CN108966101B - 单隔膜换能器结构 - Google Patents

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Abstract

公开了一种换能器结构，该换能器结构包括具有开口的载体和悬挂结构，该悬挂结构被装配在载体上并且至少部分地在该载体的开口之上延伸。该换能器结构可进一步包括，将该悬挂结构配置为通过改变悬挂结构和载体之间的距离，在悬挂结构和载体之间提供静电场。可替换地，该悬挂结构可被配置为响应于被提供在悬挂结构的部分和载体之间的静电力，改变悬挂结构和载体之间的距离。

Description

单隔膜换能器结构
本申请是申请日为2015年3月5日、申请号为201510098513.5、发明名称为“单隔膜换能器结构”的申请的分案申请。
技术领域
各种实施例总的涉及换能器结构，该换能器结构可包括隔膜(diaphragm)结构并且能够生成和/或测量给定的静电场。
背景技术
许多常规换能器将膜运动转换成与隔膜挠度的大小成比例的电压。通常地，这些换能器系统的灵敏度受限于来自各种源的电噪声形式的信号干扰。例如，在常规电容式麦克风中，一些信号干扰的来源可包括以下项中的一种或多种：在麦克风壳体中的声音入口开口的大小；穿过电容器间隙的气流；以及转换器电路系统的阻抗。
发明内容
在各种实施例中，提供一种换能器结构。该换能器结构可包括具有开口的载体和悬挂结构，该悬挂结构被装配在载体上并且至少部分地在该载体的开口之上延伸。该悬挂结构可被配置为通过改变悬挂结构和载体之间的距离，在悬挂结构的部分和载体之间提供静电场；或者该悬挂结构可被配置为响应于被提供在悬挂结构的部分和载体之间的静电力，改变悬挂结构和载体之间的距离。
附图说明
在附图中，相似的附图标记贯穿不同的视图通常指的是相同的部件。附图不一定是按比例的，重点反而通常被放在说明本发明的原理。在下面的具体实施方式中，本发明的各种实施例参考下面的附图进行描述，其中：
图1A示出了一种依照各种实施例的换能器结构的剖视图；
图1B示出了图1A中所示的换能器的顶视图；
图2A示出了一种依照各种实施例的换能器结构的剖视图；
图2B示出了图2A中所示的换能器的顶视图；
图3A示出了一种依照各种实施例的换能器结构的剖视图；
图3B示出了图3A中所示的换能器的顶视图；
图4A-4C示出了一种方法的流程图，该方法可被用于构建依照各种实施例的换能器。
具体实施方式
下面具体实施方式涉及附图，附图以说明的方式示出了本发明可被实施的特定细节和实施例。
词语“示例性(exemplary)”在本文中被使用意为“作为示例(example)、例证(instance)或者说明(illustration)”。在本文中被描述为“示例性”的任何实施例或设计并不一定被理解为首选的或者优于其他实施例或设计。
相对于在侧面或者表面之“上(over)”形成的沉积材料使用的词语“上”，可在本文中被用于意为该沉积材料可“直接在…上(directly on)”形成，例如与所表明的侧面或者表面直接接触。相对于在侧面或者表面之“上(over)”形成的沉积材料使用的词语“上”，可在本文中被用于意为沉积材料可“间接在…上(indirectly on)”被形成，以一层或者多层其他的层被布置在所表明的侧面或者表面和该沉积材料之间。
在各种实施例中，隔膜可包括板(plate)或膜(membrane)。板可被理解为是在压力下的隔膜。此外，膜可被理解为是在张力(tension)下的隔膜。虽然各种实施例将在下文中参考膜进行更加详细的描述，其可替换地可被提供为板，或总的来说被提供为隔膜。
根据各种实施例，如图1A和图1B中所示，换能器结构100被公开。该换能器结构100可包括具有开口104的载体102和悬挂结构106，悬挂结构106被装配在载体102上并且至少部分地在载体102的开口104之上延伸。根据各种实施例，悬挂结构106可通过装配结构108被装配在载体102上。在各种实施例中，装配结构108可被实施为多个装配结构。
根据各种实施例，载体102可以是半导体衬底(比如，硅衬底)。载体102可根据给定应用的需求包括以下项或基本由以下项组成：其他半导体材料(比如，锗、硅化锗、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、铟镓锌氧化物)或者其他元素半导体和/或化合物半导体(例如，III-V化合物半导体(比如，砷化镓、磷化铟)、II-VI化合物半导体、三元化合物半导体或四元化合物半导体)。载体102可包括其他材料或材料的组合，或者基本上由其他材料或材料的组合组成，例如根据给定应用的需求可以是各种电介质、金属和聚合物。载体102可包括例如玻璃和/或各种聚合物，或者基本由玻璃和/或各种聚合物组成。