CN111918190A - 一种mems麦克风及其制备方法、电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种MEMS麦克风及其制备方法、电子装置。所述方法包括:形成振膜材料层;对所述振膜材料层进行第一次离子注入,以在所述振膜材料层的底部形成第一注入区域;对所述振膜材料层进行第二次离子注入,以在所述振膜材料层中所述第一注入区域的上方形成第二注入区域;执行退火步骤,以形成振膜层。本发明中对所述振膜材料层分别进行注入能量不同的离子并执行退火步骤,通过多层离子注入在振膜材料层内,再通过振膜材料层不同区域的离子浓度的组合来调节振膜材料层的应力,以达到理想的应力效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,具体而言涉及一种MEMS麦克风及其制备方法、电子装置。
背景技术
随着半导体技术的不断发展,在传感器(sensor)类产品的市场上,智能手机、集成CMOS和微机电系统(MEMS)器件日益成为最主流、最先进的技术,并且随着技术的更新,并朝尺寸小、性能高和功耗低的方向发展。
其中,MEMS传感器广泛应用于汽车电子:如TPMS、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器(TMAP)、柴油机共轨压力传感器;消费电子:如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤,洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器,空调压力传感器,洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器;工业电子:如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等,电子音像领域:麦克风等设备。
在MEMS麦克风中,其工作原理是由振膜(Membrane)的运动产生电容的变化,利用电容变化量进行运算和工作的,现有常用的MEMS麦克风包括振膜、背板及位于背板下方的背腔组成。通过振膜将声音信号转换成电信号。
在麦克风工艺中,振膜的应力参数是其中最重要的参数之一。应力这一参数直接影响到器件在使用过程中的性能。在常见的麦克风振膜工艺中,多晶硅膜一般都为单层膜结构,一般情况下多晶硅膜应力的调节主要是通过调整多晶硅的厚度、单次离子注入的剂量以及调整退火温度来实现,但是局限于机台的性能,多种不同工艺的调节并不能满足我们所需求的应力要求。
因此在麦克风工艺中,如何获取所需求的麦克风振膜是亟待解决的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
针对现有技术的不足,本发明提供了一种MEMS麦克风的制备方法,所述方法包括:
形成振膜材料层;
对所述振膜材料层进行第一次离子注入,以在所述振膜材料层的底部形成第一注入区域;
对所述振膜材料层进行第二次离子注入,以在所述振膜材料层中所述第一注入区域的上方形成第二注入区域;
执行退火步骤,以形成振膜层。
可选地,所述第一次离子注入的能量为500Kev~1000Kev,注入剂量为1E14~1E16。
可选地,所述第二次离子注入的能量为100Kev~200Kev,注入剂量为1E12~1E14。
可选地,在所述第二次离子注入之后,在执行所述退火步骤之前,所述方法还包括在所述振膜材料层上形成保护层的步骤,以防止注入的离子析出。
可选地,所述保护层的沉积温度为600℃~700℃,厚度为1000~2000埃。
可选地,所述退火步骤的温度为1000℃~1100℃。
可选地,在形成所述振膜材料层之前,所述方法还包括形成氧化物层的步骤,并在形成的所述氧化物层上形成所述振膜材料层。
可选地,所述振膜材料层包括多晶硅材料层。
可选地,所述多晶硅材料层的沉积方法包括:
以SiH4为反应气体进行淀积,淀积温度为600℃~630℃,淀积压力为0.1~0.4乇,淀积厚度为1000~20000埃。
本发明还提供了一种MEMS麦克风,所述MEMS麦克风通过上述方法制备得到。
本发明还提供了一种电子装置,所述电子装置包括上述的MEMS麦克风。
综上所述,本发明中对所述振膜材料层分别进行注入能量不同的离子并执行退火步骤,通过多层离子注入在振膜材料层内,再通过振膜材料层不同区域的离子浓度的组合来调节振膜材料层的应力,以达到理想的应力效果。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述,用来解释本发明的原理。
附图中:
图1a-图1e示出了本发明一实施例所述MEMS麦克风的制备方法实施所获得结构的剖面示意图;
图2示出了本发明所述MEMS麦克风的制备工艺流程图。
具体实施方式
