DE102015222711A1

DE102015222711A1 - Mikrofon und Herstellungsverfahren desselben

Info

Publication number: DE102015222711A1
Application number: DE102015222711.1A
Authority: DE
Inventors: Ilseon Yoo
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2035-11-19
Also published as: US20190020961A1; US20170011752A1; KR101684537B1; US10887714B2; DE102015222711B4

Abstract

Ein Mikrofon enthält Folgendes: ein Gehäuse, das durch ein Vibrationssignal zum Vibrieren gebracht wird, wobei ein Schalleinlass, durch den ein Schallsignal eingegeben wird, an einem Abschnitt des Gehäuses ausgebildet ist; ein erstes Schallelement, das in dem Gehäuse an einer Position ausgebildet ist, die dem Schalleinlass entspricht, und das Schallsignal und das Vibrationssignal empfängt, um ein erstes anfängliches Signal auszugeben; ein zweites Schallelement, das ausgebildet ist, um neben dem ersten Schallelement zu sein, und das das Vibrationssignal empfängt, um ein zweites anfängliches Signal auszugeben; und einen Halbleiterchip, der mit dem ersten Schallelement und dem zweiten Schallelement verbunden ist und das erste anfängliche Signal und das zweite anfängliche Signal empfängt, um ein endgültiges Signal auszugeben.

Description

HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
(a) Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Mikrofon und ein Herstellungsverfahren desselben. Genauer betrifft die vorliegende Offenbarung ein Mikrofon, das eine Vielzahl von Schallelementen verwendet, um ein hochempfindliches Schallsignal in einem Fahrzeug auszugeben, und ein Herstellungsverfahren desselben.
(b) Beschreibung der verwandten Technik
In letzter Zeit wurden Mikrofone verkleinert, die eine Stimme bzw. Sprache in ein elektrisches Signal umwandeln. Viele verkleinerte Mikrofone werden basierend auf einer Technologie der mikroelektromechanischen Systeme (MEMS) entwickelt. Solch ein MEMS-Mikrofon weist eine stärke Feuchtigkeitsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit als ein herkömmliches Elektret-Kondensatormikrofon (ECM) auf und kann verkleinert und mit einer Signalverarbeitungsschaltung integriert werden.
Wenn nur ein Sprachsignal extrahiert wird, dient ein Umgebungsgeräusch bzw. Umgebungsrauschen als Störung. Folglich wird eine Technologie erfordert, die das Rauschen einer umliegenden Umgebung beseitigen kann. Ein typisches Verfahren zum Beseitigen des Umgebungsrauschens erhält eine Rauschspektrum-Charakteristik in einem Nicht-Sprache-Bereich durch Verwenden eines Schallelementes und schätzt ein Rauschspektrum in einem Sprache-Bereich unter Verwendung der erhaltenen Rauschspektrum-Charakteristik, um das Rauschen durch Extrahieren eines Rauschens aus einem Signal zu beseitigen, in dem die Sprachen und das Rauschen vermischt sind.
Herkömmliche Mikrofone sind jedoch nur effektiv, wenn eine statistische Charakteristik des Umgebungsrauschens stationär ist. Beispielsweise kann eine statistische Charakteristik des Umgebungsrauschens in Bezug auf die Zeit konstant sein und ein Effekt ist für ein Rauschen mit einer nicht stationären Charakteristik, beispielsweise eine zeitlich variable Charakteristik, wie beispielsweise Stimmen von Leuten in der Nähe und/oder Musiktöne, unzureichend. Da ein hartes Rauschen aufgrund jedes zeitvarianten Rauschens zurückbleibt, kann die Schallklarheit verringert werden. Insbesondere kann die Leistung von Mikrofonen einer Freisprechvorrichtung und einer Spracherkennungsvorrichtung, die in einem Fahrzeug verwendet werden, aufgrund von Vibrationssignalen verringert werden, die in dem Fahrzeug erzeugt werden.
Die obigen Informationen, die in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen nur zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Offenbarung und können daher Informationen enthalten, die nicht die verwandte Technik bilden, die jemandem mit gewöhnlichen Fähigkeiten in der Technik hierzulande bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung liefert ein Mikrofon und ein Herstellungsverfahren desselben, das ein Signal-Rausch-Verhältnis (SNR; engl. signal-to-noise ratio) unter Verwendung einer Vielzahl von Schallelementen verbessert, um ein hochempfindliches Schallsignal in einem Fahrzeug auszugeben, in dem ein Schallsignal und ein Vibrationssignal gleichzeitig bestehen.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liefern ein Mikrofon, das Folgendes enthält: ein Gehäuse, das durch ein Vibrationssignal zum Vibrieren gebracht wird, wobei ein Schalleinlass, durch den ein Schallsignal eingegeben wird, an einem Abschnitt des Gehäuses ausgebildet ist; ein erstes Schallelement, das in dem Gehäuse an einer Position ausgebildet ist, die dem Schalleinlass entspricht, und das Schallsignal und das Vibrationssignal empfängt, um ein erstes anfängliches Signal auszugeben; ein zweites Schallelement, das ausgebildet ist, um neben dem ersten Schallelement zu sein, und das das Vibrationssignal empfängt, um ein zweites anfängliches Signal auszugeben; und einen Halbleiterchip, der mit dem ersten Schallelement und dem zweiten Schallelement verbunden ist und das erste anfängliche Signal und das zweite anfängliche Signal empfängt, um ein endgültiges Signal auszugeben.
