然而，在具体实施例中，中心柱的材料可以在步骤408或412中沉积，释放孔可以在步骤406或414中形成在第一或第二背板中，并且中心柱可以在步骤422的释放蚀刻期间基于步骤406或414的释放孔而被图案化。
在各个实施例中，制造序列400开始于步骤402中的衬底。衬底可以由半导体(诸如硅)或另一材料(诸如聚合物)形成。在步骤404中，可以在衬底上形成结构层。在各个实施例中，结构层可用于制造用于产生波纹状隔膜或者用于将隔膜或背板与衬底隔开的非平坦结构。例如，在具有单个背板的实施例中(其中第一背板以及步骤406和408被省略)，结构层可以是非平坦结构以在隔膜中产生波纹。在一些这样的实施例中，当在步骤410中形成隔膜层时，结构层可以是沉积的氧化物，其被光刻图案化以产生波纹。在其他这样的实施例中，结构层可以包括多层和其他技术。例如，局部硅氧化(LOCOS)工艺可用于制造具有平滑边缘的非平坦氧化物层或者具有平滑边缘的非平坦硅表面(当去除非平坦氧化物时)。LOCOS工艺包括氮化硅的沉积和氮化硅的图案化以在一些区域中露出氮化硅下方的硅。一旦露出了硅，LOCOS工艺就包括热生长具有平滑过渡边缘的在氮化硅下方延伸的氧化物层。一旦去除了氮化硅，所得到的非平坦表面就具有平滑边缘。类似地，热生长的氧化物消耗了硅衬底的一部分以产生在区域之间具有平滑边缘的位于氧化物下方的非平坦硅表面。在各个这样的实施例中，一旦隔膜设置在非平坦表面上并图案化，LOCOS工艺就可用于衬底的表面上以制备非平坦表面，其将制造波纹状的隔膜。在各个实施例中，结构层可以是氧化物或其他结构绝缘材料。
在一些实施例中，步骤404中形成的结构层用于将下一层(第一背板(步骤406)或隔膜(步骤410))与衬底隔开。因此，结构层可用作用于底背板或隔膜的间隔层。在可选实施例中，步骤404可以省略，并且步骤405可以包括直接在衬底上形成蚀刻停止层并且在蚀刻停止层上直接形成第一背板。在各个实施例中，在用于在第一背板中形成中心凸块的制备中，步骤404还可以包括在结构层中形成并图案化凸块。步骤404中形成的结构层凸块可以提供图案以形成中心凸块，其类似于上面参照图5a-图5e所述，但是与中心凸块238a、238b、238c和238d相比被反转。
在步骤450中，在结构层上形成蚀刻停止层。例如，蚀刻停止层可以是氧化硅或氮化硅。在其他实施例中，例如，蚀刻停止层可以是可选材料，诸如另一种氧化物、氮化物或氮氧化物。在又一些实施例中，蚀刻停止层可以包括多层，诸如氧化物和氮氧化物。
在步骤406中，通过形成并图案化用于第一背板的层来形成第一背板。在各个实施例中，可以根据上面参照其他附图描述的任何实施例来形成和图案化第一背板。第一背板可以通过沉积并图案化多层来形成。在示例性实施例中，步骤406包括在步骤405中形成的蚀刻停止层或者在步骤404中形成的结构层上沉积或形成第一层。第一层可以是可图案化的结构材料的绝缘层。例如，第一层可以是氧化物、氮化物、氮氧化物、其他电介质或聚合物。在具体实施例中，第一层是氧化硅或氮化硅。在各个实施例中，例如可以使用本领域已知的、与选择用于沉积或形成的材料兼容的任何方法(诸如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)或热氧化)来沉积或形成第二层。
步骤406还包括图案化第一层以形成第一背板中的穿孔、蚀刻释放孔以及通风孔。在这种实施例中，图案化第一层可以包括光刻工艺，其包括涂覆光刻胶、使用用于曝光的掩膜和显影剂溶液图案化光刻胶并且根据图案化的光刻胶蚀刻第一层。在各个实施例中，这种图案化可以包括光刻、电子束光刻、离子束或光刻。在又一些实施例中，图案化可以包括x射线光刻、机械压印图案化或者微尺度(或纳米尺度)印刷技术。如本领域技术人员所理解的，可以在一些实施例中使用用于图案化第一层的又一些方法。
