CN113545108A - 为达更高信噪比的电容式麦克风传感器设计及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电容式变换器或麦克风，其包含一或多个分层的一第一基板及所述第一基板包含一第一表面、在所述第一表面中的一第一空腔及一凸台‑隔膜(mesa diaphragm)，所述凸台‑隔膜横跨所述第一空腔。所述电容式变换器或麦克风包含一第二基板，所述第二基板被固定到所述第一基板。所述第二基板具有一或多个分层，所述分层包含一第二空腔，所述第二空腔具有一非平面的(例如，波状的或结构化的或阶状的)底表面，所述底表面面对所述凸台‑隔膜。所述空腔的所述底表面的一形状或浮雕可以是至少一定程度有利地与所述隔膜的一变形形状互补。所述第二基板可能包含一或多个声学孔，不均匀地分布在所述第二基板上。一或多个通风口可以使所述第二空腔通风。

Description

为达更高信噪比的电容式麦克风传感器设计及制造方法

技术领域

本揭露大体上是关于麦克风的设计。更具体地，本揭露是关于电容式麦克风且特别是关于运用半导体生产的操作以达成高信噪比的设计及生产过程。

背景技术

在本文中提供的背景描述是为了大致地呈现本揭露的背景。目前提及姓名的发明者的作品，至所述作品在本背景技术段落被描述的范围，以及描述中在申请时可能无法符合作为先前技术的多个面向，皆不被明示地或隐含地承认为对抗本揭露的先前技术。

随着对通信装置中的复杂性的需求增加，同样的需求因此需要所有与制造这些装置相关的元件的标准提高。这些通信装置之一是行动电话。有众多元件被包括在单一行动电话中。在这些元件中，有些对于装置是基础性的而没有了它们所述通信装置便事实上是无用的。麦克风便是其中一个这样的元件。麦克风是任何需要声音输入的通信装置中的必要元件。麦克风连同几个其它元件的表现支配了行动电话的声音品质。因此，对更高表现麦克风的需求是行动电话生产商的一持续的要求。

麦克风是一种超低压传感器，所述传感器感测造成空气分子机械性振动的输入声压。所述声压典型地是在几帕斯卡的范围内。有几种可以被用于感测所述声压的变换机制。这些机制可以包含压阻式、压电式及电容式感应。这些机制中的每个，在麦克风功能性方面都具有其自身的优势与劣势。电容式感应及压电式感应更适合低压、高敏感度感应，因为它们的信号输入对信号输出比，较压电感应的信号输入对信号输出比更高。

麦克风有几个关键表现参数。它们是灵敏度、频率平坦度及范围、总谐波失真(THD)、超载压力及信噪比(SNR)。在这些参数当中，信噪比是在决定声音品质中关键的而也是占支配地位的参数。信噪比在整个工作范围中决定声音的品质。设计麦克风以得到更高的信噪比是非常具挑战性的。因此，在行动电话产业中使用的现有麦克风受限于-65分贝信噪比。以传统设计达成更高的信噪比是受限的。在维持有竞争力的成本的同时增进麦克风的信噪比表现需要新的创新想法。

发明内容

压电式机构的制造有许多短处。

麦克风灵敏度通常需要非常薄的隔膜，用以感应由声压造成的空气分子的微振动。压电式机构典型地使用一被直接放置在所述隔膜上的压电材料，用以感应空气的微振动。一隔膜及压电材料的结构性重叠在所述隔膜中造成压力，导致灵敏度的减低。

就电容式感应而言，传统设计在表现方面有许多短处。一般地，高灵敏度通过两导电板之间较短的距离来实现。但两导电板之间较短的距离增加漏电流，漏电流的增加则增加白噪音水平及减少所述信噪比。在本文中揭露的实施例处理电容式感应的各种短处以达成更高的表现。

方面1.一电容式微机电变换器，包含︰一第一基板，包含二或更多分层并且具有一外表面、一内表面及一第一空腔，所述第一空腔在所述第一基板的所述外表面具有一第一开口及在至少接近所述第一基板的所述内表面处具有一第二开口，所述第一基板的至少一个所述分层包含一凸台-隔膜，所述凸台-隔膜是可导电的且延伸穿过所述第一空腔的所述第二开口，所述凸台-隔膜的至少一部分可沿着一振动轴移动；及一第二基板包含至少一个分层并且具有一外表面、一内表面及一第二空腔，所述第二空腔在至少接近所述第一基板的所述内表面处具有一开口，并且具有一空腔底表面，所述第二基板的所述内表面被固定到所述第一基板的所述内表面，且所述凸台-隔膜与所述开口配准，至少一部分的所述凸台-隔膜被定位以在所述第一及第二空腔之间沿着所述振动轴振动，其中所述第二基板的至少一部份是可导电的且所述空腔底表面是非平面的。

方面2.方面1所述的电容式微机电变换器，其中自所述第二开口垂直测量至所述空腔底表面的所述第二空腔的一深度随自所述空腔的一边界横越至所述空腔的一中央而增加。

方面3.方面1至2所述的电容式微机电变换器，其中所述空腔底表面包含数个阶状区域，自所述第二开口垂直测量至所述空腔底表面的所述第二空腔的一深度随自所述空腔的一边界横越至所述空腔的一中央而增加。

方面4.方面1至3所述的电容式微机电变换器，其中，至少在静止时，所述凸台-隔膜沿着所述振动轴纵向向内延伸，朝向所述空腔底表面。

方面5.方面1至4所述的电容式微机电变换器，其中在凸台-隔膜及所述空腔底表面之间的一最大垂直距离使得所述电容式微机电变换器一电容值不受一电绝缘的一厚度影响。

方面6.方面1至5所述的电容式微机电变换器，其中所述第二基板包含多个孔，所述多个孔自所述空腔底表面延伸通过所述第二基板的所述外表面。

方面7.方面1至6所述的麦克风，其中自所述空腔底表面延伸通过所述第二基板的所述外表面的所述多个孔在尺寸或分布两者中的至少一者是不均匀的，且所述多个孔的一相对密度或一相对大小随自所述空腔底表面的一边界横向或径向横越至所述空腔底表面的一中央而增加。

方面8.方面1至7所述的麦克风，其中所述数个孔中的所述孔在一横向尺度上是大小均匀的，及所述孔的一密度在所述空腔底表面的一中央比在所述空腔底表面的一边界高。

方面9.方面1至8所述的电容式微机电变换器，其中所述第一或第二基板中的至少一个包含一通风口，所述通风口自所述第二空腔横向延伸至所述第一或所述第二基板两者中的至少一者的一外表面以使得由所述空腔及所述凸台-隔膜形成的一腔室通风。

方面10.方面1至9所述的电容式微机电变换器，其中所述第一基板包含一导电线，所述导电线被电耦合到所述凸台-隔膜。

方面11.方面1至方面10所述的电容式微机电变换器，其特征在于：所述第一基板包含一导电线，所述导电线被电耦合到所述第二基板的所述导电部分。

方面12.方面1至11所述的电容式微机电变换器，其特征在于：所述第一基板包含一晶圆及至少一氧化层，所述氧化层由至少接近所述第一基板的所述内表面的晶圆携带。

方面13.方面1至12所述的麦克风，其中所述第一基板包含一晶圆及由所述晶圆携带的一第一氧化层，且所述第二基板包含一导电层或半导体层及由所述导电层或半导体层携带的一第二氧化层。

方面14.方面1至13所述的电容式微机电变换器，进一步包含：一熔融接合，所述熔融接合通过所述第一及所述第二氧化层将所述第二基板固定到所述第一基板。

方面15.一麦克风，包含：一电容式微机电变换器；及一封装，所述封装容纳所述电容式微机电变换器，所述外壳在一外部具有至少二接点，其中所述电容式微机电变换器包含：一第一基板，所述第一基板包含二或更多分层且具有一外表面、一内表面及一第一空腔，所述第一空腔在所述第一基板的所述外表面具有一第一开口，所述第一基板的至少一个所述分层包含一凸台-隔膜，所述凸台-隔膜是导电的及跨越所述第一空腔，所述凸台-隔膜的至少一部分可沿着一振动轴相对于所述第一基板的至少一个分层移动；且一第二基板包含至少一个分层及具有一外表面、一内表面及一第二空腔，所述第二空腔在至少接近所述第二基板的所述内表面处具有一第二开口，及具有一空腔底表面，所述第二基板的所述内表面被固定到所述第一基板的所述内表面，且所述凸台-隔膜与所述第二开口配准，至少一部分的所述凸台-隔膜被定位以至少部分进入所述第二空腔沿所述振动轴振动，在此所述第二基板的至少一部份是导电的及所述空腔底表面是非平面的。

