CN110636417B - 麦克风及制造麦克风的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一些实施例揭露一种麦克风及制造麦克风的方法，其包含具有多个开口区域的背板及与所述背板隔开的薄膜。所述薄膜可因声波而变形以引起在所述薄膜上的多个位置处改变所述背板与所述薄膜之间的间隙。所述薄膜包含位于所述薄膜的边界附近的多个锚定区域，其相对于所述背板固定。所述薄膜也包含多个通气阀。所述通气阀的实例包含侧翼通气阀及涡流通气阀。

Description

麦克风及制造麦克风的方法
技术领域
本发明实施例涉及具有薄膜的微机电系统麦克风。
背景技术
微机电系统(MEMS)麦克风大体上包含由背板及与所述背板隔开的薄膜形成的电容元件。就所述MEMS麦克风来说，当所述薄膜因声波的能量而变形时，可通过感测所述电容元件的电容来将所述声波转换为电信号。
发明内容
本发明的实施例涉及一种麦克风，其包括：背板，其具有多个开口区域；薄膜，其与所述背板隔开且可因声波而变形以引起在所述薄膜上的多个位置处改变所述背板与所述薄膜之间的间隙，其中所述薄膜包括：多个锚定区域，其位于所述薄膜的边界附近且相对于所述背板固定；及扇区，其使其弧定位于相邻锚定区域之间，所述扇区包含侧翼通气阀，所述侧翼通气阀包含沿第一半径延伸的第一通气槽、沿第二半径延伸的第二通气槽及接合所述第一通气槽及所述第二通气槽的第三通气槽。
本发明的实施例涉及一种麦克风，其包括：背板，其具有多个开口区域；薄膜，其与所述背板隔开且可因声波而变形以引起在所述薄膜上的多个位置处改变所述背板与所述薄膜之间的间隙，且其中所述薄膜包括：一或多个锚定区域，其位于所述薄膜的边界附近且相对于所述背板固定；多个弯曲沟槽，各弯曲沟槽从所述薄膜的中心附近的第一位置延伸到所述薄膜的所述边界附近的第二位置，且其中所述薄膜的所述中心附近的所述第一位置处的两个弯曲沟槽之间的第一直线距离小于所述薄膜的所述边界附近的所述第二位置处的所述两个弯曲沟槽之间的第二直线距离。
本发明的实施例涉及一种制造麦克风的方法，所述方法包括：使第一层导电材料形成于由衬底支撑的第一层绝缘材料上；使薄膜中的第一图案形成于所述第一层导电材料中，所述第一图案包含多个通气阀；使第二层导电材料形成于由所述第一层导电材料支撑的第二层绝缘材料上；使背板中的第二图案形成于所述第二层导电材料中，所述第二图案包含多个开口区域；根据形成于所述衬底上的第一保护掩模来蚀刻所述衬底以在所述衬底中产生第一开口；在形成于由所述第二层导电材料支撑的第三层绝缘材料上的另一保护掩模中产生第二开口；及蚀刻所述第一层绝缘材料、所述第二层绝缘材料及所述第三层绝缘材料以产生包含悬置于空气中的所述薄膜及所述背板的部分的电容结构。
附图说明
从结合附图来解读的以下详细描述最佳理解本揭露的方面。应注意，根据行业标准做法，各种构件未按比例绘制。事实上，为使讨论清楚，可任意增大或减小各种构件的尺寸。
图1A是MEMS麦克风中的薄膜的俯视图。
图1B是展示制造于衬底上的MEMS麦克风的剖面图。
图2A是根据一些实施例的具有用于MEMS麦克风中的侧翼通气阀的薄膜的俯视图。
图2B是展示根据一些实施例的具有含侧翼通气阀的薄膜的MEMS麦克风的剖面图。
图2C是根据一些实施例的具有侧翼通气阀的扇区的一者的俯视图。
图3是展示根据一些实施例的具有MEMS麦克风的改进敏感度的多个位置处的薄膜的挠曲的示意图。
图4A是根据一些实施例的具有用于MEMS麦克风中的涡流通气阀的薄膜的俯视图。
图4B是展示根据一些实施例的具有含涡流通气阀的薄膜的MEMS麦克风的剖面图。
图5A至5B是绘示根据一些实施例的薄膜上的弯曲沟槽的不同可能结构的示意图。
图6A至6B是绘示根据一些实施例的薄膜上的通气阀与背板之间的不同可能对准的示意图。
图7A至7B是绘示根据一些实施例的不同测试条件下的涡流通气阀的挠曲的示意图。
