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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2017-0062453 , eingereicht am 19. Mai 2017, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Mikrofon und dessen Herstellungsverfahren, und insbesondere ein hochempfindliches mikroelektromechanisches System (micro-electromechanical system MEMS)-Mikrofon, das es ermöglicht, die Empfindlichkeit zu verbessern, während ein Prozess vereinfacht wird.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung und müssen keinen Stand der Technik darstellen.
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Im Allgemeinen ist ein mikroelektromechanisches System (MEMS)-Mikrofon ein Gerät, das ein Audiosignal in ein elektrisches Signal umwandelt, und ein MEMS-Mikrofon wird in einem Halbleiterbatchprozess hergestellt.
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Verglichen mit einem Elektretkondensatormikrofon (electrets condensor microphone, ECM), das in den meisten Fahrzeugen angewandt wird, weist das MEMS-Mikrofon eine ausgezeichnete Empfindlichkeit und geringe Leistungsschwankungen der Produkte auf. Weiter kann es mikrominiaturisiert werden und eine Änderung einer Umgebung wie Wärme, Feuchtigkeit und dergleichen aushalten. In jüngster Zeit ersetzt daher die Entwicklung des MEMS-Mikrofons allmählich die ECMs.
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Um die Empfindlichkeit, die einer der wichtigsten Leistungsindizes des MEMS-Mikrofons ist, zu erhöhen, wurde die Erforschung einer Reduktion der Steifigkeit oder der Maximierung eines Erfassungsbereichs durchgeführt.
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1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Struktur eines herkömmlichen kommerziellen MEMS-Mikrofons zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 1, weist ein herkömmliches MEMS-Mikrofon eine Struktur auf, in der eine Membran 2 und eine Festmembran 3 in regelmäßigen Intervallen auf einem Substrat 1 ausgebildet sind und eine Opferschicht 4 dazwischen abgestützt wird. Eine Vielzahl von Löchern 3h der Festmembran 3 zum Einströmen von Luft ist in der Festmembran ausgebildet, und eine Luftschicht 5 ist zwischen der Membran 2 und der Festmembran ausgebildet. Die Vibrationsauslenkung der Membran 2, die durch eine Schalldruckeingabe durch das Substratloch 1h vibriert, wird durch die Festmembran 3 erfasst.
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Die Festmembranlöcher 3h dienen als ein Pfad zum Entfernen der Opferschicht 4 zwischen der Festmembran 3 und der Membran 2. Die Festmembranlöcher dienen dazu, die Luftdämpfung zu reduzieren, wenn die Membran 2 durch den Schalldruck vibriert.
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Die Luftdämpfung bedeutet, dass die Vibration der Membran 2 von der Luft und ihrem Druck absorbiert wird und die Vibrationsauslenkung unterdrückt wird. Die Empfindlichkeitsverschlechterung, die durch Unterdrückung der Vibrationsauslenkung auftritt, wird als Luftdämpfungseffekt bezeichnet.
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In der herkömmlichen Technik reduziert sich jedoch ein Erfassungsbereich, wenn die Anzahl der Festmembranlöcher 3h vergrößert wird, um die Luftdämpfung der Festmembran 3 zu reduzieren. Als Folge dessen verringert sich die Empfindlichkeit.
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Es wird daher eine neue Konzeptstruktur erwünscht sein, die die Empfindlichkeit verbessern kann.
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Die zugehörigen Informationen sind in der koreanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-2014-0028467 offenbart.
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ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt ein Mikrofon und dessen Herstellungsverfahren bereit, die es ermöglichen, die Luftdämpfung zu reduzieren und die Empfindlichkeit zu verbessern. Um einen Erfassungsbereich der Festmembran zu vergrößern, wird auf Löcher in der Festmembran verzichtet. Ein Dämpfungsloch zum Reduzieren der Luftdämpfung wird ebenso außerhalb einer Membran ausgebildet, um das Dämpfungsloch mit einem Vibrationsraum zwischen der Festmembran und der Membran zu verbinden.
