CN110839199B - 制作空气脉冲产生元件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制作空气脉冲产生元件的方法。所述方法包括提供包括振膜的薄膜层；在薄膜层与第一板体之间形成第一腔室；图案化薄膜层，以形成多个阀膜，其中振膜与阀膜由薄膜层所形成；在薄膜层与第二板体之间形成第二腔室；以及在第一板体与第二板体中形成多个通道。借此，可降低制作复杂度并提升良品率。

Description

制作空气脉冲产生元件的方法
技术领域
本公开涉及一种制作空气脉冲产生元件的方法，特别是涉及一种具有低制作复杂度与高良品率的制作空气脉冲产生元件的方法。
背景技术
扬声器驱动器和背机壳是扬声器行业的两大设计挑战。传统扬声器驱动器很难覆盖整个音频频带，例如从20Hz到20KHz，这是因为薄膜位移与1/f2成比例，即D∝F2。另一方面，为了产生高保真度的声音，传统扬声器的背机壳的体积/尺寸需要足够大。
为了克服上述设计挑战，申请人在美国申请号16/125,761中提出了一种空气脉冲产生元件和声音产生装置，其使用以脉冲速率产生的多个脉冲产生声音，其中脉冲速率高于最大可听到的频率，并且根据输入音频信号，所述多个脉冲可进行振幅调变。通过利用由周围环境和人耳结构引起的低通效应，可感受到对应于输入音频信号的声音。美国申请号16/125,761中的声音产生装置能够涵盖整个音频频带，并且其外壳体积/尺寸显著地减小。
然而，美国申请号16/125,761中的空气脉冲产生元件需要3个不同的膜层来制作其阀膜及振膜，造成制作复杂度高，以致于良品率过低。因此，有必要降低空气产生元件的制作复杂度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制作空气脉冲产生元件的方法，以降低制作复杂度并提升良品率。
根据一实施例，本发明揭露一种制作空气脉冲产生元件的方法。所述方法包括提供包括振膜的薄膜层；在薄膜层与第一板体之间形成第一腔室；图案化薄膜层，以形成多个阀膜，其中振膜与阀膜由薄膜层所形成；在薄膜层与第二板体之间形成第二腔室；以及在第一板体与第二板体中形成多个通道。
在本发明制作空气脉冲产生元件的方法中，阀膜和振膜是由相同的薄膜层所形成，且致动器形成在薄膜层的同一表面上，因此可降低了制作复杂度，并改善了良品率。
附图说明
图1示出了根据本发明第一实施例的制作空气脉冲产生元件的方法的流程图。
图2到图11示例性地示出了根据本发明第一实施例的制作空气脉冲产生元件的方法的不同阶段的结构。
图12示出了根据本发明一些实施例通过使用相同光罩图案化可形变层与底部导电层的结构的示意图。
图13示出了根据本发明一些实施例的振膜被刻蚀为具有凹槽的结构的示意图。
图14示出了根据本发明第一实施例的空气脉冲产生元件的俯视示意图。
图15示出沿着图14的剖线A-A’与剖线B-B’的剖视示意图
图16示出了根据本发明第二实施例的空气脉冲产生元件的俯视示意图。
图17示出沿着图16的剖线C-C’的剖视示意图。
图18到图19示出了根据本发明第二实施例制作空气脉冲产生元件的方法示意图。
图20到图21示出了根据本发明第二实施例的一变型实施例的制作空气脉冲产生元件的方法示意图。
图22到图24示出了根据本发明第三实施例的制作空气脉冲产生元件的方法示意图。
图25到图28示出了根据本发明第四实施例的制作空气脉冲产生元件的方法示意图。
图29示出了根据本发明第一实施例的空气脉冲产生元件的俯视示意图。
图30示出了沿着图29的剖线D-D’和剖线E-E’的剖视示意图。
图31示出了根据本发明第四实施例的一变型实施例的空气脉冲产生元件的剖视示意图。
图32示出了根据本发明第四实施例的另一变型实施例的空气脉冲产生元件的剖视示意图。
图33示出了根据本发明第四实施例的又一变型实施例的空气脉冲产生元件的俯视示意图。
图34示出了根据本发明第四实施例的再一变型实施例的空气脉冲产生元件的俯视示意图。
图35示出了根据本发明第五实施例的声音产生装置的示意图。
附图标记：
100、400、600A、600B、600C、650、660 空气脉冲产生元件
102、402A、402B、502、602 薄膜层
102m、402m、502m、602m 振膜
102v 阀膜
104、204、304、404 基板
104a、104c 保护层
104b 支撑基板
106 致动器
106a 振膜致动器
106b 阀膜致动器
108、408、608 底部导电层
108a、408a、608a 第一电极
10A、10B 结构
110、410、610 可形变层
110a 可形变区块
112、116、636 绝缘层
112a、102p、402p、502p、636a、20p 开口
114、414、614 顶部导电层
114a、414a、614a 第二电极
114b、608b、614b 导线
116a 绝缘区块
118 第一腔室
120 保护区块
124 第二腔室
126、128 通道
129、432、434、632、634 接合垫
102a、102b、204a、204b、304a、304b 表面
122、206、218、220、222、320、322 凹槽
208、308 突起块
20A、20B、20C 第一板体
210 对准标记
212、214、312、314 刻蚀停止层
216 光阻图案
224、424、524 第一接合剂
30 第二板体
324 第二接合剂
402h、602h、20h 通孔
410a 十字区块
410b 直条区块
430 弹性层
524a 接合区块