步骤406还可以包括形成导电的第二层。在一些实施例中，第二层可以为多晶硅。在其他实施例中，第二层是诸如银、金、铝或铂的金属。在又一些实施例中，第二层是任何类型的半导体，诸如掺杂半导体材料。在可选实施例中，第二层可以是诸如铜的另一金属。例如，可以使用本领域技术人员已知的、与选择用于沉积或形成的材料兼容的任何方法(诸如电镀、CVD、PVD)来沉积或形成第二层。
步骤406还可以包括图案化第二层。可以使用参照步骤406中的第一层描述的任何技术来执行图案化第二层。第二层可以被图案化以形成第一背板的导电层。例如，第二层可以被图案化以形成具有穿孔、蚀刻释放孔和通风孔的电路感应板。此外，例如，第二层可以被图案化以包括区段，诸如上面参照图4a描述的区段226。类似地，在涉及用于其他类型的换能器的其他结构的其他实施例中，可以根据换能器的特定类型来图案化第二层。
步骤406还包括在第二层的顶部上沉积或形成第三层。第三层是可使用参照第一层描述的任何技术或材料形成的绝缘层。此外，可以如上面参照步骤406的第一层所述来图案化第三层。因此，步骤406包括形成和图案化绝缘材料、导电材料和绝缘材料的三层堆叠。在其他实施例中，步骤406可以包括根据所形成的具体结构来形成和图案化任何数量的层。
根据各个实施例，步骤406可以包括形成中心凸块，诸如上面参照图5a-5e描述的中心凸块238a、238b、238c和238d的反转版本。第一背板可以形成有中心凸块，其形成在步骤404中任选形成的结构层凸块上方。在各个实施例中，形成在第一背板中的中心凸块可以包括任何附加的图案化或层变化，例如如上面参照图5a-5e所述。
在又一些实施例中，步骤406还可以包括沉积或形成牺牲层并对牺牲层以及第一层、第二层或第三层执行平坦化步骤的附加步骤。例如，在各个实施例中，可以对牺牲层以及第一层、第二层或第三层施加化学机械抛光(CMP)。作为另一实施例，可以一起图案化第一层、第二层和第三层。例如，可以一个接一个地沉积或形成第一层、第二层和第三层，并且可以使用单个掩模来图案化包括所有三层的第一背板。在这种实施例中，可以执行蚀刻步骤，其包括对第一层、第二层和第三层的单个选择性蚀刻。可选地，可以利用多种选择性蚀刻剂来使用蚀刻序列。
在步骤406之后，步骤408包括形成和图案化结构层(诸如TEOS氧化物)。执行步骤408中的形成和图案化以提供用于隔膜的间隔。结构层可以被图案化以形成用于隔膜的抗粘附凸块。还可以图案化结构层以形成用于隔膜的波纹，如上面参照步骤404所述。此外，步骤408中形成的结构层可以包括多个沉积或平坦化步骤，诸如CMP。
根据各个实施例，步骤408还可以包括在第一背板和隔膜之间形成中心柱。可以在结构层将隔膜与第一背板分离的同时形成和图案化中心柱。例如，如上参照图4a、图4b和图4c所述的中心柱208可以在步骤408中形成。在一些实施例中，可以省略底背板和隔膜之间的中心柱。
步骤410包括形成隔膜层并图案化隔膜。例如，隔膜层可以由多晶硅形成。在其他实施例中，隔膜层可以由其他导电材料(诸如掺杂半导体或金属)形成。在各个实施例中，例如，根据上面参照图4a-4c、图5a-5e、图6a和图6b所述的任何实施例来形成和图案化隔膜。例如，步骤410中的图案化隔膜层可以包括限定隔膜形状或结构的光刻工艺。基于步骤408中形成的结构，隔膜可以包括抗粘附凸块。在各个实施例中，步骤410中的隔膜可以如上面参照步骤406中的第二层所述来形成和图案化。可以利用一个或多个通风孔来图案化隔膜。
在各个实施例中，步骤412包括形成和图案化附加结构材料，诸如TEOS氧化物。类似于步骤408，结构材料可以在步骤412中形成和图案化以将第二背板与隔膜隔开并且在第二背板中提供抗粘附凸块。