在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是,本发明能够以不同形式实施,而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地,提供这些实施例将使公开彻底和完全,并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中,为了清楚,层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白,当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时,其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层,或者可以存在居间的元件或层。相反,当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时,则不存在居间的元件或层。应当明白,尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分,这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此,在不脱离本发明教导之下,下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等,在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白,除了图中所示的取向以外,空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如,如果附图中的器件翻转,然后,描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此,示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”,当在该说明书中使用时,确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时,术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样,可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此,本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状,而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如,显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度,而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样,通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此,图中显示的区实质上是示意性的,它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本发明的范围。
为了彻底理解本发明,将在下列的描述中提出详细的结构,以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可以具有其他实施方式。
实施例1
为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供了一种MEMS麦克风的制备方法,下面结合附图1a-图1e对所述方法做进一步的说明。
需要说明的是,在该实施例中,所述制备方法仅仅是针对振动膜所做的改进,因此在该实施例中仅围绕振动膜进行详细的说明。
首先,执行步骤S1:如图1b所示,形成振膜材料层102。
具体地,在该步骤中,在形成所述振膜材料层之前,所述方法包括形成氧化物层101的步骤,如图1a所示,然后在所述氧化物层上形成所述振膜材料层102。
其中,所述氧化物层可以选用SiO2或掺碳氧化硅(SiOC)等材料,并不局限于某一种。
所述氧化物层的厚度为10~20千埃,但并不局限于该数值范围,可以根据需要选择。
可选地,所述振膜材料层包括多晶硅材料层,可以通过改变淀积参数调整其厚度及应力。
例如,所述多晶硅材料层以SiH4(硅烷)为反应气体进行淀积,淀积温度为600~630℃,淀积压力为0.1~0.4Torr,所述振膜材料层的淀积厚度为1000~20000埃,
执行步骤S2:对所述振膜材料层进行第一次离子注入,以在所述振膜材料层的底部形成第一注入区域1021。
具体地,如图1c所示,对所述振膜材料层的底部进行注入深度较深,注入能量较大,剂量较大的第一次离子注入,以在所述振膜材料层的底部形成第一注入区域1021。
可选地,对淀积完振膜材料层的晶圆进行离子注入,能量以500~1000Kev为佳,剂量以1E14~1E16为佳,通过第一次离子注入来调整振膜材料层的应力。
执行步骤S3:对所述振膜材料层进行第二次离子注入,以在所述振膜材料层中所述第一注入区域的上方形成第二注入区域。
具体地,如图1d所示,对所述振膜材料层的底部进行注入深度较浅,注入能量较小,剂量较小的第二次离子注入,以在所述振膜材料层中所述第一注入区域的上方形成第二注入区域1022。
其中,所述第二次离子注入的能量小于第一次离子注入的能量,所述第二次离子注入的剂量小于第一次离子注入的剂量,所述第二次离子注入的深度小于第一次离子注入的深度。
可选地,对淀积完多晶硅晶圆进行第二次离子注入,能量以100~200Kev为佳,剂量以1E12~1E14为佳,通过离子注入进一步调整振膜材料层的应力。
执行步骤S4:在注入完的振膜层表面淀积一层保护层。
具体地,如图1e所示,在所述第二次离子注入之后,在执行所述退火步骤之前,所述方法还包括在所述振膜材料层上形成保护层103的步骤,以防止注入离子析出。
其中,所述保护层选用氧化物层,所述保护层的沉积温度以600~700℃为佳,厚度以1000~2000埃为佳,以防止振膜材料层内注入的离子析出污染机台。