方面16.方面15所述的麦克风，进一步包含：一电容传感电路，所述电容传感电路被电耦合到所述凸台-隔膜及被电耦合到所述第二基板的至少所述导电部分，以便当所述凸台-隔膜振动时感知到一电容量的变化。

方面17.一制造一电容式微机电变换器的方法，所述方法包含：在一第一基板的一分层中形成一凸台-隔膜，所述凸台-隔膜在所述第一基板的至少一第二分层中跨越一第一空腔，所述第一空腔在所述第一基板的一外表面开口，所述外表面相反于所述第一基板的一内表面；提供一第二基板，所述第二基板具有一内表面、一外表面及一第二空腔，所述第二空腔在所述第二基板的所述内表面中形成，所述第二空腔具有一第二开口及在一空腔底表面中终止，所述空腔底表面在横跨所述空腔底表面的至少一横向或径向尺度上是非平面的；将所述第二基板的所述内表面连接到所述第一基板的所述内表面，且所述凸台-隔膜与所述第二空腔配准及所述凸台-隔膜可沿一纵向轴，至少部分进入所述第二空腔而振动。

方面18.方面17所述的方法，进一步包含：图案化所述空腔底表面。

方面19.方面17至18所述的方法，其中图案化所述空腔底表面包含形成数个阶状区域，自所述第二开口至所述空腔底表面测量的所述第二空腔的一深度随横向地或径向地自所述空腔底表面的一边界横越至所述空腔底表面的一中央而增加。

方面20.方面17至19所述的方法，进一步包含：

在所述第二基板中形成数个孔，所述孔自所述空腔底表面延伸通过所述第二基板的所述外表面。

方面21.方面17至20所述的方法，其中在所述第二基板中形成数个孔包含形成在尺寸或分布两者中的至少一者不均匀的所述数个孔，且所述孔的一相对密度或一相对大小随自所述空腔底表面的一边界横越至所述空腔底表面的一中央而增加。

方面22.方面17至21所述的方法，其中在所述第二基板中形成所述数个孔包含形成一横向尺度上是大小均匀的所述数个孔，及所述数个孔的一密度在所述空腔底表面的一中央比在所述空腔底表面的一边界高。

方面23.方面17至22所述的方法，进一步包含：在所述第一或所述第二基板中的至少一个中形成至少一个通风口，所述通风口自所述第二空腔横向延伸到所述第一或所述第二基板两者中的至少一者的一外部以使得一腔室通风，所述腔室在所述第一及所述第二基板被连接在一起时，由所述第二空腔及所述凸台-隔膜形成。

方面24.方面17至23所述的方法，其中将所述第二基板的所述内表面连接到所述第一基板的所述内表面包含将所述第二基板的所述内表面熔融接合到所述第一基板的所述内表面。

在至少一实施例中，所述隔膜包含多晶硅材料及非多晶硅材料。在另一实施例中，所述隔膜的所述熔融接合表面并不含任何多晶硅薄膜。在另一实施例中，在两平板上的所述熔融接合表面并不包含多晶硅薄膜。在至少一实施例中，所述熔融接合温度必须在氧(O₂)环境中高于1000度。在另一实施例中，二氧化硅的一薄层可以在熔融接合前被沉积在多晶硅的所述截面且可以在更低的温度接合及创造凸台结构。在至少一实施例中，所述隔膜可以是凸台状构形的。

图示简述

在图式中，相同的参考标号识别类似的元件或行动。图式中元件的尺寸及相对位置不必定依比例绘制。举例而言，各种元件及角度的形状不必定依比例绘制，且这些元件中的一些被任意放大及摆放以增进图式易读性。更进一步地，如图所示的所述元件的特定形状并不必定有意传达有关所述特定元件的实际形状的资讯，及是单为了易于在图中辨识而被选择。当一参考系在一给定图式的一图纸上(例如，在顶部/底部)被提供，该参考系仅适用于该图式，且不必定适用于其他图式。

本揭露的被提出作为示例的许多实施例将参考下列图式而被详细描述，且在其中：

图1是根据本揭露的一实施例，一电容器及电源的一示意图。

图2是根据本揭露的一实施例，一具有一隔绝层的一电容器及一电源的示意图。

图3是根据本揭露的一实施例，一电容器及一电源示例极化所述电容器的一对平板的示意图。

图4是根据本揭露的一实施例，具有至少一介电材料填满所述电容器的平板之间的一间隔的至少一部分的电容器的示意图。

图5是根据本揭露的一实施例的一电容器的示意图。

图6是根据本揭露的一实施例的一电容式麦克风传感器的一示意图。

图7根据本揭露的一实施例展示一电容式麦克风。

图8A至8E阐明根据本揭露的一实施例，使用各种制造过程生产一电容式麦克风的一方法。

图9A展示根据本揭露的一实施例的一凸台-隔膜的截面图。

图9B展示根据本揭露的一实施例，具有一凸台-隔膜的一麦克风结构的截面图。

图10展示根据本揭露的一实施例，具有一凸台-隔膜的一麦克风结构的截面图。

图11展示根据本揭露的一实施例，具有一箱型空腔设计的一麦克风的截面图。

图12展示根据本揭露的一实施例，具有一弯曲空腔设计的一电容器的截面图。

图13展示根据本揭露的一实施例，具有一弯曲空腔设计的一电容器的截面图。

图14展示根据本揭露的一实施例，具有一弯曲空腔设计及一凸台-隔膜的一电容器的截面图。

图15A至15O展示根据本揭露的一实施例制造具有一弯曲空腔设计及一凸台-隔膜的电容器的一方法。

实施例详述

在以下描述中，一些特定细节被包含以便提供对各种被揭露实施例的透彻了解。然而，熟悉相关技艺的人员，将意识到实施例可以在没有一或多个这些特定细节的情况下被实施，或以其他方法、元件、材料、制造过程…等，被实施。在其他情况下，与积体电路制造相关的为人熟知的结构及制造过程并未被详细展示或描述，以免不必要地模糊当前方法的实施例的描述。在本说明书及所附的权利要求中，「元件」一词是被用于包含，但不限于所有与积体电路制造相关的这样的结构、系统及装置。

除非上下文另有要求，在整篇说明书及其后的权利要求中，「包含着」(comprising)一词与「包括着」(inc1uding)同义，及是涵括性的或开放性的(亦即，并不排除额外的，未列举的元件或方法行动)，上述也适用于其变异体，例如「包含」(comprises)及「包含」(comprise)。

在这整篇说明书中，提及「一实施例」、「一个实施例」、「另一实施例」、「一示例」、「一个示例」、「另一示例」、「一应用」、「另一应用」或其类似物，意指与所述实施例、示例或应用相关的被描述的一特定的被指涉特征、结构或特点被包括在至少一实施例、示例或应用中。因此，在此说明书中的许多地方，「在一个实施例中」、「在一实施例中」、「另一实施例」或其类似物的词语外表并不必定都指同一实施例、示例或应用。此外，特定特征、结构或特点可以以任何适宜方式在一或多个实施例、示例或应用中被结合。

如在本说明书及所附的权利要求中所使用的，单数形式「一」(a)、「一」(an)及「所述」(the)包含复数形，除非内容另有明确规定。因此，举例而言，提及一分层包含一单一分层，或二或更多分层。同样值得注意的是，「或」(or)一词通常以其非排他性意义被使用，亦即，「及/或」除非内容另有明确规定。

本文中提供的标题仅是为了方便且并不诠释实施例的范围或意义。

电容式传感器的工作法则

图1展示根据本揭露的一实施例的一电容器100a。图1包含一第一平板102及一第二平板104。所述第一平板102被结合到一电源106的一正极。所述第二平板被结合到一电源106的一负极。一空腔108存在于所述第一平板102及所述第二平板104之间。

图2展示根据本揭露的一实施例的一电容器100b。类似于图1，图2包含一第一平板102及一第二平板104。所述第一平板102被结合到一电源106的一正极。所述第二平板被结合到一电源106的一负极。一空腔108存在于所述第一平板102及所述第二平板104之间，其中所述空腔108是通过将电隔绝层110，例如二氧化硅(SiO₂)，装设在两平板102、104之间而被创造出来。理想地，所述两平板102及104应在电气上被隔绝且在所述两平板102、104之间应当不具有电流泄漏(通过箭头112表现)。在现实中，最有可能一漏电流112是存在于所述两平板102、104之间。所述漏电流112越小，所述电容器的灵敏度越佳。所述漏电流112越大，所述电容器的灵敏度越被降低。

图3展示图2的所述电容器100b，且所述平板102、104的一极化被图示。所述第一平板102可以，举例而言具有一相对正电压且所述第二平板104可以具有一相对负电压。