如上面参照步骤408所述，步骤412还可以包括在第一背板和隔膜之间形成中心柱。可以在结构层将隔膜与第二背板分离的同时形成和图案化中心柱。例如，如上面参照图4a、图4b和图4c所述，可以在步骤412中形成中心柱208。在一些实施例中，可以省略顶背板和隔膜之间的中心柱。在可选实施例中，如上面参照步骤404和406以及参照图5a-5e所述，在用于中心凸块的制备中，可以在附加结构层中形成凹陷或孔。
步骤414包括形成和图案化第二背板的层。在一些实施例中，步骤414中的形成和图案化例如包括层的沉积和光刻图案化。步骤414中的第二背板可以如上面参照步骤406中的形成和图案化第一背板所述那样来形成和图案化。因此，第二背板可以包括绝缘层、导电层和绝缘层的三层堆叠。在各个实施例中，可以省略第二背板和步骤412中形成的结构层。在不省略第二背板的其他实施例中，可以根据上面参照其他附图描述的任何实施例来形成和图案化第二背板。在一些实施例中，可以省略第一背板且包括第二背板。在这种实施例中，可以省略步骤406和步骤408以在步骤405的蚀刻停止层或步骤404的结构层上形成步骤410的隔膜。与上面参照步骤406所述类似，步骤414可以包括在步骤412的凹陷或孔中形成中心凸块，其中，中心凸块如上面参照步骤404和406以及参照图5a-5e所述。
在步骤414之后，步骤416包括在各个实施例中形成和图案化附加结构材料。结构材料可以是TEOS氧化物。在一些实施例中，对于后续的蚀刻步骤或图案化步骤，结构材料被沉积为牺牲材料或掩蔽材料。步骤418包括形成和图案化接触焊盘。步骤418中的形成和图案化接触焊盘可以包括在现有层中蚀刻接触孔并提供针对第二背板、隔膜、第一背板和衬底的开口。在形成针对每个对应结构或层的开口之后，可以通过在开口中沉积导电材料(诸如金属)并图案化导电材料以形成独立的接触焊盘来形成接触焊盘。在各个实施例中，金属可以是铝、银或金。可选地，例如，金属可以包括导电膏或其他金属(诸如铜)。
在各个实施例中，步骤420包括在步骤402的衬底中执行背侧蚀刻工艺，诸如Bosch蚀刻工艺。背侧蚀刻工艺在衬底中形成腔，其可以耦合至用于制造的麦克风的声端口或者可以形成参考腔。步骤422包括执行释放蚀刻以去除保护和固定第一背板、隔膜和第二背板的结构材料。在步骤422的释放蚀刻之后，可以在覆盖在腔上方的感应部分中释放第一背板、隔膜和第二背板。在一些实施例中，隔膜可以自由移动，且第一背板和第二背板可以是刚性的。如上面参照制造序列400所述，步骤422中的释放蚀刻可以基于第一背板或第二背板中的释放蚀刻孔的定位形成各个实施例的中心柱(如步骤408和412所述)。在各个实施例中，可以在背板或隔膜的周界周围蚀刻步骤404、408和412的结构层以形成锥形夹钳边缘，如2011年3月31日提交的标题为“Micromechanical sound transducer having a membranesupport with tapered surface”的美国专利第8,461,655号所述，其内容结合于此作为参考。
如上所述，可以在具体实施例中修改制造序列400，以仅包括单个背板和隔膜。本领域技术人员应该理解，可以对上述一般的制造序列进行各种修改，以提供本领域技术人员已知的各种优势和修改，同时仍然包括本发明的各个实施例。在一些实施例中，制造序列400可以实施为形成例如MEMS微型扬声器或MEMS麦克风。在其他实施例中，制造序列400可以实施为形成压力传感器。
根据一个实施例，一种微机电系统(MEMS)换能器包括：第一电极；第二电极，在第二电极的周界处固定至锚；以及机械支撑件，与第二电极的周界处的锚分离并且连接至第一电极和第二电极。机械支撑件固定至第二电极的一部分，使得在操作期间，在机械结构与第二电极的周界之间发生第二电极的最大偏转。其他实施例包括对应的系统和装置，每一个都被配置为执行对应的实施例的方法。