Der Halbleiterchip kann: i) das erste anfängliche Signal in ein Schallsignal und ein Vibrationssignal unterteilen, ii) eine Phase des zweiten anfänglichen Signals modulieren, iii) das erste anfängliche Signal mit dem unterteilten Schallsignal und Vibrationssignal zusammenführen und iv) das zweite anfängliche Signal mit dem phasenmodulierten Signal zusammenführen, um das Vibrationssignal zu löschen und das Schallsignal zu extrahieren.
Ein Luftdurchgang kann an einer Seite eines unteren Abschnitts des zweiten Schallelements ausgebildet sein.
Das Gehäuse kann Folgendes enthalten: ein unteres Gehäuse, in dem der Schalleinlass ausgebildet ist; und ein oberes Gehäuse, das auf dem unteren Gehäuse ausgebildet ist und einen vorbestimmten Unterbringungsraum zum Unterbringen des ersten Schallelements, des zweiten Schallelements und des Halbleiterchips bildet.
Das untere Gehäuse und das obere Gehäuse können aus einem Metallmaterial bestehen.
Das erste Schallelement kann Folgendes enthalten: ein Substrat, in dem ein erster Raum ausgebildet ist; einen ersten Schwingungsfilm bzw. Vibrationsfilm, der auf dem Substrat ausgebildet ist; eine erste feststehende Elektrode, die über dem ersten Vibrationsfilm ausgebildet ist, um von dem ersten Vibrationsfilm in einem vorbestimmten Abstand beabstandet zu sein; eine Isolierschicht, die auf der ersten feststehenden Elektrode ausgebildet ist; eine Trägerschicht, die die erste feststehende Elektrode und die Isolierschicht lagert, wobei eine freilegende Öffnung an einer Seite der Trägerschicht ausgebildet ist, um den ersten Vibrationsfilm teilweise freizulegen; und ein Pad, das auf der Isolierschicht, einem Teil des freiliegenden Abschnitts des ersten Vibrationsfilms und einem Teil eines freiliegenden Abschnitts der ersten feststehenden Elektrode ausgebildet ist.
Die Isolierschicht kann aus einem Siliziumnitridmaterial bestehen.
Das zweite Schallelement kann Folgendes enthalten: ein Substrat, in dem ein zweiter Raum ausgebildet ist; einen zweiten Vibrationsfilm, der auf dem Substrat ausgebildet ist; eine zweite feststehende Elektrode, die über dem zweiten Vibrationsfilm ausgebildet ist, um von dem zweiten Vibrationsfilm in einem vorbestimmten Abstand beabstandet zu sein; eine Isolierschicht, die auf der zweiten feststehenden Elektrode ausgebildet ist; eine Trägerschicht, die die zweite feststehende Elektrode und die Isolierschicht lagert, wobei eine freilegende Öffnung an einer Seite der Trägerschicht ausgebildet ist, um den zweiten Vibrationsfilm teilweise freizulegen; und ein Pad, das auf der Isolierschicht, einem Teil des freiliegenden Abschnitts des zweiten Vibrationsfilms und einem Teil eines freiliegenden Abschnitts der zweiten feststehenden Elektrode ausgebildet ist.
Eine Vielzahl von Kontaktlöchern kann in dem Halbleiterchip vertikal ausgebildet sein und das erste Schallelement und das zweite Schallelement sind durch Verbindungsabschnitte elektrisch verbunden, die in der Vielzahl von Kontaktlöchern ausgebildet sind.
Der Halbleiterchip kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC; engl. application specific integrated circuit) enthalten.
Nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthält ein Herstellungsverfahren eines Mikrofons des Weiteren Folgendes: Ausbilden einer ersten Oxidschicht und einer zweiten Oxidschicht auf einem Substrat; Ausbilden eines ersten Vibrationsfilms und eines zweiten Vibrationsfilms auf oberen Abschnitten der ersten Oxidschicht und der zweiten Oxidschicht; Ausbilden einer Opferschicht auf dem Substrat, dem ersten Vibrationsfilm und dem zweiten Vibrationsfilm; Ausbilden einer Vielzahl von vertieften Abschnitten in der Opferschicht durch Bemustern eines oberen Abschnitts der Opferschicht, um dem ersten Vibrationsfilm und dem zweiten Vibrationsfilm zu entsprechen; Ausbilden einer ersten feststehenden Elektrode und einer zweiten feststehenden Elektrode auf der Opferschicht; Ausbilden von freilegenden Öffnungen, die jeweils den ersten Vibrationsfilm und den zweiten Vibrationsfilm teilweise freilegen, durch Bemustern der Opferschicht; Ausbilden einer Isolierschicht auf der Opferschicht, der ersten feststehenden Elektrode und der zweiten feststehenden Elektrode; Ausbilden eines Pads auf der Isolierschicht; Ausbilden eines Luftdurchgangs an einer Seite eines unteren Abschnittes des Substrates, die dem zweiten Vibrationsfilm entspricht, durch Ausbilden eines ersten lichtempfindlichen Films auf dem unteren Abschnitt des Substrates und dann Ätzen des Substrates mit dem ersten lichtempfindlichen Film als eine Maske; Ausbilden eines ersten Raums und eines zweiten Raums durch Entfernen des ersten lichtempfindlichen Films, Ausbilden eines zweiten lichtempfindlichen Films und dann Ätzen des Substrates mit dem zweiten lichtempfindlichen Film als eine Maske; Ausbilden einer Trägerschicht durch Entfernen eines Teils der Opferschicht, der dem ersten Raum und dem zweiten Raum entspricht; und Bonden eines Halbleiterchips, in dem eine Vielzahl von Verbindungsabschnitten ausgebildet ist, mit dem Pad.
Eine Vielzahl von Schlitzen kann in dem ersten Vibrationsfilm und dem zweiten Vibrationsfilm ausgebildet werden.
Die erste feststehende Elektrode und die zweite feststehende Elektrode können eine Vielzahl von Vorsprüngen enthalten, die der Vielzahl von vertieften Abschnitten entsprechen.
Beim Ausbilden der ersten feststehenden Elektrode und der zweiten feststehenden Elektrode kann eine Vielzahl von Lufteinlässen in der ersten feststehenden Elektrode und der zweiten feststehenden Elektrode ausgebildet werden.
Beim Boden des Halbleiterchips wird der Halbleiterchip mit dem Pad durch Anwenden von eutektischem Bonden auf das Pad gebondet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Mikrofons nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Die 2 bis 15 veranschaulichen sequenzielle Verarbeitungsdiagramme eines Herstellungsverfahrens zum Herstellen eines Mikrofons nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
16 veranschaulicht einen Ablaufplan eines Verfahrens, durch das ein Halbleiterchip eines Mikrofons nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Signal verarbeitet.
17 veranschaulicht eine Zeichnung zum Erläutern eines Verfahrens, durch das ein Halbleiterchip eines Mikrofons nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Signal verarbeitet.
Bezugszeichenliste

100: Mikrofon
200b: Oberes Gehäuse
300: Erstes Schallelement
313: Erster Raum
320: Erster Vibrationsfilm
333: Vorsprung
340: Trägerschicht
343: Vertiefter Abschnitt
351: Freilegende Öffnung
400: Zweites Schallelement
415: Zweite Oxidschicht
431: Zweiter Raum
510: Kontaktloch
200a: Unteres Gehäuse
210: Schalleinlass
310: Substrat
315: Erste Oxidschicht
330: Erste feststehende Elektrode
335: Lufteinlass
341: Oxidschicht
350: Isolierschicht
360: Pad
410: Luftdurchgang
430: Zweite feststehende Elektrode
500: Halbleiterchip
515: Verbindungsabschnitt

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Die unten zu beschreibenden Zeichnungen und die folgende detaillierte Beschreibung sind lediglich zum effektiven Erläutern der Charakteristiken der vorliegenden Offenbarung geliefert. Daher sollte die vorliegende Offenbarung nicht ausgelegt werden, auf die Zeichnungen und die folgende Beschreibung beschränkt zu sein.
Bei der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wird ferner die detaillierte Beschreibung verwandter, allgemein bekannter Konfigurationen und Funktionen nicht geliefert, wenn bestimmt wird, dass dieselbe den Bereich der vorliegenden Offenbarung unnötig verschleiert. Ferner sind die unten zu beschreibenden Terminologien Terminologien, die unter Berücksichtigung der Funktion derselben in der vorliegenden Offenbarung definiert sind, und können durch die Absicht eines Benutzers, einer Bedienperson oder eines Gebrauches geändert werden. Daher sollte die Definition derselben auf der Basis der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung erfolgen.
Bei den folgenden Ausführungsformen werden die Terminologien ferner angemessen geändert, kombiniert oder unterteilt, so dass jemand mit Fähigkeiten in der Technik dieselben eindeutig versehen kann, um die wichtigsten technischen Charakteristiken der vorliegenden Offenbarung effizient zu erläutern, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine” und „der/die/das” auch die Pluralformen enthalten, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar erkennen lässt. Es wird ferner klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf” und/oder „aufweisend”, wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, enthält der Ausdruck „und/oder” jedes beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten, aufgelisteten Elemente.
