CN201976248U - 微电子机械系统传声器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种微电子机械系统传声器，具体是关于能够在硅基板上形成空隙形成部之后，蒸镀膜和支撑板，从而能够准确地形成膜和支撑板之间的间距的微电子机械系统传声器。另外，是关于使用非电解镀层工序来制造膜或/及支撑板，从而简化牺牲层的平坦化工序且能够容易地减小及调节残余应力的微电子机械系统(MEMS)传声器。根据本实用新型提供一种微电子机械系统传声器，包括：硅基板，形成有背腔，通过在所述背腔的上侧以已设定的深度进行蚀刻而形成空隙形成部；膜，在所述硅基板的空隙形成部或硅基板上蒸镀；及支撑板，其以与所述膜分开的方式被蒸镀在所述空隙形成部或硅基板上，而与所述膜形成空隙的间距。

Description

微电子机械系统传声器
技术领域
本实用新型涉及一种微电子机械系统传声器。
背景技术
一般，传声器是将声音转换成电信号的装置。所述传声器能够适用于如移动终端等的移动通信设备、耳机、或助听器等多种通信设备。这种传声器应该具有良好的电子/音响性能、可靠性及工作性。
所述传声器有电容传声器(condenser microphone)和微电子机械系统传声器(MEMS microphone)等。
所述电容传声器通过分别制造振动板、支撑板及信号处理用印刷电路板等之后，在壳的内部装配上述部件，从而完成制造。这种电容传声器由于制造印刷电路板的工序和制造电容传声器的工序分离，因而生产单价增加并且在小型化方面也受到限制。
所述微电子机械系统传声器利用半导体工序将振动板和支撑板等音响感知元件部分全部制造在一个硅基板上。
在韩国申请号10-2002-0074492(申请日：2002年11月27日)中公开了微电子机械系统传声器。所述微电子机械系统传声器为了在下部的电极注入电子以约1100℃左右的高温进行热处理。此时，所述膜(振动板)实质上由如金属性下部电极、硅氮化膜及硅氧化膜等不同物质构成，因此在高温热处理时由于热膨胀系数的差异产生残余应力(压缩应力或膨胀应力)。随着所述膜受到残余应力有可能产生变形或破裂(crack)。进而，当残余应力作用于所述 膜时，所述膜难以随音响准确地振动，从而有可能难以将所产生的音响准确地变换成电信号。
国际公开号WO2007/112743(公开日2007年03月29日)公开了一种氧化硅基板而形成背容积(back volume)的微电子机械系统传声器的制造方法。此时，为了在所述硅基板形成背容积而对多孔性硅结构进行氧化，并为形成所述多孔性硅结构依次进行蒸镀及蚀刻导电层、金属层、硅氧化膜等的工序(1a-1h工序)等。为了形成所述多孔性硅结构必须进行多个工序，因而微电子机械系统传声器的制造时间有可能显著增加。另外，由于所述根据电压条件多孔性硅结构的硅的氧化速度有可能不均匀，所以也可能不均匀地蚀刻所述背容积。当所述背容积的表面蚀刻不均匀，则所述振动膜(振动板)和支撑板之间的距离变得不均匀，因此难以将音响准确地变换成电信号。
另外，所述微电子机械系统传声器用聚硅(polisilicon)材料形成振动膜(振动板)和支撑板。由于所述振动膜和支撑板需要与测定静电容量的电路连接，因此应该具有导电性。因此，向所述振动膜和支撑板内部注入导电性离子之后，为使其稳定经过以约1100℃左右的高温进行加热工序。
此时，由于所述传声器制造工序由用金属性材料制版(patterning)电路的ASIC芯片(Application Specific Integrated Chip)制造工序和此后制造微电子机械系统芯片(MEMS Chip)的工序等构成，因此难以将所述微电子机械系统芯片和ASIC芯片制造成一个芯片。其理由是，若在所述微电子机械系统芯片的制造工序中ASIC芯片暴露在高温，则所述ASIC芯片的电路会被熔化或损伤。进而，难以将所述微电子机械系统芯片和AISIC芯片制造成一个芯片(one chip)，因此所述微电子机械系统芯片和ASIC芯片在另外的的工序中制造，进而制造工序增加制造单价变高。
另外，所述2个对比文献是在硅基板上层积膜和支撑板的结构，因此所 述微电子机械系统传声器高度只能变高。因此，在制造小型化的传声器上受到限制。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种在形成膜和支撑板及赋予导电性时无需用高温加热的微电子机械系统传声器。
本实用新型另一个目的在于提供一种既能将微电子机械系统芯片和ASIC芯片制造成一个芯片，且能够用一元化的的半导体工序制造的微电子机械系统传声器。
本实用新型再一个目的在于提供一种使在所述膜和支撑板产生的残余应力最小化，且能最小化破裂的产生的微电子机械系统传声器。
本实用新型又一个目的在于提供一种与在硅基板上层积膜和支撑板的结构相比更能够容易进行牺牲层的平坦化过程，从而能够自由地调节所述膜和支撑板的厚度，进而能够提高传声器的音响特性的微电子机械系统传声器。
本实用新型又一个目的在于提供一种能够将微电子机械系统传声器的高度减小到膜和支撑板之间间距以上的微电子机械系统传声器。
为达到上述目的本实用新型的一实施方式，提供一种微电子机械系统传声器，包括：硅基板，形成有背腔，通过在所述背腔的上侧以已设定的深度进行蚀刻而形成空隙形成部；膜，蒸镀在所述硅基板的空隙形成部或硅基板上；及支撑板，其以与所述膜分开的方式被蒸镀在所述空隙形成部或硅基板上，而与所述膜形成空隙的间距。
本实用新型的另一个实施方案，提供一种微电子机械系统传声器的制造方法，包括以下步骤：在硅基板的上侧以已设定的深度蚀刻空隙形成部的步骤；在所述硅基板的空隙形成部蒸镀膜的步骤；在所述膜蒸镀牺牲层的步骤；为形成多个音孔而在所述牺牲层蒸镀支撑板的步骤；蚀刻所述硅基板的下侧而形成背腔的步骤；及去除所述牺牲层而在所述膜和支撑板之间形成空隙的步骤。
本实用新型再一个实施方案，提供一种微电子机械系统传声器制造方法，包括以下步骤：在硅基板的上侧以已设定的深度蚀刻空隙形成部的步骤；为在所述硅基板的空隙形成部形成多个音孔而蒸镀支撑板的步骤；在所述支撑板蒸镀牺牲层的步骤；在所述牺牲层蒸镀膜的步骤；蚀刻所述硅基板的下侧而形成背腔的步骤；及去除所述牺牲层而在所述膜和支撑板之间形成空隙的步骤。
本实用新型的效果如下。
根据本实用新型，由于膜和支撑板以非电解镀层蒸镀，所以不需要为了在所述膜和支撑板注入离子而进行另外的高温加热工序，因此具有减少传声器制造工序的效果。
根据本实用新型，由于膜和支撑板在低温(约90℃左右的温度)状态下以非电解镀层蒸镀，具有能将微电子机械系统芯片和ASIC芯片制成一个芯片的效果。进而，具有能以一元化的半导体工序制造微电子机械系统传声器的效果。
根据本实用新型，由于微电子机械系统传声器在低温状态下制造，因此即便所述膜和支撑板与硅基板的热膨胀系数不同，也能够最小化使在所述膜和支撑板产生的残余应力。进而，具有防止在所述膜和支撑板与硅基板的接触部位产生破裂的效果。
根据本实用新型，由于利用非电解镀层法来蒸镀膜和支撑板，具有可以容易地调节所述膜和支撑板的厚度，从而稳定音响特性和增强音响灵敏度的效果。
根据本实用新型，由于在蚀刻硅基板之后通过蒸镀膜和支撑板来形成空隙(air gap)，因而具有能够准确而简易地形成所述空隙的效果。进而，具有能够减小微电子机械系统传声器的高度并使膜和支撑板稳定地固定在基板上的效果。
根据本实用新型，由于在硅基板的空隙形成部上蒸镀牺牲层，因而不需要为了蒸镀牺牲层而蒸镀或蚀刻其他层，因而具有减少制造工序的效果。
根据本实用新型，由于膜和支撑板由软性材料形成，因此具有即使受到外部冲击也能够防止膜和支撑板受到损伤或变形的效果。