在各个实施例中，第一电极为经穿孔的背板，并且第二电极为可偏转隔膜。可偏转隔膜可以具有直径和厚度，其中直径至少大于厚度的1000倍。在一些实施例中，MEMS换能器还包括第三电极。MEMS换能器还可以包括连接至第三电极和第二电极的附加机械支撑件。在一些实施例中，第一电极是经穿孔的第一背板，第二电极是可偏转隔膜，以及第三电极是经穿孔的第二背板。
在各个实施例中，机械支撑件包括固定至第二电极的中心部分的柱。机械支撑件可以包括连接在第一电极和第二电极之间的划分结构，其中划分结构将第二电极划分为多个可偏转区域，每个区域都具有最大偏转点。在一些实施例中，划分结构被配置为将第二电极划分为四个可偏转区域，以及第二电极包括通过划分结构划分为四个可偏转象限的四象限隔膜。
根据一个实施例，一种MEMS换能器包括：背板，具有夹钳部分和释放部分；隔膜，与背板隔开，隔膜具有夹钳部分和释放部分；以及柱，连接至背板的释放部分的中心区域和隔膜的释放部分的中心区域。其他实施例包括对应的系统和装置，每一个都被配置为执行对应的实施例的方法。
在各个实施例中，柱包括形成在背板和隔膜之间的单一绝缘材料。MEMS换能器还可以包括形成在柱的中心和隔膜的中心的通风孔。在一些实施例中，MEMS换能器还可以包括在柱周围的隔膜中形成的多个通风孔。MEMS换能器还可以包括形成在隔膜中的通风孔。
在各个实施例中，背板包括覆盖在隔膜上方的刚性且经穿孔的结构。MEMS换能器还可以包括具有夹钳部分和释放部分的附加背板。在这种实施例中，附加背板设置在隔膜的与背板相反的一侧上。在一些实施例中，MEMS换能器还可以包括连接至背板的夹钳部分和隔膜的夹钳部分的结构支撑件。柱可以由与结构支撑件相同的材料形成。在一些实施例中，结构支撑件和柱由氧化硅形成。
根据一个实施例，一种形成MEMS换能器的方法包括：形成第一经穿孔的背板；形成结构层；在第一经穿孔的背板的一部分中形成第一机械支撑件；以及形成可偏转隔膜。可偏转隔膜在可偏转隔膜的周界处固定至结构层，并且通过结构层和第一机械支撑件与第一经穿孔的背板隔开。第一机械支撑件连接至第一经穿孔的背板的一部分和可偏转隔膜的一部分，并且在可偏转隔膜的周界内连接至第一经穿孔的背板的一部分。其他实施例包括对应的系统和装置，每一个都被配置为执行对应的实施例的方法。
在各个实施例中，该方法还包括：形成第二经穿孔的背板。该方法可进一步包括：在第二经穿孔的背板的一部分中形成第二机械支撑件。第二机械支撑件连接至第二经穿孔的背板的一部分和可偏转隔膜的一部分。在一些实施例中，第一经穿孔的背板形成在可偏转隔膜下方并且覆盖在衬底中的腔上方。第一经穿孔的背板形成在可偏转隔膜上方并且覆盖在衬底中的腔上方。
在各个实施例中，该方法还包括：在第一经穿孔的背板中形成区段。该方法还可以包括：在可偏转隔膜中形成通风孔。可以在隔膜和第一机械支撑件中形成通风孔。在一些实施例中，在第一机械支撑件周围的隔膜中形成通风孔。形成结构层和形成第一机械支撑件可以包括：沉积单一结构材料；以及图案化单一结构材料以形成第一机械支撑件和结构层。在一些实施例中，单一结构材料包括氧化硅。
在一些实施例中，形成第一机械支撑件包括：形成固定至第一经穿孔的背板的中心部分和固定至可偏转隔膜的中心部分的柱。形成第一机械支撑件可以包括：形成连接在第一经穿孔的背板和可偏转隔膜之间的划分结构。在一些实施例中，形成划分结构包括将可偏转隔膜划分为多个可偏转区域，每个区域都具有最大偏转点。在一些实施例中，划分可偏转隔膜包括：通过使用所述划分结构将可偏转隔膜划分为四个可偏转象限来形成四象限隔膜。
根据一个实施例，一种MEMS声换能器包括：可变电容传感器，包括可偏转隔膜和耦合至可偏转隔膜的机械支撑件。在这种实施例中，可偏转隔膜的第一谐波在可偏转隔膜的周界与可偏转隔膜的中心之间的区域中产生可偏转隔膜的最大偏转。其他实施例包括对应的系统和装置，每一个都被配置为执行对应的实施例的方法。