图4展示根据本揭示的一实施例的一电容器110c且所述空腔108被至少部分地填充以介电材料。所述介电材料114可以采取一液体(亦即，气体，液体)或一固体的型态。不同的介电材料可以提供不同的介电系数ε，其可以被表达为一常数。

图5展示根据本揭示的一实施例的一电容器100d。所述电容器100d包含一第一平板102及一第二平板104。所述第一平板102被连结到一电源106的一正极。所述第二平板被连结到一电源106的一负极。一空腔108存在于所述第一平板102及所述第二平板104之间，在其中所述空腔108被所述第一平板102、第二平板104及电隔绝层110，例如二氧化硅(SiO₂)，所界定。

所述第一平板102及所述第二平板104具有一表面区域A202。所述电隔绝层110在所述两个平板102、104之间创造一距离d204。所述介电材料114可以，例如采取一空气206的形态。空气206具有一介电系数ε。所述电容量C、表面区域A202、距离d204及介电系数ε之间的关系是C＝εA/d。因此，为了具有一较大电容量，根据等式C＝εA/d，所述表面积A202应当较大，及/或所述距离d204应当较小。

减少所述距离d204导致一较高的电容量C。因此，理论上，一较薄的隔绝层110导致较好的表现。然而，一较薄的隔绝层110导致损害表现的较大的漏电流112。另一方面，一较厚的隔绝层110减少所述平板102、104之间的所述漏电流112。亦见于图2。因此，应找到最佳化整体电容器表现的一距离d204及隔绝层110厚度。

电容器机制转移到电容式感应

本文中描述的许多实施例有利地应用电容式感应的变换器或传感器以感应空气的所述微振动(例如，压力或声音的改变)及以产生一电信号，所述电信号代表所述被感应到的空气微振动。

图6展示一电容器100e，所述电容器具有一第一平板102，所述平板是一弹性或可相对于所述电容器的所述第二平板104移动。值得注意地，当平板102、104间的所述距离204改变时，电容量C的所述值改变。根据C＝εA/d，所述距离204是反比于电容量值。因此，对于电容式感应，在所述电容器100e中的所述平板102、104中的至少一个是可相对于另一个而移动的(在图6中，所述可移动平板是102，平板102也被命名为隔膜102)。此外，在两平板102、104之间的一空腔308是至少部分为一气体，例如空气所填满。所述空腔308至少部分地，由所述第一平板102、所述第二平板104及所述绝缘层110所界定。因此，隔膜102具有在需要时偏斜或移动的空间。所述隔膜110通过在形状上变形回应入射的空气振动。在所述平板102、104之间的所述距离d204的这一变化改变电容量C的值(见图6)。电容量C的所述改变可用各种方法读出，例如所述电容器的所述充电时间、电压(V)改变或电流(I)改变。自电容量的所述改变我们可以确定所述空气压力或声音的振幅。

用于声音感应的电容量感应

应用动态压力感应的声音(空气微振动)感应不似典型的静态压力感应。因此，自所述基本电容式结构始便需要特有设计特征，上述特有设计特征的至少一些被展示在图7中。

一麦克风700包含一隔膜702。所述隔膜702可以采取一第一导电板102的形态，所述第一导电板是弹性的或可动的。所述麦克风700也包含一第二导电板704。在一些实施例中，所述第二导电板704可以是一被固定平板，而所述隔膜702则相对于所述第二导电板704弹性或可动。一或多个隔绝层706被装设在所述隔膜702及所述第二导电板704之间。一第一空腔708至少部分地，由所述第一平板702、所述第二平板704及所述隔绝层706所界定。所述隔绝层706包含至少一个通风口710。所述通风口710可以在一方向上延伸，所述方向平行于所述隔膜702及/或第二导电板704的一顶及/或底表面。所述通风口710以所述麦克风700的一外部流体性地连结到所述第一空腔708。

所述第二导电板704包含数个声学孔712。所述声学孔712在所述第一空腔708及一第二空腔716之间提供若干通道。

在所述两平板102、104之间的一可变距离是d722。所述隔绝层706具有一厚度h724。当所述隔膜702为静止，所述隔绝层706的所述厚度h724与所述距离d722相同。当所述隔膜702振动，在所述隔膜702的一特定点及所述导电板704之间的垂直距离d722可能改变。所述隔膜702的每个点可以具有一不同的振动振幅。所述振动振幅可以在所述隔膜702的一中央区域最大及横向朝其外围区域减少。当振动时，在一隔膜702及所述第二导电板704表面之间的一最大垂直轴向距离是在一规定范围内，所述规定范围在1纳米及50微米之间。

本揭露的实施例提供独特的麦克风设计及制造顺序，所述独特设计及顺序可达成改善的信噪比，例如一超过-65分贝的信噪比。有许多方法可以建构或制造半导体麦克风。电容式传感器可以被内建于一单一基板中或使用多个基板。然而，每个方法都有其优势。此外，在各种设计及制造工艺中存有限制。

一麦克风包含一变换器或传感器、封装或外壳及可选地一放大电路。噪声可以源自所有三个组件，在其中来自所述传感器的声学噪声(acoustic noise)及来自所述放大电路的基底噪声(floor noise)典型地是最大及最重要的噪声源。

本揭露的实施例指向所述变换器，及特别地指向减少与所述变换器相关的，有时被称作声学噪声的噪音。

理想地，如果可能，声学噪声应当被减少至零。所述声学噪声依赖于数个参数，包含(a)所述平板间的漏电流；(b)所述平板间的间隔大小；及(c)声学孔密度。这些参数是互相独立的参数且调整一个参数以增进表现可能反而影响这些参数中的另一个而减低表现。

如图7中所示，增加所述隔绝层706的所述厚度h724，将因为漏电流被减少而减少声学噪声。然而，增加所述厚度h724将减少所述电容量C，而电容量由所述公式C＝εAd给出，而当距离d被增加时，所述电容量C被减少。如下文所述的，一些结构(例如，弯曲的或阶状的空腔)可以被用于平衡或至少部分抵销在电容量C上的不利效果，所述不利效果起因于所述厚度h724的增加。

增加声学孔712的一总数量及/或一总体积或总面积可以减少声学噪声。然而，这样的增加却也减少平板面积A并因此不利地减少电容量C，而C是由公式C＝εA/d给出。在本文中被描述的，包含所述分布式声学孔712(朝所述中央区域密度最高及向外围区域密度横向减少)的实施例能够至少部分抵销在电容量C上的不利效果，所述不利效果起因于声学孔712的数量、大小及/或区域的增加，所述不利效果将减低灵敏度。在至少一实施例中，声学孔712可以以变化的密度被分布。举例而言，所述声学孔的所述密度可以有利地在或向着所述空腔的一中央最高及在外围区域或向着外围区域横向减少。附加地或可选地，所述声学孔可以被分布以有利地跨越一横向尺度变化所述总开放或具开口的区域。举例而言，一总开放或具开口的区域可以在或向着所述空腔的一中央相对较大及在外围区域或向着外围区域横向减小。

如前述所指出的，增加所述隔绝层厚度h724，减少平板之间的漏电流，漏电流的减少则减少声学噪声。然而，在另一方面，增加所述隔绝层厚度h724将增加两平板702，704之间的所述距离d722因此减少所述电容量C，因此不利地影响所述灵敏度。本揭露的许多实施例可以克服此反效果。在各种具有一凸台-隔膜(所述凸台-隔膜的设计如本文中所教示)的实施例中，所述特有结构设计可以有利地使所述电容量C值独立于所述隔绝层h724的所述厚度。

在至少一实施例中，所述二导电板702，704是以各自的基质制成。所述二基质包含与彼此不同类型的材料。

举例而言，一隔膜702可以，至少部分地，由多晶硅基质制成，且所述第二导电板704可以由非多晶硅基质制成。

在至少一实施例中，所述第二导电板704，所述第二导电板可以是被固定的，被成形为一阶状空腔结构。在至少一实施例中，所述隔膜702是被形成在所述阶状空腔中。

在至少一实施例中，所述隔膜702及所述第二导电板704被接合在一起，例如通过熔融接合经由所述隔绝层被接合在一起。

在至少一实施例中，所述隔膜702包含多晶硅材料及非多晶硅材料两者。在至少一实施例中，所述隔膜702的一熔融接合表面不包含任何多晶硅薄膜。在至少一实施例中，在隔膜702及/或第二导电板704的所述熔融接合表面皆不含一多晶硅薄膜。在至少一实施例中，所述熔融接合温度必须在氧(O₂)环境中高于1000度。在至少一实施例中，二氧化硅的一薄层可以在熔融接合前被沉积在多晶硅的所述截面，及因此可以有利地在更低的温度接合及创造凸台结构。