附图说明
图1a至图1c是表示本实用新型的微电子机械系统传声器的第一实施例中在硅基板形成空隙形成部的工序的剖面图。
图2a至图2c是表示在图1c的硅基板的空隙形成部蒸镀膜的工序的剖面图。
图3a及图3b是表示在图2c的硅基板的膜的上侧蒸镀牺牲层和支撑板的工序的剖面图。
图4a至图4c是表示在图3b的硅基板形成背腔和空隙的工序的剖面图。
图5是表示图4c的微电子机械系统传声器的上侧的俯视图。
图6是表示本实用新型的微电子机械系统传声器的第二实施例中在硅基板形成空隙的工序的剖面图。
图7a至图7c是表示在图6的硅基板空隙形成部蒸镀支撑板的工序的剖面图。
图8a及图8b是表示在图7c的硅基板的支撑板的上侧蒸镀牺牲层和膜的工序的剖面图。
图9a及图9b是表示在图8b的硅基板形成背腔和空隙的工序的剖面图。
图10是表示图9b的微电子机械系统传声器的上侧的俯视图。
图11a及图11b是表示本实用新型的微电子机械系统传声器的第三实施例中在硅基板形成空隙形成部的工序的剖面图。
图12a至图12c是在图11b的硅基板的空隙形成部蒸镀膜的工序的剖面图。
图13a及图13b是表示在图12c的硅基板的膜的上侧蒸镀牺牲层和支撑板的工序的剖面图。
图14a及图14b是表示在图13b的硅基板形成背腔和空隙的工序的剖面图。
图15是表示本实用新型的微电子机械系统传声器的第四实施例中在硅基板形成空隙形成部的工序的剖面图。
图16a至图16c是表示在图15的硅基板的空隙形成部蒸镀支撑板的工序的剖面图。
图17a及图17b是表示在图16c的硅基板的支撑板的上侧蒸镀牺牲层和膜的工序的剖面图。
图18a及图18b是在图17b的硅基板形成背腔和空隙的工序的剖面图。
附图标记说明
10、50：硅基板            15、55：空隙形成部
16、56：倾斜角            25、77：膜
33、73：牺牲层            37、65：支撑板
41、81：背腔              45、85：空隙
具体实施方式
对为了达到上述目的的本实用新型的微电子机械系统传声器的具体实施例进行说明。
对本实用新型的微电子机械系统传声器的第一实施例进行说明。
图1a至图1c是表示本实用新型的微电子机械系统传声器的第一实施例中在硅基板形成空隙形成部的工序的剖面图。
参照图1a及图1b，所述微电子机械系统传声器包括硅基板10。在所述硅基板10的两侧蒸镀有如氮化硅(Si3N4)或氧化硅(SiO2)等的绝缘保护层11、12(参照图1a)。此时，所述氮化硅利用低压气相蒸镀(LPCVD：Low PressureChemical Vapor Deposition)在硅基板10的表面蒸镀保护层11、12。
所述硅基板10的上侧的绝缘保护层11为形成空隙形成部15而被蚀刻(参照图1b)。此时，所述硅基板10的上侧绝缘保护层11可以由RIE(ReactiveIon Etching)装置蚀刻。
参照图1c，利用KOH(氢氧化钾)溶液或TMAH(羟化四甲铵)溶液湿式蚀刻所述硅基板10的上侧，以已设定的深度形成所述空隙形成部15。
作为所述空隙形成部15的掩模物质(未图示)可以适用氮化硅(Si3N4)或氧化硅(SiO2)等。
通过将所述空隙形成部15的深度(D)调节成已设定的深度，能够调节以下要说明的膜25和支撑板37之间的间距。所述空隙形成部15的深度可以根据KOH溶液或TMAH溶液的浓度、蚀刻时间及温度等进行调节。所述KOH溶液或TMAH溶液的浓度、蚀刻时间及温度等应该根据空隙形成部的深度而适当地进行调节。
另外，所述空隙形成部15的边缘由于被KOH溶液或TMAH溶液湿式蚀刻而形成具有约54.74°的角度(a)的倾斜面16。此时，在硅结晶的倾斜方向(111面方向)上与KOH溶液或TMAH溶液的反应速度相对慢，在硅结晶垂直方向(100方向)上与KOH溶液或TMAH溶液的反应速度相对快。从而，所述空隙形成部15的边缘被蚀刻成具有倾斜面16。
图2a至图2c是表示在硅基板的空隙形成部蒸镀膜的工序的剖面图。
参照图2a至图2c，在所述硅基板10的空隙形成部15的上侧蒸镀有膜25。此时，在所述膜25形成使空气通过的空气通过孔25a(参照图2c)。所述膜25是由音压而振动的振动板、测定静电容量的电容的下部电极。
所述膜25能够由非电解镀层法(electroless plating)蒸镀。这里，非电解镀层法是不从外部接受电能供给，依靠还原剂还原金属离子，在硅基板的表面上析出金属的方法。这样的非电解镀层法与电镀相比能够使膜25的厚度整体上均匀，另外在具有曲折的面上也能够轻易形成膜25。
所述膜25的非电解镀层法通过以下过程而形成。首先，在形成有所述空隙形成部15的硅基板10的表面上涂敷感光性掩模物质21。通过曝光及显影所述感光性掩模物质21制版用于形成膜25的区域(参照图2a)。为非电解镀镍使所述制版的硅表面被表面活性化。在所述表面已被活性化的硅基板10的表面通过非电解镀层法形成镍膜2(参照图2b)。形成所述镍膜25之后去除所述感光性掩模物质21(参照图2c)。最后，清洗所述膜25的表面。
另外，由于所述膜25通过非电解镀层在约90℃左右低温下还原置换导电性离子等而形成，因此无需为了蒸镀所述膜25而像现有技术那样以约1100℃左右的高温加热。另外，所述膜25由金属性材料构成，因而能够与测定静电容量的外部电路(例：ASIC芯片)电连接。因此，不用像现有技术那样为在聚硅材料的膜层注入导电性离子，所以不用如现有技术那样的为了在聚硅注入金属性离子，进行另外的高温加热工序，从而减少制造工序。
另外，所述膜25和硅基板10即便在热膨胀系数上存在差异，但由于不用高温加热，因而在所述膜25和硅基板10的接触部位上几乎不会产生作为残余应力(residual stress)的压力(compressive stress)或张应力(tensile stress)。结果，所述膜25几乎不会因残余应力而变形，因而能够使所述膜25正常振动， 使音响特性稳定。另外，由于在所述膜和硅基板之间几乎不产生残余应力，因此能够防止在所述硅基板和膜的接触部位上产生破裂。
与此相比，如现有的技术中，通过电镀法形成膜25时，需要在硅基板的表面蒸镀种子层(seed layer)之后通电。此时，在所述种子层上电流强度分布不均匀，会以局部不均匀地分布。此时，由于导电性离子以不均匀的厚度镀金在所述膜25上，因此所述膜25的厚度有可能整体上不均匀。但是，本实用新型的非电解镀层法对于膜不存在电流密度差，因而膜的厚度整体上均匀。
另外，作为所述膜25可以适用包含镍的软性导电性材料。由于所述膜25是导电性材料，因此所述膜25可以通电。进而，由于所述膜25是软性材料，因而能够防止当所述膜25因过大的电压而振动或施加外部振动时所述膜的破损。
另外，所述膜25的厚度可以形成为约0.1～5μm的厚度。所述膜25的厚度可以根据微电子机械系统传声器所感知的音压而调节成适当厚度。
当电镀所述膜25时，首先由于通过喷溅(sputter)或电子束(E-beam)从所述空隙形成部15的上侧向下侧以几乎垂直或略微倾斜的状态喷射镀金用金属蒸汽(vapor)，因而在所述空隙形成部15的倾斜面16，会有所述膜25和其电极(未图示)短路的危险。但是，当非电解镀层所述膜25时，由于在具有曲折的面上也能够容易蒸镀，因而所述膜和其电极(未图示)不会短路而容易地被连接。
图3a及图3b是表示在硅基板的膜的上侧蒸镀牺牲层和支撑板的工序的剖面图。
参照图3a，在所述空隙形成部15蒸镀牺牲层33。此时，由于所述牺牲层蒸镀于以指定深度蚀刻在硅基板上的空隙形成部，因而不用为了蒸镀所述牺牲层而蒸镀或蚀刻其他层。从而，能够容易蒸镀牺牲层且减少制造工序。