524b 密封区块
602c 连接区块
638 连通柱
638a 互连线
638b 导电球
700 声音产生装置
S102、S104、S106、S108、S110、S112 步骤
具体实施方式
为使本领域技术人员能更进一步了解本发明，以下特列举本发明的优选实施例，并配合附图详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。须注意的是，附图均为简化的示意图，因此，仅显示与本发明有关的元件与组合关系，以对本发明的基本架构或实施方法提供更清楚的描述，而实际的元件与布局可能更为复杂。另外，为了方便说明，本发明的各附图中所示的元件并非以实际实施的数目、形状、尺寸做等比例绘制，其详细的比例可依照设计的需求进行调整。
图1示出了根据本发明第一实施例的制作空气脉冲产生元件的方法的流程图，图2到图11示例性地示出了根据本发明第一实施例的制作空气脉冲产生元件的方法的不同阶段的结构。如图1所示，制作空气脉冲产生元件的方法包括以下步骤S102、S104、S106、S108、S110、S112，并且结合图2到图11详细描述于下文中。
如图1和图2所示，在步骤S102中，提供薄膜层102。具体来说，首先提供基板104，并且薄膜层102可以是基板104的一部分。在本实施例中，薄膜层102可包括至少一个振膜102m，即薄膜层102的至少一部分可以作为振膜102m，且通过振膜102m的振荡，振膜102m可用于产生空气脉冲。在一实施例中，除了薄膜层102之外，基板104还可以包括依序堆迭的保护层104a、支撑基板104b、另一保护层104c和薄膜层102。保护层104a、104c分别包括任何合适的绝缘材料，用以在支撑基板104b和薄膜层102之间提供合适的电隔离。例如，保护层104a、104c可以分别包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。支撑基板104b包括用于支撑形成在其上的元件或膜层的任何合适的材料，薄膜层102包括能够振荡的任何合适的半导体材料。例如，基板104可以是绝缘体上硅(SOI)或绝缘体上锗(GOI)，并且支撑基板104b和薄膜层102分别包括硅或锗，但不限于此。或者，支撑基板104b和薄膜层102可包括硅锗、碳化硅、玻璃、氮化镓、砷化镓和/或其他合适的III-V族化合物。在一些实施例中，薄膜层102可由重掺杂的半导体层形成，例如重硼掺杂的硅或PN介面的n型硅，由于重掺杂的半导体层具有比一般p型基板更低的刻蚀速率，而可作为刻蚀停止层。薄膜层102的厚度可例如是5μm。
步骤S104中，在提供薄膜层102之后，在薄膜层102上形成多个致动器106。具体地，形成致动器106的步骤包括在薄膜层102的第一表面102a上沉积底部导电层108、图案化底部导电层108、在底部导电层108上沉积可形变层110、图案化可形变层110、在可形变层110上沉积绝缘层112、图案化绝缘层112、在可形变层110上沉积顶部导电层114以及图案化顶部导电层114。在一个实施例中，底部导电层108的沉积、底部导电层108的图案化、可形变层110的沉积和可形变层110的图案化可以依序进行。在一些实施例中，可形变层110的沉积和可形变层110的图案化也可以在沉积底部导电层108的步骤和图案化底部导电层108的步骤之间依序进行。底部导电层108和顶部导电层114分别包括用于控制可形变层110形变的导电材料，优选包括具有更好弹性的导电材料，例如金属。例如，金属可以包括铂(Pt)或金(Au)，但不限于此。在一些实施例中，底部导电层108和顶部导电层114可以由相同的材料或不同的材料形成。可形变层110可通过压电力、静电力、电磁力或电热力形变，且基于形变力，可形变层110可包括的合适材料。例如，本实施例的可形变层110是通过压电力产生形变，因此可包括锆钛酸铅(lead zirconate titanate,PZT)或掺钪氮化铝(scandium dopedaluminum nitride,AlScN)，但不限于此。绝缘层112包括合适的绝缘材料，用于在底部导电层108和顶部导电层114之间以及在顶部导电层114和基底104的薄膜层102之间提供电隔离。举例来说，绝缘层112可以包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。在本发明中，本文所使用的“图案化”步骤可以被称为使用光罩进行的光刻和刻蚀工艺，或者通过以图案化层作为遮罩进行的刻蚀工艺。
在一实施例中，图案化底部导电层108的步骤可形成多个第一电极108a；图案化可形变层110的步骤可以形成多个可形变区块110a；图案化绝缘层112的步骤可在绝缘层112中形成多个开口112a；并且图案化顶部导电层114的步骤可形成多个第二电极114a。每一个第一电极108a、每一个可形变区块110a和每一个第二电极114a可形成一个致动器106。在一个致动器106中，第一电极108a、可形变区块110a和第二电极114a可依序堆迭在薄膜层102的第一表面102a上，并形成夹层结构。形成致动器106的步骤可以包括在振膜102m上形成振膜致动器106a，并且在薄膜层102欲形成为阀膜的多个部分上形成多个阀膜致动器106b。换句话说，振膜致动器106a和阀膜致动器106b的第一电极108a可由相同的底部导电层108形成，振膜致动器106a和阀膜致动器106b的可形变区块110a可由相同的可形变层110形成，且振膜致动器106a和阀膜致动器106b的第二电极114a可由相同的顶部导电层114形成，因此振膜致动器106a和阀膜致动器106b可同时形成。