凸台-隔膜设计及生产

图8A至8E展示根据本揭露的至少一实施例制造一麦克风的一方法800，所述麦克风具有一凸台-隔膜构造。

如图8中所示，所述方法800至少包含，准备一第一半导体基板820。方法800可以包括蚀刻所述第一半导体基板820的一顶表面的至少一部份以形成一空腔832。所述空腔832可以具有，举例而言2微米至10微米的，凹入所述半导体基板820的一深度。在至少一实施例中，所述空腔832凹入所述第一半导体基板820，所述凹入深度为4微米。

方法800包含在所述第一半导体基板820的所述顶表面沉积一第一二氧化硅层810。所述第一二氧化硅层810可以具有，举例而言0.5微米至6微米的一厚度。在至少一实施例中，所述第一二氧化硅层具有2微米的一厚度。所述第一二氧化硅层810覆盖所述凹入空腔内的一顶表面，如在图8A中所示。

所述方法800包含在所述第一半导体基板820的所述凹入空腔中的所述顶表面上沉积一第一多晶硅层802。此多晶硅层802构成因声波振动的所述隔膜。所述多晶硅层802被沉积在所述空腔832中的所述二氧化硅层810的一顶表面上，如图8A中所示。

如图8B中所示，所述方法800包含准备一第二半导体基板804。在至少一实施例中，所述方法包含将一第二空腔831蚀刻入所述第二半导体基板804的所述底表面，而使当所述第二半导体基板被与所述第一半导体基板连结时，所述第二空腔831及所述第一空腔832流体性地相连。图8B及图8C中的所述虚线展示所述第一空腔832及所述第二空腔831之间的所述分隔(例如，一想象的边界)。如在图8C中所示的，所述第一空腔832凹入所述第一半导体基板820。所述第二空腔831凹入所述第二半导体基板804。

如在图8B中进一步图示的，所述方法800包含在所述第二半导体基板804的一底表面上沉积一第二二氧化硅层812。在至少一实施例中，所述第二二氧化硅层812不被沉积在所述空腔832中。所述第二二氧化硅层812可以具有，举例而言，1至5微米的一厚度。在至少一实施例中，所述第二二氧化硅层812具有2.5微米的一厚度。

如在图8B中所进一步图示的，所述方法800包含所述第二二氧化硅层812的所述底表面及所述第一二氧化硅层810的一顶表面的熔融接合，形成一接合表面814。熔融接合也被称为热接合。熔融接合包含增加温度，直到所述第二二氧化硅层812的所述底表面及所述第一二氧化硅层810的一顶表面(例如，所述接合表面)上或周围的所述二氧化硅分子融入彼此及在所述第一810及所述第二812二氧化硅层之间形成共价键。在至少一实施例中，供熔融接合的所述温度是，例如约950度至1150度。在至少一实施例中，供熔融接合的所述温度是，举例而言，约1050度。

如在图8C中所示的，所述方法800包含研磨或抛光(例如，化学机械平坦化)所述第二半导体基板804至，举例而言10微米至30微米的一厚度。在至少一实施例中，所述第二半导体基板804在研磨或抛光后具有15微米的一厚度。

如图8D中所示，所述方法800包含自所述第一半导体基板820的一底表面蚀刻底空腔834。所述底空腔834将融入所述第一空腔832及最终成为所述第一空腔832的部份。在图8D，所述底空腔834至少部分地，被所述第一半导体基板820及所述第一二氧化硅层810所界定。所述底空腔834被流体性地连结到所述麦克风的一外部。在至少一实施例中，所述底空腔834包含一开向所述微波的所述外部的一开口，以便接收所述声压波。在图8D中的虚线展示所述第一空腔832及所述第二空腔831间的所述分隔(例如，一想象的边界)。

如在图8E中所示的，所述方法800包含自所述第一二氧化硅层810的一底侧蚀刻去除所述第一二氧化硅层810。在所述底空腔834中的所述第一二氧化硅层810被蚀刻去除。在图8E中，所述底空腔834被融入所述第一空腔832及成为所述第一空腔的部份。所述第一空腔832现在与所述电容式声学变换器套件或麦克风的一外部流体性地连结。在至少一实施例中，所述第一空腔832包含一开口，所述开口开向所述麦克风的所述外部以接收所述声压波。在图8E中的所述虚线展示所述第一空腔832及所述第二空腔831之间的所述分隔(例如，一想象的边界)。

在所述第一二氧化硅层810被蚀刻去除后，组成所述隔膜802的所述多晶硅层被释放。对释放所述隔膜802作出反应，所述隔膜802弹起及形成一凸台形状，亦即，一凸台-隔膜。所述隔膜802向所述第二空腔831延伸并延伸进入所述空腔831，如在图8E中所示的。所述隔膜802向内延伸进入所述第二空腔831。

所述隔膜802应接收声压波而振动850。这表示电容量C的所述值动态地(亦即，随着时间)改变或变化。电容量C的所述值的所述变化可以以电子方法被侦测。电容量C的所述值的所述变化代表被接收的所述声压波的一或多个特征(例如，振幅，频率)。所述凸台-隔膜802被构造得使得所述隔膜802不碰触所述第二半导体基板804的一底表面或当所述隔膜802振动时。

图9A是根据本揭露的一实施例的一凸台-隔膜902的一截面图。所述凸台-隔膜902的一截面形状与不具一基底的一不规则四边形在形状上相似。所述凸台-隔膜902在一截面图中具有一平坦顶边界970，及二倾斜侧边界972。

所述凸台-隔膜902包含一内表面990。在至少一实施例中，所述内表面990面对所述第一空腔934(图9B)。所述凸台-隔膜902包含一外表面992。在至少一实施例中，所述外表面992面对所述第二空腔932(图9B)。

如在图9A中所最好地显示的，所述凸台-隔膜902当未变形时具有一轮廓(横截面)，所述轮廓近似不具一基底的一不规则四边形。所述凸台-隔膜902包含一顶边界970及二侧边界972。所述侧边界972的所述底端具有锚定物956。在至少一实施例中，所述锚定物956连接到所述第一二氧化硅层910(图9B)。所述侧边界972在一拐角962连接所述顶边界970。所述拐角962具有一角度α974，所述角度α974自所述内表面990被测量。在至少一实施例中，所述角度α974大于70度、80度、90度、100度或110度。

图9B展示根据本揭示的至少一实施例的一麦克风的一设计，所述麦克风具有凸台-隔膜。

如在图9B中所示的，所述麦克风901包含一凸台-隔膜902。所述凸台-隔膜在声压波960抵达所述凸台-隔膜902时振动950。所述凸台-隔膜902具有一或多个锚定物956，所述锚定物连接到所述第一二氧化硅层910。所述凸台-隔膜902的所述中央部分可以当所述声压波960在频率及振幅上变化时一同自由振动。所述凸台-隔膜902的所述中央部分在一方向上振动，所述方向垂直于所述凸台-隔膜902的一顶或底表面。所述凸台-隔膜被构造得及定位得使得所述凸台-隔膜902在振动950时不接触所述第二半导体基板904，保持一电容器的特征。

在至少一实施例中，因为所述凸台-隔膜902非常弹性及被锚定于所述第一二氧化硅层910，当所述凸台-隔膜902振动950，所述凸台-隔膜902的所述顶边界970的至少一部份可能形成弓形表面(例如，凹形及/或凸形)，类似图6中的隔膜102。

在至少一些实施例中，所述拐角962是在所述隔膜为静止时被形成或存在。在至少一实施例中，在所述生产过程，例如方法800中，所述拐角962在所述第一隔绝层910(亦见于例如810)自所述隔膜902的一底表面被蚀刻去除时被形成。当所述第一隔绝层910(亦见于例如810)自所述隔膜902的一底表面被蚀刻去除时，所述隔膜902向上弹起及向所述第二基板904延伸形成所述凸台结构，如图9A及9B中所示。因此，在这样的实施例中，所述拐角962在所述凸台-隔膜962静止(未变形)时存在。

所述第一二氧化硅层910及所述第二二氧化硅层912被接合954在一起(箭头954展示所述接合方向)。所述第一二氧化硅层912的所述顶表面是一接合表面。所述第二二氧化硅层912的所述底表面是另一接合表面。所述二接合表面通过熔融接合过程，例如在约950度至1200度的一温度下烘烤所述装置一段时间，被共价地键结在一起。在至少一实施例中，所述烘烤温度是1050度。在此(数个)温度下，两个二氧化硅层中的所述二氧化硅分子越过所述接合表面融合在一起。因此，所述第一二氧化硅层910的所述顶表面及所述第二二氧化硅层912的所述底表面被共价地键结。