在各个实施例中，可变电容传感器还包括刚性经穿孔的背板。可偏转隔膜和刚性经穿孔的背板在衬底中的腔上方被隔开且释放。在一些实施例中，可变电容传感器还包括附加刚性经穿孔的背板，附加刚性经穿孔的背板被设置在可偏转隔膜的与刚性经穿孔的背板相反的一侧上。
本文所述各个实施例的优点可以包括MEMS换能器，其具有附接至固定在周界周围的隔膜的中心柱，这允许增加有效区域，从而增加换能器的灵敏度并增加结构鲁棒性。在这种实施例中，隔膜可以根据隔膜的第二谐波偏转或振荡，同时中心柱去除隔膜的第一谐波。因此，最大偏转发生在中心柱和隔膜的周界之间而不发生在隔膜的中心(其固定至中心柱)。
虽然参照所示实施例描述了本发明，但本说明书不用于限制。本领域技术人员在阅读说明书的基础上可以实施所述实施例的各种修改和组合以及本发明的其他实施例。因此，所附权利要求涵盖任何这种修改或实施例。

Claims (36)

1.一种微机电系统(MEMS)换能器，包括：
第一电极；
第二电极，在所述第二电极的周界处固定至锚；以及
机械支撑件，与所述第二电极的周界处的所述锚分离并且机械地连接至所述第一电极和所述第二电极，其中，所述机械支撑件固定至所述第二电极的一部分，使得在操作期间，在所述机械支撑件与所述第二电极的周界之间发生所述第二电极的最大偏转。
2.根据权利要求1所述的MEMS换能器，其中，所述第一电极是经穿孔的背板，并且所述第二电极是可偏转隔膜。
3.根据权利要求2所述的MEMS换能器，其中，所述可偏转隔膜具有直径和厚度，并且所述直径至少大于所述厚度的1000倍。
4.根据权利要求1所述的MEMS换能器，还包括第三电极。
5.根据权利要求4所述的MEMS换能器，还包括连接至所述第三电极和所述第二电极的附加机械支撑件。
6.根据权利要求4所述的MEMS换能器，其中，所述第一电极是经穿孔的第一背板，所述第二电极是可偏转隔膜，以及所述第三电极是经穿孔的第二背板。
7.根据权利要求1所述的MEMS换能器，其中，所述机械支撑件包括固定至所述第二电极的中心部分的柱。
8.根据权利要求1所述的MEMS换能器，其中，所述机械支撑件包括连接在所述第一电极和所述第二电极之间的划分结构，所述划分结构被配置为将所述第二电极划分为多个可偏转区域，每个区域都具有最大偏转点。
9.根据权利要求8所述的MEMS换能器，其中
所述划分结构被配置为将所述第二电极划分为四个可偏转区域；以及
所述第二电极包括通过所述划分结构划分为四个可偏转象限的四象限隔膜。
10.一种微机电系统(MEMS)换能器，包括：
背板，具有夹钳部分和释放部分；
隔膜，与所述背板隔开，所述隔膜具有夹钳部分和释放部分；以及
柱，连接至所述背板的释放部分的中心区域和所述隔膜的释放部分的中心区域。
11.根据权利要求10所述的MEMS换能器，其中，所述柱包括形成在所述背板和所述隔膜之间的单一绝缘材料。
12.根据权利要求11所述的MEMS换能器，还包括形成在所述柱的中心和所述隔膜的中心中的通风孔。
13.根据权利要求10所述的MEMS换能器，还包括在所述柱周围形成在所述隔膜中的多个通风孔。
14.根据权利要求10所述的MEMS换能器，还包括形成在所述隔膜中的通风孔。
15.根据权利要求10所述的MEMS换能器，其中，所述背板包括覆盖在所述隔膜上方的刚性且经穿孔的结构。
16.根据权利要求10所述的MEMS换能器，还包括具有夹钳部分和释放部分的附加背板，其中所述附加背板被设置在所述隔膜的与所述背板相反的一侧上。
17.根据权利要求10所述的MEMS换能器，还包括连接至所述背板的夹钳部分和所述隔膜的夹钳部分的结构支撑件。
18.根据权利要求17所述的MEMS换能器，其中，所述柱由与所述结构支撑件相同的材料形成。
19.根据权利要求18所述的MEMS换能器，其中，所述结构支撑件和所述柱由氧化硅形成。