执行步骤S5:执行退火步骤,以形成振膜层。
具体地,对表面淀积完保护层的晶圆进行1000~1100℃的回火,以使多晶硅通过退火温度来调整应力。
图2为本发明一具体实施方式中所述MEMS麦克风的制备工艺流程图,具体包括以下步骤:
形成振膜材料层;
对所述振膜材料层进行第一次离子注入,以在所述振膜材料层的底部形成第一注入区域;
对所述振膜材料层进行第二次离子注入,以在所述振膜材料层中所述第一注入区域的上方形成第二注入区域;
执行退火步骤,以形成振膜层。
综上所述,本发明中对所述振膜材料层分别进行注入能量不同的离子并执行退火步骤,通过多层离子注入在振膜材料层内,再通过振膜材料层不同区域的离子浓度的组合来调节振膜材料层的应力,以达到理想的应力效果。
实施例二
下面结合MEMS麦克风的制备方法以及振膜层的制备对该实施例进行详细的说明。
首先,执行步骤201,提供基底(图中未示出),并在所述基底上形成第一牺牲材料层。
具体地,其中所述基底至少包括半导体衬底,所述半导体衬底可以是以下所提到的材料中的至少一种:硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。半导体衬底上可以被定义有源区。
在所述基底上沉积第一牺牲材料层,其中,所述第一牺牲材料层可以选用与所述半导体衬底以及在所述第一牺牲材料层上形成的振膜具有较大蚀刻选择比的材料,例如可选用氧化物层,例如SiO2和掺碳氧化硅(SiOC)等材料,但并不局限于上述示例。
执行步骤202,在所述第一牺牲材料层上形成振膜层。
具体地,在所述第一牺牲材料层上沉积振膜材料层,以覆盖所述第一牺牲材料层,其中,所述振膜材料层可以选用多晶硅、SiGe等材料,并不局限于某一种。在该实施例中,所述振膜材料层选用多晶硅。
其中,所述振膜层的制备方法请参照实施例一中所述的方法,在此不再赘述。
图案化所述振膜材料层,以形成振膜层,具体地可以选用下述方法:在所述振膜材料层上形成掩膜层,所述掩膜层中形成有振膜层的图案,以所述掩膜层为掩膜蚀刻所述振膜材料层,以将所述振膜图案转移至所述振膜材料层中,形成所述振膜层,最后去除所述掩膜层。
其中,所述振膜层相对于所述第一牺牲材料层上具有较小的关键尺寸。
执行步骤203,再次沉积所述第一牺牲材料层,以覆盖所述振膜。
具体地,再次沉积所述第一牺牲材料层,以完全覆盖所述振膜,其中,所述第一牺牲材料层可选为氧化物层,例如SiO2和掺碳氧化硅(SiOC)等材料,并不局限于某一种。
所述第一牺牲材料层的厚度也并不局限于某一数值范围,可以根据实际需要进行设定。
执行步骤204,图案化所述第一牺牲材料层,以形成若干开口,露出所述振膜。
具体地,其中在该步骤中在所述第一牺牲材料层上形成掩膜层,然后选用干法或者湿法蚀刻所述第一牺牲材料层,以在所述第一牺牲材料层中形成若干相互间隔的开口,并露出所述振膜。
其中,所述开口的数目并不局限于某一数值范围,开口的数目和后续形成的弹性限位件的数目相同。
执行步骤205,沉积第二牺牲材料层,以填充所述开口并在所述第二牺牲材料层中所述开口的上方形成凹槽。
具体地,在该步骤中沉积第二牺牲材料层,以填充所述开口并覆盖所述第一牺牲材料层。
在该步骤中选用共形沉积的方法沉积所述第二牺牲材料层,在填充完所述开口之后,在所述开口的上方所述第二牺牲材料层中形成凹槽。
其中,所述第二牺牲材料层可以选用与所述半导体衬底以及所述振膜层具有较大蚀刻选择比的材料,例如可选为氧化物层,例如SiO2和掺碳氧化硅(SiOC)等材料,并不局限于某一种。
可选地,所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层选用相同的材料。
执行步骤206,在所述凹槽的侧壁和底部形成第一限制层,然后再次沉积所述第二牺牲材料层,以填充所述凹槽。
具体地,在该步骤中首先在所述凹槽中沉积第一限制层,例如可以通过下述方法沉积第一限制层:沉积第一限制材料层,以在所述凹槽的底部、侧壁以及所述第二牺牲材料层上均形成第一限制材料层,然后蚀刻去除所述第二牺牲材料层上的第一限制材料层,仅保留所述凹槽底部和侧壁上的所述第一限制材料层,以得到所述第一限制层。
其中,所述第一限制层可以选用氮化物层,可选地,所述氮化物层选用SiN,但并不局限于某该材料。
然后在所述凹槽中继续沉积第二牺牲材料层,以填充所述凹槽,然后执行平坦化步骤,平坦化所述第二牺牲材料层至所述第一限制层的顶部。
执行步骤207,在所述凹槽之间的所述第二牺牲材料层上形成若干定极板。
具体地,在所述凹槽之间的所述第二牺牲材料层上形成若干定极板,用于形成电容器的上电极,其中,所述定极板可以选用本领域常用的导电材料,并不局限于某一种,在该实施例中可以选择多晶硅作为所述定极板。
形成所述定极板的方法包括但不局限于下述步骤:在所述第二牺牲材料层上形成导电材料层;在所述导电材料层上形成图案化的掩膜层;以所述掩膜层为掩膜蚀刻所述导电材料层,以在所述凹槽之间形成相互间隔的定极板,最后去除所述掩膜层。
执行步骤208,沉积第二限制层,以覆盖所述定极板和所述第二牺牲材料层。
在所述定极板和所述第二牺牲材料层上沉积第二限制层,其中所述第二限制层可以选用氮化物层,例如SiN,但并不局限于该材料。
在该步骤中所述第二限制层和所述第一限制层顶部相连接,以成为一体的结构。
执行步骤209,图案化所述基底的背面,以露出所述第一牺牲材料层。
具体地,在该步骤中反转所述基底,以露出所述基底的背面,然后蚀刻所述基底的背面,以形成关键尺寸较大传感开口,露出所述第一牺牲材料层。
