DE102018124709A1

DE102018124709A1 - Integrierte Mikrofonvorrichtung und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE102018124709A1
Application number: DE102018124709.5A
Authority: DE
Inventors: Chun-Wen Cheng; Wen-Cheng KUO; Chia-Hua Chu; Chun-Yin Tsai; Tzu-Heng Wu
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2019-05-02
Anticipated expiration: 2038-10-09
Also published as: TWI719282B; CN109729483A; KR20190049572A; US10609463B2; US20200213701A1; KR102090259B1; CN109729483B; DE102018124709B4; TW201918080A; US20190132662A1; US11184694B2

Abstract

Eine integrierte Mikrofonvorrichtung wird bereitgestellt. Die integrierte Mikrofonvorrichtung enthält ein Substrat, eine Platte und eine Membran. Das Substrat enthält eine Öffnung, die es Schalldruck erlaubt, hindurchzudringen. Die Platte ist an einer Seite des Substrats angeordnet. Die Membran ist zwischen dem Substrat und der Platte angeordnet und relativ zu der Platte beweglich, wenn der Schalldruck auf die Membran trifft. Die Membran enthält ein Entlüftungsventil, das einen offenen Bereich aufweist, der in Reaktion auf eine Änderung des Schalldrucks variabel ist.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die aktuelle Tendenz geht hin zur Herstellung schlanker, kompakter, leichter Hochleistungselektronikvorrichtungen, einschließlich Mikrofonen. Ein Mikrofon wird verwendet, um Schallwellen zu empfangen und akustische Signale in elektrische Signale umzuwandeln. Mikrofone werden im täglichen Leben weithin verwendet und sind in solchen elektronischen Produkten wie Telefonen, Handys und Aufnahmestiften installiert. In einem kapazitiven Mikrofon zwingt die Variation des Schalldrucks (d. h. die örtliche Druckabweichung von dem umgebenden Atmosphärendruck, die durch die Schallwellen verursacht wird) die Membran, sich entsprechend zu verformen, und die Verformung der Membran induziert eine Kapazitätsvariation. Die Variation des Schalldrucks kann so über die Erkennung des Spannungsunterschieds, der durch die Kapazitätsvariation verursacht wird, erfasst werden.
Dies unterscheidet sich von konventionellen Elektret-Kondensermikrofonen (ECM), in denen mechanische und elektronische Elemente eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) unter Verwendung integrierter Schaltkreis- (IC) Technologie auf einem Halbleitermaterial betrieben werden können, um ein miniaturisiertes Mikrofon herzustellen. MEMS-Mikrofone haben Vorteile eine kompakte Größe, geringes Gewicht, sowie einen geringen Stromverbrauch, und sie sind daher zum Mainstream der miniaturisierten Mikrofone geworden. Weiterhin können MEMS-Mikrofone leicht in ein komplementäres Metalloxidhalbleiter-(CMOS) Verfahren und andere audioelektronische Vorrichtungen eingeschlossen werden.
Auch, wenn bestehende Mikrofonvorrichtungen allgemein für ihren vorgesehenen Zweck angemessen sind, sind sie nicht in allen Aspekten zufriedenstellend.
Figurenliste
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Offenbarung und der Vorteile der vorliegenden Offenbarung, wird nun auf die folgenden Beschreibungen verwiesen, die in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen zu verstehen sind, in denen folgendes gilt:

1 ist ein schematisches Diagramm einer integrierten Mikrofonvorrichtung nach einigen Ausführungsformen.
2 ist eine Draufsicht der Entlüftungsventile, die in der Membran aus 1 gebildet sind, nach einigen Ausführungsformen.
3 illustriert schematisch, dass die Entlüftungsventile einen offenen Bereich davon ändern oder vergrößern können, um einen hohen Schalldruck hindurchzulassen.
4 illustriert schematisch, dass die Entlüftungsventile nach einigen Ausführungsformen nicht an den Entlüftungslöchern der Platte ausgerichtet sind.
5A ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils nach einigen Ausführungsformen.
5B ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils nach einigen Ausführungsformen.
5C ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils nach einigen Ausführungsformen.
5D ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils nach einigen Ausführungsformen.