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In einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung kann das Mikrofon bereitgestellt werden, aufweisend: eine Festmembran, die auf einem Substrat angeordnet ist; eine Membran, die von der Festmembran beabstandet ist, wobei eine Luftschicht zwischen der Festmembran und der Membran positioniert ist; eine Trägerschicht, die eingerichtet ist, um die Membran auf der Festmembran abzustützen; und ein Dämpfungsloch, das eingerichtet ist, um Luft in der Luftschicht zu einem Nicht-Erfassungsbereich der Trägerschicht fließen zu lassen.
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Das Dämpfungsloch kann in regelmäßigen Intervallen im Nicht-Erfassungsbereich der Trägerschicht von einem Zentrum (oder Mittelpunkt) der Membran angeordnet sein.
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Das Dämpfungsloch kann aufweisen: ein Durchgangsloch, das eingerichtet ist, um den Nicht-Erfassungsbereich der Trägerschicht vertikal zu durchdringen; und eine Verbindungspassage, die eingerichtet ist, um einen unteren Teil des Durchgangslochs mit der Luftschicht zu verbinden, die in einer horizontalen Richtung angeordnet ist.
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Die Verbindungspassage kann eine Vielzahl von Durchgangslöchern mit einer feinen Schlitzstruktur aufweisen.
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Das Durchgangsloch kann in einer Vielzahl von Reihen vom Zentrum (oder Mittelpunkt) der Membran angeordnet sein.
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Die Verbindungspassage kann durch Ausbilden einer Opferstruktur auf Teilen der oberen Flächen des Substrats und auf der Festmembran und Entfernen der Opferstruktur mit dem Durchgangsloch nachdem das Durchgangsloch auf der Opferstruktur ausgebildet wurde, gebildet werden.
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Die Opferstruktur kann durch Strukturieren eines Fotolacks auf Teilen der oberen Fläche(n) des Substrats ausgebildet werden.
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Die Membran kann auf einer Trennschicht eines zweiten Substrats ausgebildet sein und an einen oberen Teil der Trägerschicht übertragen werden, so dass die Membran an der Trägerschicht befestigt wird.
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Die Membran kann aufweisen: eine Vibrationselektrode, die zum Vibrieren entsprechend einer externen Schallquelle eingerichtet ist, wobei ein oberer Teil der Vibrationselektrode freigelegt ist; eine leitfähige Linie (z.B. leitfähige Leitung), die mit der Vibrationselektrode verbunden ist; und ein zweiter Pad, der elektrisch mit einem Halbleiterchip verbunden ist, der eingerichtet ist, um ein von der Vibrationselektrode erfasstes Signal zu verarbeiten.
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Die Festmembran kann eine Festelektrode aufweisen, die eingerichtet ist, um Vibrationsauslenkungen der Membran zu erfassen. Die Festelektrode kann einen Erfassungsbereich bilden, mit einer Größe, die einer Größe eines Erfassungsbereichs der Membran entspricht.
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In anderen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung kann das Verfahren zum Herstellen des Mikrofons bereitgestellt werden, aufweisend: a) Ausbilden einer Oxidschicht und einer Festmembran auf dem ersten Substrat und Bilden einer Opferstruktur auf Teilen der oberen Flächen der Oxidschicht und der Festmembran; b) Bilden einer Opferschicht auf den Teilen der oberen Flächen der Oxidschicht und der Festmembran und Entfernen eines zentralen Bereichs der Opferschicht, um die Luftschicht und eine Trägerschicht zu bilden, wobei die Trägerschicht eingerichtet ist, einen Randbereich einer Membran zu unterstützen; c) Ausbilden eines Durchgangslochs, das eingerichtet ist, um die Trägerschicht vertikal zu durchdringen, Entfernen der Opferstruktur mit dem Durchgangsloch, und Bilden eines Dämpfungslochs, das eingerichtet ist, um Luft in der Luftschicht zu einem Nicht-Erfassungsbereich der Trägerschicht fließen (bzw. strömen) zu lassen; und d) Bilden einer Trennschicht und der Membran auf einem zweiten Substrat und Befestigen der Membran an einer obere Fläche der Trägerschicht.