20.一种形成微机电系统(MEMS)换能器的方法，所述方法包括：
形成第一经穿孔的背板；
形成结构层；
在所述第一经穿孔的背板的一部分中形成第一机械支撑件；以及
形成可偏转隔膜，其中：
所述可偏转隔膜在所述可偏转隔膜的周界处固定至所述结构层，
所述可偏转隔膜通过所述结构层和所述第一机械支撑件而与所述第一经穿孔的背板隔开，
所述第一机械支撑件连接至所述第一经穿孔的背板的所述一部分和所述可偏转隔膜的一部分，并且
所述第一机械支撑件在所述可偏转隔膜的周界内连接至所述第一经穿孔的背板的所述一部分。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括：形成第二经穿孔的背板。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括：在所述第二经穿孔的背板的一部分中形成第二机械支撑件，其中所述第二机械支撑件连接至所述第二经穿孔的背板的所述一部分和所述可偏转隔膜的所述一部分。
23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第一经穿孔的背板形成在所述可偏转隔膜下方并且覆盖在所述衬底中的腔上方。
24.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第一经穿孔的背板形成在所述可偏转隔膜上方并且覆盖在所述衬底中的腔上方。
25.根据权利要求20所述的方法，还包括：在所述第一经穿孔的背板中形成区段。
26.根据权利要求20所述的方法，还包括：在所述可偏转隔膜中形成通风孔。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，在所述隔膜和所述第一机械支撑件中形成所述通风孔。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，在所述第一机械支撑件周围的所述隔膜中形成所述通风孔。
29.根据权利要求20所述的方法，其中，形成所述结构层和形成所述第一机械支撑件包括：
沉积单一结构材料；以及
图案化所述单一结构材料以形成所述第一机械支撑件和所述结构层。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述单一结构材料包括氧化硅。
31.根据权利要求20所述的方法，形成所述第一机械支撑件包括：形成固定至所述第一经穿孔的背板的中心部分和固定至所述可偏转隔膜的中心部分的柱。
32.根据权利要求20所述的方法，其中，形成所述第一机械支撑件包括：形成连接在所述第一经穿孔的背板和所述可偏转隔膜之间的划分结构，其中形成所述划分结构包括将所述可偏转隔膜划分为多个可偏转区域，每个区域都具有最大偏转点。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，划分所述可偏转隔膜包括：通过使用所述划分结构将所述可偏转隔膜划分为四个可偏转象限来形成四象限隔膜。
34.一种微机电系统(MEMS)声换能器，包括：
可变电容传感器，包括可偏转隔膜和耦合至所述可偏转隔膜的机械支撑件；以及
其中，所述可偏转隔膜的第一谐波在所述可偏转隔膜的周界与所述可偏转隔膜的中心之间的区域中产生所述可偏转隔膜的最大偏转。
35.根据权利要求34所述的MEMS声换能器，其中，所述可变电容传感器还包括刚性经穿孔的背板，所述可偏转隔膜和所述刚性经穿孔的背板在所述衬底中的腔上方被隔开且释放。
36.根据权利要求35所述的MEMS声换能器，其中，所述可变电容传感器还包括附加刚性经穿孔的背板，所述附加刚性经穿孔的背板被设置在所述可偏转隔膜的与所述刚性经穿孔的背板相反的一侧上。
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