5E ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils nach einigen Ausführungsformen.
5F ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils nach einigen Ausführungsformen.
5G ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils nach einigen Ausführungsformen.
5H ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils nach einigen Ausführungsformen.
5I ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils nach einigen Ausführungsformen.
6 ist eine Draufsicht der Membran nach einigen Ausführungsformen.
7 ist ein vereinfachtes Ablaufdiagramm eines Verfahrens der Herstellung einer integrierten Mikrofonvorrichtung nach einigen Ausführungsformen.
8A illustriert schematisch eine Zwischenstufe eines Verfahrens der Herstellung einer integrierten Mikrofonvorrichtung nach einigen Ausführungsformen.
8B illustriert schematisch eine Zwischenstufe eines Verfahrens der Herstellung einer integrierten Mikrofonvorrichtung nach einigen Ausführungsformen.
8C illustriert schematisch eine Zwischenstufe eines Verfahrens der Herstellung einer integrierten Mikrofonvorrichtung nach einigen Ausführungsformen.
8D illustriert schematisch eine Zwischenstufe eines Verfahrens der Herstellung einer integrierten Mikrofonvorrichtung nach einigen Ausführungsformen.
8E illustriert schematisch eine Zwischenstufe eines Verfahrens der Herstellung einer integrierten Mikrofonvorrichtung nach einigen Ausführungsformen.
8F illustriert schematisch eine Zwischenstufe eines Verfahrens der Herstellung einer integrierten Mikrofonvorrichtung nach einigen Ausführungsformen.
8G illustriert schematisch eine Zwischenstufe eines Verfahrens der Herstellung einer integrierten Mikrofonvorrichtung nach einigen Ausführungsformen.
8H illustriert schematisch eine Zwischenstufe eines Verfahrens der Herstellung einer integrierten Mikrofonvorrichtung nach einigen Ausführungsformen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zur Umsetzung verschiedener Funktionen der Erfindung bereit. Spezifische Beispiele von Bestandteilen und Anordnungen sind nachfolgend beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind natürlich nur Beispiele und sind nicht als einschränkend vorgesehen. Beispielsweise kann die Bildung eines ersten Merkmals oder eines zweiten Merkmals in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen enthalten, bei denen die ersten und zweiten Merkmale in direktem Kontakt gebildet sind, und sie kann außerdem Ausführungsformen enthalten, in denen weitere Merkmale zwischen dem ersten und zweiten Merkmal gebildet werden können, sodass die ersten und zweiten Merkmale nicht in direktem Kontakt stehen müssen. Weiterhin kann die vorliegende Offenbarung Referenzziffern und/oder Buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Klarheit und diktiert nicht für sich eine Beziehung zwischen den verschiedenen Ausführungsformen und/oder Konfigurationen, die besprochen werden. Verschiedene Merkmale können der Einfachheit und Klarheit Willen willkürlich in verschiedenen Größenordnungen gezeichnet sein.
Ferner können räumlich relative Begriffe wie „unter“, „darunter“, „unterer“, „über“, „oberer“ und ähnliches hierin für eine einfachere Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Element(en) oder Merkmal(en) wie in den Figuren illustriert zu beschreiben. Die räumlich relativen Begriffe sollten zusätzlich zu der Ausrichtung, die in den Figuren dargestellt ist, verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung in Verwendung oder Betrieb umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen), und die räumlich relativen Bezeichner, die hierin verwendet werden, können ebenfalls entsprechend ausgelegt werden.
In der vorliegenden Offenbarung ist eine integrierte Mikrofonvorrichtung für die Erkennung von Schalldruck nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen dargestellt. Die Variationen einiger Ausführungsformen werden besprochen. Durch die verschiedenen Ansichten und illustrativen Ausführungsformen werden gleiche Referenznummern verwendet, um gleiche Elemente anzugeben.