所述牺牲层33的上面能够以与硅基板10的上面构成同一平面的方式蒸镀。此时，当所述牺牲层33为粘性相对高的物质时，可以通过化学机械研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)使所述牺牲层33的表面平滑。另外， 当所述牺牲层33为粘性相对低的物质时，由于所述牺牲层33的表面平滑地形成，因而不用另外进行所述化学机械研磨。
所述牺牲层33可以由氧化硅、感光性树脂、镀金铜等材料形成。
参照图3b，所述支撑板37可以以非电解镀层方式(electroless plating)蒸镀在牺牲层33的上侧。所述支撑板37能够以约2～100μm的厚度蒸镀。这样的支撑板37是以对置于膜25的方式设置，用于测定静电容量的电容的上部电极。
所述支撑板37的非电解镀层法通过以下过程形成。首先，在所述牺牲层33的表面上涂敷感光性掩模物质(未图示)。通过曝光及显影所述感光性掩模物质制版用于形成支撑板37的区域。此时，用于形成所述支撑板37的区域具有能够形成多个音孔38的形状。为非电解镀镍使所述制版的支撑板37区域被表面活性化。在所述被表面活性化的支撑板37区域的表面通过非电解镀层法蒸镀镍支撑板37。形成所述镍支撑板37之后，去除所述感光性掩模物质，形成所述支撑板37。最后，清洗所述支撑板37的表面。这样的支撑板37的非电解镀层法实质上与上述膜25的非电解镀层法几乎相同。
由于所述支撑板37通过非电解镀层在约90℃左右的低温下还原置换导电性离子等而形成，因此无需为了蒸镀所述支撑板37而像现有技术那样以约1100℃左右的高温加热。所述支撑板37由金属性材料构成，因而能够与测定静电容量的外部电路(例：ASIC芯片)电连接。因此，不用像现有技术那样为在聚硅材料的支撑板层注入导电性离子，所以不用如现有技术那样的为了在聚硅注入金属性离子，进行另外的高温加热工序，从而减少制造工序。
另外，所述支撑板37和硅基板10即便在热膨胀系数上存在差异，但由于不用高温加热，因而在所述支撑板37和硅基板10的接触部位上几乎不会产生作为残余应力(residual stress)的压力(compressive stress)或张应力(tensilestress)。结果，所述支撑板37几乎不会因残余应力而变形，能够稳定音响特性。另外，由于所述支撑板和硅基板之间几乎不产生残余应力，因此能够防止在所述硅基板和支撑板接触部位上产生破裂。
与此相比，如现有的技术中，通过电镀法形成支撑板37时，需要在硅基板的表面蒸镀种子层(seed layer)之后通电。此时，在所述种子层上电流强 度分布不均匀，会以局部不均匀地分布。此时，由于导电性离子以不均匀的厚度镀金在所述支撑板37上，因此所述支撑板37的厚度有可能整体上不均匀。
另外，作为所述支撑板37可以适用包含镍的软性导电性材料。由于所述支撑板37是导电性材料，因此所述支撑板37可以通电。进而，由于所述支撑板37是软性材料，因而能够防止所述支撑板受到外部冲击时所述支撑板的破损。
图4a至图4c是表示在硅基板形成背腔和空隙的工序的剖面图。
参照图4a及4b，在所述硅基板10的下侧绝缘保护层12涂敷感光性掩模物质(未图示)。通过曝光及显影所述感光性掩模物质，制版用于形成背腔41区域(参照图4a)。
用于形成所述背腔41的区域能够通过KOH溶液或TMAH溶液而被各向异性湿式蚀刻(参照图4b)。此时，作为掩模物质能够使用氮化硅、二氧化硅、感光性物质、金或铬。
另外，用于形成所述背腔41的区域可以通过深反应离子蚀刻法(DRIE：Deep Reactive Ion Etching)被各向异性干式蚀刻。此时，作为掩模物质能够使用氮化硅、二氧化硅、金或铬。
这样，通过硅基板10的下侧被蚀刻，在所述膜25的下侧形成背腔41。
参照图4c，通过所述支撑板37的音孔38蚀刻去除所述牺牲层33。此时，通过所述牺牲层33被去除，在所述膜25和支撑板37之间形成空隙45。当施加音压于所述膜25时，所述空隙45使所述膜25不与支撑板37接触而振动。所述空隙45的间距可以根据所述空隙形成部15的蚀刻深度和所述牺牲层33的蒸镀高度而预先设定。因此，所述膜25和支撑板37可以蒸镀在所述硅基板10的内部或表面而不是硅基板10的上侧。结果，本实用新型与现有技术相比，可以将微电子机械系统传声器的高度降低到与支撑板37和膜25高度大致相同的高度。
另外，当施加音压于所述膜25时，所述膜25的空气通过孔25a使空气通过所述空隙45和背腔41，从而使在所述背腔41形成与大气压几乎相同 的压力。进而，使音压能够正常施加于所述膜25。
图5是表示微电子机械系统传声器的俯视图。
参照图5，所述空隙形成部15以圆形形成于硅基板10的表面，所述膜25和支撑板37也以圆形蒸镀在硅基板。当然，所述空隙形成部及膜和支撑板也可以形成多边形形状。
另外，在所述支撑板37能够形成多个音孔38从而使空气通过。
另外，在所述膜和支撑板分别形成端子，从而能够连接于ASIC芯片电路等的外部设备。
以上述方式构成的微电子机械系统传声器在所述膜25由音压而振动时，所述膜25和支撑板37之间空隙45的间距发生变化。此时，随着所述空隙45的间距的变化静电容量发生变化，由变化的静电容量将声音变换成电信号。
以下，对本实用新型的微电子机械系统传声器的第二实施例进行说明。
图6是表示本实用新型的微电子机械系统传声器的第二实施例中在硅基板形成空隙形成部的工序的剖面图。
参照图6，所述微电子机械系统传声器包括硅基板50。在所述硅基板50的两侧蒸镀如氮化硅(Si3N4)或氧化硅(SiO2)等的绝缘保护层51、52。此时，所述氮化硅利用低压气相蒸镀(LPCVD：Low Pressure Chemical VaporDeposition)在硅基板50的表面蒸镀保护层51、52。
所述硅基板50的上侧的绝缘保护层51为了形成空隙形成部55而被蚀刻。此时，所述硅基板50的上侧绝缘保护层51可以由RIE(Reactive IonEtching)装置蚀刻。
用KOH溶液或TMAH溶液蚀刻所述硅基板50的上侧，以已设定的深度(D)形成所述空隙形成部55。此时，作为所述空隙形成部55的掩模物质61可以适用氮化硅(Si3N4)或氧化硅(SiO2)等。
通过将所述空隙形成部55的深度(D)调节成已设定的深度，能够调节以下要说明的膜77和支撑板65之间的间距。这样的空隙形成部55的深度(D)能够随KOH溶液或TMAH溶液的浓度、蚀刻时间及温度等而适当地进行调 节。
另外，所述空隙形成部55的边缘被KOH溶液或TMAH溶液蚀刻时形成倾斜(a)约54.74°的倾斜面56。此时，在硅结晶倾斜方向(111结晶方向)上与KOH溶液或TMAH溶液的反应速度相对慢，在硅结晶垂直方向(100结晶方向)上与KOH溶液或TMAH溶液和的反应速度相对快。从而，所述空隙形成部55的边缘形成倾斜面56。
图7a至图7c是表示在硅基板空隙形成部蒸镀支撑板的工序的剖面图。
参照图7a至图7c，在所述硅基板50空隙形成部55的上侧蒸镀支撑板65。所述支撑板65也可通过非电解镀层法蒸镀。这样的支撑板65是通过静电容量来测定振动的电容的下部电极。
所述支撑板65的非电解镀层法通过以下过程而形成。首先，在形成有所述空隙形成部55的硅基板50的表面上涂敷感光性掩模物质61。通过曝光及显影所述感光性掩模物质61制版用于形成支撑板65和音孔66的区域(参照图7a)。为非电解镀镍而使所述制版的硅表面被表面活性化。在所述被表面活性化的硅基板50的表面通过非电解镀层法形成镍支撑板65(参照图7b)。形成所述镍支撑板65之后去除所述感光性物质(参照图7c)。最后，清洗所述支撑板65的表面。