载体102可以是绝缘体上硅(SOI,silicon-on-insulator)结构。载体102可以是印刷电路板。载体102可具有在约100μm至约700μm范围内的厚度T1，例如在约150μm至约650μm的范围内，例如在约200μm至约600μm的范围内，例如在约250μm至约550μm的范围内，例如在约300μm至约500μm的范围内，例如在约350μm至约450μm的范围内。载体102可具有至少约100μm的厚度T1，例如至少约150μm，例如至少约200μm，例如至少约250μm，例如至少约300μm。载体102可具有小于或等于约700μm的厚度T1，例如小于或等于约650μm，例如小于或等于约600μm，例如小于或等于约550μm，例如小于或等于约500μm。
根据各种实施例，开口104可通过各种技术(例如，深反应离子蚀刻、各向同性气相蚀刻、气相蚀刻、湿蚀刻、各向同性干蚀刻、等离子体蚀刻、激光钻孔、各种磨削技术等)被形成在载体102中。开口104可以是正方形或在形状上基本是正方形。开口104可以是矩形或在形状上基本是矩形。根据各种实施例，开口104可以是圆形或在形状上基本是圆形。开口104可以是卵形或在形状上基本是卵形。根据各种实施例，开口104可以是三角形或在形状上基本是三角形。开口104可以是十字形或基本是十字形形状。根据各种实施例，开口104可被形成为给定应用所需求的任何形状。根据各种实施例，开口104可被实施为孔，该孔完全贯穿载体102的至少一部分。根据各种实施例，开口104可被实施为在载体102的表面上的凹口。
根据各种实施例，悬挂结构106可包括半导体材料(例如，硅)或可基本由半导体材料组成。根据各种实施例，悬挂结构106可根据给定应用所需求的包括以下项或基本由以下项组成：其他半导体材料(比如，锗、硅化锗、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、铟镓锌氧化物)或者其他元素半导体和/或化合物半导体(例如，III-V化合物半导体(比如，砷化镓、磷化铟)、II-VI化合物半导体、三元化合物半导体或四元化合物半导体)。悬挂结构106可包括以下项中的至少一种或或基本由以下项中的至少一种组成：金属、介电材料、压电材料、压阻材料和铁电材料。根据各种实施例，悬挂结构106可被实施为膜结构。
根据各种实施例，悬挂结构106可具有在约100nm至约1μm范围内的厚度T2，例如在约150nm至约900nm的范围内，例如在约200nm至约800nm的范围内，例如在约250nm至约700nm的范围内，例如在约300nm至约600nm的范围内，例如在约350nm至约500nm的范围内，例如在约400nm至约450nm的范围内。悬挂结构106可具有至少约100nm的厚度T2，例如至少约150nm，例如至少约200nm，例如至少约250nm，例如至少约300nm，例如至少约350nm，例如至少约400nm。悬挂结构106可具有小于或等于约1μm的厚度T2，例如小于或等于约900nm，例如小于或等于约800nm，例如小于或等于约700nm，例如小于或等于约600nm，例如小于或等于约500nm，例如小于或等于约450nm。
根据各种实施例，悬挂结构106可通过各种制造技术(例如，物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积和分子束外延等)被形成在装配结构108的顶表面108a之上。
根据各种实施例，装配结构108可通过各种制造技术(例如，物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积和分子束外延等)被形成在载体102的顶表面102a的至少一部分之上。装配结构108的至少一部分可被布置在悬挂结构106的底表面106b和载体102的顶表面102a之间。换言之，装配结构108可支撑悬挂结构。根据各种实施例，装配结构108可被配置为使悬挂结构106与载体102电隔离。
根据各种实施例，装配结构108可包括各种电介质(例如，氧化硅、氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅酸盐玻璃)和各种等离子氧化物，或者基本由各种电介质和各种等离子氧化物组成。根据各种实施例，装配结构108可具有在约1μm至约300μm范围内的厚度T3，例如在约10μm至约250μm的范围内，例如在约25μm至约200μm的范围内，例如在约50μm至约150μm的范围内，例如在约75μm至约100μm的范围内。在各种实施例中，装配结构108可具有至少约1μm的厚度，例如至少约10μm，例如至少约25μm，例如至少约50μm，例如至少约75μm。在各种实施例中，装配结构108可具有小于或等于约300μm的厚度，例如小于或等于约250μm，例如小于或等于约200μm，例如小于或等于约150μm，例如小于或等于约100μm。