在一些实施例中，为了将致动器106中的一个电连接到空气脉冲产生元件外部的装置，或者将不同的致动器106彼此电连接，图案化顶部导电层114的步骤还可形成彼此分离的导线114b。例如，导线114b中的一条可以通过开口112a中的一个电连接到第一电极108a中的一个，导线114b中的另一个可连接到第二电极114a中的一个。此外，为了提供绝缘，绝缘层112设置在导线114b和基板104之间以及设置在连接到第二电极114a的导线114b和第一电极108a的侧壁之间。在一些实施例中，图案化顶部导电层114的步骤还可形成接合垫(图2到图11中未示出)，例如引线焊垫或覆晶焊垫，用以与外部电子元件电连接。由于绝缘层112是在可形变层110形成之后形成，为了不影响可形变层110的性质(例如，对于压电材料来说)，绝缘层112可以在低于或等于400℃的温度下沉积。举例来说，绝缘层112可优选通过等离子增强型化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)或原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)形成。
如图3所示，在形成致动器106之后，在致动器106和导线114b上沉积另一绝缘层116，然后对绝缘层116图案化，从而形成结构10A。在一实施例中，图案化的绝缘层116可以覆盖图案化的顶部导电层114，用以在下述第一板体20A和第二板体30中形成通道的过程中保护致动器106、导线114b和接合垫。为了清楚显示，图3没有示出图案化的绝缘层116覆盖图案化的顶部导电层114，但不限于此。在一实施例中，图案化绝缘层116的步骤可形成多个绝缘区块116a，其中绝缘区块116a可以设置在薄膜层102将被形成为阀膜的部分上，以便作为刻蚀停止层，用于在后续步骤的刻蚀过程中保护阀膜。绝缘层116可例如包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。此外，由于绝缘层116是在可形变层110形成之后形成，为了不影响可形变层110的性质(例如对于PZT材料来说)，绝缘层116可以在低于或等于400℃的温度下沉积。例如，绝缘层116优选通过等离子增强型化学气相沉积或原子层沉积形成。
如图12所示，在一些实施例中，可形变层110和底部导电层108可以通过使用相同的光罩来图案化，因此大多数图案化的可形变层110可具有与大多数底部导电层108相同的图案。因此，图案化后的可形变区块110a可以用于电隔离图案化的底部导电层108和图案化的顶部导电层114。举例来说，图案化的底部导电层108可包括用于将每一个底部电极108a电连接到接合垫129的导线108b。在图案化顶部导电层114之后，绝缘层116被沉积在致动器106和图案化的顶部导电层114上，然后图案化绝缘层116，从而形成结构10B。因为可形变区块110a将图案化的底部导电层108与在后续步骤中形成的第一腔室中的图案化的顶部导电层114电隔离(例如，将底部的第一电极108a与顶部的第二电极114a绝缘)，所以在上述实施例中绝缘层112的存在不是必需的并且可以省略，因此图案化绝缘层112的步骤也可以被省略，从而简化了工艺步骤并节省成本。在此情况下，用于电隔离图案化的底部导电层108和图案化的顶部导电层114的大多数图案化的可形变层110可被保留。例如，可形变区块110a可与位于第一腔室中的图案化的底部导电层108具有相同的图案。此外，位于第一腔室外的图案化的可形变层110可被图案化，以暴露导线108b，且图案化的顶部导电层114作为接合垫129的一部分可以贯穿图案化的可形变层110，以电连接到导线108b中的一条。在下述形成空气脉冲产生元件100的步骤中，结构10A也可被结构10B取代，因此为了简洁起见，在此不再详述。
另外，可提供第一板体20A和第二板体30。因为第一板体20A的形成和第二板体30的形成不影响致动器106和绝缘层116的形成，所以第一板体20A的形成和第二板体30的形成可以在致动器106和绝缘层116的形成之前、之后或同时进行。因为形成第一板体20A的方法的步骤和顺序与形成第二板体30的方法的步骤和顺序相同，所以下文以形成第一板体20A的方法作为示例，且为了简洁起见，在此不再详述形成第二板体30的方法。
图4到图6示出了形成第一板体的方法示意图。如图4所示，首先提供一基板204，然后进行一光刻与刻蚀工艺，以在基板204的表面204a上形成多个凹槽206。在一些实施例中，形成凹槽206的步骤还可包括形成围绕凹槽206中的一个的突起块208，且被围绕的凹槽206也可称为用以在操作空气脉冲产生元件100时降低阀膜与第一板体20A之间的接触面积的凹槽结构(dimple structure)。随后，可在基板204相对于表面204a的另一表面204b上形成对准标记210，因此在第一板体20A与薄膜层102接合时，可得知凹槽206的位置。在本实施例中，对位标记210可为凹槽，但不以此为限。在一些实施例中，对位标记210可在形成凹槽206之前形成。基板204可包括纯半导体基板，例如半导体晶片，如硅晶片、硅锗晶片、锗晶片、及/或另一合适的III-V族晶片。