由于所述支撑板65通过非电解镀层在约90℃左右的低温下还原置换导电性离子等而形成，因此无需为了蒸镀所述支撑板65以约1100℃左右的高温加热。另外，所述支撑板65由金属性材料构成，因此与测定静电容量的外部电路(例：ASIC芯片)电连接。因此，不用像现有技术那样在聚硅注入金属性离子并使其稳定而进行另外的高温加热工序，从而减少制造工序。
另外，所述支撑板65和硅基板50即便热膨胀系数存在差异，但由于不用高温加热，因此在所述支撑板65和硅基板50的接触部位上几乎不会产生作为残余应力(residual stress)的压力(compressive stress)或张应力(tensilestress)。结果，所述支撑板65几乎不会因残余应力而变形，从而能够防止在所述支撑板65和硅基板50的接触部位上产生破裂。
与此相比，如现有的技术中，通过电镀法形成支撑板65时，需要在所 述硅基板60的表面蒸镀种子层(seed layer)之后通电。此时，在所述种子层上电流强度分布不均匀，会以局部不均匀地分布。此时，由于导电性离子以不均匀的厚度镀金在所述支撑板上，因此所述支撑板的厚度有可能整体上不均匀。但是，本实用新型的非电解镀层法对支撑板不存在电流密度差，因而支撑板厚度整体上均匀。
另外，作为所述支撑板65可适用包含镍的软性导电性材料。由于所述支撑板65是导电性材料，因此所述支撑板65可以通电。进而，由于所述支撑板65是软性材料，因而能够防止所述支撑板65受到外部冲击时所述支撑板的破损。
另外，所述支撑板65的厚度可以形成为约2～10μm的厚度。所述支撑板65的厚度可以根据微电子机械系统传声器所感知的音压而调节成适当厚度。
另外，当所述支撑板65被电镀时，首先由于通过喷溅(sputter)或电子束(E-beam)从所述空隙形成部55的上侧向下侧以几乎垂直或略微倾斜的状态喷射镀金用金属蒸汽(vapor)，因而在所述空隙形成部55的倾斜面56，会有所述支撑板65和其电极(未图示)短路的危险。但是，当非电解镀层所述支撑板65时，由于在具有曲折的面上也能够容易蒸镀，因而所述支撑板和其电极(未图示)不会短路而容易连接。
图8a及图8b是表示在硅基板的支撑板的上侧蒸镀牺牲层和膜的工序的剖面图。
参照图8a，在所述空隙形成部55蒸镀牺牲层73。此时，由于所述牺牲层73蒸镀于以指定深度(D)蚀刻在硅基板60的空隙形成部55，因而不用为了蒸镀所述牺牲层73而蒸镀或蚀刻其他层。从而，能够容易蒸镀牺牲层且减少制造工序。
所述牺牲层73的上面能够以与硅基板50的上面构成同一平面的方式蒸镀。此时，当所述牺牲层73为粘性相对高的物质时，可以通过化学机械研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)使所述牺牲层73的表面平滑。另外，所述牺牲层73为粘性相对低的物质时，由于所述牺牲层73的表面平滑地形成，因而不用另外进行所述化学机械研磨。
所述牺牲层73可以由氧化硅、感光性树脂、镀金铜等材料形成。
参照图8b，所述膜77可以以非电解镀层方式蒸镀在牺牲层73的上侧。此时，在所述膜77形成使空气通过的空气通过孔77a。另外，所述膜77可以以约0.1～5μm的厚度蒸镀。这样的膜77与以对置于支撑板65的方式设置，是随音压振动的振动板，与支撑板65一同构成测定静电容量的电容的上部电极。
所述膜的非电解镀层法通过以下过程构成。首先，在所述牺牲层73的表面上涂敷感光性掩模物质(未图示)。通过曝光及显影所述感光性掩模物质，制版用于形成膜77的区域。为非电解镀镍使所述制版的膜77区域被表面活性化。在所述被表面活性化的膜77区域的表面通过非电解镀层法形成镍膜77。形成所述镍膜77之后去除所述感光性物质。最后，清洗所述膜77的表面。
由于所述膜77通过非电解镀层在约90℃左右的低温下还原置换导电性离子等而形成，因此无需为了蒸镀所述膜而像现有技术那样以约1100℃左右的高温加热。
所述膜77由金属性材料构成，因而能够与测定静电容量的外部电路(例：ASIC芯片)电连接。因此，不用进行向所述膜注入金属性离子的其他的高温加热工序。
所述膜77和硅基板50即便在热膨胀系数上存在差异，但由于不用高温加热，因而在所述膜77和硅基板50的接触部位上几乎不会产生作为残余应力(residual stress)的压力(compressive stress)或张应力(tensile stress)。结果，所述膜77几乎不会因残余应力而变形，从而能够防止在所述膜77和硅基板50的接触部位上产生破裂。
另外，所述膜77可以由包含镍的软性导电性材料形成。由于所述膜77是导电性材料，因而可以通电。另外，由于所述膜77是软性材料，因而能够防止过电流或外部冲击而产生的破损。
图9a及图9b是表示在硅基板形成背腔和空隙的工序的剖面图。
参照图9a，在所述硅基板50的下侧绝缘保护层52涂敷感光性掩模物 质。通过曝光及显影所述感光性掩模物质，制版用于形成背腔81的区域。
用于形成所述背腔81的区域能够通过KOH溶液或TMAH溶液而被各向异性湿式蚀刻。此时，作为掩模物质能够使用氮化硅、二氧化硅、金或铬。
另外，用于形成所述背腔81的区域可以通过深反应离子蚀刻法(DRIE：Deep Reactive Ion Etching)被各向异性干式蚀刻。此时，作为掩模物质能够使用氮化硅、二氧化硅、感光性物质、金或铬。
这样，通过硅基板50的下侧被蚀刻，在所述支撑板65的下侧形成背气腔81。
参照图9b，通过所述支撑板65的音孔66来蚀刻去除所述牺牲层73。此时，通过所述牺牲层73被去除，在所述膜77和支撑板65之间形成空隙85。当施加音压于所述膜77时，所述空隙85使所述膜77不与支撑板65接触而振动。
所述空隙85的间距可以根据所述空隙形成部55的蚀刻深度和所述牺牲层73的蒸镀高度而预先设定。因此，所述膜77和支撑板65可以蒸镀在所述硅基板50内部或表面而不是硅基板50上侧。结果，本实用新型与现有技术相比，可以将微电子机械系统传声器的高度降低到与支撑板65和膜77高度大致相同的高度。
另外，当施加音压于所述膜77时，所述膜77的空气通过孔77a使空气通过所述空隙85和背腔81，从而使在所述背腔81和空隙85形成与大气压几乎相同的压力。进而，使音压能够正常施加于所述膜77。
图10是表示微电子机械系统传声器的俯视图。
参照图10，所述空隙形成部55以圆形形成于硅基板50的表面，所述膜77和支撑板65也以圆形蒸镀于硅基板50。当然，所述空隙形成部及膜和支撑板也可以形成多边形形状。
另外，在所述支撑板65能够形成多个音孔66从而使空气通过。
另外，在所述膜和支撑板分别形成端子，从而能够连接于ASIC芯片电路等的外部设备。
对本实用新型的微电子机械系统传声器的第三实施例进行说明。
图11a及图11b是表示本实用新型的微电子机械系统传声器的第三实施例中在硅基板形成空隙形成部的工序的剖面图。
参照图11a，所述微电子机械系统传声器包括硅基板110。在所述硅基板110的两侧蒸镀有如氮化硅或氧化硅等的绝缘保护层111、112。
所述硅基板110的上侧的绝缘保护层111为了形成空隙形成部115而被蚀刻。此时，上侧绝缘保护层111可以由RIE(Reactive Ion Etching)装置蚀刻。
参照图11b，用于形成所述空隙形成部115的区域可以通过深反应离子蚀刻法(DRIE：Deep Reactive Ion Etching)被各向异性干式蚀刻。此时，作为掩模物质可以使用氮化硅、二氧化硅、感光性物质、金或铬。