根据各种实施例，导电层110可被形成在载体102的部分之上。导电层110可被布置在载体102的顶表面102a的部分之上。导电层110可被布置在载体102的顶表面102a由装配结构108和开口104划定的部分之上。根据各种实施例，装配结构108的内边沿108e和开口104的边沿104a之间的距离D1可在约1μm至约300μm的范围内，例如在约10μm至约250μm的范围内，例如在约25μm至约200μm的范围内，例如在约50μm至约150μm的范围内，例如在约75μm至约100μm的范围内。在各种实施例中，该距离D1可以是至少约1μm，例如至少约10μm，例如至少约25μm，例如至少约50μm，例如至少约75μm。在各种实施例中，该距离D1可以小于或等于约300μm，例如小于或等于约250μm，例如小于或等于约200μm，例如小于或等于约150μm，例如小于或等于约100μm。
导电层110可以是正方形或在形状上基本是正方形。导电层110可以是矩形或在形状上基本是矩形。根据各种实施例，导电层110可以是圆形或在形状上基本是圆形。导电层110可以是卵形或在形状上基本是卵形。根据各种实施例，导电层110可以是三角形或在形状上基本是三角形。导电层110可以是十字形或基本是十字形形状。根据各种实施例，导电层110可被形成为给定应用所需求的任何形状。
根据各种实施例，导电层110可具有在约1μm至约300μm范围内的厚度，例如在约10μm至约250μm的范围内，例如在约25μm至约200μm的范围内，例如在约50μm至约150μm的范围内，例如在约75μm至约100μm的范围内。根据各种实施例，导电层110可具有至少约1μm的厚度，例如至少约10μm，例如至少约25μm，例如至少约50μm，例如至少约75μm。根据各种实施例，导电层110可具有小于或等于约300μm的厚度，例如小于或等于约250μm，例如小于或等于约200μm，例如小于或等于约150μm，例如小于或等于约100μm。
根据各种实施例，导电层110可包括各种金属(例如，铝、银、铜、镍)和各种合金(比如，铝银和铜镍)，或者基本由各种金属和各种合金组成。根据各种实施例，导电层110可包括各种半导体材料或基本由各种半导体材料组成，该半导体材料可被掺杂从而其是导电的，例如以硼、磷或砷进行重掺杂的多晶硅层。
根据各种实施例，悬挂结构106可被配置为在悬挂结构106的至少一部分和载体102之间提供静电场。悬挂结构106和导电层110可被配置为提供该静电场。该静电场可通过改变悬挂结构106的底表面106b和导电层110之间的距离D2被提供。根据各种实施例，当悬挂结构106处于静态时所测得的该距离D2可在约1μm至约300μm的范围内，例如在约10μm至约250μm的范围内，例如在约25μm至约200μm的范围内，例如在约50μm至约150μm的范围内，例如在约75μm至约100μm的范围内。根据各种实施例，当悬挂结构106处于静态时所测得的该距离D2可以是至少约1μm，例如至少约10μm，例如至少约25μm，例如至少约50μm，例如至少约75μm。根据各种实施例，当悬挂结构106处于静态时所测得的该距离D2可以小于或等于约300μm，例如小于或等于约250μm，例如小于或等于约200μm，例如小于或等于约150μm，例如小于或等于约100μm。
根据各种实施例，当悬挂结构106处于静态时所测得的该距离D2可在传感器结构100的制造过程期间，通过在悬挂结构106的底表面106b和载体102的顶表面102a之间提供牺牲层(未示出)被形成。根据各种实施例，该牺牲层可通过各种蚀刻技术(例如，各向同性气相蚀刻、气相蚀刻、湿蚀刻、各向同性干蚀刻、等离子体蚀刻等)被移除。根据各种实施例，该牺牲层的厚度可确定距离D2，并因此确定悬挂结构106的底表面106b和载体102的顶表面102a之间的距离。
根据各种实施例，悬挂结构106可被配置为响应于被提供在悬挂结构106的部分和载体102之间的静电力，改变距离D2。该静电力可由导电层110提供。
根据各种实施例，如图1B中所示，悬挂结构106的部分可被配置为多个指状结构112。指状结构112可沿着悬挂结构106的边沿区域被布置。根据各种实施例，指状结构112可沿着悬挂结构106的至少两个边沿被布置。指状结构112可被固定至装配结构108的顶表面108a的部分，并且可被布置在装配结构108和悬挂结构106的被悬挂在开口104之上的中心部分114之间。