如图5所示，接着在表面204a与凹槽206的侧壁与底部上均匀地形成刻蚀停止层212，且在表面204b与对位标记210的侧壁与底部上形成刻蚀停止层214。在一些实施例中，刻蚀停止层212、214可通过热氧化工艺形成，因此刻蚀停止层212、214可同时形成，但不限于此。在形成刻蚀停止层212、214之后，图案化位于表面204a上的刻蚀停止层212，以暴露出基板204的表面204a、凹槽206与突起块208，接着通过显影(developing)与刻蚀工艺，形成覆盖图案化的刻蚀停止层212、凹槽206与突起块208的光阻图案216。然后，以光阻图案216为遮罩对基板204进行刻蚀工艺，以在表面204a上形成凹槽218。在一实施例中，凹槽218可具有不同于凹槽206的深度。刻蚀停止层212、214可例如包括氧化硅或氮化硅。
如图6所示，移除光阻图案216，以暴露出凹槽206。随后，可选择性地以图案化的刻蚀停止层212作为遮罩进行刻蚀工艺，以刻蚀被暴露出的凹槽206、218，从而同时形成具有不同深度的至少两个凹槽220、222。至此可形成第一板体20A。其中，突起块208位于凹槽220中，且凹槽220的深度大于突起块208的高度，因此当第一板体20A与薄膜层102接合时，薄膜层102与突起块208之间可存在间隔。在一实施例中，凹槽222可对应振膜，且凹槽220可分别对应阀膜，因此凹槽222的深度可大于凹槽220的深度。此外，凹槽220可与凹槽222相连接。
在一些实施例中，在表面204a上的刻蚀停止层212可被图案化，以暴露出凹槽206以及突起块208，然后刻蚀停止层212可在形成光阻图案216之前作为用以形成凹槽220的遮罩。在此情况下，在覆盖凹槽220的光阻图案216形成之后，光阻图案216可作为用以对图案化刻蚀停止层212与基板204图案化的遮罩，以形成凹槽222，因此凹槽220与凹槽222可不同时形成。凹槽220、222的形成并不以此为限。
在一些实施例中，在第一板体20A形成之后，第一接合剂224可在将第一板体20A与结构10A接合之前形成于第一板体20A上，然后图案化第一接合剂224，以暴露出凹槽220、222。第一接合剂224是用于将第一板体20A与结构10A接合。当第一接合剂224包括光阻材料时，图案化第一接合剂224可通过使用显影与刻蚀工艺进行。在一些实施例中，第一接合剂224可在刻蚀凹槽218之前，例如在图案化刻蚀停止层212之前，形成于第一板体20A的表面204a上。由于第一接合剂224包括光阻材料，因此第一接合剂224可接着通过显影工艺被图案化，以作为用于图案化刻蚀停止层212以及后续形成凹槽218的遮罩。此外，第一接合剂224还可通过另一显影工艺图案化，以作为对图案化刻蚀停止层212图案化的遮罩，因此图案化的第一接合剂224可与图案化的刻蚀停止层212具有相同图案。随后，凹槽220、222可通过使用图案化的第一接合剂224作为遮罩而形成。在此情况下，光阻图案216可被省略，且用于图案化刻蚀停止层212的光罩也可被省略，借此简化工艺步骤，并节省成本。
如图1与图7所示，在步骤S106中，可在结构10A与第一板体20A形成之后，在薄膜层102的第一表面102a与第一板体20A之间形成第一腔室118。具体来说，第一腔室118是通过第一接合剂224将第一板体20A与薄膜层102的第一表面102a上的绝缘层112或绝缘层116接合而形成，且第一板体20A可在例如小于400℃的温度下接合。基板10A与第一板体20A之间的接合可例如使用干膜(dry film)、旋涂式玻璃(spin on glass,SOG)、共熔接合(eutectic bonding)、光阻、热压缩、低温熔合(fusion)或其他合适的接合方法。举例来说，第一接合剂224可包括高分子材料、玻璃胶(glass frit)、共熔金属(metal eutectic)或其他合适的材料，但不以此为限。包含高分子材料的第一接合剂224可例如包括干膜、苯环丁烯(Benzocyclobutene,BCB)、SU-8、聚酰亚胺(polyimide)或环氧树脂(epoxy)，其中SU-8与干膜可包括负型光阻材料。值得注意的是，由于第一接合剂224可与第一板体20A以及结构10A在例如400℃的低温下形成强的键结力，使得在薄膜层102与致动器106上的热应力降低，从而避免接合温度影响或破坏致动器106的可形变区块110a，因此使用第一接合剂224比其他方法更佳。此外，第一接合剂224由于包括高分子材料，而可在高温工艺或高温的操作环境下降低薄膜层102与第一板体20A之间的热应力，从而避免薄膜层102产生翘曲。如此一来，可减少热应力对最终空气脉冲产生元件的影响，且也可增加薄膜层102与第一板体20A的热膨胀系数的差异，换言之，第一板体20A的材料不限为半导体材料。由于凹槽220与凹槽222连接，因此第一腔室118可被凹槽220、凹槽222与薄膜层102所包围。在一些实施例中，第一接合剂224与结构10A接触的区域可具有狭缝或开口，使得第一接合剂224可在接合时释放第一接合剂224对薄膜层102的应力。
如图8所示，在第一腔室118形成之后，将第一板体20A与结构10A的接合结构上下翻转，然后移除保护层104a与支撑基板104b，以暴露出保护层104c，例如通过晶片磨片或通过晶片磨片结合刻蚀工艺。之后，可选择性地薄化保护层104c，例如通过湿式刻蚀工艺或干式刻蚀工艺。保护层104c的厚度可薄化到例如介于0.1μm与2μm之间。然后，图案化保护层104c，以形成多个保护区块120，并暴露出薄膜层102。每一个保护区块120设置于欲形成的阀膜中的一个上，并分别对应绝缘区块116a中的一个，且保护区块120与对应的绝缘区块116a可分别设置于对应的阀膜的两相对的表面102a、102b上，因此保护区块120与对应的绝缘区块116a可对两相对的表面102a、102b具有类似或相同的应力，以致于降低了对应阀膜的弯曲，并使对应的阀膜可尽可能地平坦。