所述第二二氧化硅层912包含一通风孔964，所述通风孔延伸穿过所述第二二氧化硅层912。所述通风孔964流体地连结到所述第二空腔932及所述麦克风901的一外部。所述通风孔964以例如平行于所述第一920及/或第二904半导体基板的一顶及/或底表面的一方向延伸。

所述第二半导体基板904包含一或多个通风孔963。所述通风孔963流体地连结到所述第二空腔932及所述麦克风901的一外部。所述通风孔963以例如平行于所述第一920及/或第二904半导体基板的一顶及/或底表面的一方向延伸。

所述第一空腔934凹入所述第一半导体基板904。所述第一空腔934被流体地连结到所述麦克风的一外部。

图10展示根据本揭露的至少一实施例的一麦克风的一截面图。

如图10中所示，在所述凸台-隔膜902的一顶表面及所述第二半导体基板904的一底表面之间有一距离G；及在所述凸台-隔膜902的一底端(锚定物)及所述第二半导体基板904在所述第二空腔932中的一底表面之间有一距离d₁；在所述凸台-隔膜902的一底端(锚定物)及所述凸台-隔膜902的所述顶边界的所述底表面之间有一距离d₂；及所述凸台-隔膜的一厚度t。所述距离G及所述距离d₂在所述凸台-隔膜随时间经过而振动时变化及在振动中的任何给定时间跨越所述凸台-隔膜902的一或多个尺寸(例如，径向尺寸)而变化。G、d₁、d₂及t之间的关系可以被表达为G＝d_1一(d₂+t)。

S_1-是所述第一二氧化硅层910的厚度；d₀是所述第一二氧化硅层910的一底端及在所述第二空腔932中的所述第二半导体基板904的一底表面之间的距离。d₁、d₀及S₁之间的关系可以被表达为d-₁＝d₀–S₁。

C₁是一凹入的深度。所述凹入是所述第一空腔934的一部分，通过自所述第一半导体基板920的一顶表面进行的一蚀刻过程而造成。832举例而言见于图8A。C₁是所述凹入的一底表面及所述第一半导体基板920的一顶表面之间的距离。S₂是所述第二二氧化硅层912的厚度。d₀、C₁、S₁及S₂之间的关系可以被表达为d₀＝C_1-+S₁+S₂。

既然d-₁＝d₀–S₁及d₀＝C₁+S₁+S₂，因此d_l＝(C_l+S_l+S₂)–S₁，因此d_l＝C_l+S₂。

既然G＝d_l–(d₂+t)及d_l＝C_l+S₂，因此G可被表达为

G＝(C_l+S₂)-(d₂+t)...等式1

所述等式1显示所述第一隔绝层的所述厚度(S₁)910独立于G的所述值，而G是所述凸台-隔膜902的一顶表面及所述第二半导体基板904的一底表面之间的所述距离。这表示所述第一隔绝层(S₁)910可以是任何厚度而不影响G。这也代表以图10A中展示的凸台-隔膜设计，所述S_1-可以为了减少漏电流的目的被增加而不减低所述麦克风的灵敏度。

此外，所述第一二氧化硅层910的所述厚度S₂可以通过调整C_l及d₂的值而被最大化。根据等式1：G＝(C_l+S₂)–(d₂+t)，源于S₂一定量的一增加对于G的效果可以通过C_l相同量的减少，或替代地d₂一定量的一增加而抵销。增加S₂可以减少所述漏电流噪声，所述漏电流噪声的减少则增加所述麦克风的灵敏度。因此，在图8A、8B、9A、9B及图10中展示的所述凸台-隔膜设计提供一结构设计，所述结构设计允许所述麦克风设备在没有或不显着地影响所述麦克风的灵敏度的情况下，具有非常低的漏电流噪声。

弯曲空腔设计

如先前所示，所述电容板(可动或固定平板)是由二分离的导体及/或半导体基板制成的。所述可动平板(隔膜)是在所述基板之一中被形成。所述固定平板是在一分离基板中被形成。此两分离平板由两者间的一介电质(例如，空气)结合在一起以组成一电容器。所述两分离基板被连接到彼此，例如通过熔融接合。

将一弯曲空腔设计与凸台-隔膜结合通过减少声学噪音改善麦克风性能。当声压波撞击在隔膜1104上，所述隔膜1104以在图11中展示的形态弯曲或变形。

如在图11中所示，所述隔膜1104的所述外围区域1102几乎没有移动。隔膜1104接近所述外围区域1102的约总面积的三分之一，有非常小的移动或没有移动。大部分，若非所有的，所述隔膜1104的所述振动发生在所述中央区域1103。所述外围区域1102除基本的电容器建构外并未显着地对整体声压感应做出贡献。因此，本文中揭露的实施例改变所述扁平平行板的概念为一弯曲平行板概念，在所述弯曲平行板概念中，所述固定平板1106的一部分(例如，空腔的底表面)被改变以与隔膜1104的所述偏斜互补以当所述隔膜1104振动时最大化所述电容量改变。

图12展示根据本揭露的至少一实施例的一弯曲空腔设计的一截面图。在图12中，所述固定平板1206的所述弯曲被实施为一阶状弯曲表面1208。一阶状弯曲表面1208可以在一半导体制程中被制造。值得注意的是图12不限制本揭露中的任何实施例需在面对所述隔膜的所述固定平板的一顶表面包含一平滑凹形表面。举例而言，所述阶梯大小可以在被使用的特定制造过程的极限内被减少，及阶梯的所述总数量倍增加以至少接近一相对平滑的轮廓或曲线，且所述表面中明确的阶梯成为经由未受辅助的人类视觉所不可察觉的。

所述阶状弯曲表面1208具有至少两层次的阶梯，其中所述阶状弯曲表面1208的所述底层1210(最低层次)环绕或面对所述隔膜1204的一中央区域1220，所述中央区域具有最大振动幅度或振幅。在此，所述中央区域1220的所述最大振动幅度或振幅是与所述隔膜1204的所述外围区域1221比较。所述区域1220包含所述隔膜1204的一特定点，例如，中央点，所述中央点在所述隔膜1204接受所述声压波时提供最大振动幅度或振幅。在至少一实施例中，具有所述最大振动幅度或振幅的所述隔膜1204的所述区域1220是位在所述隔膜1204的一中央区域上或周围。

如图12中所示，所述阶状弯曲表面1208空腔包含三个阶梯1210、1212、1214。所述最低层次阶梯是1210是面对所述隔膜1220的一中央区域。所述最高层次阶梯1214是面对所述隔膜1214的所述外围区域1221。在一些实施例中，所述最高层次阶梯1214是面对所述隔膜1204的所述锚定物。所述中层次阶梯1212被装设在所述最低层次阶梯1210及所述最高层次阶梯1214之间。

图13展示根据本揭露的一实施例，具有通风孔的一弯曲空腔设计的一截面图。在图13中，所述固定平板1304的所述轮廓是一阶状弯曲表面1308。

所述阶状弯曲表面1308具有三层次的阶梯1310、1312及1314，其中所述阶状弯曲表面1308的所述底部层次1310(所述最低层次)是围绕或面对所述隔膜1302的一区域1320，所述区域具有最大振动幅度或振幅。在此，所述区域1320的所述最大振动幅度或振幅是与所述隔膜1302的所述外围区域1321比较。所述中央区域1320包含所述隔膜1302的一点，所述点在所述隔膜1302接收所述声压时提供最大振动幅度或振幅。

如在图13中所示的，所述空腔的阶状弯曲表面1308包含三个阶梯1310、1312、1314。所述最低层次阶梯1310面对着所述隔膜1302的一中央区域1320或在所述区域周围。所述最高层次阶梯1314面对所述隔膜1302的一外围区域1321。在一些实施例中，所述最高层次阶梯1314靠近所述隔膜1302的所述锚定物(连接点)。所述中层次阶梯1312被装设在所述最低层次阶梯1310及所述最高层次阶梯1314之间。

所述最低层次阶梯1310包含一或多个通风孔，所述通风孔具有一第一密度(δ1)。所述中层次阶梯1312包含一或多个通风孔，所述通风孔具有一第二密度(δ2)。最高层次阶梯1314包含一或多个通风孔，所述通风孔具有一第三密度(δ3)。所述第一密度大于所述第二密度，及所述第二密度大于所述第三密度，表现为δ1>δ2>δ3，由于所述最低层次阶梯1310面对所述隔膜1302的一中央区域1320或在其周围，在所述中央区域振动幅度或振幅为最大，通风孔的最大密度(δ1)减少环境噪声。然而，太多通风孔可能减少所述固定平板1304的所述表面积，及因此根据C＝εA/d减少所述电容量值。因此，具有最低密度δ3的所述较高层级阶梯1314面对所述隔膜1302的所述振动幅度或振幅最小的所述外围区域1321，且不显着影响环境噪声的减少但仍保持所述固定平板1304的所述表面积。如图13中所述的密度分布δ1>δ2>δ3最大化环境噪声的减少且同时根据C＝εA/d最小化电容量值的减少。