根据各种实施例，指状结构112可具有例如在约5μm至约50μm范围内的宽度W1，例如在约5μm至约10μm的范围内，例如在约10μm至约20μm的范围内，例如在约20μm至约35μm的范围内，例如在约35μm至约50μm的范围内。根据各种实施例，指状结构112可具有例如在约50μm至约500μm范围内的长度L1，例如在约50μm至约60μm的范围内，例如在约60μm至约80μm的范围内，例如在约80μm至约100μm的范围内，例如在约100μm至约125μm的范围内，例如在约125μm至约150μm的范围内，例如在约150μm至约200μm的范围内，例如在约200μm至约250μm的范围内，例如在约250μm至约300μm的范围内，例如在约300μm至约500μm的范围内。
根据各种实施例，指状结构112可包括与悬挂结构106相同的材料，或者可基本由与悬挂结构106相同的材料的组成。根据各种实施例，该指状结构和悬挂结构106可(例如，单片地)整体地被形成。
根据各种实施例，悬挂结构106的中心部分114可以是正方形或在形状上基本是正方形。根据各种实施例，悬挂结构106的中心部分114可以是矩形或在形状上基本是矩形。根据各种实施例，悬挂结构106的中心部分114可以是圆形或在形状上基本是圆形。根据各种实施例，悬挂结构106的中心部分114可以是卵形或在形状上基本是卵形。根据各种实施例，悬挂结构106的中心部分114可以是三角形或在形状上基本是三角形。根据各种实施例，悬挂结构106的中心部分114可以是十字形或基本是十字形形状。根据各种实施例，悬挂结构106的中心部分114可被形成为给定应用所需求的任何形状。
根据各种实施例，如图2A和图2B中所示，换能器结构100可包括至少一个张力结构202。该至少一个张力结构202可被实施为多个张力结构。根据各种实施例，该至少一个张力结构202可被形成在悬挂结构106之上。该至少一个张力结构202可被形成在悬挂结构106的顶表面106a的部分之上。根据各种实施例，该至少一个张力结构202可被布置在悬挂结构106的顶表面106a的边沿区域之上。换言之，该至少一个张力结构202可被形成在悬挂结构106未在载体102的开口104之上悬垂和/或延伸的部分之上。根据各种实施例，该至少一个张力结构202可使悬挂结构106的部分偏转和/或变形，从而悬挂结构106在载体102包括开口104的部分之上形成冠状(canopy-like)结构。根据各种实施例，张力结构202可使悬挂结构106的部分偏转，并且呈现基本S型曲线形状。悬挂结构106未被该至少一个张力结构202所覆盖的部分(由指示S1表示)可保持基本平面并且与载体102的顶表面102a平行。根据各种实施例，由于被提供在导电层110和悬挂结构106之间的静电力，悬挂结构106的部分S1可偏转和/或振荡。
根据各种实施例，在悬挂结构106处于静态时所测得的距离D2可通过在悬挂结构106的顶表面106a的部分之上形成该至少一个张力结构202被实施。根据各种实施例，该至少一个张力结构202可具有基本上高于悬挂结构106的压缩残余应力(compressiveresidual stress)的压缩残余应力。根据各种实施例，该至少一个张力结构202的拉伸(tensile)残余应力可以是例如约1GPa，例如在约800Mpa至约900MPa的范围内；例如在约900Mpa至约1GPa的范围内；例如在约1GPa至约1.1GPa的范围内；例如在约1.1GPa至约1.2GPa的范围内。根据各种实施例，该至少一个张力结构202的压缩残余应力可使悬挂结构106的部分偏转和/或变形。该偏转可导致悬挂结构106呈现出拱形结构，该拱形结构类似于图2A中所示的结构。
根据各种实施例，换能器结构100可包括被形成在导电层110之上的绝缘层204。绝缘层204可防止导电层110与悬挂结构106的物理接触和/或电接触。根据各种实施例，绝缘层204可包括各种电介质(例如，氧化硅、氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅酸盐玻璃)和各种等离子氧化物，或者基本由各种电介质和各种等离子氧化物组成。绝缘层204可具有在约1nm至约300nm范围内的厚度，例如在约10nm至约250nm的范围内，例如在约25nm至约200nm的范围内，例如在约50nm至约150nm的范围内，例如在约75nm至约100nm的范围内。绝缘层204可具有至少约1nm的厚度，例如至少约10nm，例如至少约25nm，例如至少约50nm，例如至少约75nm。绝缘层204可具有小于或等于约300nm的厚度，例如小于或等于约250nm，例如小于或等于约200nm，例如小于或等于约150nm，例如小于或等于约100nm。