图8A至8I是展示根据一些实施例的制造具有含通气阀的薄膜的MEMS麦克风的方法的剖面图。
具体实施方式
以下揭露提供用于实施所提供的主题的不同特征的诸多不同实施例或实例。下文将描述组件及布置的特定实例以简化本揭露。当然，这些仅为实例且不意在限制。例如，在以下描述中，“使第一构件形成于第二构件上方或第二构件上”可包含其中形成直接接触的所述第一构件及所述第二构件的实施例，且也可包含其中额外构件可形成于所述第一构件与所述第二构件之间使得所述第一构件及所述第二构件可不直接接触的实施例。另外，本揭露可在各种实例中重复元件符号及/或字母。此重复是为了简化及清楚且其本身不指示所讨论的各种实施例及/或配置之间的关系。
此外，为便于描述，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”及其类似者的空间相对术语在本文中可用于描述元件或构件与另外(若干)元件或构件的关系，如图中所绘示。空间相对术语除涵盖图中所描绘的定向之外，也希望涵盖装置在使用或操作中的不同定向。设备可依其它方式定向(旋转90度或依其它定向)且也可因此解译本文所使用的空间相对描述词。
可使用半导体装置制造方法来制造诸多微机电系统(MEMS)装置。这些MEMS装置的实例包含MEMS麦克风，诸如图1A至1B中所绘示的MEMS麦克风90。图1B是展示制造于衬底40上的MEMS麦克风90的剖面图。MEMS麦克风90包含背板60及与背板60隔开的薄膜50。背板60及薄膜50两者可导电，其形成电容元件。电连接至背板60的电接点82形成电容元件的第一端子，且电连接至薄膜50的电接点84形成电容元件的第二端子。
图1A是图1B中的MEMS麦克风90的薄膜50的俯视图。图1B中绘示薄膜50的剖面A-A'。薄膜50包含分布于薄膜50上的多个通气孔55(例如图中所展示的通气孔或更多)。薄膜50也包含位于薄膜50的边界附近的一或多个锚定区域58。锚定区域58允许薄膜50的边界相对于背板60固定且允许在薄膜50的中心处及与锚定区域58相距一些距离的薄膜上的其它位置处改变薄膜与背板之间的间隙。薄膜50可因声波的能量而变形以在声波透过衬底40中的开口45将压力施加于薄膜50上时使薄膜50朝向或背向背板60弯曲。背板60具有多个开口区域65。薄膜50与背板60之间存在风量空间75。当薄膜50朝向或背向背板60弯曲时，空气可透过由背板60上的开口区域65及/或薄膜50上的通气孔55形成的空气通道来离开或进入风量空间75。
由声波引起的薄膜50相对于背板60的弯曲移动改变薄膜50与背板60之间的电容元件的电容。可使用电接点82及电接点84来测量此电容变化。在由声波施加于薄膜50上的空气压力量相同的情况下，若薄膜50的刚性减小，则由声波引起的薄膜50的弯曲量增加且所诱发的电容变化也增加。即，减小薄膜50的刚性提高MEMS麦克风90的敏感度。可通过选择制造薄膜的材料或通过减小薄膜的厚度(图1B中所展示的“t”)来减小薄膜50的刚性。
MEMS麦克风90中的薄膜50一般必须经受鼓风测试。例如，当由鼓风测试施加于薄膜50上的空气压力是约0.2Mpa时，在可接受统计标准下使薄膜50破裂的可能性可忽略不计。尽管增大薄膜50的刚性可减小薄膜50破裂的可能性，但此刚性增大也降低MEMS麦克风90的敏感度。在替代方法中，增大通气孔55的大小及/或增加通气孔55的总数目以提高总开口率也可减小薄膜50破裂的可能性。但此提高开口率措施也降低MEMS麦克风90的敏感度，因为此措施也减少感测区域。此外，提高开口率也会增大MEMS麦克风90的低角频率以使其对低频声波更不敏感。可期望具有在不损失MEMS麦克风的敏感度的情况下较大可能通过鼓风测试的薄膜的改进结构。