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Die Opferschicht kann durch Abscheiden eines von Siliziumoxid, einem lichtempfindlichen Material oder Siliziumnitrit gebildet werden.
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Die Festmembran im Schritt a) kann aufweisen: eine Festelektrode, die eingerichtet ist, um Vibrationsauslenkung der Membran zu erfassen, eine leitfähige Linie, die mit der Festelektrode verbunden ist; und einen ersten Pad, der elektrisch mit einem Halbleiterchip verbunden ist, der eingerichtet ist, um ein Signal, welches von der Festelektrode erfasst wurde, zu verarbeiten. Die Festmembran kann durch Strukturieren eines leitenden Materials sofort/unmittelbar ausgebildet werden.
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Schritt c) kann aufweisen: Bilden eines Durchgangslochs durch Trockenätzen oder Nassätzen bis die Opferstruktur freigelegt ist.
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Schritt d) kann aufweisen: Bilden der Membran durch Strukturieren von Gold auf einer oberen Fläche der Trennschicht.
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Schritt d) kann aufweisen: Positionieren des zweiten Substrats, so dass die Membran nachuntenweisend an einer oberen Seite des ersten Substrats ausgebildet wird, wobei die Trägerschicht auf dem ersten Substrat ausgebildet ist; Befestigen einer unteren Fläche der Membran an einer oberen Fläche der Trägerschicht durch Absenken des zweiten Substrats; und Trennen der Membran von der Trennschicht durch Abheben des zweiten Substrats.
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In einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung kann das Dämpfungsloch im Nicht-Erfassungsbereich außerhalb dem Erfassungsbereich angeordnet sein, ohne dass das Loch in der Festmembran ausgebildet wird, wodurch die Luftdämpfung reduziert wird, ohne den Erfassungsbereich zu reduzieren. Einige Ausführungen der vorliegenden Offenbarung können daher die Empfindlichkeitsabnahme aufgrund des Lochs in der Festmembran verbessern.
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Einige Ausführungen der vorliegenden Offenbarung können auf die Löcher in der Festmembran verzichten, um den Erfassungsbereich zu verbreitern, wodurch ein hochempfindliches Mikrofon realisiert wird.
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Weiter können einige Ausführungen der vorliegenden Offenbarung auf einen Prozess zum Entfernen einer Opferschicht mithilfe des Festmembranlochs verzichten, indem die Opferschicht entfernt wird, bevor die Membran mittels dem Transferprozess einer Metalldünnschicht ausgebildet wird.
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Weitere Anwendungsgebiete werden durch die hierin bereitgestellte Beschreibung offenbar werden. Es sollte klar sein, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur für Zwecke der Illustration gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
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Figurenliste
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Damit die Offenbarung klar verstanden werden kann, werden im Folgenden verschiedene Ausführungen derselben beschrieben, die beispielshaft genannt werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen:
- 1 eine Querschnittansicht ist, die schematisch eine Struktur eines herkömmlichen kommerziellen MEMS-Mikrofons zeigt.
- 2 schematisch eine planare Struktur eines Mikrofons zeigt;
- 3 ein Schnittbild entlang Linie A-A' des Mikrofons ist;
- 4 einen Vergleich eines Empfindlichkeitsanalyseergebnisses zwischen der Mikrofonstruktur zeigt;
- 5 bis 15 Ansichten sind, die ein Verfahren zum Herstellen des Mikrofons zeigen; und
- 16 eine Querschnittsansicht ist, die die Konfiguration des Mikrofons illustriert.
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen alleine zum Zwecke der Illustration und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einzuschränken.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Beschreibung, Anwendung oder Benutzung einzuschränken. Es sollte klar sein, dass durch die Zeichnungen hindurch, übereinstimmende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale kennzeichnen.