根据各种实施例，该至少一个张力结构202可包括半导体材料(例如，硅)或基本由半导体材料组成。根据各种实施例，该至少一个张力结构202可根据给定应用所需求的包括以下项或基本由以下项组成：其他半导体材料(比如，锗、硅锗、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、铟镓锌氧化物)或者其他元素半导体和/或化合物半导体(例如，III-V化合物半导体(比如，砷化镓、磷化铟)、II-VI化合物半导体、三元化合物半导体或四元化合物半导体)。该至少一个张力结构202可包括以下项中的至少一种或基本由以下项中的至少一种组成：金属、介电材料、压电材料、压阻材料和铁电材料。
根据各种实施例，该至少一个张力结构202可具有在约1μm至约300μm范围内的厚度，例如在约10μm至约250μm的范围内，例如在约25μm至约200μm的范围内，例如在约50μm至约150μm的范围内，例如在约75μm至约100μm的范围内。根据各种实施例，该至少一个张力结构202可具有至少约1μm的厚度，例如至少约10μm，例如至少约25μm，例如至少约50μm，例如至少约75μm。根据各种实施例，该至少一个张力结构202可具有小于或等于约300μm的厚度，例如小于或等于约250μm，例如小于或等于约200μm，例如小于或等于约150μm，例如小于或等于约100μm。
根据各种实施例，悬挂结构106可被该至少一个张力结构202偏转和/或变形的部分106d可具有长度P1。距离P1可在约1μm至约300μm的范围内，例如在约10μm至约250μm的范围内，例如在约25μm至约200μm的范围内，例如在约50μm至约150μm的范围内，例如在约75μm至约100μm的范围内。在各种实施例中，距离P1可以是至少约1μm，例如至少约10μm，例如至少约25μm，例如至少约50μm，例如至少约75μm。在各种实施例中，距离P1可小于或等于约300μm，例如小于或等于约250μm，例如小于或等于约200μm，例如小于或等于约150μm，例如小于或等于约100μm。
根据各种实施例，该牺牲层可通过各种蚀刻技术(例如，各向同性气相蚀刻、气相蚀刻、湿蚀刻、各向同性干蚀刻、等离子体蚀刻等)被移除。根据各种实施例，该牺牲层的厚度可确定距离D2，并因此确定悬挂结构106的底表面106b和载体102的顶表面102a之间的距离。
根据各种实施例，如图3A和图3B中所示，换能器100可包括将悬挂结构106的至少一部分实施为波纹(corrugated)结构和/或正弦波状结构。悬挂结构106的波纹结构可通过将该至少一个张力结构202实施为被布置在悬挂结构106的底表面106b上的多个张力结构而实现。根据各种实施例，沿着悬挂结构106的底表面106b以规律间隔布置多个张力结构可使悬挂结构106的局部部分偏转和/或变形，从而波纹形状可被实现。根据各种实施例，通过在悬挂结构106的底表面106b上布置该至少一个张力结构202，或者可替换地，将其埋置，这可以控制悬挂结构106变形的方式。根据各种实施例，通过控制该至少一个张力结构202的布置，悬挂结构106可被形成某一形状，以使悬挂结构106的边沿区域可呈现波纹形状，该波纹形状类似于在图3A中所示的形状。根据各种实施例，通过控制该至少一个张力结构202的布置，悬挂结构106的中心部分S1可被分开和/或被升至衬底102的顶表面102a之上。根据各种实施例，在另一个经受拉伸应力时，该至少一个张力结构202或悬挂结构106不一定要经受压缩应力，即，不一定是在该两种材料中的应力是相反符号和/或类型。相反地，如果应力大小不同，该至少一个张力结构202和悬挂结构106两者都可经受拉伸应力或压缩应力。根据各种实施例，通过控制该至少一个张力结构202的布置，悬挂结构106可被形成为各种形状，例如，基本椭圆形形状、卵形形状或类卵状形状等。根据各种实施例，通过控制该至少一个张力结构202的布置，悬挂结构106可被形成为给定应用所需求的各种形状。
根据各种实施例，换能器结构100的一个或多个实施例可在宽范围MEMS(微机电系统)致动器和/或传感器中被实施，其中术语“宽范围(wide range)”指的是该换能器的驱动范围(即，膜结构的可能的位移)和/或换能器的动态范围。根据各种实施例，传感器结构100可被提供，以在用于需要宽驱动范围的传感器/致动器的各种应用(例如，在高声压水平所导致的较大位移时具有高线性要求的麦克风)中实施。
根据各种实施例，换能器结构100可包括微镜(micro-mirro)结构(未示出)，该微镜结构被布置在悬挂结构106的顶表面106a的部分上。根据各种实施例，换能器结构100可包括透镜(lens)结构(未示出)，该透镜结构被布置在悬挂结构106的顶表面106a的部分上。该透镜结构可以是微型照相机(micro-camera)结构的部分。