Es ist klar, dass der Ausdruck „Fahrzeug” oder „Fahrzeug-” oder ein anderer ähnlicher Ausdruck, der hierin verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen enthält, wie beispielsweise Personenkraftwagen, die Geländefahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Geschäftswagen enthalten, Wasserfahrzeuge, die eine Vielzahl von Booten und Schiffen enthalten, Luftfahrzeuge und Ähnliches, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und Fahrzeuge mit anderen alternativen Brennstoffen enthält (z. B. Brennstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl gewonnen werden). Wie hierin bezeichnet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, wie beispielsweise sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
Nun in Bezug auf die offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht 1 eine schematische Darstellung eines Mikrofons nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Wie in 1 gezeigt, enthält ein Mikrofon 100 nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Gehäuse 200, ein erstes Schallelement 300, ein zweites Schallelement 400 und einen Halbleiterchip 500.
Das Gehäuse 200 kann ein unteres Gehäuse 200a und ein oberes Gehäuse 200b enthalten und durch ein Vibrationssignal zum Vibrieren gebracht werden. Das Vibrationssignal kann durch eine Vibration in einem Fahrzeug erzeugt werden.
Ein Schalleinlass 210, durch den ein Schallsignal eingegebenen wird, ist in einem Teil des unteren Gehäuses 200a vorgesehen.
Das Schallsignal kann abhängig von einem Fahrer-Sprachbefehl erzeugt werden.
Das obere Gehäuse 200b ist auf dem unteren Gehäuse 200a montiert und bildet einen vorbestimmten Aufnahmeraum zum Unterbringen des ersten Schallelements 300, des zweiten Schallelements 400 und des Halbleiterchips 500.
Das untere Gehäuse 200a und das obere Gehäuse 200b können aus einem Metallmaterial bestehen. Das untere Gehäuse 200a kann beispielsweise aus einem Leiterplattensubstrat (PCB-Substrat) gebildet werden und das obere Gehäuse 200b kann aus einem Metalldeckel gebildet werden.
Das Gehäuse 200, das mit dem unteren Gehäuse 200a und dem oberen Gehäuse 200b versehen ist, kann gänzlich in eine zylindrische oder vierkantrohrförmige Form ausgebildet werden.
Das erste Schallelement 300 ist an einer Position ausgebildet, die dem Schalleinlass 210 in dem Gehäuse 200 entspricht. Das erste Schallelement 300 ist beispielsweise ausgebildet, um mit dem Schalleinlass 210 verbunden zu sein.
Das erste Schallelement 300 empfängt ein Schallsignal und ein Vibrationssignal und gibt dann ein erstes anfängliches Signal aus. Das erste anfängliche Signal wird zu dem Halbleiterchip 500 übertragen und durch den Halbleiterchip 500 in das Schallsignal und das Vibrationssignal unterteilt.
Das zweite Schallelement 400 ist ausgebildet, um neben dem ersten Schallelement 300 zu sein. Das zweite Schallelement 400 empfängt ein Vibrationssignal und gibt dann ein zweites anfängliches Signal aus. Ein Luftdurchgang 410 ist an einer Seite eines unteren Abschnitts des zweiten Schallelements 400 ausgebildet. Da der Schalleinlass 210 gebildet ist, empfängt das erste Schallelement 300 zwar das Schallsignal und das Vibrationssignal, aber das zweite Schallelement 400 kann das Schallsignal nicht empfangen.
Das zweite anfängliche Signal wird zu dem Halbleiterchip 500 übertragen und eine Phase des zweiten anfänglichen Signals wird durch den Halbleiterchip 500 moduliert. Das erste Schallelement 300 und das zweite Schallelement 400 können durch Verwenden einer Technologie der mikroelektromechanischen Systeme (MEMS) als ein Beispiel ausgebildet werden.
Das erste Schallelement 300 und das zweite Schallelement 400 sind jeweils mit einem Substrat 310, einem Vibrationsfilm 320 und einer feststehenden Elektrode 330 versehen.
Das Substrat 310 kann aus Silizium bestehen und ein Raum 313 ist in dem Substrat 310 ausgebildet.
Der Vibrationsfilm 320 wird auf dem Substrat 310 ausgebildet, um durch den Raum 313 freiliegend zu sein, und wird durch das von dem Schalleinlass 210 des unteren Gehäuses 200a eingegebene Schallsignal zum Vibrieren gebracht.
Die feststehende Elektrode 330 ist angeordnet, um von dem Vibrationsfilm 320 in einem vorbestimmten Abstand beabstandet zu sein und eine Vielzahl von Lufteinlässen 335 zu enthalten. Beispielsweise werden der Vibrationsfilm 320 und die feststehende Elektrode 330 ausgebildet, um in einem vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet zu sein, und der durch den vorbestimmten Abstand gebildete Raum bildet eine Luftschicht.
Eine Isolierschicht 350 ist auf der feststehenden Elektrode 330 gebildet. Die Isolierschicht 350 kann aus einem Siliziumnitridmaterial bestehen.
Eine Trägerschicht 340 kann zwischen dem Vibrationsfilm 320 und der feststehenden Elektrode 330 gebildet werden. Die Trägerschicht 340 dient zum Lagern der feststehenden Elektrode 330 und der Isolierschicht 350 auf dem Substrat 310 und dem Vibrationsfilm 320 und eine freilegende Öffnung 351 kann an einer Seite der Trägerschicht 340 gebildet sein, um einen Abschnitt des Vibrationsfilms 320 freizulegen.