通过将所述空隙形成部215的深度(D)调节成已设定的深度，从而能够调节以下要说明的膜125和支撑板137之间的间距。所述空隙形成部115的深度由蚀刻时间及功率、气体分压、蚀刻用气体的量等调节。
另外，所述空隙形成部115的两侧面随着被干式蚀刻形成与所述硅基板的表面相垂直的面。
所述DRIE干式蚀刻方式是通过气相粒子的化学作用和物理作用而进行的蚀刻，因此所述空隙形成部115的两侧面垂直蚀刻。
图12a至图12c是在硅基板的空隙形成部蒸镀膜的工序的剖面图。
参照图12a至图12c，在所述硅基板110的空隙形成部115上侧蒸镀膜125。在所述膜125形成空气通过孔125a。此时，所述膜125是由音压而振动的振动板，并且是测定静电容量的电容的下部电极。
所述膜125可以通过非电解镀层法(electroless plating)蒸镀。这里，非电解镀层法是一种不从外部接受电能供给，而依靠还原剂还原金属离子，在硅基板的表面上析出金属的方法。
所述膜125的非电解镀层法通过以下过程而形成。首先，在形成有所述空隙形成部115的硅基板110的表面上涂敷感光性掩模物质121。通过曝光及显影所述感光性掩模物质121，制版用于形成膜125(参照图12a)的区域。为非电解镀镍使所述制版的硅表面被表面活性化。在所述被表面活性化的硅 基板110的表面通过非电解镀层法形成镍膜125(参照图12b)。形成所述镍膜125之后去除所述感光性掩模物质121(参照图12c)。最后，清洗所述膜125的表面。
另外，由于所述膜125通过非电解镀层在约90℃左右的低温下还原置换导电性离子等而形成，因此无需为了蒸镀所述膜125而像现有技术那样以约1100℃左右的高温加热。另外，所述膜125由金属性材料构成，因而能够与测定静电容量的外部电路(例：ASIC芯片)电连接。因此，不用像现有技术那样为在聚硅注入金属性离子而进行另外的高温加热工序，从而减少制造工序。
另外，由于所述膜125不会因低温加热而产生残余应力，因而使所述膜125正常振动且能够稳定音响特性。另外，能够防止在所述硅基板和膜接触部位上产生破裂。
另外，作为所述膜125可以适用包含镍的软性导电性材料。由于所述膜125是导电性材料，因此所述膜125可以通电。进而，由于所述膜125是软性材料，因而能够防止当所述膜125因过大的电压而振动或受到外部振动时所述膜的破损。
另外，所述膜125厚度可以形成为约0.1～5μm的厚度。所述膜125的厚度可以根据微电子机械系统传声器所感知的音压而调节成适当厚度。
当非电解镀层所述膜125时，由于能够容易地蒸镀于具有曲折的面，因此所述膜125和其电极(未图示)不会短路而容易地被连接。
图13a及图13b是表示在硅基板的膜上侧蒸镀牺牲层和支撑板工序的剖面图。
参照图13a，在所述空隙形成部115蒸镀牺牲层133。此时，由于所述牺牲层133蒸镀于以指定深度蚀刻在硅基板的空隙形成部，因而不用为了蒸镀所述牺牲层133而蒸镀或蚀刻其他层。从而，能够容易蒸镀牺牲层133且减少制造工序。
所述牺牲层133的上面能够以与硅基板110的上面构成同一平面的方式蒸镀。此时，当所述牺牲层133为粘性相对高的物质时，可以通过化学机械 研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)使所述牺牲层133的表面平滑。另外，当所述牺牲层133为粘性相对低的物质时，由于所述牺牲层133的表面平滑地形成，因而不用另外进行所述化学机械研磨。
所述牺牲层133可以由氧化硅、感光性树脂、镀金铜等材料形成。
参照图13b，所述支撑板137可以以非电解镀层方式(electroless plating)蒸镀在牺牲层133的上侧。所述支撑板137可以以约2～100μm的厚度蒸镀。这样的支撑板137是以对置于膜125的方式设置，用于测定静电容量的电容的上部电极。
所述支撑板137的非电解镀层法通过以下过程形成。首先，在所述牺牲层133的表面上涂敷感光性掩模物质(未图示)。通过曝光及显影所述感光性掩模物质，制版用于形成支撑板137的区域。此时，用于形成所述支撑板137的区域具有能够形成多个音孔13的形状。为非电解镀镍使所述制版的支撑板区域被表面活性化。在所述被表面活性化的支撑板137区域的表面通过非电解镀层法蒸镀镍支撑板137。形成所述镍支撑板13之后，去除所述感光性掩模物质，形成所述支撑板137。最后，清洗所述支撑板137的表面。
由于所述支撑板137通过非电解镀层在约90℃左右的低温下还原置换导电性离子等而形成，因此无需为了蒸镀所述支撑板137而像现有技术那样以约1100℃左右的高温加热。所述支撑板137由金属性材料构成，因而能够与测定静电容量的外部电路(例：ASIC芯片)电连接。因此，不用像现有技术那样为了在聚硅注入金属性离子，进行另外的高温加热工序，从而减少制造工序。
另外，所述支撑板137和硅基板110即便在热膨胀系数上存在差异，但由于不用高温加热，所述支撑板137和硅基板110的接触部位上几乎不产生残余应力(residual stress)结果，所述支撑板137几乎不会因残余应力而变形，能够稳定音响特性。另外，能够防止在所述硅基板110和支撑板137的接触部位上产生破裂。
另外，所述支撑板137可以使用包含镍的软性导电性材料。由于所述支撑板137是导电性材料，因此所述支撑板137可以通电。进而，所述支撑板137是软性材料，因而能够防止所述支撑板受到外部冲击时所述支撑板的破 损。
图14a及图14b是表示在硅基板形成背腔和空隙的工序的剖面图。
参照图14a，在所述硅基板110的下侧绝缘保护层112涂敷感光性掩模物质(未图示)。通过曝光及显影所述感光性掩模物质，制版用于形成背腔141区域。
用于形成所述背腔141的区域能够通过KOH溶液或TMAH溶液而被各向异性湿式蚀刻。此时，作为掩模物质能够使用氮化硅、二氧化硅、金或铬。
另外，用于形成所述背气腔141的区域可以通过深反应离子蚀刻法(DRIE：Deep Reactive Ion Etching)而被各向异性干式蚀刻。此时，作为掩模物质能够使用氮化硅、二氧化硅、感光性物质、金或铬。
这样，通过硅基板110的下侧被蚀刻，在所述膜125下侧形成背腔141。
参照图14b，通过所述支撑板137的音孔138蚀刻去除所述牺牲层133。此时，通过所述牺牲层133被去除，在所述膜125和支撑板137之间形成空隙145。当施加音压于所述膜25时，所述空隙145使所述膜125不与支撑板137接触而振动。
所述空隙145的间距可以根据所述空隙形成部115的蚀刻深度和所述牺牲层133的蒸镀高度而预先设定。因此，本实用新型与现有技术相比，可以将微电子机械系统传声器的高度降低到与支撑板137和膜125高度大致相同的高度。
另外，当施加音压于所述膜125时，所述膜125空气通过孔125a使空气通过所述空隙145和背腔141，从而使在所述背腔141形成与大气压几乎相同的压力。进而，使音压能够正常施加于所述膜125。
另外，以圆形形成所述空隙形成部115，所述膜125和支撑板137也以圆形蒸镀于硅基板(参照图5)。当然，所述空隙形成部及膜和支撑板也可以形成多边形形状。
另外，在所述膜125和支撑板137分别形成端子，从而能够连接于ASIC芯片电路等的外部设备。
下面，对本实用新型的微电子机械系统传声器的第四实施例进行说明。
图15是本实用新型的微电子机械系统传声器的第四实施例中在硅基板形成空隙形成部的工序的剖面图。
参照图15，所述微电子机械系统传声器包括硅基板150。在所述硅基板150的两侧蒸如氮化硅或氧化硅等的绝缘保护层151、152。所述硅基板150上侧的绝缘保护层51为形成空隙形成部55而被蚀刻。