图14展示一凸台-隔膜1402及一弯曲(阶状)空腔设计的一截面图。所述凸台-隔膜1402在所述锚定物1456处被连接到所述第一隔绝层1404。所述第一隔绝层1404被连接到所述第一基板1406。

所述凸台-隔膜1402的所述外表面1492面对所述第二基板(例如，固定基板)1408的所述阶状弯曲表面1412。所述第二隔绝层1410被连接到所述第二基板1410。

所述第一隔绝层1404及所述第二隔绝层1410被接合1454在一起。(所述箭头展示所述接合方向)。在至少一实施例中，所述接合涉及在所述二隔绝层1404及1410间形成共价键。

所述凸台-隔膜1402具有一轮廓或横截面，所述轮廓或横截面的形状类似于不具一基底的一不规则四边形。所述凸台-隔膜1402包含一内表面1490。在至少一实施例中，所述内表面1490面对所述第一空腔1434。所述凸台-隔膜1402包含一外表面1492。所述外表面1492面对所述阶状弯曲表面1412。在至少一实施例中，所述凸台-隔膜1402的一顶边界完全位于所述第二空腔1432中。所述第二空腔1432的一部分被连接到所述第一空腔1434。自一底边，所述第二空腔1432自所述第二基板1408的一底表面开始并向上延伸到所述第二基板1408的一凹入表面。所述第一空腔1432在所述第一空腔1406及1408中都是凹入的。

在如图14的一截面图中，所述凸台-隔膜1402具有一形状，所述形状类似于不具一基底的一不规则四边形。所述凸台-隔膜1402包含一顶边界1470及二侧边界1472。所述侧边界1472的所述底末端具有锚定物1456。在至少一实施例中，所述锚定物1456被连结到所述第一二氧化硅层1404。所述侧边界1472在一拐角1462处连接所述顶边界1470。所述拐角1462在所述内表面1490具有一角度α1474。在至少一实施例中，所述角度α1474大于70度、80度、90度、100度或110度。所述顶边界1470具有一顶表面及一底表面，所述顶表面位于所述外表面1492，所述底表面位于所述内表面1490。所述侧边界1472具有一内表面及一外表面，所述内表面位于所述内表面1490，所述外表面位于所述外表面1492。

如图14中所展示的，所述麦克风1400包含一凸台-隔膜1402。当声压到达所述凸台-隔膜1402时，所述凸台-隔膜在一垂直方向上振动1450。所述凸台-隔膜具有一或多个锚定物1456，所述锚定物1456被连结到所述第一二氧化硅层1404。所述凸台-隔膜1402的所述中央部分1421可以与所述声压自由振动。所述凸台-隔膜1402的所述中央部分1421在一方向上振动，所述方向垂直于所述凸台-隔膜1402的一顶边界。所述隔膜1402被构造得使得所述隔膜在振动1450时不碰触到所述第二基板1408的一表面。在振动1450时，所述中央部分1421相较于所述凸台-隔膜1402的其他部分提供最大的振动幅度。

所述第一二氧化硅层1404及所述第二二氧化硅层1410被接合1454在一起(1454的所述箭头展示所述接合方向)。所述第一二氧化硅层1404的所述顶表面是一接合表面。所述第二二氧化硅层1410的所述底表面是另一接合表面。所述二接合表面通过熔融接合过程，例如，在约950度至1150度烘烤所述装置一段时间，共价地键结在一起。在另一实施例中，所述烘烤温度是1050度。在这样的温度下，两个二氧化硅层中的所述二氧化硅分子越过所述接合表面融合为一单一结构。因此，所述第一二氧化硅层1404的所述顶表面及所述第二二氧化硅层1410的所述底表面被共价地键结。

在至少一实施例中，所述第二二氧化硅层1410可以具有一通风孔(在图14中未显示。在例如图9B中可见通风孔964)，所述通风孔穿过所述第二二氧化硅层1410。所述通风孔将流体地连结所述第二空腔1432及所述麦克风1400的一外部。所述通风孔可以以例如平行于所述第一1406及/或第二1408半导体基板的一顶及/或底表面的一方向延伸。

所述第二半导体基板1408包含或更多通风孔1462。所述通风孔1462流体地连接所述第一空腔1432及所述麦克风1400的一外部。所述通风孔1462以例如垂直于所述第一1406及/或第二1408半导体基板的一顶及/或底表面的一方向延伸。所述第一半导体基板1406包含所述第一空腔1434。所述第二半导体基板包含所述第二空腔1408。

在图14中，所述第二半导体基板1408的所述轮廓1409是一阶状弯曲表面1412。一阶状弯曲表面1412可以在一半导体制程中被制造。值得注意的是图14不限制本揭露中的任何实施例需在面对所述隔膜的所述第二半导体基板1408的一表面包含一平滑凹面表面。

所述阶状弯曲表面1412具有三层次的阶梯1420、1422、1424。其中所述阶状弯曲表面1412的所述底层1420(最低层次)是围绕在所述隔膜1402的一中央区域1421周围或面对所述中央区域，所述中央区域具有最大振动幅度。在此，所述区域1421的所述最大震度幅度是相较与所述隔膜1402的其他所述区域。所述中央区域1421包含所述隔膜1402的一点，所述点在所述隔膜1402接收所述声压时提供最大振动幅度。在至少一实施例中，所述隔膜1402的具有最大振动幅度的所述区域1421是位于所述隔膜1402的一中央区域或所述区域周围。

如图14中所示，所述阶状弯曲表面1412空腔包含三个阶梯1420、1422、1424。所述最低层次阶梯1420面对所述隔膜1402的一中央区域1421或在所述中央区域周围。所述最高层次阶梯1424面对所述隔膜1402的一外围区域。在一些实施例中，所述最高层次阶梯1424面对所述隔膜1402的所述锚定物1456。所述中层次阶梯1422被装设在所述最低层次阶梯1420及所述最高层次阶梯1424之间。

所述最低层次阶梯1420包含一或多个通风孔1462，所述通风孔具有一第一密度(δ1)。所述中层次阶梯1422包含一或多个通风孔1462，所述通风孔具有一第二密度(δ2)。所述最高层次阶梯1424具有一或多个通风孔1462，所述通风孔具有一第三密度(δ3)。所述第一密度大于所述第二密度，及所述第二密度大于所述第三密度，表现为δ1>δ2>δ3。

图15A至15O展示制作一电容式声学变换器的一制造方法1500，所述电容式声学变换器具有适于一麦克风的凸台-隔膜及弯曲的固定平板。所述制造方法1500可以以任何种类的传统制造机器或步骤被应用(例如，沉积、蚀刻、遮罩、平面化)，这些机器或步骤中的许多或全部可以通过一制造系统被自动化。在至少一实施例中，所述方法1500可以被用以制造一麦克风1400。

如图15A所图示的，所述第二基板1502被提供或被准备。所述第二基板1502包含将组成一电容式传感器的一导电板之物，所述平板可以相对于其他结构是固定的或不移动的。所述第二基板1502包含一或多层导电的、半导的、或电绝缘的材料，虽然形成所述平板的至少一部份是导电的及当一电压通过一电压源被施加在所述平板及所述凸台-隔膜上时能维持一电位。

如在图15A中所图示的，一遮罩层(光刻层)1504通过一或多个沉积及图案化过程被沉积及图案化以形成一遮罩。所述光刻层1504具有一开口，所述开口是为了在所述第二基板1502蚀刻一凹入以形成所述阶状轮廓的一层次。所述第二基板1502与图14中的所述第二半导体基板1408相似。

如在图15B中所示的，所述第二基板1502由一或多个蚀刻过程被蚀刻，形成所述第一阶梯1506，所述第一阶梯是面对所述凸台-隔膜的外围区域的所述阶梯，类似于图14中的1424。所述第一阶梯1506类似于图14中的所述最高层次阶梯1424。在图15B中被形成的所述凹入是所述第二空腔1521的一部分。

如在图15C中所图示的，另一遮罩层(未展示)通过一或多个沉积及图案化过程被沉积及图案化以形成一遮罩，所述遮罩是为了蚀刻所述弯曲表面的所述第二阶梯1508。所述被遮罩的第二基板1502经由一或多个蚀刻过程被进一步蚀刻以形成第二阶梯1508。所述第二阶梯1508类似于图14中的中层次阶梯1422。在图15C中形成的所述凹入是所述第二空腔1521的另一部分。