根据各种实施例，换能器结构100可被实施为微机电系统(MEMS)麦克风。根据其中换能器结构100可被实施为麦克风的各种实施例，悬挂结构106可通过空气压力变化被移动和/或偏转。该位移可导致悬挂结构106的底表面106b和导电层110之间的距离D2的变化。距离D2的该变化可导致悬挂结构106和导电层110之间的电容的变化。根据各种实施例，悬挂结构106和导电层110之间的该电容可以例如在约1pF至约10pF的范围内；例如在约1pF至约2pF的范围内；例如在约2pF至约3pF的范围内；例如在约3pF至约4pF的范围内；例如在约4pF至约5pF的范围内；例如在约5pF至约10pF的范围内。
根据各种实施例，换能器结构100可被实施为MEMS扬声器结构。根据其中换能器结构100可被实施为扬声器的各种实施例，电压可被形成在悬挂结构106的部分和导电层110之间。该电压可导致悬挂结构106在朝向衬底102的方向上偏转。根据各种实施例，悬挂结构106和导电层110之间的该电压可被操纵，以使悬挂结构106以给定频率或以给定应用所需求的频率的组合进行振荡。
根据各种实施例，悬挂结构106和导电层110之间的该电压可以例如在约10V至约100V的范围内；例如约10V至约15V的范围内；例如约15V至约20V的范围内；例如约20V至约25V的范围内；例如约25V至约50V的范围内；例如约50V至约100V的范围内。
根据各种实施例，该悬挂结构可以以一频率振荡，该频率例如在接近静态偏转的范围内至接近谐振频率(例如，约20kHz)的范围内。根据各种实施例，如图4A-4C所示，一种形成换能器结构的方法400被公开。该方法400可包括将悬挂结构装配至具有开口的载体上(如步骤402所示)，其中该悬挂结构至少部分地在该载体的开口之上延伸。该方法400可进一步包括将该悬挂结构配置为通过改变该悬挂结构和该载体之间的距离，在该悬挂结构的部分和该载体之间提供静电场(如步骤404所示)，或者将该悬挂结构配置为响应于被提供在该悬挂结构的部分和该载体之间的静电力，改变该悬挂结构和该载体之间的距离(如步骤406所示)。根据各种实施例，该悬挂结构的偏转可提供该悬挂结构的部分和该载体之间的静电场的可测量变化(如步骤408所示)。根据各种实施例，该被提供在悬挂结构的部分和载体之间的静电力可导致悬挂结构以一频率振荡，该频率取决于该静电力的变化(如步骤410所示)。根据各种实施例，该方法400可进一步包括形成张力结构(如步骤412所示)，该张力结构被布置在悬挂结构的表面之上。根据各种实施例，该方法400可进一步包括提供垫片结构(如步骤414所示)，该垫片结构被配置为将悬挂结构装配至载体。根据各种实施例，该方法400可进一步包括在载体的表面之上布置导电层，并且将该导电层配置为检测该静电场或生成静电力(如步骤416所示)。根据各种实施例，该方法400可进一步包括形成穿过悬挂结构的部分的至少一个孔隙(如步骤418所示)；其中该至少一个孔隙并不延伸穿过悬挂结构的中心部分。在各种实施例中，该张力结构可被配置为使该悬挂结构包括该至少一个孔隙的部分偏转(如步骤420所示)，从而该悬挂结构在该载体之上形成拱形结构。在各种实施例中，该张力结构可被配置为使该悬挂结构包括该至少一个孔隙的部分以大致的正弦波形偏转(如步骤422所示)。在各种实施例中，该悬挂结构的中心部分可被布置在该载体的开口之上，并且被布置为基本与该载体的开口平行(如步骤424所示)。
根据各种实施例，一个换能器结构被公开。该换能器结构可包括被实施为非悬挂电极的载体；悬挂结构，其被装配在该载体上并且至少部分地在该非悬挂电极之上延伸。根据各种实施例，该悬挂结构可包括或者可被实施为悬挂电极。根据各种实施例，该非悬挂电极和该悬挂电极可被配置为在该非悬挂电极和该悬挂电极之间提供静电力，以改变该悬挂结构和该载体之间的距离。根据各种实施例，该非悬挂电极和该悬挂电极可被配置为响应于被提供在该非悬挂电极和该悬挂电极之间的静电力的变化，改变该非悬挂电极和该悬挂电极之间的距离。根据各种实施例，该换能器结构可进一步包括开口，该开口穿过载体的部分被形成。在各种实施例中，该悬挂结构的至少一部分在载体中的开口之上延伸。根据各种实施例，该换能器结构可进一步包括张力结构，该张力结构被布置在悬挂结构的表面之上，并且被配置为引起该悬挂结构在至少第一方向上的偏转。根据各种实施例，该换能器结构可进一步包括垫片结构，该垫片结构被配置为将悬挂结构装配至载体。根据各种实施例，该换能器结构可进一步包括导电层，该导电层被布置在载体的表面之上，并且被布置为检测该静电场或生成该静电力。