1 ist ein schematisches Diagramm einer integrierten Mikrofonvorrichtung 1 nach einigen Ausführungsformen. Die integrierte Mikrofonvorrichtung 1 enthält eine MEMS-Struktur 20, die ein kapazitives Mikrofon enthält. Die integrierte Mikrofonvorrichtung 1 ist zur Erkennung des Schalldrucks konfiguriert (wie die Pfeile, die in 1 angegeben sind). Der Schalldruck wird durch die MEMS-Struktur 20 empfangen und dann von Akustiksignalen in elektrische Signale umgewandelt. Die integrierte Mikrofonvorrichtung 1 kann ein Gehäuse enthalten, das in einer gepunkteten Linie dargestellt ist und die MEMS-Struktur 20 umschließt. Das Gehäuse kann einige Öffnungen aufweisen, um Kanäle für die Kommunikation der MEMS-Struktur 20 mit der Umgebung außerhalb des Gehäuses zu ermöglichen. Wenn auch nicht dargestellt, kann in der tatsächlichen Verwendung die integrierte Mikrofonvorrichtung 1 ferner über ein Oberflächenmontage- (SMT) Verfahren auf einer Platine eines elektronischen Produkts montiert werden.
Die MEMS-Struktur 20 enthält ein Substrat 21, eine dielektrische Lage 22, eine Platte 23, eine Membran 24 und eine leitfähige Lage 25. Es ist zu bemerken, dass die MEMS-Struktur 20 aus 1 im Sinne der Klarheit für besseres Verständnis der erfinderischen Konzepte der vorliegenden Offenbarung vereinfacht wurde. Weitere Merkmale können in die MEMS-Struktur 20 eingeführt werden, und einige der nachfolgend beschriebenen Merkmale können in anderen Ausführungsformen der MEMS-Struktur 20 ersetzt oder eliminiert werden.
Das Substrat 21 ist zur Unterstützung der dielektrischen Lage 22, Platte 23, Membran 24 und leitfähigen Lage 25 auf einer Seite davon konfiguriert. Das Substrat 21 enthält eine Öffnung 21A, die es dem Schalldruck, der durch die MEMS-Struktur 20 empfangen wird, erlaubt, durchzukommen und in die MEMS-Struktur 20 einzutreten. In einigen Ausführungsformen besteht das Substrat 21 aus Silikon oder ähnlichem.
Die dielektrische Lage 22 ist zwischen dem Substrat 21 und der Membran 24, zwischen der Membran 24 und der Platte 23, und zwischen der Platte 23 und der leitfähigen Lage 25 angeordnet, um eine Isolierung zwischen dem Substrat 21, der Membran 24, der Platte 23 und der leitfähigen Lage 25 voneinander bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen ist die dielektrische Lage 22 um die Platte 23 und Membran 24 herum angeordnet, sodass die Platte 23 und Membran 24 an ihren Kanten durch die dielektrischen Lage 22 geklemmt werden. In einigen Ausführungsformen enthält die dielektrische Lage 22 eine Öffnung 22A, die der Öffnung 21A des Substrats 21 entspricht, damit der Schalldruck durch die Platte 23 und Membran 24 gelangen und dann die MEMS-Struktur 20 verlassen kann. In einigen Ausführungsformen besteht die dielektrische Lage 22 aus Silikon oder ähnlichem.
Die Platte 23 und Membran 24 bilden ein kapazitives Mikrofon der MEMS-Struktur 20. Die Platte 23 ist ein stationäres Element und dient als Rückplatte der MEMS-Struktur 20 (d. h. die MEMS-Struktur 20 in 1 steht in der tatsächlichen Verwendung kopfüber und die Platte 23 befindet sich an der Rückseite). In einigen Ausführungsformen ist die Platte 23 kreisförmig, rechteckig, viereckig, dreieckig, sechseckig oder hat eine andere geeignete Form. In einigen Ausführungsformen ist die Platte 23 ausreichend steif, dass sie nicht verbogen wird oder beweglich ist, wenn der Schalldruck durch die Platte 23 dringt. In einigen Ausführungsformen hat die Platte 23 eine Dicke von etwa 0,5 µm bis etwa 2 µm. In einigen Ausführungsformen hat die Platte 23 die Form von einem Nitrid/Polysilizium/Nitridstapeln, um ihre Steifheit zu erhöhen.