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In der Beschreibung hindurch, soll, wenn nicht explizit das Gegenteil beschrieben wird, das Wort „umfassen“ und Variationen, wie „umfasst“ oder „umfassend“, als implizit das Aufweisen der genannten Elemente, nicht aber den Ausschluss von irgendwelchen anderen Elementen verstanden werden. Zusätzlich bedeuten die Begriffe „-er“, „-or“ und „Modul“, die in der Beschreibung beschrieben sind, Einheiten zum Verarbeiten von mindestens einer Funktion und Operation und können durch Hardwarekomponenten oder Softwarekomponenten und deren Kombinationen implementiert werden.
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In der Beschreibung hindurch, hat ein Schallquelleneingang für ein Mikrofon die gleiche Bedeutung, wie die eines Schalls oder eines Schalldrucks, die eine Membran vibrieren lassen.
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Hiernach werden ein Mikrofon und ein Herstellungsverfahren desselben in einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung ausführlich mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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2 zeigt schematisch eine planare Struktur eines Mikrofons gemäß einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung.
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3 ist ein Schnittbild entlang Linie A-A' des Mikrofons gemäß einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung.
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Bezugnehmend auf 2 und 3, weist das Mikrofon 100 ein Substrat 110, eine Membran 120, eine Festmembran 130, eine Trägerschicht 140 und ein Dämpfungsloch 150 auf.
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Das Substrat 110 kann aus Silizium bestehen.
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Die Membran 120 und die Festmembran 130 können zueinander beabstandet angeordnet sein, mit einer dazwischen angeordneten Luftschicht 145, und die Trägerschicht 140 kann zwischen der Membran und der Festmembran ausgebildet sein, um die Membran zu unterstützen.
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Eine Oxidschicht 115 kann zwischen dem Substrat 110 und der Festmembran 130 ausgebildet sein.
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Die Oxidschicht 115 kann durch Abscheiden von Siliziumoxid auf dem Substrat 110 gebildet werden.
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Nachdem eine obere Fläche der Membran 120 geöffnet ist, kann die Membran durch eine Schallquelle, die von außen übertragen wird, vibrieren.
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Die Membran 120 kann aus Polysilizium oder Siliziumnitrit gebildet sein, jedoch kann, ohne darauf beschränkt zu sein, jedes Material aufgebracht werden, solange es leitfähig ist.
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Bezugnehmend auf 2, weist die Membran 120 eine Vibrationselektrode 121 auf, die durch eine externe Schallquelle vibriert und einen Erfassungsbereich innerhalb eines Rands des Erfassungsbereichs bildet, eine leitfähige Linie 122, die die Vibrationselektrode 120 mit einem zweiten Pad 123 verbindet, wobei der zweite Pad 123 elektrisch mit einem Halbleiterchip verbunden ist, der ein Signal, das durch die Vibrationselektrode erfasst wurde, verarbeitet.
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Die Vibrationselektrode 123, die leitfähige Linie 122 und der zweite Pad 123 können durch Strukturieren von Gold (Au) gebildet werden. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt und ein leitfähiges Material, welches sich als Elektrode eignet, kann strukturiert werden, um jeweils (z.B. zu einer Zeit) gebildet zu werden.
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Bezugnehmend auf 14, kann die Membran 120 auf einer Trennschicht eines zweiten Substrats, welches separat bereitgestellt wird, mit einem im Folgenden beschriebenen Transferprozess gebildet werden und kann an eine obere Fläche der Trägerschicht 140 transferiert werden, um mit der Trägerschicht verbunden zu werden.
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Die Festmembran 130 kann von der Membran 120 beabstandet sein, wobei die Luftschicht 145 dazwischen angeordnet ist und einen Vibrationsraum bildet. Die Festmembran 130 kann aus einem leitenden Material geformt sein.