Ein Pad 360 kann auf der Isolierschicht 350 und den freiliegenden Abschnitten des Vibrationsfilms 320 und der feststehenden Elektrode 330 gebildet werden. Das Pad 360 besteht aus einem Metallmaterial und dient zum Boden des Halbleiterchips 500 an das erste und zweite Schallelement 300 und 400.
Der Halbleiterchip 500 ist mit dem ersten Schallelement 300 und dem zweiten Schallelement 400 elektrisch verbunden. Der Halbleiterchip 500 empfängt das erste anfängliche Signal und das zweite anfängliche Signal und gibt dann ein endgültiges Signal aus.
Ein Signalprozess durch den Halbleiterchip 500 wird nun in Bezug auf die 16 und 17 detailliert beschrieben werden.
Der Halbleiterchip 500 kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) sein. Eine Vielzahl von Kontaktlöchern 510 kann in dem Halbleiterchip 500 vertikal ausgebildet sein.
Das Kontaktloch 510 zur elektrischen Verbindung wird mit dem ersten Schallelement 300 und dem zweiten Schallelement 400 durch Ausbilden eines Verbindungsabschnitts 515 in dem Kontaktloch 510 elektrisch verbunden.
Der Verbindungsabschnitt 515 kann durch Einführen eines elektrischen Materials oder einer Elektrode in das Kontaktloch 510 gebildet werden.
Der Halbleiterchip 500 ist mit dem ersten und zweiten Schallelement 300 und 400 durch das Pad 360 gebondet, das auf dem ersten und zweiten Schallelement angeordnet ist.
Die 12 bis 15 veranschaulichen Querschnittsansichten sequenzieller Prozesse eines Herstellungsverfahrens zum Herstellen eines Mikrofons nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Das erste Schallelement 300 und das zweite Schallelement 400 des Mikrofons 100 nach den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können jeweils auf einer Seite und der anderen Seite des Substrates 310 ausgebildet werden, um nebeneinander zu sein.
Zwar wird nun beispielhaft beschrieben werden, dass das erste Schallelement 300 und das zweite Schallelement 400 jeweils auf dem Substrat 310 ausgebildet werden, um nebeneinander zu sein, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt und Positionen des ersten Schallelements 300 und des zweiten Schallelements 400 können nach Bedarf geändert werden oder dieselben können jeweils auf zwei Substraten ausgebildet werden.
Zunächst werden, wie in 2 gezeigt, eine erste Oxidschicht 315 und eine zweite Oxidschicht 415 durch Niederschlagen bzw. Aufdampfen eines Oxids auf das Substrat 310 und dann Bemustern des aufgedampften Oxids ausgebildet.
Wie in 3 gezeigt, werden ein erster Vibrationsfilm 320 und ein zweiter Vibrationsfilms 420 auf der ersten Oxidschicht 315 bzw. der zweiten Oxidschicht 415 ausgebildet. Beispielsweise ist es möglich, eine Polysiliziumschicht oder eine vibrierende Schicht aus einem leitenden Material auf dem Substrat 310, der ersten Oxidschicht 315 und der zweiten Oxidschicht 415 zu bilden und dann eine lichtempfindliche Schicht auf der vibrierenden Schicht auszubilden. Anschließend können der erste Vibrationsfilm 320 und der zweite Vibrationsfilm 420 durch Freilegen und Entwickeln der lichtempfindlichen Schicht, um ein Muster der lichtempfindlichen Schicht zu bilden, und dann Ätzen der vibrierenden Schicht mit dem Muster der lichtempfindlichen Schicht als eine Maske ausgebildet werden.
Eine Vielzahl von Schlitzen 322 und 422 kann in dem ersten Vibrationsfilm 320 und dem zweiten Vibrationsfilm 420 gebildet werden.
Wie in 4 gezeigt, wird eine Opferschicht 341 auf dem Substrat 310, dem ersten Vibrationsfilm 320 und dem zweiten Vibrationsfilm 420 ausgebildet.
Nachdem ein Luftdurchgang 410, der später beschrieben wird, ausgebildet wird, wird die Opferschicht 341 teilweise geätzt, um eine Trägerschicht 340 zu bilden, die die feststehenden Elektroden 330 und 430 an oberen Kanten der Vibrationsfilme 320 und 420 lagert.
Wie in 5 gezeigt, wird eine Vielzahl von vertieften Abschnitten 343 durch Bemustern eines oberen Abschnitts der Opferschicht 341, der dem ersten Vibrationsfilm 320 und dem zweiten Vibrationsfilm 420 entspricht, gebildet.