In einer Ausführungsform ist die Platte 23 mit geeigneten Dotierungen dotiert, um eine bessere Leitfähigkeit zu erreichen. Beispielsweise ist die Platte 23 mit einem Dotierungsmittel vom Typ p dotiert, wie etwa mit Bor, oder einem Dotierungsmittel vom Typ n, wie etwa Phosphor.
Die Platte 23 ist ein steifes, perforiertes Element. Wie in 1 dargestellt, enthält die Platte 23 mehrere Entlüftungslöcher 23A, die jeweils durch die Platte 23 reichen. Die Entlüftungslöcher 23A sind konfiguriert, den Schalldruck durchzulassen, sodass die Entlüftungslöcher 23A der Belastung der Platte 23 widerstehen können, die durch den Schalldruck entsteht, und die Platte 23 durch den Schalldruck nicht gebogen würde. In einigen Ausführungsformen sind die Entlüftungslöcher 23A in einem regelmäßigen Array über der Platte 23 angeordnet. In einigen Ausführungsformen weist jedes Entlüftungsloch 23A eine runde, viereckige, elliptische, dreieckige, sechseckige oder eine andere geeignete Form auf. In einigen Ausführungsformen ist eine Gesamtanzahl der Entlüftungslöcher 23A, der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Entlüftungslöchern 23A oder/und die Bereite jedes Entlüftungslochs 23A vorgegeben und entworfen, sodass die Platte 23 ausreichend steif ist, um dem auf sie auftreffenden Schalldruck zu widerstehen. In einigen Ausführungsformen wird ein offener Bereich der Entlüftungslöcher 23A über der Platte 23 gewählt, beispielsweise etwa 40 Prozent bis etwa 60 Prozent des (Oberflächen-)Bereichs der Platte 23, um ausreichend steif zu sein, um ungewünschte Biegung der Platte 23 oder Verlust des SNR (Rauschabstand) der Vorrichtung zu verhindern.
Die Membran 24 ist gegenüber der Platte 23 angeordnet und elektrisch damit verbunden. In einigen Ausführungsformen ist die Membran 24 zwischen der Platte 23 und der Öffnung 21A des Substrats 21 angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist die Membran 24 in einem Abstand von etwa 1 µm bis etwa 5 µm von der Platte 23 entfernt angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist die Membran 24 kreisförmig, rechteckig, viereckig, dreieckig, sechseckig oder hat eine andere geeignete Form. In einigen Ausführungsformen hat die Membran 24 eine Dicke von etwa 0,1 µm bis etwa 5 µm.
Die Membran 24 ist leitfähig und kapazitiv. In einigen Ausführungsformen besteht die Membran 24 aus Silikon oder ähnlichem. In einigen Ausführungsformen ist die Membran 24 mit geeigneten Dotierungen, wie Bor oder Phosphor, dotiert, um eine bessere Leitfähigkeit zu erreichen. In einigen Ausführungsformen wird die Membran 24 über eine leitfähige Lage 25, die an der Platte 23 angeordnet ist, mit einer vorgegebenen Ladung versorgt. In einigen Ausführungsformen ist die MEMS-Struktur 20 elektrisch über mehrere leitfähige Pads der leitfähigen Lage 25 mit einer Platine eines Elektronikprodukts verbunden. In einigen Ausführungsformen umfasst die leitfähige Lage 25 Kupfer, Silber, Gold, Aluminium oder Legierungen davon.
Die Membran 24 ist ein bewegliches oder oszillierbares Element. Die Membran 24 ist relativ zu der Platte 23 auslenkbar und dient als Membran der MEMS-Struktur 20. Die Membran 24 ist zum Erkennen des Schalldrucks konfiguriert, der durch die MEMS-Struktur 20 empfangen wird. Wenn der Schalldruck auf die Membran 24 trifft, würde die Membran 24 in Reaktion auf den Schalldruck, der auf die Membran aufgebracht wird, verschoben oder oszilliert. In einigen Ausführungsformen entspricht eine Größe und/oder Frequenz der Auslenkung der Membran 24 einem Volumen und/oder Abstand des Schalldrucks, der auf die Membran 24 aufgebracht wird.