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Die Festmembran 130 kann aufweisen eine Festelektrode 131 zum Erfassen der Vibrationsauslenkung der Membran 120, eine leitende Linie 132, die mit der Festelektrode verbunden ist, und einen ersten Pad 133, der elektrisch mit der leitfähigen Linie verbunden ist und elektrisch mit einem Halbleiterchip verbunden ist, der ein Signal, das von der Festelektrode erfasst wurde, verarbeitet. Die Festelektrode 131 kann ausgebildet sein, um eine Größe aufzuweisen, die dem Rand des Erfassungsbereichs der gegenüberliegenden Vibrationselektrode 121 entspricht, sodass die Festelektrode einen wesentlichen Erfassungsbereich der Festmembran 130 bildet.
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Ein Rand der Membran 120 kann durch die Trägerschicht 140, welche Oxid aufweisen kann, unterstützt und fixiert werden.
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Die Trägerschicht 140 kann die Membran 120 auf der Festmembran 130 und der Oxidschicht 115 abstützen und kann die Luftschicht 145 bilden, die den Vibrationsraum der Membran 120 in deren Mittelbereich bildet.
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Die Trägerschicht 140 kann, bis der Mittelbereich in einem später beschriebenen Mikrofonherstellungsprozess geätzt und entfernt wurde, als Opferschicht 140' bezeichnet werden.
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In dem Mikrofonherstellungsprozess kann ein Mittelbereich der Opferschicht 140' entfernt werden bevor die Membran 120 gebildet wird und die Membran 120 kann durch den Transferprozess an der Trägerschicht 140 befestigt werden.
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Die Festmembran 130 kann eine Struktur aufweisen, die eine Verbesserung der Mikrofonempfindlichkeit ermöglicht, indem im Gegensatz zu den herkömmlichen kommerziellen MEMS-Mikrofonen auf die Festmembranlöcher verzichtet wird, um der Erfassungsbereich zu maximieren.
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Das Mikrofon 100 weist ein Dämpfungsloch 150 auf, das mit der Luftschicht 145 verbunden ist, sodass die Luft in der Luftschicht 145 in einen Nicht-Erfassungsbereich außerhalb des Erfassungsbereichs der Membran auf der Trägerschicht 140 fließt, um so die Luftdämpfung zu reduzieren.
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Bezugnehmend auf 2, kann ein gesamter Bereich des Mikrofons 100 in den internen Erfassungsbereich und den externen Nicht-Erfassungsbereich mit Bezug auf den Rand des Erfassungsbereichs der Membran 120 aufgeteilt werden. Eine Form des Rands des Erfassungsbereichs kann ein Kreis sein, der aus der Vibrationselektrode 121 und der Festelektrode 131 gebildet ist.
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Das Dämpfungsloch 150 kann in einer kreisförmigen Form in regelmäßigen Intervallen im Nicht-Erfassungsbereich der Trägerschicht 140 mit Bezug auf das Zentrum der Membran 120 angeordnet sein. Diese Form der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf eine kreisförmige Anordnung beschränkt und das Dämpfungsloch 150 kann im Nicht-Erfassungsbereich basierend auf der Form des Rands des Erfassungsbereichs angeordnet werden.
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Das Dämpfungsloch 150 weist ein Durchgangsloch 151 auf, welches den Nicht-Erfassungsbereich der Trägerschicht 140 vertikal durchdringt und eine Verbindungspassage 152, welche einen unteren Teil des Durchgangslochs 151 mit der horizontalen Luftschicht 145 verbindet.
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Das Durchgangsloch 151 kann durch Ätzen der Trägerschicht 140 bis die Oxidschicht 151 freigelegt wird, gebildet werden.
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Die Verbindungspassage 152 kann eine Passage sein, die das Durchgangsloch 151 mit der Luftschicht 145 verbindet.
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Die Verbindungspassage 152 kann durch Ausbilden eines Fotolacks PR auf Teilen der oberen Flächen der Oxidschicht 115 und der Festmembran 130 und Entfernen des PRs nachdem das Durchgangsloch 151 gebildet wurde, gebildet werden.
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Die Dämpfungslöcher 150 können an zuvor bestimmten Intervallen im Nicht-Erfassungsbereich der Trägerschicht 140 mit Bezug auf ein Zentrum der Membran 120 angeordnet werden.