Wie in 6 gezeigt, werden die erste feststehende Elektrode 330 und die zweite feststehende Elektrode 430 auf der Opferschicht 341 gebildet, auf der die Vielzahl von vertieften Abschnitten 343, die dem ersten Vibrationsfilm 320 und dem zweiten Vibrationsfilm 420 entspricht, jeweils gebildet werden. Die feststehenden Elektroden 330 und 430 enthalten jeweils eine Vielzahl von Vorsprüngen 333, die der Vielzahl von vertieften Abschnitten 343 entspricht.
Eine Vielzahl von Lufteinlässen 335 ist jeweils an den feststehenden Elektroden 330 und 430 gebildet.
Wie in 7 gezeigt, werden freilegende Öffnungen 351, die den ersten und zweiten Vibrationsfilm 320 und 420 teilweise freilegen, durch Bemustern der Opferschicht 341 ausgebildet. Die freilegenden Öffnungen 351 sind jene, die den ersten und zweiten Vibrationsfilm 320 und 420 zur elektrischen Verbindung teilweise freilegen.
Wie in 8 gezeigt, wird eine Isolierschicht 350 auf der Opferschicht 341 und den feststehenden Elektroden 330 und 430 ausgebildet. Die Isolierschicht 350 kann aus einem Siliziumnitridmaterial bestehen.
Wie in 9 gezeigt, werden Abschnitte der Isolierschicht 350, die den Lufteinlässen 335 der feststehenden Elektroden 330 und 430 entsprechen, durch Bemustern der Isolierschicht 350 freigelegt.
Anschließend werden, wie in 10 gezeigt, die Vibrationsfilme 320 und 420, die den freilegenden Öffnungen 351 entsprechen, und die feststehenden Elektroden 330 und 430 durch Bemustern der Isolierschicht 350 teilweise freigelegt. Das Freilegen der feststehenden Elektroden 330 und 430 wird zur elektrischen Verbindung wie das Ausbilden der freilegenden Öffnungen 351 der Vibrationsfilme 320 und 420 durchgeführt.
Wie in 11 gezeigt, wird nach dem Aufdampfen eines Metallmaterials auf die Isolierschicht 350 ein Pad 360 durch Bemustern des aufgedampften Metallmaterials gebildet. Das Pad 360 wird zum Boden eines Halbleiterchips 500 verwendet, der später beschrieben wird.
Wie in 12 gezeigt, wird nach dem Ausbilden eines ersten lichtempfindlichen Films R1 auf einem unteren Abschnitt des Substrates 310 ein Luftdurchgang 410 an einer Seite des unteren Abschnitts des Substrates 310, die dem zweiten Vibrationsfilm 420 entspricht, durch Ätzen des Substrates 310 mit dem ersten lichtempfindlichen Film R1 als eine Maske ausgebildet.
Wie in 13 gezeigt, werden nach dem Entfernen des ersten lichtempfindlichen Films R1 und Ausbilden eines zweiten lichtempfindlichen Films R2 ein erster Raum 313 und ein zweiter Raum 413 jeweils durch Ätzen des Substrates 310 mit dem zweiten lichtempfindlichen Film R2 als eine Maske ausgebildet. Als Nächstes wird der zweite lichtempfindliche Film R2 entfernt.
Wie in 14 veranschaulicht, werden die erste und zweite Oxidschicht 315 und 415 entfernt. Als Nächstes wird eine Trägerschicht 340 durch Entfernen eines Teils der Opferschicht 341, der dem ersten und zweiten Raum 313 und 413 entspricht, gebildet. Die Trägerschicht 340 dient zum Lagern der feststehenden Elektroden 330 und 430 an den oberen Kanten der Vibrationsfilme 320 und 420.
Wie in 15 gezeigt, wird schließlich der Halbleiterchip 500, in dem eine Vielzahl von Verbindungsabschnitten 515 ausgebildet ist, mit dem Pad 360 gebondet. Der Halbleiterchip 500 kann mit dem Pad 360 durch Anwenden von eutektischem Bonden auf das Pad 360 gebondet werden.
Bei dem Mikrofon 100 nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, das durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt wird, bildet ein Abschnitt, der den ersten Vibrationsfilm 320, den ersten Raum 313 und die erste feststehende Elektrode 330 enthält, das erste Schallelement 300 und ein Abschnitt, der den zweiten Vibrationsfilm 420, den zweiten Raum 413 und die zweite feststehende Elektrode 430 enthält, das zweite Schallelement 400.
Daher werden das erste Schallelement 300 und das zweite Schallelement 400 ausgebildet, um nebeneinander zu sein, und ein Schallsignal und ein Vibrationssignal können durch einen Halbleiterchip 500 verarbeitet werden, der über denselben gebildet ist.
16 veranschaulicht einen Ablaufplan eines Verfahrens, durch das ein Halbleiterchip eines Mikrodons nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Signal verarbeitet, und 17 veranschaulicht eine Zeichnung zum Erläutern eines Verfahrens, durch das ein Halbleiterchip eines Mikrofons nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Signal verarbeitet.