图2A至2C绘示根据一些实施例的具有用于MEMS麦克风中的侧翼通气阀的薄膜的结构。如图2B中所展示，MEMS麦克风90包含构造于衬底40上的背板60及薄膜100。背板60具有多个开口区域65。薄膜100与背板60隔开且可因声波的能量而变形以引起在薄膜上的多个位置处改变背板60与薄膜100之间的间隙。例如，薄膜100可背向或朝向背板60弯曲。在诸多情况中，当薄膜100弯曲时，薄膜100的中心附近的第一位置处的背板60与薄膜100之间的间隙变化通常大于薄膜100的边界附近的第二位置处的背板60与薄膜100之间的间隙变化，如果上述第一位置及第二位置位于薄膜100的相同半径线上。在图2A至2C所展示的实施例中，也存在位于薄膜100的边界附近的多个锚定区域120。锚定区域120中的薄膜的部分相对于背板60固定。即，当薄膜100因声波而弯曲时，锚定区域120中的位置处的背板60与薄膜100之间的间隙不改变。
在图2A至2C所展示的实施例中，薄膜100包含多个扇区110。如图2C中所展示，扇区110在三个边界段内：弧113及两个边界半径111及112。在薄膜100上，弧113定位于相邻锚定区域120之间及薄膜100的边界115内。扇区110包含侧翼通气阀130。侧翼通气阀130包含沿第一半径117延伸的第一通气槽136、沿第二半径119延伸的第二通气槽138及接合第一通气槽136及第二通气槽138的第三通气槽135。薄膜100上的三个通气槽136、138及135的各者是允许空气通过的槽口。在一些实施例中，第三通气槽135位于靠近薄膜100的边界附近的弧113的区域中。在一些实施例中，第三通气槽135可位于与弧113相距一些距离的区域中。
在一些实施例中，第三通气槽135可接合第一通气槽136的一端与第二通气槽138的一端，如图2C中所展示。在一些实施例中，第三通气槽135可在除两个通气槽136及138的端之外的位置处接合第一通气槽136与第二通气槽138。在一些实施例中，第三通气槽135可沿扇区110内的弧115延伸，如图2C中所展示。在一些实施例中，第三通气槽135可使用直线来接合第一通气槽136及第二通气槽138。
如图2B至2C中所展示，扇区110具有半径长度Rl。在一些实施例中，第一通气槽136及第二通气槽138各具有为扇区110的半径长度的分率的长度。在一些实施例中，第一通气槽136及第二通气槽138各具有小于扇区110的半径长度Rl的1/4的长度。如图2C中所展示，扇区110具有角跨度θ”，且第三通气槽135具有角跨度θ。在一些实施例中，扇区110的夹持比(θ”-θ)/θ”是在10％至70％的范围内。薄膜100的夹持比可呈(2π-Σθi)/2π的形式，其中Σθi是薄膜100的所有扇区中的第三通气槽的角跨度的总和。在一些实施例中，薄膜100的夹持比是在10％至70％的范围内。在一些实施例中，当薄膜100的所有扇区基本上相同时，薄膜100的夹持比基本上相同于各扇区的夹持比。
图3绘示展示根据一些实施例的具有MEMS麦克风的改进敏感度的多个位置处的薄膜100的挠曲的示意图。在图3中，沿两个代表性半径及/>的膜位置处的薄膜100的挠曲展示为依据从原点至薄膜100的边缘的范围内的膜长度而变化。半径/>在旁通侧翼通气阀130的方向上延伸。半径/>在通过侧翼通气阀130的方向上延伸。半径/>的端处的薄膜100的挠曲是固定的且不取决于施加于薄膜100上的压力，因为半径/>的端锚定于锚定区域的一者中。
原点处的薄膜100的挠曲与半径的端处的薄膜100的挠曲之间的差特征化背板60与薄膜100之间的最大间隙变化，其发生于薄膜100的中心位置处。沿半径/>的位置处的背板60与薄膜100之间的间隙变化随此位置自原点朝向半径/>的端移动而减小。沿半径的位置处的背板60与薄膜100之间的间隙变化也随此位置自原点朝向半径/>的端移动而减小。然而，沿边缘区域附近的半径/>的位置处的间隙变化因将侧翼通气阀130实施于薄膜100上而显著大于沿边缘区域附近的半径/>的位置处的间隙变化。第三通气槽135的角跨度θ内的边缘区域附近的位置处的此较大间隙变化(如图2C中所展示)导致形成于背板60与薄膜100之间的电容元件的较大电容变化。因此，将侧翼通气阀130实施于薄膜100上导致MEMS麦克风90的敏感度提高。