如在图15D中所图示的，又另一遮罩层(未展示)通过一或多个沉积及图案化过程被沉积及图案化以形成又一遮罩，所述又一遮罩是为了蚀刻所述弯曲表面的所述第三阶梯1510。所述被遮罩的第二基板1520被进一步蚀刻以形成一第三阶梯1510。所述第三阶梯1510是面对所述凸台-隔膜的所述中央部分的所述阶梯，类似于图14中的所述最低层次阶梯1420。在图15D中被创造的所述凹入是所述第二空腔1521的一部分。额外的遮罩及图案化过程可以被执行，视在所述弯曲表面上所欲达成的一平滑度所需的阶梯总数量而定。

所述方法1500可以包含沉积或形成或生长一电绝缘层，例如通过一或多个氧化过程形成或生长一层二氧化硅1512。所述二氧化硅层1512类似于图14中的所述第二二氧化硅层1410。在图15A至15D中被创造的所述第二空腔1521被包含在所述第二基板1502中。

如图15E所图示的，一遮罩层1514通过一或多个沉积及图案化过程被沉积及图案化在所述第一基板1516上，所述遮罩层是为蚀刻所述第一空腔1523形成一遮罩。所述第一基板1516与所述第一半导体基板1406(图14)相似或组成所述第一半导体基板。

如图15F中所图示的，所述被遮罩的第一基板1516被蚀刻以在其中形成一空腔。同样在图15F中被图示的是，一电绝缘层被沉积、形成或生长，举例而言通过经由一或多个氧化过程沉积、形成或生长一层二氧化硅1518。所述二氧化硅层1518类似于图14中的所述第一二氧化硅层1404。所述第一空腔1523通过一半导体制程的一蚀刻过程被创造以便在所述第一基质1516中创造一凹入。在图15F中被创造的所述第一空腔1523稍后将会被延展到所述第一基板1516的一底表面。见于图15N。

如在图15G中所示的，一层多晶硅层1520，通过一或多个沉积过程(例如，化学气相沉积)被沉积在所述第一空腔1523中的所述二氧化硅层1518上。

如图15F中所图示的，多晶硅层1520的所述层经由一或多个蚀刻过程被蚀刻。所述多晶硅层1520类似于在图14中的所述凸台-隔膜1402。所述多晶硅层1520稍后将成为图15N中的所述凸台-隔膜。

如图15H中所图示的，所述第二二氧化硅层1512及所述第一二氧化硅层1518被连接或固定在一起，例如通过热接合，又称熔融接合。所述接合表面1522被共价地键结。所述第一空腔1523被包含在所述第一基板1516中。所述第二空腔被包含在所述第二基板1502中，及在所述二基板被连结在一起时，是被与所述第一空腔1523对齐或配准。在图15H中所示，在所述第一空腔1523及所述第二空腔1521间的虚线，是所述第一空腔1523及所述第二空腔1521间的一想象的边界线。

如在图15I中所图示的，所述第二基板1502通过一或多个材料移除过程(例如，平坦化、化学机械平坦化)被研磨或抛光至一所欲的厚度。

如在图15J中所图示的，一遮罩层1526，通过一或多个沉积及图案化过程被沉积及被图案化以创造一遮罩，所述遮罩是为了为电接触点1528及1529制造一或多个插口。电接触点1528是供所述第二基板1502的所述电接触点。所述电接触点1529是供所述多晶硅层1520的所述电接触点。所述电接触点1528及1529可以被应用以施加一电位(所述电位，跨越自所述隔膜起的一空间是相反的)到所述隔膜(例如，多晶硅层1520)及所述固定平板(例如，所述第二基板1502)以便形成一电容器，及以便在其间耦合一电容量感应电路以感应一电容量或电容量的一改变及所述隔膜与所述固定平板间，应所述隔膜的振动而变化的所述距离。一浅通道可以在所述第一基板1502中被蚀刻以形成所述电接触点1528。一深通道可以被蚀刻经所述第一基板1502及蚀刻入所述第二基板1516以形成所述电接触点1529。

如图15K中所图示的，低温氧化(LTO)电绝缘层(例如，二氧化硅层1530)被沉积、形成或成长。此二氧化硅层1530是被沉积、形成或成长自所述第二基板1502的一外表面及进入所述电接触点1528及1529的井。

如图15L中所图示的，一遮罩层1531通过一或多个沉积及图案化过程被沉积及图案化，以形成一遮罩，所述遮罩是为了制造所述通风孔1536。

所述被遮罩的二氧化硅层1530通过一或多个蚀刻过程被蚀刻，以制造所述通风孔1536。所述通风孔1536类似于，及可能组成，图14中的所述通风孔1462。

如图15L中所示的，在所述电接触点1529的所述深井的一底表面中的所述二氧化硅层1530被蚀刻以暴露所述多晶硅层1520的一部分。所述多晶硅层1520是导电的或半导的材料。如也在图中所示的，一多晶硅层1533被沉积入所述电接触点1529的所述井，通过一或多个沉积过程。所述多晶硅层1533与所述多晶硅层1520有电气接触。在图15L中展示的，在所述第一空腔1523及所述第二空腔1521间的所述虚线，是所述第一空腔1523及所述第二空腔1521间的一想象的边界。

如在图15M中所示，数个金属层1532通过一或多个沉积过程被沉积以形成所述电接触点1529及1528。电接触点1528的所述金属层1532与所述第二基板1502有电气接触。电接触点1529的所述金属层1532与所述多晶硅层1520有电气接触。在图15M中所示的，在所述第一空腔1523及所述第二空腔1521间的所述虚线是所述第一空腔1523及所述第二空腔1521间的一想象的边界。

如图15N中所图示的，一遮罩层(未显示)在所述第一基板1516的一底表面被沉积及图案化，以形成一遮罩，所述遮罩是为了制造所述第一空腔1523的另一部分。所述方法1500包含自所述第一基板1516的所述底表面蚀刻经所述被遮罩的第一基板1516上至所述二氧化硅层1518。

进一步地，所述方法1500包含蚀刻经所述二氧化硅层1518，上至所述多晶硅层1520。当所述第一空腔1523中的所述二氧化硅层1518被蚀刻去除时，所述多晶硅层1520被向上弹起以形成一凸台-隔膜。此弹起可以是由所述多晶硅层1520的所述分子结构在一特定环境条件(例如温度)下产生的一机械力。此过程先前也在本揭露中被称作释放所述隔膜(例如，多晶硅层1520)。在隔膜构造中的所述多晶硅层1520包含所述凸台-隔膜1402及凸台-隔膜902的所有特征。

在图15N中展示的，在所述第一空腔1523及所述第二空腔1521间的所述虚线，是所述第一空腔1523及所述第二空腔1521间的一想象的边界。如在图15N中所示的，所述第一空腔1523被延展以延伸穿过所述第一基板1516的一外部。

如在图15O中所示的，一遮罩层(未显示)经由一或多个沉积及图案化过程被沉积及图案化以形成一遮罩，所述遮罩是为了制造具有所欲密度分布(δ)的所述数个通风孔1536。所述方法1500包含蚀刻经所述被遮罩的第二基板1502以制造所述通风孔1536。所述方法1500包含蚀刻经所述二氧化硅层1512。所述方法1500包含形成具有所欲密度分布的所述数个通风孔1536。在至少一实施例中，所述数个通风孔1536如在图14中的所述实施例中一般地被分布，在一中央区域中具有一较高通风孔密度(δ)，在所述中央区域中，所述通风孔密度(δ)向所述外围区域横向减少。所述图15O中展示的，在所述第一空腔1523及所述第二空腔1521间的所述虚线是一想象的边界线。

在本文中揭露的各种实施例包含电容式声学变换器或传感器的特定设计，所述设计包含一导电的隔膜及与所述隔膜跨越一空腔相对的一第二基板，所述第二基板的至少一部分是导电的。一或多个介电材料被包含在所述隔膜及所述第二基板之间。在一些实施例中，所述隔膜呈一凸台状及所述第二基板具有一空腔，所述空腔具有一非平面轮廓的或非平面构造的，面对所述隔膜的底表面，所述底表面增进或甚至最大化一所述变换器或麦克风的一信噪比(SNR)。所述凸台-隔膜设计提供有利性质，使得所述电容量值(C)独立于隔绝层的所述厚度。这表示增加所述隔绝层将不会减少所述电容量值(C)。因此，隔绝层的厚度可以被增加，以便减少所述漏电流(白噪声)，而不减损所述电容量值。所述第二基板的所述空腔的所述弯曲式的或被构造的底表面提供有利性质，所述有利性质最大化所述隔膜振动的所述灵敏度，所述灵敏度的最大化转化为所述变换器或麦克风的高信噪比。