在各种实施例中，该悬挂结构可被实施为隔膜结构。在各种实施例中，该悬挂结构可被实施为膜结构。根据各种实施例，该载体可被实施为微机电系统。根据各种实施例，该换能器结构可进一步包括至少一个孔隙，其穿过该悬挂结构的部分被形成。在各种实施例中，该至少一个孔隙可被布置在该悬挂结构的边沿区域。根据各种实施例，该张力结构看被配置为使该悬挂结构包括该至少一个孔隙的部分偏转，从而该悬挂结构在该载体之上形成拱形结构。根据各种实施例，该张力结构可被配置为使该悬挂结构的包括该至少一个孔隙的部分引起该悬挂结构的该部分以大致的正弦波形偏转。根据各种实施例，该至少一个孔隙可不延伸穿过该悬挂结构的中心部分。在各种实施例中，该悬挂结构的中心部分可被布置在该载体的开口之上，并且被布置为基本与该载体的开口平行。
根据各种实施例，一种换能器结构被提供。该换能器可包括具有开口的载体；悬挂结构，其被装配在该载体上并且至少部分地在该载体的开口之上延伸，其中该悬挂结构被配置为通过改变该悬挂结构和该载体之间的距离，在该悬挂结构的至少一部分和载体之间提供静电场；或者其中该悬挂结构被配置为响应于被提供在该悬挂结构的部分和该载体之间的静电力，改变该悬挂结构和该载体之间的距离。
根据各种实施例，该换能器结构可进一步包括张力结构，该张力结构被布置在该悬挂结构的表面之上，并且被配置为引起该悬挂结构在至少第一方向上的偏转。根据各种实施例，该换能器结构可进一步包括垫片结构，该垫片结构被配置为将悬挂结构装配至载体。根据各种实施例，该换能器结构可进一步包括导电层，该导电层被布置在载体的表面之上，并且被布置为检测该静电场或生成该静电力。根据各种实施例，该悬挂结构可被实施为膜结构。该载体可被实施为微机电系统。该换能器结构可进一步包括至少一个孔隙，其被形成为穿过该悬挂结构的部分。根据各种实施例，该至少一个孔隙可被布置为位于该悬挂结构的边沿区域。该张力结构可被配置为使该悬挂结构包括该至少一个孔隙的部分偏转，从而该悬挂结构在该载体之上形成拱形结构。此外，该张力结构可被配置为使该悬挂结构包括该至少一个孔隙的部分引起该悬挂结构的该部分以大致的正弦波形偏转。根据各种实施例，该至少一个孔隙可不延伸穿过该悬挂结构的中心部分。根据各种实施例，该悬挂结构的中心部分可被布置在该载体的开口之上，并且被布置为基本与该载体的开口平行。
根据各种实施例，一种换能器结构被公开。该换能器可包括载体；被装配在该载体上的悬挂结构；以及张力结构，其被布置在该悬挂结构的表面之上，并且被配置为引起该悬挂结构在至少第一方向上的偏转。根据各种实施例，该悬挂结构可被配置为通过改变该悬挂结构和该载体之间的距离，在该悬挂结构的至少一部分和载体之间提供静电场。根据各种实施例，该悬挂结构可被配置为响应于被提供在该悬挂结构的部分和该载体之间的静电力，改变该悬挂结构和该载体之间的距离。根据各种实施例，该换能器结构可进一步包括开口，该开口穿过该载体的部分被形成。在各种实施例中，该悬挂结构的至少一部分可在该载体中的开口之上延伸。根据各种实施例，该换能器结构可进一步包括导电层，该导电层被布置在该载体的表面上，并且被布置为检测该静电场或生成该静电力。根据各种实施例，该换能器结构可进一步包括至少一个孔隙，其穿过该悬挂结构的部分被形成。在各种实施例中，该张力结构可被配置为使该悬挂结构包括该至少一个孔隙的部分偏转，从而该悬挂结构在该载体上形成拱形结构。在各种实施例中，该张力结构可被配置为使该悬挂结构包括该至少一个孔隙的部分引起该悬挂结构的该部分以大致的正弦波形偏转。
根据各种实施例，一种运行换能器结构的方法被提供。该方法可包括将悬挂结构装配在具有开口的载体上，其中该悬挂结构至少部分地在该载体的开口之上延伸。该悬挂结构被配置为通过改变该悬挂结构和该载体之间的距离，在该悬挂结构的至少一部分和载体之间提供静电场。作为替换，该悬挂结构被配置为响应于被提供在该悬挂结构的部分和该载体之间的静电力，改变该悬挂结构和该载体之间的距离。
根据该方法的各种实施例，一种在悬挂结构上的入射压力波可造成该悬挂结构的偏转，并且可提供该悬挂结构的部分和载体之间的静电场上的可测量变化。被提供在该悬挂结构的部分和载体之间的静电力可造成该悬挂结构以一频率振荡，该频率取决于该静电力的变化。该方法可进一步包括形成被布置在该悬挂结构的表面上的张力结构。根据各种实施例，该方法可进一步包括提供垫片结构，该垫片结构被配置为将悬挂结构装配至载体。根据各种实施例，该方法可进一步包括在载体的表面之上布置导电层，并且将该导电层配置为检测该静电场或生成该静电力。根据各种实施例，该方法可进一步包括形成至少一个孔隙，该至少一个孔隙穿过该悬挂结构的部分；其中该至少一个孔隙并不延伸穿过该悬挂结构的中心部分。此外，该该张力结构可被配置为使该悬挂结构包括该至少一个孔隙的部分偏转，从而该悬挂结构在该载体之上形成拱形结构。该张力结构可被配置为使该悬挂结构包括该至少一个孔隙的部分以大致的正弦波形偏转。根据各种实施例，该悬挂结构的中心部分可被布置在该载体的开口之上，并且被布置为基本与该载体的开口平行。