将侧翼通气阀130实施于薄膜100上不仅可提高麦克风敏感度，且也可使薄膜100更容易通过一些常规鼓风测试。在一些实施例中，可选择薄膜100的一些设计来使侧翼通气阀挠曲保持于预定范围内。例如，就薄膜100的一些设计来说，可在空气吹压比0.2MPa小很多时使侧翼通气阀的挠曲小于0.1μm，且可在空气吹压比0.2MPa大很多时使侧翼通气阀的挠曲大于0.5μm。在大多数上述选定设计中，第一通气槽136及第二通气槽138各具有小于扇区110的半径长度的1/4的长度，且扇区的夹持比是在10％至70％的范围内。一些这些选定设计可增强麦克风敏感度，同时引起薄膜100的略微刚性降级。另外，在一些实施例中，薄膜100的刚性降级可由使薄膜100的刚性略有增强的一些技术补偿。例如，当薄膜100经受退火程序时，可因由退火程序诱发的0.1MPa至20MPa膜应力增大而增强薄膜100的刚性。
除具有侧翼通气阀130的薄膜100之外，也存在可提高麦克风敏感度且通过一些常规鼓风测试的薄膜100的其它实施例。图4A至4B绘示根据一些实施例的具有用于MEMS麦克风中的涡流通气阀140的薄膜100的结构。图4B是根展示据一些实施例的具有含涡流通气阀140的薄膜100的MEMS麦克风90的剖面图。如图4B中所展示，MEMS麦克风90包含构造于衬底40上的背板60及薄膜100。背板60具有多个开口区域65。薄膜100与背板60隔开且可因声波的能量而变形以引起在薄膜上的多个位置处改变背板60与薄膜100之间的间隙。在图4A至4B所展示的实施例中，一或多个锚定区域120位于薄膜100的边界附近，使得薄膜100的边界相对于背板60固定。即，当薄膜100因声波而弯曲时，薄膜100的边界附近的背板60与薄膜100之间的间隙不改变。
图4A是根据一些实施例的具有用于MEMS麦克风90中的涡流通气阀140的薄膜100的俯视图。如图4A中所绘示，薄膜100上的各涡流通气阀140的形状呈弯曲沟槽的形式。各弯曲沟槽从薄膜的中心附近的第一位置142延伸到薄膜的边界附近的第二位置144。从数学角度来说，弯曲沟槽可表示为r(θ)，即，弯曲沟槽上的位置的半径r依据其极角θ而变化。在图4A所展示的实施例中，薄膜的中心附近的第一位置142处的两个弯曲沟槽之间的第一直线距离小于薄膜的边界附近的第二位置144处的两个弯曲沟槽之间的第二直线距离。例如，如图4A中所展示，直线距离小于直线距离/>如果两个弯曲沟槽在薄膜的中心附近的第一位置分别为(rC,θC)及(rD,θD)且两个弯曲沟槽在薄膜的边界附近的第二位置分别为(rA,θA)及(rB,θB)，则
此处，rA及rB分别为两个弯曲沟槽在薄膜的中心附近的第一位置的半径距离(如图4A中所展示)，而rC及rD分别为两个弯曲沟槽在薄膜的边界附近的第二位置的半径距离(如图4A中所展示)。在一些实施例中，薄膜100上的各弯曲沟槽形状相同，且就图中所识别的两个弯曲沟槽来说，rC＝rD且rA＝rB。然而，在一些实施例中，薄膜100上的一些弯曲沟槽可具有不同形状。
图5A至5B是绘示根据一些实施例的薄膜上的一弯曲沟槽的不同可能结构的示意图。在一些实施例中，如图5A中所展示，弯曲沟槽140可具有随其在弯曲沟槽上的位置而改变的宽度。在一些实施例中，如图5B中所展示，弯曲沟槽140可具有均匀宽度。
图6A至6B是绘示根据一些实施例的薄膜100上的通气阀与背板60之间的不同可能对准的示意图。在一些实施例中，如图6A中所展示，通气阀可放置于背板60中的非开口区域后面。在图6A中，通过通气阀的气流由背板60中的非开口区域阻挡。在一些实施例中，如图6B中所展示，通气阀可放置于背板60中的开口区域后面。在图6B中，通过通气阀的气流可直接通过背板60中的开口区域。