如图1与图9所示，在步骤S108中，在图案化保护层104c之后，图案化薄膜层102，以形成多个用以控制气流方向的阀膜102v。具体来说，薄膜层102可被图案化而具有多个开口102p，且开口102p中的两个是位于阀膜102v中的一个的两侧，以形成对应的阀膜102v。每一个阀膜102v在俯视图上对应第一板体20A的凹槽220中的一个，且阀膜致动器106b中的两个分别设置于阀膜102v中的一个的两侧。在一些实施例中，如图13所示，振膜102m的表面102b可选择性地被刻蚀，以形成多个凹槽122，用以降低振膜102m的刚度并提升振膜102m的振幅。振膜102m的刻蚀可通过如氢氧化钾(KOH)或四甲基氢氧化铵(TMAH)的湿式刻蚀或如等离子体的干式刻蚀来进行。
如图1与图10所示，在步骤S110中，将第二板体30与薄膜层102相对于第一板体20A的表面102b接合，以在薄膜层102与第二板体30之间形成第二腔室124，其中第二腔室124与第一腔室118分别位于振膜102m的两侧。在本实施例中，第二板体30包括基板304以及分别位于基板304的两表面304a、304b上的两刻蚀停止层312、314，且基板304的表面304a具有多个凹槽320以及一凹槽322，其中凹槽320与凹槽322具有不同深度。第二板体30可通过第二接合剂324与薄膜层102接合。薄膜层102与第二板体30之间的接合可例如使用干膜、旋涂式玻璃、共熔接合、光阻、热压缩、低温熔合或其他合适的接合方法。举例来说，第二接合剂324可包括高分子材料、玻璃胶(glass frit)、共熔金属(metal eutectic)或其他合适的材料，但不以此为限。包含高分子材料的第二接合剂324可例如包括干膜、苯环丁烯(Benzocyclobutene,BCB)、SU-8、聚酰亚胺(polyimide)或环氧树脂(epoxy)，其中SU-8与干膜可包括负型光阻材料。由于凹槽320与凹槽322连接，因此第二腔室124可被凹槽320、凹槽322与薄膜层102所包围。第二腔室124的一部分在俯视图上可与凹槽220重迭，且第一腔室118的一部分也可与凹槽320重迭(图未示)。第一腔室118与凹槽320之间的关系以及第二腔室124与凹槽220之间的关系可依据设计需求而作对应调整。第二板体30可不同于第一板体20A，其不同之处可为凹槽320的俯视位置不同于凹槽220的俯视位置，或凹槽322的俯视形状不同于凹槽222的俯视形状，因此形成第二板体30的方法可类似或相同于形成第一板体20A的方法，且为了简洁，在此不再详述形成第二板体30的方法。
如图1与图11所示，在步骤S112中，在第一板体20A与第二板体30中形成多个通道126、128，以形成本实施例的空气脉冲产生元件100。具体来说，在不同的时间图案化刻蚀停止层214、314，以暴露出基板204、304对应阀膜102v的部分，然后对暴露出的基板204、304刻蚀，以形成通道126、128。在本实施例中，通道126贯穿第一板体20A的基板204，且突起块208围绕通道126。通道128贯穿第二板体30的基板304，且突起块308围绕通道128。因此，通道126对应并暴露出绝缘区块116a中位于对应的阀膜102v上的一个，且通道128对应并暴露出保护区块120中位于对应阀膜102v上的一个。在一些实施例中，可在形成通道126、128之后对绝缘区块116a与保护区块120分别面对通道126、128的部分进行另一刻蚀工艺，以降低绝缘区块116a与保护区块120在阀膜120v上的厚度与面积，并提升阀膜120v的平坦度。在本实施例中，第一板体20A与第二板体30可分别为前板与背板，但不限于此。在一些实施例中，第一板体20A与第二板体30可分别为背板与前板。所形成的空气脉冲产生元件100的详细结构与其变化型可参考美国申请号16/172,876，且为了简洁，在此不再详述。如上述制作空气脉冲产生元件100的方法，由于阀膜102v与振膜102m由相同的薄膜层102所形成，且致动器106形成在薄膜层102的同一表面上，因此可降低制作复杂度，并可改善良品率。
图14示出了根据本发明第一实施例的空气脉冲产生元件的俯视示意图，且图15示出沿着图14的剖线A-A’与剖线B-B’的剖视示意图。为简洁起见，图14显示单一个致动器106，但不以此为限。如图14与图15所示，第一接合剂224围绕致动器106，因此为了将致动器106电连接到位于第一接合剂224外的接合垫129，形成在薄膜层102上的导线114b是延伸并横跨第一接合剂224，以与接合垫129连接。
图16示出了根据本发明第二实施例的空气脉冲产生元件的俯视示意图，且图17示出沿着图16的剖线C-C’的剖视示意图。为简洁起见，图16与图17仅显示空气脉冲产生元件的一部分，例如振膜、可形变层与弹性层，但不以此为限。本实施例的空气脉冲产生元件400与图11所示的第一实施例的不同之处在于，振膜402m可被图案化为具有至少一个开口402p，且开口402p可被由比振膜402m具有更高弹性的材料形成的膜层覆盖，以降低振膜402m的刚度。在本实施例中，空气脉冲产生元件400还包括覆盖开口402p的弹性层430，并且弹性层430可由高分子材料形成。例如，薄膜层402A的振膜402m可被图案化成十字形并具有开口402p，且可形变层410可被图案化成十字区块410a和四个直条区块410b。十字区块410a设置在十字形振膜402m的交叉部分(中心)上，且四个直条区块410b分别设置在邻近十字形振膜402m的四个端部的振膜402m上，其中四个直条区块410b与十字区块410a分离。所形成的弹性层430覆盖开口402p，使得弹性层430和振膜402m可形成复合膜，复合膜可以防止空气穿过开口402p。由于由半导体形成的振膜402m的一部分被移除并被由高分子材料形成的弹性层430覆盖，因此复合膜的刚度可以低于振膜402m的刚度，从而增加其振幅。底部导电层408设置在振膜402m和可形变层410之间，顶部导电层414可设置在可形变层410上，并且图案化的底部导电层408的布局和图案化的顶部导电层414的布局可根据需求来设计。