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Das Dämpfungsloch 150 kann den Einfluss der Luftdämpfung auf die Vibration der Membran 120 gemäß einer externen Schallquelle reduzieren, sogar dann, wenn auf ein herkömmliches Festmembranloch verzichtet wird, wodurch die Empfindlichkeit des Mikrofons 100 verbessert wird.
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4 zeigt einen Vergleich eines Empfindlichkeitsanalyseergebnisses zwischen der Mikrofonstruktur in einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung und einer herkömmlichen Struktur.
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Bezugnehmend auf 4, werden gezeigt die herkömmliche Struktur mit Löchern einer Festmembran, eine Struktur ohne Löcher der Festmembran und ohne ein Dämpfungsloch und eine Struktur ohne ein Loch der Festmembran und mit dem Dämpfungsloch 150 gemäß einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung. Die Festmembran und die Membran der Strukturen können das gleiche Material und die gleiche Größe aufweisen. 4 zeigt ein experimentelles Ergebnis der Empfindlichkeit und Frequenzübertragungscharakteristik der Strukturen.
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Das Experiment oder das Analyseergebnis bestätigen, dass die Struktur des Mikrofons 100 gemäß einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung den Erfassungsbereich vergrößert, indem auf die herkömmlichen Festmembranlöcher verzichtet wird und die Empfindlichkeit und den Frequenzübertragungsbereich vergrößert, indem die Luftdämpfung während der Vibration der Membran reduziert wird.
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Das Mikrofon 100 kann daher die Dämpfungslöcher im Nicht-Erfassungsbereich ohne dem Festmembranloch anordnen, um ein Problem der Empfindlichkeitsabnahme aufgrund des Festmembranlochs zu lösen.
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Das herkömmliche Festmembranloch kann als eine Passage zum Entfernen der Opferschicht zwischen der Festmembran und der Membran dienen, wohingegen das Mikrofon 100 gemäß einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung eine Struktur ohne das Festmembranloch aufweisen kann. Es kann daher ein Unterschied im Herstellungsverfahren zwischen der herkömmlichen Struktur und den beispielhaften Ausführungen der gegenwärtigen Offenbarung bestehen.
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Das Mikrofon 100 kann einen Opferschichtentfernungsprozess entfernen (z.B. weglassen), indem der Transferprozess einer Metalldünnschicht zum Bilden der Luftschicht 145 zwischen der Festmembran 130 und der Membran 120 eingesetzt wird.
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Ein Herstellungsverfahren des Mikrofons 110 gemäß einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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5 bis 15 sind Ansichten, die ein Herstellungsverfahren des Mikrofons gemäß einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung zeigen.
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Das Herstellungsverfahren des Mikrofons mit Ausnahme der Membran gemäß einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezug auf 5 bis 9 beschrieben.
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Bezugnehmend auf 5, kann die Oxidschicht 115 auf dem ersten Substrat 110 nach Vorbereitung des ersten Substrats 110 geformt werden. Das erste Substrat 110 kann aus Silizium gebildet sein und die Oxidschicht 115 kann durch Abscheiden von Siliziumoxid gebildet werden.
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Bezugnehmend auf 6, kann die Festmembran 130 auf der Oxidschicht 115 strukturiert werden und eine Opferstruktur 162' kann auf Teilen der oberen Flächen der Oxidschicht 115 und der Festmembran 130 geformt werden.
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Die Festmembran 130 weist die Festelektrode 131, die leitfähige Linie 132 und den ersten Pad 133 auf, und kann jeweils durch Strukturieren eines leitfähigen Materials gebildet werden.
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Die Opferstruktur 162' kann durch Strukturieren einer Fotolack (PR)-schicht auf den Teilen der oberen Flächen ausgebildet werden.
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Bezugnehmend auf 7, kann die Opferschicht 140' auf der Oxidschicht 115, auf der die Festmembran 130 und die Opferstruktur 162' ausgebildet sind, gebildet werden.