Der Halbleiterchip 500 empfängt ein erstes anfängliches Signal 700 von dem ersten Schallelement 300 (S610). Mit anderen Worten empfängt das erste Schallelement 300 ein Schallsignal und ein Vibrationssignal von der Außenseite und gibt dann das erste anfängliche Signal 700 an den Halbleiterchip 500 aus.
Anschließend unterteilt der Halbleiterchip 500 das erste anfängliche Signal 700 in ein Schallsignal 710 und ein Vibrationssignal 720 (S620).
Der Halbleiterchip 500 empfängt dann ein zweites anfängliches Signal 750 von dem zweiten Schallelement 400 (S630). Mit anderen Worten empfängt das zweite Schallelement 300 ein Vibrationssignal von der Außenseite und gibt dann das zweite anfängliche Signal 750 an den Halbleiterchip 500 aus.
Als Nächstes moduliert der Halbleiterchip 500 eine Phase des zweiten anfänglichen Signals 750 und erzeugt ein moduliertes Vibrationssignal 760 (S640).
Anschließend führt der Halbleiterchip 500 das erste anfängliche Signal 700 und das zweite anfängliche Signal 750 zusammen (S650). Mit anderen Worten führt der Halbleiterchip 500 das Schallsignal 710 und das Vibrationssignal 720, in die das erste anfängliche Signal 700 unterteilt wird, und das Vibrationssignal 760, zu dem das zweite anfängliche Signal 750 phasenmoduliert wird, zusammen und löscht dadurch das Vibrationssignal und extrahiert gleichzeitig das Schallsignal.
Schließlich kann der Halbleiterchip 500 ein endgültiges Signal 770 durch Verstärken des extrahierten Schallsignals ausgeben (S660).
Nach den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, die im Vorstehenden beschrieben wurden, ist es möglich, das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) durch Löschen bzw. Aufheben des Vibrationssignals und Verbessern der Empfindlichkeit des Schallsignals basierend auf zumindest zwei Schallelementen in dem Fahrzeug zu verbessern, in dem das Schallsignal und das Vibrationssignal gleichzeitig bestehen.
Zwar wurde diese Offenbarung in Verbindung damit beschrieben, was derzeit als praktische Ausführungsformen gilt, aber es sollte klar sein, dass die Offenbarung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen decken soll, die innerhalb des Wesens und Bereiches der beiliegenden Ansprüche enthalten sind.

Claims

Mikrofon, aufweisend: ein Gehäuse, das durch ein Vibrationssignal zum Vibrieren gebracht wird, wobei ein Schalleinlass, durch den ein Schallsignal eingegeben wird, an einem Abschnitt des Gehäuses ausgebildet ist; ein erstes Schallelement, das in dem Gehäuse an einer Position ausgebildet ist, die dem Schalleinlass entspricht, und das Schallsignal und das Vibrationssignal empfängt, um ein erstes anfängliches Signal auszugeben; ein zweites Schallelement, das ausgebildet ist, um neben dem ersten Schallelement zu sein, und das das Vibrationssignal empfängt, um ein zweites anfängliches Signal auszugeben; und einen Halbleiterchip, der mit dem ersten Schallelement und dem zweiten Schallelement verbunden ist und das erste anfängliche Signal und das zweite anfängliche Signal empfängt, um ein endgültiges Signal auszugeben.
Mikrofon nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterchip: i) das erste anfängliche Signal in ein Schallsignal und ein Vibrationssignal unterteilt, ii) eine Phase des zweiten anfänglichen Signals moduliert, iii) das erste anfängliche Signal mit dem unterteilten Schallsignal und Vibrationssignal zusammenführt und iv) das zweite anfängliche Signal mit dem phasenmodulierten Signal zusammenführt, um das Vibrationssignal zu löschen und das Schallsignal zu extrahieren.
Mikrofon nach Anspruch 1, wobei ein Luftdurchgang an einer Seite eines unteren Abschnitts des zweiten Schallelements ausgebildet ist.
Mikrofon nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse Folgendes enthält: ein unteres Gehäuse, in dem der Schalleinlass ausgebildet ist; und ein oberes Gehäuse, das auf dem unteren Gehäuse ausgebildet ist und einen vorbestimmten Unterbringungsraum zum Unterbringen des ersten Schallelements, des zweiten Schallelements und des Halbleiterchips bildet.
Mikrofon nach Anspruch 4, wobei das untere Gehäuse und das obere Gehäuse aus einem Metallmaterial bestehen.
Mikrofon nach Anspruch 1, wobei das erste Schallelement Folgendes enthält: ein Substrat, in dem ein erster Raum ausgebildet ist; einen ersten Vibrationsfilm, der auf dem Substrat ausgebildet ist; eine erste feststehende Elektrode, die über dem ersten Vibrationsfilm ausgebildet ist, um von dem ersten Vibrationsfilm in einem vorbestimmten Abstand beabstandet zu sein; eine Isolierschicht, die auf der ersten feststehenden Elektrode ausgebildet ist; eine Trägerschicht, die die erste feststehende Elektrode und die Isolierschicht lagert, wobei eine freilegende Öffnung an einer Seite der Trägerschicht ausgebildet ist, um den ersten Vibrationsfilm teilweise freizulegen; und ein Pad, das auf der Isolierschicht, einem Teil des freiliegenden Abschnitts des ersten Vibrationsfilms und einem Teil eines freiliegenden Abschnitts der ersten feststehenden Elektrode ausgebildet ist.