图18到图19示出了根据本发明第二实施例制作空气脉冲产生元件的方法示意图，其中绝缘层112未在图18和图19中示出，但是本发明不限于此。在本实施例中，如图18所示，在提供基板404之后，薄膜层402A可以被图案化，以在振膜402m中形成开口402p，然后沉积底部导电层408。本实施例从沉积底部导电层408的步骤到形成绝缘层116的步骤的方法与第一实施例相同，为了简洁起见，在此不再赘述。在一些实施例中，图案化薄膜层402A的步骤还可形成用于分离图案化的薄膜层402A的不同部分的多个通孔402h，使得图案化的薄膜层402A的一些部分可以作为导线，用于将形成的第一电极408a电连接到接合垫432或其他元件，并将所形成的第二电极414a电连接到另一个接合垫434或其他元件。此外，底部导电层408的一部分可以延伸到开口402p中，并且底部导电层408的所述部分可以电连接在作为导线的图案化的薄膜层402A的所述部分和所形成的第一电极408a之间。类似地，在开口402p中延伸的顶部导电层414的一部分可电连接在作为另一导线的图案化的薄膜层402A的另一部分和所形成的第二电极414a之间。
在绝缘层116形成之后，弹性层430例如通过全面性地旋涂形成在基板404上，然后被图案化，其中图案化的弹性层430覆盖开口402p。在本实施例中，第一接合剂424可在形成绝缘层116的步骤和形成弹性层430的步骤之间或在形成弹性层430之后形成在绝缘层116上。如图19所示，在形成弹性层430之后，第一板体20A通过第一接合剂424与薄膜层402A接合。并且，本实施例的方法在将第一板体20A与薄膜层402A结合之后的步骤可与第一实施例相似或相同，为了简洁起见，在此不再赘述。
图20到图21示出了根据本发明第二实施例的一变型实施例的制作空气脉冲产生元件的方法示意图。如图20所示，本变型实施例的方法和上述第二实施例的方法的不同之处在于，在本实施例中，薄膜层402B在形成弹性层430之前没有被图案化。因此，在形成弹性层430之前的步骤可以与第一实施例中与第一板体20A结合之前的步骤相同。如图21所示，图案化薄膜层402B的步骤还可在振膜402m中形成开口402p，以降低振膜402m的刚度。本变型实施例的其他步骤与第一实施例相似或相同，为简洁起见，在此不再赘述。
图22到图24示出了根据本发明第三实施例的制作空气脉冲产生元件的方法示意图，其中图22到图24中的致动器和绝缘层仅为了说明的目的示出，但不限于此。本实施例制作空气脉冲产生元件的方法与图2到图11所示的第一实施例的不同之处在于，在将第一板体20A接合于薄膜层502上之前，在薄膜层502上形成第一接合剂524。具体来说，如图22所示，第一接合剂524可全面性地形成在薄膜层502上，即第一接合剂524覆盖致动器、绝缘层和薄膜层502。然后，如图23所示，第一接合剂524被图案化，以形成多个接合区块524a。随后，第一板体20A可通过接合区块524a接合在薄膜层502上。在一些实施例中，如图23所示，第一接合剂524的图案化还可形成至少一个密封区块524b，用于密封在后续步骤中形成在振膜502m中的开口502p。在此情况下，如图24所示，图案化薄膜层502的步骤还可包括图案化振膜502m对应于密封区块524b的一部分，以具有至少一个开口502p。开口502p被密封区块524b覆盖，且振膜502m和密封区块524b可形成复合膜。由于第一接合剂524可例如由光阻材料所形成，因此复合膜的振幅可以增加。
图25到图28示出了根据本发明第四实施例的制作空气脉冲产生元件的方法示意图。本实施例的方法与第一实施例的不同之处在于，本实施例中的图案化薄膜层602的步骤还包括形成多个连接区块602c，用以作为导线。具体来说，如图25所示，在提供基板104之后，薄膜层602可被图案化以形成振膜602m、阀膜(图25到图28中未示出)、连接区块602c以及位于振膜602m和连接区块602c之间、位于连接区块602c之间与位于连接区块602c和阀膜之间的通孔602h。在本实施例中，薄膜层602可包括用于提供高导电性的高掺杂半导体材料。
如图26所示，在薄膜层602被图案化之后，形成绝缘层636以填满通孔602h并覆盖薄膜层602。然后，绝缘层636被图案化以形成多个开口636a，其中每一个连接区块602c可以被两个开口636a暴露出。
如图27所示，然后将底部导电层608沉积在绝缘层636和薄膜层602上，随后图案化底部导电层608，以形成第一电极608a、导线608b和接合垫632，其中导线608b中的一条可设置在第一腔室118的内部，并且通过开口636a中的一个将第一电极608a连接到连接区块602c中的一个的一端，导线608b中的另一条可设置在第一腔室118的外部，并将连接区块602c的另一端连接到对应的接合垫632。在图案化底部导电层608之后，在振膜602m上沉积可形变层610，并图案化可形变层610，随后沉积并图案化绝缘层112。接着，沉积并图案化顶部导电层614以形成第二电极614a、导线614b和接合垫634，导线614b中的一条可以设置在第一腔室118的内部，并通过开口636a中的一个将第二电极614a连接到另一个连接区块602c的一端，且导线614b中的另一条可设置在第一腔室118的外部，并将连接区块602c的另一端连接到对应的接合垫634。随后，类似第一实施例，第一板体20A可接合在薄膜层602上，保护层104a和支撑基板104b可被移除，保护层104c可被减薄并图案化，然后第二板体30可被接合在薄膜层602上。在一些实施例中，接合垫632和导线608b可由顶部导电层614所形成。