具有涡流通气阀的薄膜100也可经设计以通过一些常规鼓风测试。图7A至7B是绘示根据一些实施例的不同测试条件下的涡流通气阀的挠曲的示意图。图7A中的上图是薄膜100的俯视图，而图7A中的下图是薄膜100的侧视图。在一些实施例中，如图7A中的下图中所展示，当空气吹压比0.2MPa小很多时，涡流通气阀140基本上不大移动(如由通气阀附近的虚线所指示)，且可使涡流通气阀140的挠曲小于0.1μm。在一些实施例中，如图7B中所展示，当空气吹压比0.2MPa大很多时，可使涡流通气阀140的挠曲大于0.5μm。另外，如图7B中所展示，涡流通气阀140的一侧可具有向上挠曲，而涡流通气阀140的另一侧可具有向下挠曲。
图8A至8I是展示根据一些实施例的制造具有含通气阀的薄膜100的MEMS麦克风90的方法的剖面图。
如图8A的剖面图中所展示，提供衬底40。在各种实施例中，衬底40可为(例如)硅、玻璃、二氧化硅、氧化铝或其类似者。使第一氧化层70A形成于衬底40上。第一氧化层70A可为氧化物材料(例如SiO2)。可通过热程序来形成第一氧化层70A。在其它实施例中，可通过诸如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)或原子层沉积(ALD)的沉积程序来形成第一氧化层70A。
在形成第一氧化层70A之后，根据第一掩模层(图中未展示)来蚀刻第一氧化层70A以形成多个通孔，诸如图8A中所展示的通孔86A。在一些实施例中，第一掩模层可包含光阻剂或使用光刻程序来图案化的氮化物(例如Si3N4)。在一些实施例中，蚀刻剂可包含干式蚀刻剂，其具有包括氟种类的蚀刻化学物(例如CF4、CHF3、C4F8等等)。在一些实施例中，蚀刻剂可包含湿式蚀刻剂，诸如氢氟酸(HF)、缓冲氧化物蚀刻液(BOE)(6份40％NH4F及1份49％HF)或氢氧化四甲铵(TMAH)。
在下一步骤中，如图8B中所展示，使用诸如化学气相沉积(CVD)的适合技术来将一层多晶硅沉积于第一氧化层70A的顶部上。在沉积程序之后，此多晶硅层经受诸如化学机械抛光(CMP)程序的抛光程序而平坦化。接着，根据第二掩模层(图中未展示)来蚀刻此多晶硅层以形成包含多个通气阀的一薄膜100。在一些实施例中，通气阀的至少一者包含经配置以在空气压力大于预定值时在空气压力下挠曲的一部分。在一些实施例中，蚀刻程序期间所形成的薄膜100可具有多个侧翼通气阀，诸如图2A中所展示的侧翼通气阀130。在一些实施例中，蚀刻程序期间所形成的薄膜100可具有多个涡流通气阀，诸如图4A中所展示的涡流通气阀140。
在下一步骤中，如图8C中所展示，使用诸如化学气相沉积(CVD)的适合技术来将第二氧化层70B沉积于薄膜100的顶部上。用于沉积第一氧化层70A(如先前所描述)的诸多技术也可用于沉积第二氧化层70B。在沉积程序之后，此第二氧化层70B经受诸如化学机械抛光(CMP)程序的抛光程序而平坦化。接着，根据第三掩模层(图中未展示)来蚀刻此第二氧化层70B以形成通孔(例如通孔84B、86B及88B)。
在下一步骤中，如图8D中所展示，使用适合技术来将背板层沉积于第二氧化层70B的顶部上。在一些实施例中，通过使用诸如化学气相沉积(CVD)的适合技术沉积一层多晶硅来形成背板层。在一些实施例中，背板层包含通过以下操作来形成的三个层：首先沉积一层氮化硅，接着沉积一层多晶硅，其后沉积另一层氮化硅。可使用化学气相沉积(CVD)或任何其它适合技术来形成这些三个层的各者。在沉积背板层之后，此背板层经受诸如化学机械抛光(CMP)程序的抛光程序而平坦化。接触，根据第四掩模层(图中未展示)来蚀刻此背板层以形成包含多个开口区域65的背板60。