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Die Opferschicht 140' kann durch Abscheiden von irgendeins von Siliziumoxid, einem fotoempfindlichen Material und Siliziumnitrit gebildet werden.
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Bezugnehmend auf 8, kann ein Teil der Opferschicht 140' strukturiert werden, um die Luftschicht 145, das Durchgangsloch 151 und ein Kontaktloch H zu bilden.
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Die Opferschicht 140' kann durch ein Nassverfahren mit einer Ätzlösung oder einem Trockenverfahren, in welchem Veraschung mithilfe von O2-Plasma durchgeführt wird, entfernt werden, sodass die Luftschicht 145, die Durchgangslöcher 151 und das Kontaktloch H zur gleichen Zeit geformt werden.
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Nachdem ein zentraler Bereich der Opferschicht 140' entfernt wurde und die Luftschicht 145 geformt wurde, kann die übrig gebliebene Opferschicht 140' die Trägerschicht 140, welche einen Randbereich der Membran 120 stützt, bilden.
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Da die Opferschicht 140' entfernt wurde, bevor die Membran 120 gebildet wurde, kann es möglich sein, auf den Opferschichtentfernungsprozess mittels des Festmembranlochs zu verzichten.
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Das Durchgangsloch 151 kann durch Ausführen von Trockenätzen oder Nassätzen bis die Opferstruktur 162' freigelegt ist, geformt werden.
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Das Kontaktloch H kann durch Ausführen von Trockenätzen oder Nassätzen bis der erste Pad 133 der Festmembran 130 freigelegt ist, geformt werden.
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Bezugnehmend auf 9, kann die Opferstruktur 162' durch das Durchgangsloch 151 entfernt werden, um die Verbindungspassage 152, die mit der Luftschicht 145 verbunden ist, zu bilden.
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Wenn die Verbindungspassage 152 gebildet wird, kann das Dämpfungsloch 150 gebildet werden, so dass die Luft in der Luftschicht 145 außerhalb des Rands des Erfassungsbereichs der Membran 120 durch das Durchgangsloch 151 fließt.
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Das Dämpfungsloch 160 kann dazu dienen, die Empfindlichkeit des Mikrofons 100 durch Reduzieren des Einflusses der Luftdämpfung, wenn die Membran 120 aufgrund der externen Schallquelle vibriert, zu verbessern.
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Das Herstellungsverfahren der Membran gemäß einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezug auf 10 bis 12 beschrieben.
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Bezugnehmend auf 10 bis 12, kann die Trennschicht 220 auf einer oberen Fläche des zweiten Substrats 210 abgeschieden werden, nachdem das zweite Substrat, welches den Nicht-Erfassungsbereich in einer unteren Richtung gestuft aufweist, vorbereitet wurde.
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Die Membran 120 kann auf einer oberen Fläche der Trennschicht 220 geformt werden.
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Die Membran 120 weist die Vibrationselektrode 121, die leitfähige Linie 122 und den zweiten Pad 123 auf und kann durch Strukturieren von Gold (Au) geformt werden. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt und ein leitfähiges Material, das als Elektrode verwendbar ist, kann strukturiert werden, um jeweils (z.B. zu einer Zeit) geformt zu werden.
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Ein Verfahren zur Anbringung der Membran gemäß einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezug auf 13 bis 15 beschrieben.
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Bezugnehmend auf 13, kann das zweite Substrat 210, an welchem die Membran 120 nachuntenzeigend geformt ist, an einer oberen Seite des ersten Substrats 110, an der die Trägerschicht 140 ausgebildet ist, positioniert werden.
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Das zweite Substrat 210 kann durch eine Transfervorrichtung an einer Position ausgerichtet werden, in der der Erfassungsbereich der Membran 120 dem Erfassungsbereich der auf dem ersten Substrat 110 ausgebildeten Festmembran 130 entspricht.
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Bezugnehmend auf 14, kann das zweite Substrat 210 abgesenkt werden, um eine untere Fläche der Membran 120 an einer oberen Fläche der auf dem ersten Substrat 110 ausgebildeten Trägerschicht 140 anzubringen.