用于形成所述空隙形成部115的区域可以通过深反应离子蚀刻法(DRIE：Deep Reactive Ion Etching)而被各向异性干式蚀刻。所述空隙形成部215的深度(D)由已设定的深度调节，从而能够调节以下要说明的膜125和支撑板137之间的间距。所述空隙形成部115的深度由蚀刻时间及功率、气体分压、蚀刻用气体的量等调节。
另外，所述空隙形成部115的两侧面随着被干式蚀刻形成与所述硅基板的表面相垂直的面。所述DRIE干式蚀刻方式是通过气相粒子的化学作用和物理作用而进行的蚀刻，因此所述空隙形成部115的两侧面垂直蚀刻。
图16a至图16c是表示在硅基板的空隙形成部蒸镀支撑板的工序的剖面图。
参照图16a至图16c，在所述硅基板150的空隙形成部155上侧蒸镀支撑板165。所述支撑板165也可通过非电解镀层法而被蒸镀。这样的支撑板165是通过静电容量而测定振动的电容的下部电极。
所述支撑板165的非电解镀层法通过以下过程而形成。首先，在形成有所述空隙形成部155的硅基板150的表面上涂敷感光性掩模物质161。通过曝光及显影所述感光性掩模物质161，制版用于形成支撑板165和音孔166的区域(参照图16a)。为非电解镀镍使所述制版的硅表面被表面活性化。在所述被表面活性化的硅基板150的表面通过非电解镀层法形成镍支撑板165(参照16b)。形成所述镍支撑板165之后去除所述感光性物质(参照图16c)。最后，清洗所述支撑板165的表面。
由于所述支撑板165通过非电解镀层在约90℃左右的低温下还原置换导电性离子等而形成，因此无需为了蒸镀所述支撑板165而像现有技术那样以约1100℃左右的高温加热。另外，所述支撑板165由金属性材料构成， 因而能够与测定静电容量的外部电路(例：ASIC芯片)电连接。因此，不用像现有技术那样为在聚硅注入金属性离子及使其稳定而进行另外的高温加热工序。
另外，所述支撑板165和硅基板150即便在热膨胀系数上存在差异，但由于不用高温加热，因而在所述支撑板165和硅基板150的接触部位上几乎不会产生作为残余应力(residual stress)的压力(compressive stress)或张应力(tensile stress)。结果，所述支撑板165几乎不会因残余应力而变形，从而能够防止在所述支撑板165和硅基板150的接触部位上产生破裂。
另外，作为所述支撑板165可以适用包含镍的软性导电性材料。由于所述支撑板165是导电性材料，因此所述支撑板165可以通电。进而，由于所述支撑板165是软性材料，因而能够防止所述支撑板165受到外部冲击而破损。
另外，所述支撑板165的厚度可以形成约2～10μm的厚度。所述支撑板165的厚度可以根据微电子机械系统传声器所感知的音压而调节成适当厚度。
图17a及图17b是表示在硅基板的支撑板上侧蒸镀牺牲层和膜的工序的剖面图。
参照图17a，在所述空隙形成部155蒸镀牺牲层173。此时，由于所述牺牲层173蒸镀于以指定深度(D)蚀刻在硅基板160的空隙形成部155，因而不用为了蒸镀所述牺牲层173而蒸镀或蚀刻其他层。从而，能够容易蒸镀牺牲层且减少制造工序。
所述牺牲层173的上面能够以与硅基板150的上面构成同一平面的方式蒸镀。此时，当所述牺牲层173为粘性相对高的物质时，可以通过化学机械研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)使所述牺牲层173的表面平滑。另外，所述牺牲层173为粘性相对低的物质时，由于所述牺牲层173的表面平滑地形成，因而不用另外进行所述化学机械研磨。
所述牺牲层173可以由氧化硅、感光性树脂、镀金铜等材料形成。
参照图17b，所述膜177可以以非电解镀层方式蒸镀在牺牲层173的上 侧。在所述膜177形成空气通过孔177a。另外，所述膜177可以以约0.1～5μm的厚度蒸镀。这样的膜177是与对置于支撑板165的方式设置，用于随音压振动的振动板，并与支撑板165一同构成测定静电容量的电容的上部电极。
所述膜的非电解镀层法通过以下过程构成。首先，在所述牺牲层173的表面上涂敷感光性掩模物质(未图示)。通过曝光及显影所述感光性掩模物质，制版用于形成膜177的区域。为非电解镀镍使所述制版的膜区域被表面活性化。在所述被表面活性化的膜区域的表面通过非电解镀层法形成镍膜177。形成所述镍膜177之后，去除所述感光性物质。最后，清洗所述膜177的表面。
由于所述膜177通过非电解镀层在约90℃左右的低温下还原置换导电性离子等而形成，因此无需为了蒸镀所述膜而像现有技术那样以约1100℃左右的高温加热。
所述膜177由金属性材料构成，因而能够与测定静电容量的外部电路(例：ASIC芯片)电连接。因此，不用进行向所述膜注入金属性离子的其他的高温加热工序。
所述膜177和硅基板150即便在热膨胀系数上存在差异，但由于不用高温加热，因而在所述膜177和硅基板150的接触部位上几乎不会产生作为残余应力(residual stress)的压力(compressive stress)或张应力(tensile stress)。结果，所述膜177几乎不会因残余应力而变形，从而能够防止在所述膜177和硅基板150的接触部位上产生破裂。
另外，所述膜177可以由包含镍的软性导电性材料形成。由于所述膜177是导电性材料，因而可以通电。另外，由于所述膜177是软性材料，因而能够防止过大电流或外部冲击而产生的破损。
图18a及图18b是在硅基板形成背腔和空隙的工序的剖面图。
参照图18a，在所述硅基板150的下侧绝缘保护层152涂敷感光性掩模物质。通过曝光及显影所述感光性掩模物质，制版用于形成背腔181的区域。
用于形成所述背腔181的区域能够通过KOH溶液或TMAH溶液而被各 向异性湿式蚀刻。此时，作为掩模物质能够使用氮化硅、二氧化硅、金或铬。
另外，用于形成所述背气腔181的区域可以通过深反应离子蚀刻法(DRIE：Deep Reactive Ion Etching)被各向异性干式蚀刻。此时，作为掩模物质能够使用氮化硅、二氧化硅、感光性物质、金或铬。
这样，通过硅基板150的下侧被蚀刻，所述支撑板165的下侧形成背腔181。
参照图18b，通过所述支撑板165的音孔166蚀刻去除所述牺牲层173。此时，通过所述牺牲层173被去除，在所述膜177和支撑板165之间形成空隙185。当施加音压于所述膜177时，所述空隙185使所述膜177不与支撑板165接触而振动。
所述空隙185的间距可以根据所述空隙形成部155的蚀刻深度和所述牺牲层173的蒸镀高度而预先设定。因此，所述膜177和支撑板165可以蒸镀在所述硅基板150的内部或表面而不是硅基板150的上侧。结果，本实用新型与现有技术相比，可以将微电子机械系统传声器高度降低到与支撑板165和膜177的高度大致相同的高度。
另外，当施加音压于所述膜时，所述膜177的空气通过孔177a使空气通过所述空隙185和背腔181，从而使在所述背腔181和空隙185形成与大气压几乎相同的压力。进而，使音压能够正常施加于所述膜177。
另外，所述空隙形成部155和膜177和支撑板165可以以圆形或多边形形状形成于硅基板150上。
另外，在所述支撑板165能够形成多个音孔166使空气通过。另外，在所述膜和支撑板分别形成端子，从而能够连接于ASIC芯片电路这样的外部设备。
上述这样的微电子机械系统传声器的实施例通过调节空隙形成部的蚀刻深度而调节所述膜和支撑板之间的空隙。
另外，由于所述膜和支撑板在金属性电路几乎不会产生变形的程度的低温状态下进行蒸镀，因此可以将微电子机械系统芯片和ASIC芯片制成一个芯片。进而，微电子机械系统传声器可以用一元化的半导体制造工序制造。