虽然本发明已参考特定的实施例进行了具体说明和描述，但应当理解的是，在不脱离由所附权利要求定义的本公开的精神和范围情况下，本领域的技术人员可在形式和细节上作出各种变化。本公开的范围因此由所附权利要求表明，并且因此，在权利要求的等价物的意义和范围之内的所有变化均旨在被涵盖在内。

Claims (18)

1.一种换能器结构，包括：
载体，其包括非悬挂电极；
悬挂结构，其被装配在所述载体上并且至少部分地在所述非悬挂电极之上延伸，所述悬挂结构包括：
至少一个悬挂电极，
中心部分，以及
多个指状结构，所述多个指状结构沿着所述悬挂结构的一个或多个边沿区域被布置；
装配结构，其被配置为将所述悬挂结构装配至所述载体，其中所述多个指状结构中的每个指状结构的远端被耦合在所述装配结构和所述悬挂结构的所述中心部分之间；以及
张力结构，其被布置在所述悬挂结构的表面之上，并且被配置为引起所述悬挂结构至少沿一个方向形变；
其中所述非悬挂电极和所述悬挂电极被配置为在所述非悬挂电极和所述悬挂电极之间提供静电力，以改变所述悬挂结构和所述载体之间的距离；或
其中所述非悬挂电极和所述悬挂电极被配置为响应于被提供在所述非悬挂电极和所述悬挂电极之间的静电力的变化，改变所述非悬挂电极和所述悬挂电极之间的距离。
2.根据权利要求1所述的换能器结构，其中所述悬挂结构包括隔膜结构。
3.根据权利要求1所述的换能器结构，其中所述载体包括微机电系统。
4.根据权利要求1所述的换能器结构，进一步包括：
导电层，其被布置在所述载体的表面之上，并且被布置为检测静电场或生成所述静电力。
5.根据权利要求1所述的换能器结构，进一步包括：
开口，其穿过所述载体的部分被形成。
6.根据权利要求5所述的换能器结构，其中所述中心部分覆盖所述载体中的所述开口。
7.根据权利要求6所述的换能器结构，其中所述悬挂结构的所述中心部分被布置在所述载体的所述开口之上，并且被布置为基本与所述载体的所述开口平行。
8.根据权利要求6所述的换能器结构，进一步包括：
一个或多个间隙，所述一个或多个间隙分别被布置在一对或多对邻近的指状结构之间，其中所述一个或多个间隙从所述悬挂结构的顶表面至所述悬挂结构的底表面而延伸穿过所述悬挂结构，所述顶表面背对所述载体。
9.根据权利要求8所述的换能器结构，其中所述一个或多个间隙并不延伸穿过所述悬挂结构的所述中心部分。
10.根据权利要求1所述的换能器结构，其中所述张力结构被配置为使所述悬挂结构的包括所述指状结构的一个或多个部分形变，以便具有拱形结构。
11.根据权利要求1所述的换能器结构，其中所述张力结构被配置为使所述悬挂结构的包括所述指状结构的一个或多个部分以正弦波形形变。
12.根据权利要求1所述的换能器结构，其中所述多个指状结构中的一个或多个指状结构具有在50μm至500μm的范围内的长度。
13.根据权利要求1所述的换能器结构，其中所述多个指状结构中的一个或多个指状结构具有在5μm至50μm的范围内的宽度。
14.根据权利要求1所述的换能器结构，其中所述悬挂结构和所述多个指状结构整体地被形成。
15.根据权利要求1所述的换能器结构，其中所述张力结构被配置为使所述悬挂结构的包括所述指状结构的一个或多个部分形变，以便具有波纹形状。
16.一种换能器结构，包括：
载体，其包括开口，其中所述开口是通孔；
悬挂结构，其被装配在所述载体上，所述悬挂结构包括多个指状结构，所述多个指状结构沿着所述悬挂结构的一个或多个边沿区域被布置，并且其中所述悬挂结构的至少一部分在所述载体中的所述开口之上延伸；以及
装配结构，其中所述多个指状结构中的每个指状结构的远端被耦合在所述装配结构和所述悬挂结构之间；以及
张力结构，其被布置在所述悬挂结构的表面之上，并且被配置为引起所述悬挂结构至少沿一个方向形变；
其中所述悬挂结构被配置为通过改变所述悬挂结构和所述载体之间的距离，而在所述悬挂结构的至少一部分和所述载体之间提供静电场；或
其中所述悬挂结构被配置为响应于被提供在所述悬挂结构的部分和所述载体之间的静电力，改变所述悬挂结构和所述载体之间的所述距离。
17.根据权利要求16所述的换能器结构，进一步包括：
导电层，其被布置在所述载体的表面之上，并且被布置为检测所述静电场或生成所述静电力。
18.根据权利要求16所述的换能器结构，其中多个指状结构是非平面的，并且在所述开口之上延伸的所述悬挂结构的所述至少一部分是平面的。
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