其中,所述传感开口的关键尺寸小于所述振膜层的关键尺寸,所述传感开口在后续的步骤中用于将外界压力传递至所述振膜层,使所述振膜层发生形变,以改变所述振膜层和定极板之间的距离,从而改变两者之间的电容,对压力的变化做出定量的测量。
执行步骤210,去除所述凹槽中的第二牺牲材料层,以形成中空的弹性阻挡件。
具体地,在该步骤中去除所述凹槽中的第二牺牲材料层,露出所述第一限制层,以形成中空的凹槽,用于保护所述振膜层。
其中,在去除所述凹槽中的第二牺牲材料层后形成的弹性阻挡件类似与弹簧结构,当位于下方的振膜层发生形变碰到所述弹性阻挡件时不仅能对所述振膜层形成缓冲,起到保护作用,而且所述弹性阻挡件还具有良好的弹性,不会对所述振膜层造成损坏。
在该实施例中去除所述第二牺牲材料层的步骤可以包括:图案化所述第二限制层,以形成第二开口,露出所述凹槽中的所述第二牺牲材料层;蚀刻去除所述凹槽中的所述第二牺牲材料层,露出所述第一限制层,形成所述弹性阻挡件。
进一步,具体地,选用深反应离子刻蚀(DRIE)方法蚀刻所述第二限制层,以形成第二开口:首先在所述第二限制层上形成有机分布层(Organic distribution layer,ODL),含硅的底部抗反射涂层(Si-BARC),在所述含硅的底部抗反射涂层(Si-BARC)上沉积图案化了的光刻胶层,或在所述定极板仅仅形成图案化了的光刻胶层,所述光刻胶上的图案定义了所要形成第二开口的图形,然后以所述光刻胶层为掩膜层或以所述蚀刻所述有机分布层、底部抗反射涂层、光刻胶层形成的叠层为掩膜蚀刻第二限制层形成开口。
在所述深反应离子刻蚀(DRIE)步骤中选用气体六氟化硅(SF6)作为工艺气体,施加射频电源,使得六氟化硅反应进气形成高电离,所述蚀刻步骤中控制工作压力为20mTorr-8Torr,频功率为600W,13.5MHz,直流偏压可以在-500V—1000V内连续控制,保证各向异性蚀刻的需要,选用深反应离子刻蚀(DRIE)可以保持非常高的刻蚀光阻选择比。所述深反应离子刻蚀(DRIE)系统可以选择本领常用的设备,并不局限于某一型号。
可选地,其中所述步骤209和所述步骤210的顺序可以互换,并不影响制备得到器件的性能。
执行步骤211,去除所述振膜层中间部位上方和下方的所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层以形成空腔,并露出所述中空的弹性阻挡件。
具体地,在该步骤中选用双面蚀刻工艺,以同时去除所述振膜层上方和下方的所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层。
其中,所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层均选用氧化物层时,可以选用TMAH的湿法蚀刻去除所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层。
所述TMAH溶液的质量分数为0.1%-10%,所述湿法蚀刻温度为25-90℃,所述湿法蚀刻时间为10s-1000s,但是并不局限于该示例,还可以选用本领域常用的其他方法。
在去除所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层之后,在所述定极板和所述振膜之间形成空腔,形成电容器结构的介电质。
至此,完成了本发明实施例的MEMS麦克风制备的相关步骤的介绍。在上述步骤之后,还可以包括其他相关步骤,此处不再赘述。并且,除了上述步骤之外,本实施例的制备方法还可以在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤,这些步骤均可以通过现有技术中的各种工艺来实现,此处不再赘述。
实施例三
本发明还提供了一种MEMS麦克风,所述MEMS麦克风包括:振膜层;
定极板,包括若干相互间隔的部分,位于所述振膜层的上方;
空腔,位于所述振膜层和所述定极板之间;
弹性阻挡件,位于所述空腔的顶部,所述振膜层的上方。
可选地,所述定极板位于所述弹性阻挡件之间。
可选地,所述弹性阻挡件为中空的立方体结构。
可选地,所述弹性阻挡件包括氮化物层。
可选地,所述MEMS麦克风还进一步包括位于所述振膜下方的开口,用于实现压力的传感。
本发明所述MEMS麦克风中的振膜材料层分别进行注入能量不同的离子并执行退火步骤,通过多层离子注入在振膜材料层内,再通过振膜材料层不同区域的离子浓度的组合来调节振膜材料层的应力,以达到理想的应力效果。
实施例四
本发明还提供了一种电子装置,包括实施例三所述的MEMS麦克风。其中,半导体器件为实施例三所述的MEMS麦克风,或根据实施例一或二所述的制备方法得到的MEMS麦克风。
本实施例的电子装置,可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、VCD、DVD、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备,也可为任何包括所述MEMS麦克风的中间产品。本发明实施例的电子装置,由于使用了上述的MEMS麦克风,因而具有更好的性能。
本发明已经通过上述实施例进行了说明,但应当理解的是,上述实施例只是用于举例和说明的目的,而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是,本发明并不局限于上述实施例,根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改,这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