本揭露的数个方面连同其特定实施例被描述，这些实施例被提出作为示例，对所述示例的替代、修改及变化可以被做出。因此，如上文中所提出的实施例是意在作为例证而非限制。上文所述的各种应用及/或实施例可以被结合以提供进一步的应用及/或实施例。有改变可以被做出而仍不离开下文所提出的权利要求的范围。这些及其他改变可以鉴于上文的详尽描述而被施于所述应用及/或实施例。一般地，在下文的权利要求中，所使用的术语不应被理解为将权利要求限制在说明书及权利要求中被揭露的特定应用及/或实施例中，而应被理解为包含所有可能应用及/或实施例，连同这样的权利要求有权主张的等同物的全部范围。因此，权利要求并不受本揭露所限制。

Claims (24)

1.一种电容式微机电变换器，其特征在于：所述微机电变换器包含︰

一第一基板，包含二或更多分层并且具有一外表面、一内表面及一第一空腔，所述第一空腔在所述第一基板的所述外表面具有一第一开口及在至少接近所述第一基板的所述内表面处具有一第二开口，所述第一基板的至少一个所述分层包含一凸台-隔膜，所述凸台-隔膜是可导电的且延伸穿过所述第一空腔的所述第二开口，所述凸台-隔膜的至少一部分可沿着一振动轴移动；及

一第二基板包含至少一个分层并且具有一外表面、一内表面及一第二空腔，所述第二空腔在至少接近所述第一基板的所述内表面处具有一开口，并且具有一空腔底表面，所述第二基板的所述内表面被固定到所述第一基板的所述内表面，且所述凸台-隔膜与所述开口配准，至少一部分的所述凸台-隔膜被定位以在所述第一及第二空腔之间沿着所述振动轴振动，其中所述第二基板的至少一部份是可导电的且所述空腔底表面是非平面的。

2.如权利要求1所述的电容式微机电变换器，其特征在于：自所述第二开口垂直测量至所述空腔底表面的所述第二空腔的一深度随自所述空腔的一边界横越至所述空腔的一中央而增加。

3.如权利要求1所述的电容式微机电变换器，其特征在于：所述空腔底表面包含数个阶状区域，自所述第二开口垂直测量至所述空腔底表面的所述第二空腔的一深度随自所述空腔的一边界横越至所述空腔的一中央而增加。

4.如权利要求1所述的电容式微机电变换器，其特征在于：至少在静止时，所述凸台-隔膜沿着所述振动轴纵向向内延伸，朝向所述空腔底表面。

5.如权利要求4所述的电容式微机电变换器，其特征在于：在凸台-隔膜及所述空腔底表面之间的一最大垂直距离使得所述电容式微机电变换器一电容值不受一电绝缘的一厚度影响。

6.如权利要求1所述的电容式微机电变换器，其特征在于：所述第二基板包含多个孔，所述多个孔自所述空腔底表面延伸通过所述第二基板的所述外表面。

7.如权利要求6所述的麦克风，其特征在于：自所述空腔底表面延伸通过所述第二基板的所述外表面的所述多个孔在尺寸或分布两者中的至少一者是不均匀的，且所述多个孔的一相对密度或一相对大小随自所述空腔底表面的一边界横向或径向横越至所述空腔底表面的一中央而增加。

8.如权利要求6所述的麦克风，其特征在于：所述数个孔中的所述孔在一横向尺度上是大小均匀的，及所述孔的一密度在所述空腔底表面的一中央比在所述空腔底表面的一边界高。

9.如权利要求1所述的电容式微机电变换器，其特征在于：所述第一或第二基板中的至少一个包含一通风口，所述通风口自所述第二空腔横向延伸至所述第一或所述第二基板两者中的至少一者的一外表面以使得由所述空腔及所述凸台-隔膜形成的一腔室通风。

10.如权利要求1所述的电容式微机电变换器，其特征在于：所述第一基板包含一导电线，所述导电线被电耦合到所述凸台-隔膜。

11.如权利要求1所述的电容式微机电变换器，其特征在于：所述第一基板包含一导电线，所述导电线被电耦合到所述第二基板的所述导电部分。

12.如权利要求1所述的电容式微机电变换器，其特征在于：所述第一基板包含一晶圆及至少一氧化层，所述氧化层由至少接近所述第一基板的所述内表面的晶圆携带。

13.如权利要求1所述的麦克风，其特征在于：所述第一基板包含一晶圆及由所述晶圆携带的一第一氧化层，且所述第二基板包含一导电层或半导体层及由所述导电层或半导体层携带的一第二氧化层。

14.如权利要求13所述的电容式微机电变换器，其特征在于：进一步包含：一熔融接合，所述熔融接合通过所述第一及所述第二氧化层将所述第二基板固定到所述第一基板。

15.一麦克风，其特征在于：包含：

一电容式微机电变换器；及

一封装，所述封装容纳所述电容式微机电变换器，所述外壳在一外部具有至少二接点，其中所述电容式微机电变换器包含：

一第一基板，所述第一基板包含二或更多分层且具有一外表面、一内表面及一第一空腔，所述第一空腔在所述第一基板的所述外表面具有一第一开口，所述第一基板的至少一个所述分层包含一凸台-隔膜，所述凸台-隔膜是导电的及跨越所述第一空腔，所述凸台-隔膜的至少一部分可沿着一振动轴相对于所述第一基板的至少一个分层移动；且

一第二基板包含至少一个分层及具有一外表面、一内表面及一第二空腔，所述第二空腔在至少接近所述第二基板的所述内表面处具有一第二开口，及具有一空腔底表面，所述第二基板的所述内表面被固定到所述第一基板的所述内表面，且所述凸台-隔膜与所述第二开口配准，至少一部分的所述凸台-隔膜被定位以至少部分进入所述第二空腔沿所述振动轴振动，在此所述第二基板的至少一部份是导电的及所述空腔底表面是非平面的。

16.如权利要求15所述的麦克风，其特征在于：进一步包含：

一电容传感电路，所述电容传感电路被电耦合到所述凸台-隔膜及被电耦合到所述第二基板的至少所述导电部分，以便当所述凸台-隔膜振动时感知到一电容量的变化。

17.一制造一电容式微机电变换器的方法，其特征在于：所述方法包含：

在一第一基板的一分层中形成一凸台-隔膜，所述凸台-隔膜在所述第一基板的至少一第二分层中跨越一第一空腔，所述第一空腔在所述第一基板的一外表面开口，所述外表面相反于所述第一基板的一内表面；

提供一第二基板，所述第二基板具有一内表面、一外表面及一第二空腔，所述第二空腔在所述第二基板的所述内表面中形成，所述第二空腔具有一第二开口及在一空腔底表面中终止，所述空腔底表面在横跨所述空腔底表面的至少一横向或径向尺度上是非平面的；

将所述第二基板的所述内表面连接到所述第一基板的所述内表面，且所述凸台-隔膜与所述第二空腔配准及所述凸台-隔膜可沿一纵向轴，至少部分进入所述第二空腔而振动。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于：进一步包含：图案化所述空腔底表面。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于：图案化所述空腔底表面包含形成数个阶状区域，自所述第二开口至所述空腔底表面测量的所述第二空腔的一深度随横向地或径向地自所述空腔底表面的一边界横越至所述空腔底表面的一中央而增加。

20.如权利要求17所述的方法，其特征在于：进一步包含：

在所述第二基板中形成数个孔，所述孔自所述空腔底表面延伸通过所述第二基板的所述外表面。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于：在所述第二基板中形成数个孔包含形成在尺寸或分布两者中的至少一者不均匀的所述数个孔，且所述孔的一相对密度或一相对大小随自所述空腔底表面的一边界横越至所述空腔底表面的一中央而增加。

22.如权利要求20所述的方法，其特征在于：在所述第二基板中形成所述数个孔包含形成一横向尺度上是大小均匀的所述数个孔，及所述数个孔的一密度在所述空腔底表面的一中央比在所述空腔底表面的一边界高。

23.如权利要求17所述的方法，其特征在于：进一步包含：

在所述第一或所述第二基板中的至少一个中形成至少一个通风口，所述通风口自所述第二空腔横向延伸到所述第一或所述第二基板两者中的至少一者的一外部以使得一腔室通风，所述腔室在所述第一及所述第二基板被连接在一起时，由所述第二空腔及所述凸台-隔膜形成。

24.如权利要求17所述的方法，其特征在于：将所述第二基板的所述内表面连接到所述第一基板的所述内表面包含将所述第二基板的所述内表面熔融接合到所述第一基板的所述内表面。

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