另外，由于所述膜和支撑板用包含镍的同一物质蒸镀，因而可以简化工序且降低制造单价。
另外，由于所述支撑板和膜通过同样的工序而蒸镀于硅基板，因此简化了微电子机械系统传声器的制造工序，可以显著地增加收益。
另外，由于所述膜和支撑板通过非电解镀层在低温下蒸镀，因而可以最小化在所述硅基板和膜及支撑板的接触部位产生残余应力的可能性。从而，能够防止所述膜变形或在接触部位产生破裂。另外，能够简化制造工序，并且减少制造费用。
产业上利用的可能性
本实用新型可以减小膜和支撑板的残余应力，并且可以用一元化的半导体制造工序制造微电子机械系统传声器，因而在产业上有显著的利用可能性。

Claims (7)

1.一种微电子机械系统传声器，包括：
硅基板，形成有背腔，通过在所述背腔的上侧以已设定的深度进行蚀刻而形成空隙形成部；
膜，蒸镀在所述硅基板的空隙形成部或硅基板上；及
支撑板，其以与所述膜分开的方式被蒸镀在所述空隙形成部或硅基板上，而与所述膜形成空隙的间距。
2.根据权利要求1的微电子机械系统传声器，其特征在于，所述膜和支撑板之间的空隙的间距根据所述空隙形成部的深度而调节。
3.根据权利要求1的微电子机械系统传声器，其特征在于，在所述空隙形成部的边缘形成倾斜面。
4.根据权利要求1的微电子机械系统传声器，其特征在于所述膜或/及支撑板通过非电解镀层法进行蒸镀。
5.根据权利要求1的微电子机械系统传声器，其特征在于，所述膜和支撑板中至少一个是包含镍的软性导电性材料。
6.根据权利要求1的微电子机械系统传声器，其特征在于，所述硅基板的空隙形成部通过氢氧化钾或羟化四甲铵被各向异性湿式蚀刻。
7.根据权利要求1的微电子机械系统传声器，其特征在于，所述硅基板的空隙形成部通过深反应离子蚀刻法而被各向异性干式蚀刻。 
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8975107B2 (en) * 2011-06-16 2015-03-10 Infineon Techologies Ag Method of manufacturing a semiconductor device comprising a membrane over a substrate by forming a plurality of features using local oxidation regions
US9181086B1 (en) 2012-10-01 2015-11-10 The Research Foundation For The State University Of New York Hinged MEMS diaphragm and method of manufacture therof
GB2515836B (en) * 2013-07-05 2016-01-20 Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd MEMS device and process
US9085120B2 (en) * 2013-08-26 2015-07-21 International Business Machines Corporation Solid state nanopore devices for nanopore applications to improve the nanopore sensitivity and methods of manufacture
CN103701361A (zh) * 2013-12-19 2014-04-02 北京京东方光电科技有限公司 移动通信终端
US9439017B2 (en) * 2014-02-10 2016-09-06 Infineon Technologies Ag Method for manufacturing a plurality of microphone structures, microphone and mobile device
US20160037261A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Knowles Electronics, Llc Composite Back Plate And Method Of Manufacturing The Same
KR101601219B1 (ko) * 2014-10-17 2016-03-08 현대자동차주식회사 마이크로폰 및 그 제조 방법
US20160117015A1 (en) * 2014-10-28 2016-04-28 Stmicroelectronics S.R.L. Microelectromechanical vibration sensor
KR101610145B1 (ko) * 2014-11-28 2016-04-08 현대자동차 주식회사 마이크로폰 모듈 및 그 제어방법
FR3044306B1 (fr) * 2015-11-27 2017-12-15 Commissariat Energie Atomique Procede d'encapsulation d'un dispositif microelectronique avec un trou de liberation de dimension variable
RU2619807C1 (ru) * 2016-03-04 2017-05-18 Акционерное общество "Творческо-производственное объединение "Центральная киностудия детских и юношеских фильмов им. М. Горького" Капсюль конденсаторного микрофона
KR101807071B1 (ko) * 2016-10-06 2017-12-08 현대자동차 주식회사 마이크로폰 및 그 제조 방법
GB2568321A (en) * 2017-11-09 2019-05-15 Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd MEMS devices and processes
DE102018207689B4 (de) * 2018-05-17 2021-09-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen mindestens einer Membrananordnung, Membrananordnung für einen mikromechanischen Sensor und Bauteil
US11383269B2 (en) 2019-06-10 2022-07-12 Bfly Operations, Inc. Curved micromachined ultrasonic transducer membranes
US12091313B2 (en) 2019-08-26 2024-09-17 The Research Foundation For The State University Of New York Electrodynamically levitated actuator
CN110868681B (zh) * 2019-11-29 2021-09-14 绍兴中芯集成电路制造股份有限公司 Mems麦克风翘曲补偿方法和mems麦克风晶圆