在下一步骤中，如图8E中所展示，将第三氧化层70C沉积于包含背板60的背板层的顶部上。用于沉积第一氧化层70A(如先前所描述)的诸多技术也可用于沉积第三氧化层70C。在沉积程序之后，此第三氧化层70C经受诸如化学机械抛光(CMP)程序的抛光程序而平坦化。接着，根据第五掩模层(图中未展示)来蚀刻此第三氧化层70C以形成通孔(例如通孔82C、84C、86C及88C)。
在下一步骤中，如图8F中所展示，将金属接触层沉积于第三氧化层70C的顶部上。根据第六掩模层(图中未展示)来蚀刻此金属接触层以形成金属接点(例如金属接点82、84、86及88)。用于形成金属接点的材料的实例包含银、金、铜、铝、铝铜合金、金铜合金或其它适合导电材料。在图8F中，第一氧化层70A、第二氧化层70B及第三氧化层70C共同形成对衬底40上的各种组件提供电隔离及机械支撑的氧化层70。
在下一步骤中，如图8G中所展示，将第一保护层72沉积于氧化层70及金属接点上，且将第二保护层42沉积于衬底40上。第一保护层72及第二保护层42的实例性保护层包含光阻层或介电材料层(例如氮化硅)。移除第二保护层42的一些区域以使保护掩模形成于衬底40上，其开通衬底40的选定部分用于蚀刻程序。接着，根据由第二保护层42形成的保护掩模来蚀刻衬底40以在衬底40上产生开口45。在一些实施例中，可通过非等向性电浆蚀刻来开通衬底40上的开口45。
在下一步骤中，如图8H中所展示，移除第一保护层72的一些区域以使保护掩模形成于氧化层70及金属接点上。由第一保护层72形成的此保护掩模开通一开口75以暴露氧化层70用于蚀刻程序。接着，从衬底40上的开口45及氧化层70上的开口75两者开始，使用湿式蚀刻剂来蚀刻氧化层70以形成悬置薄膜100及悬置背板60。可用于蚀刻氧化层70的湿式蚀刻剂的实例包含氢氟酸(HF)、缓冲氧化物蚀刻液(BOE)(6份40％NH4F及1份49％HF)或氢氧化四甲铵(TMAH)。
在下一步骤中，如图8I中所展示，移除第一保护层72及第二保护层42两者。可使用化学品来剥离或使用蚀刻剂来蚀除这些保护层。在移除这些保护层之后，制成具有含通气阀的薄膜100的MEMS麦克风90。
在图8I中，所制造的MEMS麦克风90包含电连接至背板60的电接点82及电连接至薄膜50的电接点84，电接点82形成电容元件的第一端子，且电接点84形成电容元件的第二端子。另外，MEMS麦克风90可包含透过通孔连接至衬底上的预制CMOS电路(图中未展示)的一或多个接点(例如接点86，图中仅展示一个)。预制CMOS电路可提供电子器件来支援MEMS麦克风90的操作。在一些实施例中，可在使第一氧化层70A形成于衬底40上(如图8A中所展示)之前使用适合程序在衬底40上制造预制CMOS电路。此外，MEMS麦克风90可包含穿过通孔的接点88，其连接至用于构造薄膜100的导电层中的电子组件以视需要提供电子接地。
本揭露的一些方面涉及一种麦克风。所述麦克风包含具有多个开口区域的背板及与所述背板隔开的一薄膜。所述薄膜可因声波而变形以引起在所述薄膜上的多个位置处改变所述背板与所述薄膜之间的间隙。所述薄膜包含位于所述薄膜的边界附近的多个锚定区域，其相对于所述背板固定。所述薄膜也包含扇区，其使其弧定位于相邻锚定区域之间。所述扇区包含侧翼通气阀。所述侧翼通气阀包含沿第一半径延伸的第一通气槽、沿第二半径延伸的第二通气槽及接合所述第一通气槽及所述第二通气槽的第三通气槽。
本揭露的其它方面涉及一种麦克风。所述麦克风包含具有多个开口区域的背板及与所述背板隔开的薄膜。所述薄膜可因声波而变形以引起在所述薄膜上的多个位置处改变所述背板与所述薄膜之间的间隙。所述薄膜包含位于所述薄膜的边界附近的或多个锚定区域，其相对于所述背板固定。所述薄膜包含多个弯曲沟槽。各弯曲沟槽从所述薄膜的中心附近的第一位置延伸到所述薄膜的所述边界附近的第二位置。所述薄膜的所述中心附近的所述第一位置处的两个弯曲沟槽之间的第一直线距离小于所述薄膜的所述边界附近的所述第二位置处的所述两个弯曲沟槽之间的第二直线距离。