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Bezugnehmend auf 15, kann das zweite Substrat 210 angehoben werden, so dass die Membran 120 an einer oberen Fläche der Trägerschicht 140 aufgenommen oder angebracht wird. Zu diesem Zeitpunkt kann die Membran 120 von der Trennschicht 220 des zweiten Substrats 210 getrennt werden.
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Auf diese Weise kann das in 3 gezeigte Mikrofon 100 hergestellt werden.
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Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt wird, kann weiter eine Struktur zum Befestigen eines Rands der Membran 120 im Mikrofon 100 ausgebildet sein.
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Gemäß einigen Ausführungen der vorliegenden Offenbarung kann das Dämpfungsloch im Nicht-Erfassungsbereich außerhalb des Erfassungsbereichs angeordnet sein, wodurch sich die Luftdämpfung ohne Reduzierung des Erfassungsbereichs reduziert. Einige Ausführungen der vorliegenden Offenbarungen können daher die Empfindlichkeitsabnahme aufgrund des Lochs in der Festmembran verbessern.
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Einige Ausführungen der vorliegenden Offenbarung können auf die Löcher in der Festmembran verzichten, um den Erfassungsbereich zu maximieren, wodurch ein hochempfindliches Mikrofon realisiert wird.
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Weiter kann in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung der Opferschichtentfernungsprozess, der das Festmembranloch verwendet, weggelassen werden, indem die Opferschicht entfernt wird, bevor die Membran mittels des Transferprozesses einer Metalldünnschicht gebildet wird.
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Während die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf die beispielhafte Ausführungen beschrieben wurde, sollte es klar sein, dass die Offenbarung nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene andere Modifikationen der Offenbarung möglich sind.
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Beispielsweise ist, obwohl das Durchgangsloch 151 des Dämpfungslochs 150 in einer Reihe gemäß einigen in 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen angeordnet ist, die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und die folgende, andere Modifikation der Offenbarung ist möglich.
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Ein Herstellungsverfahren des Mikrofons gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Offenbarung.
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16 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration des Mikrofons gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Offenbarung illustriert.
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Eine gleiche Konfiguration wie die des oben beschriebenen Mikrofons 100 wird weggelassen und es wird hauptsächlich ein anderes Dämpfungsloch 150' beschrieben.
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Bezugnehmend auf 16, weist das Dämpfungsloch 150' des Mikrofons 100' gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Offenbarung eine Vielzahl von Durchgangslöchern 151' auf, die eine feine Schlitzstruktur haben und mit der Verbindungspassage 152 verbunden sind.
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Das Durchgangsloch 151' kann in einer Vielzahl von Reihen mit Bezug auf einen Mittelpunkt der Membran 120 angeordnet sein.
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Das Dämpfungsloch 150' kann die länglichen Durchlöcher 151', die eine Schlitzstruktur aufweisen und mit der Verbindungspassage 152 verbunden sind, aufweisen, sodass das Dämpfungsloch es der Luft in der Luftschicht 145 erlaubt, außerhalb des Erfassungsbereichs zu fließen.
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Obwohl die Durchlöcher 151' der Schlitzstruktur Luft fließen lassen können, können die Durchlöcher die Empfindlichkeit erhöhen, indem es unmöglich gemacht wird, dass die Schallquelle durch die Durchlöcher fließt.
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Die Beschreibung der Offenbarung ist lediglich beispielhafter Natur, so dass Variationen, die nicht von der Substanz der Offenbarung abweichen, als innerhalb des Umfangs der Offenbarung betrachtet werden. Solche Variationen sollen nicht als vom Umfang der Offenbarung abweichend betrachtet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100:
- Mikrofon
- 110:
- Substrat
- 115:
- Oxidschicht
- 120:
- Membran
- 130:
- Festmembran
- 140:
- Trägerschicht (140': Opferschicht)
- 145:
- Luftschicht
- 150:
- Dämpfungsloch
- 151:
- Durchgangsloch
- 152:
- Verbindungspassage (162': Opferstruktur)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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