Mikrofon nach Anspruch 6, wobei die Isolierschicht aus einem Siliziumnitridmaterial besteht.
Mikrofon nach Anspruch 1, wobei das zweite Schallelement Folgendes enthält: ein Substrat, in dem ein zweiter Raum ausgebildet ist; einen zweiten Vibrationsfilm, der auf dem Substrat ausgebildet ist; eine zweite feststehende Elektrode, die über dem zweiten Vibrationsfilm ausgebildet ist, um von dem zweiten Vibrationsfilm in einem vorbestimmten Abstand beabstandet zu sein; eine Isolierschicht, die auf der zweiten feststehenden Elektrode ausgebildet ist; eine Trägerschicht, die die zweite feststehende Elektrode und die Isolierschicht lagert, wobei eine freilegende Öffnung an einer Seite der Trägerschicht ausgebildet ist, um den zweiten Vibrationsfilm teilweise freizulegen; und ein Pad, das auf der Isolierschicht, einem Teil des freiliegenden Bereiches des zweiten Vibrationsfilms und einem Teil eines freiliegenden Abschnitts der zweiten feststehenden Elektrode ausgebildet ist.
Mikrofon nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Kontaktlöchern in dem Halbleiterchip vertikal ausgebildet ist und das erste Schallelement und das zweite Schallelement durch Verbindungsabschnitte elektrisch verbunden sind, die in der Vielzahl von Kontaktlöchern ausgebildet sind.
Mikrofon nach Anspruch 9, wobei der Halbleiterchip eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) enthält.
Herstellungsverfahren eines Mikrofons, aufweisend: Ausbilden einer ersten Oxidschicht und einer zweiten Oxidschicht auf einem Substrat; Ausbilden eines ersten Vibrationsfilms und eines zweiten Vibrationsfilms auf oberen Abschnitten der ersten Oxidschicht und der zweiten Oxidschicht; Ausbilden einer Opferschicht auf dem Substrat, dem ersten Vibrationsfilm und dem zweiten Vibrationsfilm; Ausbilden einer Vielzahl von vertieften Abschnitten in der Opferschicht durch Bemustern eines oberen Abschnitts der Opferschicht, um dem ersten Vibrationsfilm und dem zweiten Vibrationsfilm zu entsprechen; Ausbilden einer ersten feststehenden Elektrode und einer zweiten feststehenden Elektrode auf der Opferschicht; Ausbilden von freilegenden Öffnungen, die jeweils den ersten Vibrationsfilm und den zweiten Vibrationsfilm teilweise freilegen, durch Bemustern der Opferschicht; Ausbilden einer Isolierschicht auf der Opferschicht, der ersten feststehenden Elektrode und der zweiten feststehenden Elektrode; Ausbilden eines Pads auf der Isolierschicht; Ausbilden eines Luftdurchgangs an einer Seite eines unteren Abschnitts des Substrates, die dem zweiten Vibrationsfilm entspricht, durch Ausbilden eines ersten lichtempfindlichen Films auf dem unteren Abschnitt des Substrates und dann Ätzen des Substrates mit dem ersten lichtempfindlichen Film als eine Maske; Ausbilden eines ersten Raums und eines zweiten Raums durch Entfernen des ersten lichtempfindlichen Films, Ausbilden eines zweiten lichtempfindlichen Films und dann Ätzen des Substrates mit dem zweiten lichtempfindlichen Film als eine Maske; Ausbilden einer Trägerschicht durch Entfernen eines Teils der Opferschicht, der dem ersten Raum und dem zweiten Raum entspricht; und Bonden eines Halbleiterchips, in dem eine Vielzahl von Verbindungsabschnitten ausgebildet ist, mit dem Pad.
Herstellungsverfahren des Mikrofons nach Anspruch 11, wobei eine Vielzahl von Schlitzen in dem ersten Vibrationsfilm und dem zweiten Vibrationsfilm ausgebildet wird.
Herstellungsverfahren des Mikrofons nach Anspruch 11, wobei die erste feststehende Elektrode und die zweite feststehende Elektrode eine Vielzahl von Vorsprüngen enthalten, die der Vielzahl von vertieften Abschnitten entspricht.
Herstellungsverfahren des Mikrofons nach Anspruch 11, wobei beim Ausbilden der ersten feststehenden Elektrode und der zweiten feststehenden Elektrode eine Vielzahl von Lufteinlässen in der ersten feststehenden Elektrode und der zweiten feststehenden Elektrode ausgebildet wird.
Herstellungsverfahren des Mikrofons nach Anspruch 11, wobei beim Boden des Halbleiterchips der Halbleiterchip mit dem Pad durch Anwenden von eutektischem Boden auf das Pad gebondet wird.