本揭露的其它方面涉及一种制麦克风的方法。使第一层导电材料形成于由衬底支撑的第一层绝缘材料上。使薄膜中的第一图案形成于所述第一层导电材料中，且此图案包含多个通气阀。使第二层导电材料形成于由所述第一层导电材料支撑的第二层绝缘材料上。使背板中的第二图案形成于所述第二层导电材料中，且此图案包含多个开口区域。根据形成于所述衬底上的第一保护掩模来蚀刻所述衬底以在所述衬底中产生第一开口。在形成于由所述第二层导电材料支撑的第三层绝缘材料上的另一保护掩模中产生第二开口。蚀刻所述第一层绝缘材料、所述第二层绝缘材料及所述第三层绝缘材料以产生包含悬置于空气中的所述薄膜及所述背板的部分的电容结构。
上文概述了若干实施例的特征，使得本领域的技术人员可较佳理解本揭露的方面。本领域的技术人员应了解，其可容易地使用本揭露作为设计或修改用于实施相同目的及/或达成本揭露所引入的实施例的相同优点的其它程序及结构的基础。本领域的技术人员也应认识到，这些等效构造不应背离本揭露的精神及范围，且其可在不背离本揭露的精神及范围的情况下对本揭露作出各种改变、取代及更改。
符号说明
40 衬底
42 第二保护层
45 开口
50 薄膜
55 通气孔
58 锚定区域
60 背板
65 开口区域
70 氧化层
70A 第一氧化层
70B 第二氧化层
70C 第三氧化层
72 第一保护层
75 风量空间/开口
82 电接点/金属接点
82C 通孔
84 电接点/金属接点
84B 通孔
84C 通孔
86 金属接点
86A 通孔
86B 通孔
86C 通孔
88 金属接点
88B 通孔
88C 通孔
90 微机电系统(MEMS)麦克风
100 薄膜
110 扇区
111 边界半径
112 边界半径
113 弧
115 边界
117 第一半径
119 第二半径
120 锚定区域
130 侧翼通气阀
135 第三通气槽
136 第一通气槽
138 第二通气槽
140 涡流通气阀/弯曲沟槽
142 第一位置
144 第二位置
直线距离
直线距离
半径
半径
Rl 半径长度
t 厚度
θ 角跨度
θ” 角跨度

Claims (19)

1.一种麦克风，其包括：
支撑结构；
背板，其固定于所述支撑结构，且其具有多个开口区域；
薄膜，其与所述背板隔开且可因声波而变形以引起在所述薄膜上的多个位置处改变所述背板与所述薄膜之间的间隙，其中所述薄膜包括：
锚定区域，其位于所述薄膜的边界附近且相对于所述背板固定于所述支撑结构中；
悬置区域，其被所述锚定区域环绕，且暴露于所述支撑结构；及
扇区，其位于所述悬置区域，其弧定位于所述锚定区域与所述悬置区域的交界，所述扇区包含侧翼通气阀，所述侧翼通气阀包含沿第一半径延伸的第一通气槽、沿第二半径延伸的第二通气槽及接合所述第一通气槽及所述第二通气槽的第三通气槽，所述锚定区域为环状，其环绕在所述侧翼通气阀外侧。
2.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述薄膜包括多个扇区，且
所述多个扇区的各扇区包含侧翼通气阀，所述侧翼通气阀包含沿第一半径延伸的第一通气槽、沿第二半径延伸的第二通气槽及接合所述第一通气槽及所述第二通气槽的第三通气槽。
3.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述第三通气槽位于所述薄膜的所述锚定区域与所述悬置区域的交界附近的区域中。
4.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述第三通气槽沿所述扇区的所述弧延伸。
5.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述第三通气槽使用直线来接合所述第一通气槽及所述第二通气槽。
6.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述第一通气槽及所述第二通气槽各具有小于所述扇区的半径长度的1/4的长度。