Claims (11)
1.一种MEMS麦克风的制备方法,其特征在于,所述方法包括:
形成振膜材料层;
对所述振膜材料层进行第一次离子注入,以在所述振膜材料层的底部形成第一注入区域;
对所述振膜材料层进行第二次离子注入,以在所述振膜材料层中所述第一注入区域的上方形成第二注入区域;
执行退火步骤,以形成振膜层。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一次离子注入的能量为500Kev~1000Kev,注入剂量为1E14~1E16。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二次离子注入的能量为100Kev~200Kev,注入剂量为1E12~1E14。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述第二次离子注入之后,在执行所述退火步骤之前,所述方法还包括在所述振膜材料层上形成保护层的步骤,以防止注入的离子析出。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述保护层的沉积温度为600℃~700℃,厚度为1000~2000埃。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述退火步骤的温度为1000℃~1100℃。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在形成所述振膜材料层之前,所述方法还包括形成氧化物层的步骤,并在形成的所述氧化物层上形成所述振膜材料层。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述振膜材料层包括多晶硅材料层。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述多晶硅材料层的沉积方法包括:
以SiH4为反应气体进行淀积,淀积温度为600℃~630℃,淀积压力为0.1~0.4乇,淀积厚度为1000~20000埃。
10.一种MEMS麦克风,其特征在于,所述MEMS麦克风通过权利要求1至9之一所述方法制备得到。
11.一种电子装置,其特征在于,所述电子装置包括权利要求10所述的MEMS麦克风。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0632675A1 (en) * | 1993-06-28 | 1995-01-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Diaphragm-edge integral moldings for speakers, acoustic transducers comprising same and method for fabricating same |
CN1942022A (zh) * | 2005-09-26 | 2007-04-04 | 雅马哈株式会社 | 电容器传声器、隔膜及它们的制造方法 |
CN105635926A (zh) * | 2014-10-29 | 2016-06-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种mems麦克风及其制备方法、电子装置 |
CN108696800A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-10-23 | 苏州亿欧得电子有限公司 | 电声换能器耐高温复合振膜 |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0632675A1 (en) * | 1993-06-28 | 1995-01-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Diaphragm-edge integral moldings for speakers, acoustic transducers comprising same and method for fabricating same |
CN1942022A (zh) * | 2005-09-26 | 2007-04-04 | 雅马哈株式会社 | 电容器传声器、隔膜及它们的制造方法 |
CN105635926A (zh) * | 2014-10-29 | 2016-06-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种mems麦克风及其制备方法、电子装置 |
CN108696800A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-10-23 | 苏州亿欧得电子有限公司 | 电声换能器耐高温复合振膜 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
MOHAMED GAD-EL-HAK: "《微机电系统设计与加工》", 31 January 2010 * |
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