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1777170A (en) * 1928-03-12 1930-09-30 United Reproducers Patents Cor Acoustic device
JPS6039000B2 (ja) * 1980-10-16 1985-09-04 三菱電機株式会社 電解酸化排水処理法
US6306466B1 (en) * 1981-04-01 2001-10-23 Surface Technology, Inc. Stabilizers for composite electroless plating
JPS59108498A (ja) * 1982-12-14 1984-06-22 Mitsubishi Electric Corp スピ−カ用振動板の製造方法
JPS603299A (ja) * 1983-06-20 1985-01-09 Mitsubishi Electric Corp スピ−カ用振動板の製造方法
JP3074187B2 (ja) * 1996-10-30 2000-08-07 日立化成工業株式会社 半導体パッケージ用チップ支持基板、半導体装置およびそれらの製造方法
GB2386031B (en) * 2000-12-22 2004-08-18 Bruel & Kjaer Sound & Vibratio A highly stable micromachined capacitive transducer
JP2002209298A (ja) 2001-01-11 2002-07-26 Seiko Epson Corp コンデンサマイクロホンの製造方法、コンデンサマイクロホンおよび電子機器
US6566251B2 (en) * 2001-03-29 2003-05-20 Georgia Tech Research Corporation Method for selective deposition of materials in micromachined molds
JP2002328117A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Yamatake Corp 光音響ガスセンサ用マイクロフォンおよびその製造方法
JP2002363770A (ja) * 2001-06-06 2002-12-18 Exedy Corp ダイヤフラムスプリングの支点部分及びそれと摺動する板材の表面処理方法
US7138293B2 (en) * 2002-10-04 2006-11-21 Dalsa Semiconductor Inc. Wafer level packaging technique for microdevices
JP2004177343A (ja) * 2002-11-28 2004-06-24 Fujikura Ltd 圧力センサ
US7045868B2 (en) * 2003-07-31 2006-05-16 Motorola, Inc. Wafer-level sealed microdevice having trench isolation and methods for making the same
US7045407B2 (en) * 2003-12-30 2006-05-16 Intel Corporation Amorphous etch stop for the anisotropic etching of substrates
KR100609069B1 (ko) * 2004-04-06 2006-08-09 한국생산기술연구원 마이크로폰 진동판용 금속 극박재, 상기 금속 극박재로 제조된 마이크로폰용 진동판, 및 상기 마이크로폰용 진동판을 구비한 마이크로폰
US20060008098A1 (en) * 2004-07-07 2006-01-12 Tu Xiang Z Single crystal silicon micromachined capacitive microphone
CN105704622A (zh) 2006-01-20 2016-06-22 应美盛股份有限公司 用于电容式传声器隔膜的支撑设备
GB0605576D0 (en) * 2006-03-20 2006-04-26 Oligon Ltd MEMS device
JP4966370B2 (ja) 2006-03-30 2012-07-04 パルス・エムイーエムエス・アンパルトセルスカブ シングルダイ型ｍｅｍｓ音響トランスデューサおよび製造方法
WO2007117198A1 (en) * 2006-04-07 2007-10-18 Niklaus Consulting Microelectromechanical pressure sensor with integrated circuit and method of manufacturing such
US20080204757A1 (en) * 2006-08-17 2008-08-28 Christopher Manning Handheld FT-IR spectrometer
US20080075308A1 (en) * 2006-08-30 2008-03-27 Wen-Chieh Wei Silicon condenser microphone
KR100901777B1 (ko) * 2006-12-06 2009-06-11 한국전자통신연구원 유연 스프링형 진동판을 갖는 콘덴서 마이크로폰 및 그제조방법
EP1931173B1 (en) * 2006-12-06 2011-07-20 Electronics and Telecommunications Research Institute Condenser microphone having flexure hinge diaphragm and method of manufacturing the same
KR100701790B1 (ko) 2006-12-15 2007-03-30 주식회사 진영알앤에스 고층건물의 화재진압 및 인명구조용 엘리베이터장치
JP2008182666A (ja) 2006-12-28 2008-08-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd エレクトレットコンデンサマイク及びその製造方法
GB2453104B (en) * 2007-09-19 2012-04-25 Wolfson Microelectronics Plc Mems device and process
KR100908780B1 (ko) * 2007-09-27 2009-07-22 한국전력공사 수전해용 막 전극 접합체 및 그 제조 방법
JP5257920B2 (ja) * 2007-10-16 2013-08-07 船井電機株式会社 携帯電話およびマイクロホンユニット
CN101572850A (zh) * 2008-04-11 2009-11-04 王文 在低温下制作的带应力释放膜的电容式麦克风及其制作方法
CN101439267B (zh) * 2008-12-09 2011-04-06 南京工业大学 一种透氢钯复合膜的制备方法

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