如图28所示，形成通道的步骤(在这图中未示出)还可包括刻蚀第一板体20A，以形成多个开口20p，暴露出接合垫632、634上的绝缘区块116a。具体而言，刻蚀停止层214可被图案化以暴露出基板204直接位在接合垫632、634上方的部分，然后刻蚀基板204的所述部分，以在第一板体20A中形成开口20p。接着，移除接合垫632、634上的绝缘区块116a，以暴露出接合垫632、634，从而形成空气脉冲产生元件600A。开口20p的形成和绝缘区块116a的移除有助于接合垫632、634与外部电子元件的电连接，例如引线接合。
图29示出了根据本发明第一实施例的空气脉冲产生元件的俯视示意图，图30示出了沿着图29的剖线D-D’和剖线E-E’的剖视示意图。为简洁起见，图29示出了一个致动器106，但不限于此。如图29和图30所示，致动器106被第一接合剂224围绕，且因为位于第一接合剂224内的第一电极608a可通过由薄膜层602所形成的连接区块602c中的一个电连接到位于第一接合剂224外的接合垫632，所以第一接合剂224和绝缘层636之间的接合区域没有金属导线穿过，因此相较于图11所示的第一实施例，可提高了空气脉冲产生元件600A的可靠度。
图31示出了根据本发明第四实施例的一变型实施例的空气脉冲产生元件的剖视示意图。如图31所示，空气脉冲产生元件600B和上述第四实施例的不同之处在于，开口20p可被通孔20h取代。具体来说，形成通道的步骤(在这图中未示出)还可包括刻蚀第一板体20B，以形成多个通孔20h，暴露出位于接合垫632、634上的绝缘区块116a。具体地，刻蚀停止层214可被图案化，以暴露出基板204直接位于接合垫632、634上方的部分，然后，基板204的所述部分可被刻蚀，以在第一板体20B中形成通孔20h。随后，在通孔20h中形成多个连通柱638，连通柱638贯穿第一板体20B，从而形成空气脉冲产生元件600B，其中每个连通柱638接触接合垫632、634中的一个。由于具有此设计，致动器106可以通过连通柱638电连接到外部电子元件。举例来说，每一个连通柱638可包括贯穿第一板体20B的互连线638a与接触互连线638a和接合垫632或634的导电球638b。在一些实施例中，连通柱638可形成在第二板体30中，并贯穿第二板体30，以与对应的接合垫632或634或对应的连接区块602c接触。
图32示出了根据本发明第四实施例的另一变型实施例的空气脉冲产生元件的剖视示意图。如图32所示，空气脉冲产生元件600C和上述的变型实施例的不同之处在于，本变型实施例的第一板体20C可为取代半导体晶片的其他类型的基板。举例来说，第一板体20C可包括电路板，例如印刷电路板或积体电路(IC)晶片。
图33示出了根据本发明第四实施例的又一变型实施例的空气脉冲产生元件的俯视示意图。如图33所示，本变型实施例的空气脉冲产生元件650和图11所示的第一实施例的不同之处在于，在俯视图中，本实施例的连通柱638可设置在第一接合剂224的外部。例如，连通柱638可以设置在每个一阀膜102v的两侧。由于连通柱638可邻近第一接合剂224设置，因此不需要为了位于第一接合剂224外部的接合垫额外增加区域，所以相较于图11所示的第一实施例，空气脉冲产生元件650的面积可以减小。在第四实施例的再一变型实施例的空气脉冲产生元件660中，如图34所示，连通柱638可以在俯视图中被第一接合剂224围绕。
图35示出了根据本发明第五实施例的声音产生装置的示意图。声音产生装置700包括多个空气脉冲产生元件650。在俯视图中，由于连通柱638可被第一接合剂224围绕，且在第一接合剂224的一侧不需要用于接合垫的区域，因此空气脉冲产生元件650可排列成阵列形式。相较于包括第一实施例的空气脉冲产生元件的声音产生装置，声音产生装置700的空气脉冲产生元件650不限于排列成两行以下或两列以下。例如，阵列的列数可以是3或更多，阵列的行数也可以是3或更多。因此，空气脉冲产生元件650的排列可为二维阵列，使得声音产生装置700的空气脉冲产生元件650在特定正方形区域内的数量可以增加。在一些实施例中，每一个空气脉冲产生元件650可被图34所示的空气脉冲产生元件660取代。
综上所述，在本发明制作空气脉冲产生元件的方法中，阀膜和振膜是共面的并且由相同的膜层所形成，因此可降低了制作复杂度，并改善了良品率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，包括：
提供一薄膜层；
在所述薄膜层上形成多个致动器；
在所述薄膜层与一第一板体之间形成一第一腔室；
图案化所述薄膜层，其中在图案化所述薄膜层之后，所述薄膜层被分割以形成一振膜以及多个阀膜，所述多个致动器包括位于所述振膜上的一振膜致动器以及位于所述多个阀膜上的多个阀膜致动器，且所述第一板体的一部分与所述薄膜层位于所述振膜与所述多个阀膜中的一个之间的一部分接合；
在所述薄膜层与一第二板体之间形成一第二腔室；以及