7.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述薄膜呈一圆的形式。
8.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述扇区的夹持比介于10％至70％之间，且所述扇区的所述夹持比由角差除以所述扇区的角跨度来形成，其中所述角差是所述扇区的角跨度与所述第三通气槽的角跨度之间的差。
9.根据权利要求2所述的麦克风，其中所述薄膜的夹持比介于10％至70％之间，且所述薄膜的所述夹持比由角总和除以全圆的角跨度来形成，其中所述角总和是所有扇区中的所述第三通气槽的角跨度的总和。
10.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述薄膜由多晶硅材料制成。
11.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述背板包括一层多晶硅材料。
12.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述第一通气槽、所述第二通气槽及所述第三通气槽的任何者的宽度介于0.2微米至5微米之间。
13.一种麦克风，其包括：
支撑结构；
背板，其固定于所述支撑结构，且其具有多个开口区域；
薄膜，其与所述背板隔开且可因声波而变形以引起在所述薄膜上的多个位置处改变所述背板与所述薄膜之间的间隙，且
其中所述薄膜包括：
锚定区域，其位于所述薄膜的边界附近且相对于所述背板固定于所述支撑结构中，
悬置区域，其被所述锚定区域环绕，且暴露于所述支撑结构，及
多个弯曲沟槽，位于所述悬置区域，各弯曲沟槽自所述薄膜的中心附近的第一位置延伸到所述薄膜的所述锚定区域附近的第二位置，
其中所述薄膜的所述中心附近的所述第一位置处的两个弯曲沟槽之间的第一直线距离小于所述薄膜的所述锚定区域附近的所述第二位置处的所述两个弯曲沟槽之间的第二直线距离，且
其中所述锚定区域为连续的环状，其环绕在所述多个弯曲沟槽外侧。
14.根据权利要求13所述的麦克风，其中各弯曲沟槽具有均匀宽度。
15.根据权利要求13所述的麦克风，其中所述多个弯曲沟槽的每一个弯曲沟槽的宽度随其在所述每一个弯曲沟槽处的位置而改变。
16.一种制造根据权利要求1至15中任一项所述的麦克风的方法，所述方法包括：
使第一层导电材料形成于由衬底支撑的第一层绝缘材料上；
使薄膜中的第一图案形成于所述第一层导电材料中，所述第一图案包含多个通气阀；
使第二层导电材料形成于由所述第一层导电材料支撑的第二层绝缘材料上；
使背板中的第二图案形成于所述第二层导电材料中，所述第二图案包含多个开口区域；
根据形成于所述衬底上的第一保护掩模来蚀刻所述衬底以在所述衬底中产生第一开口；
在形成于由所述第二层导电材料支撑的第三层绝缘材料上的另一保护掩模中产生第二开口；及
蚀刻暴露于所述第二开口的所述第一层绝缘材料、所述第二层绝缘材料及所述第三层绝缘材料以产生通孔连接第一开口，以使所述背板的第一部分以及所述薄膜的第一部分悬置于空气中，其中所述多个通气阀全部位于所述薄膜的所述第一部分。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述通气阀的至少一者是侧翼通气阀。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述通气阀的至少一者是涡流通气阀。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述通气阀的至少一者包含经配置以在空气压力大于预定值时在所述空气压力下挠曲的部分。
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