在所述第一板体与所述第二板体中形成多个通道，其中所述多个阀膜中的一个在垂直所述薄膜层的方向上与所述多个通道中对应的一个重叠。
2.如权利要求1所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，形成所述多个致动器包括形成多个第一电极、形成多个可形变区块以及形成多个第二电极，且所述可形变区块通过图案化同一可形变层所形成。
3.如权利要求2所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，所述可形变层是通过压电力、静电力、电磁力或电热力产生形变。
4.如权利要求2所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，所述可形变区块将所述多个第一电极与所述多个第二电极电隔离。
5.如权利要求1所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，所述振膜致动器以及所述多个阀膜致动器同时形成。
6.如权利要求1所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，
形成所述第一腔室包括通过一第一接合剂将所述第一板体与所述薄膜层的一第一表面接合；以及
形成所述第二腔室包括通过一第二接合剂将所述第二板体与所述薄膜层相对于所述第一表面的一第二表面接合。
7.如权利要求6所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，所述第一接合剂是在将所述第一板体与所述第一表面接合之前形成在所述第一板体上。
8.如权利要求6所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，所述第一接合剂是在将所述第一板体与所述第一表面接合之前形成在所述薄膜层上。
9.如权利要求8所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，图案化所述薄膜层包括在所述振膜中形成至少一个开口，且所述第一接合剂覆盖所述至少一个开口。
10.如权利要求1所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，提供所述薄膜层还包括提供一支撑基板以及一保护层，所述保护层与所述薄膜层依序堆迭在所述支撑基板上，且所述支撑基板在形成所述第一腔室之后被移除。
11.如权利要求10所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，还包括图案化所述保护层，以在对应所述多个通道中的一个的所述多个阀膜中的一个阀膜上形成一保护区块。
12.如权利要求11所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，还包括在形成所述第一腔室之前在所述多个阀膜中的一个阀膜下形成一绝缘区块，其中所述一个阀膜设置在所述保护区块与所述绝缘区块之间。
13.如权利要求1所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，还包括在提供所述薄膜层与形成所述多个致动器之间图案化所述薄膜层，以在所述振膜中形成至少一个开口。
14.如权利要求1所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，还包括在形成所述第一腔室之前在所述振膜上形成一弹性层，且形成所述薄膜层还包括在所述振膜中形成对应所述弹性层的至少一开口。
15.如权利要求1所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，还包括在提供所述薄膜层与形成所述多个致动器之间图案化所述薄膜层，以形成多条导线与所述振膜，以及形成用以将所述多条导线与所述振膜彼此电绝缘的一绝缘层。
16.如权利要求15所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，形成所述多个致动器还包括形成多个接合垫，且所述多个致动器通过所述多条导线电连接到所述多个接合垫。
17.如权利要求15所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，形成所述多个致动器还包括在所述薄膜层上形成多个接合垫，且所述方法还包括：
形成多个连通柱，以贯穿所述第一板体与所述第二板体的其中一个，且所述多个连通柱电连接所述多个接合垫。
18.如权利要求1所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，在形成所述第一腔室之前，所述方法还包括：
提供一基板；以及
在所述基板的一表面上形成具有不同深度的至少两个凹槽，以形成所述第一板体，其中形成所述第一腔室包括以所述第一板体的所述至少两个凹槽面对所述薄膜层的方式，将所述第一板体与所述薄膜层接合，以形成所述第一腔室。
19.如权利要求18所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，还包括在所述至少两个凹槽中的一个中形成一突起块，其中所述突起块围绕所述多个通道中的一个。
20.如权利要求1所述的制作空气脉冲产生元件的方法，其特征在于，所述第一板体包括一半导体基板、一印刷电路板或一积体电路晶片。
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