In einigen Ausführungsformen verursacht die Auslenkung der Membran 24 relativ zu der Platte 23 eine Kapazitätsänderung zwischen der Membran 24 und Platte 23. Die Kapazitätsänderung wird dann durch einen Schaltkreis, der mit der Platte 23 und Membran 24 verbunden ist, in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal stellt den Schalldruck dar, der auf die Membran 24 aufgebracht wird. In einigen Ausführungsformen wird das erzeugte elektrische Signal über die leitfähige Lage 25 für die weitere Verarbeitung auf eine andere Vorrichtung, ein anderes Substrat oder einen anderen Schaltkreis übertragen. In einigen Ausführungsformen ist das Substrat 21 elektrisch über eine leitfähige Strecke geerdet, die durch die Membran 24, Platte 23 und die leitfähige Lage 25 gebildet ist.
In einigen Ausführungsformen enthält die Membran 24 mehrere Entlüftungslöcher 24A über der Membran 24, um die Belastung auf der Membran 24, die durch den Schalldruck verursacht wird, zu entlasten. In einigen Ausführungsformen sind die Entlüftungslöcher 24A im Wesentlichen an den Entlüftungslöchern 23A der Platte 23 ausgerichtet, damit der Schalldruck durch die Membran 24 und Platte 23 gelangen kann. In einigen Ausführungsformen weist jedes Entlüftungsloch 24A eine runde, viereckige, elliptische, dreieckige, sechseckige oder eine andere geeignete Form auf. In einigen Ausführungsformen ist eine Gesamtanzahl der Entlüftungslöcher 24A, der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Entlüftungslöchern 24A oder/und die Bereite jedes Entlüftungslochs 24A vorgegeben und entworfen, sodass die Membran 24 keine unerwünschte Biegung oder Verlust des SNR der Vorrichtung aufweist. In einigen Ausführungsformen ist eine Gesamtanzahl der Entlüftungslöcher 24A über der Membran 24 geringer als eine Gesamtanzahl der Entlüftungslöcher 23A über der Platte 23. In einigen Ausführungsformen ist ein offener Bereich der Entlüftungslöcher 24A über der Membran 24 beispielsweise als weniger als 20 Prozent des (Oberflächen-) Bereichs der Membran 24 gewählt, um die Geradheit und die Empfindlichkeit der Membran 24 zu optimieren. Die Membran 24 kann den Schalldruck genau und umgehend erkennen und kann nach der Erkennung des Schalldrucks in die anfängliche Gerade zurückgebracht werden.
Es ist zu bemerken, dass die Membran 24 leicht beschädigt werden kann, wenn ein hoher Schalldruck (beispielsweise mehr als etwa 0,2 MPa) darauf ausgeübt wird. Um Schäden an der Membran zu verhindern, kann die Steifheit der Membran 24 erhöht werden (beispielsweise durch Erhöhen der Dicke der Membran 24), oder ein offener Bereich der Entlüftungslöcher 24A über der Membran 24 kann vergrößert werden (beispielweise Erhöhung der Lochgröße und/oder Anzahl der Entlüftungslöcher 24A). Eine erhöhte Dicke oder ein größerer offener Anteil in der Membran kann sich jedoch negativ auf die Empfindlichkeit der Mikrofonvorrichtung auswirken.
Um zu verhindern, dass die Membran 24 leicht bricht, während die Leistung der integrierten Mikrofonvorrichtung 1 erhalten bleibt, verwendet die MEMS-Struktur 20, die in 1 dargestellt ist, Entlüftungsventile 24B zum Ersetzen einiger Entlüftungslöcher 24A der Membran 24. In einigen alternativen beispielhaften Ausführungsformen werden alle Entlüftungslöcher 24A der Membran 24 durch die Entlüftungsventile 24B ersetzt. Die Entlüftungsventile 24B können einen großen offenen Bereich/Verhältnis der Membran 24 bei einem großen Schalldruck erreichen, um den Schalldruck freizugeben, und einen kleinen offenen Bereich/Verhältnis der Membran 24 bei geringem Schalldruck aufrechterhalten, um eine hohe Empfindlichkeit der Membran 24 zu erhalten.
Jedes Entlüftungsventil 24B weist einen offenen Bereich auf, der in Reaktion auf eine Änderung des Schalldrucks variiert werden kann, wie später illustriert wird. In einigen Ausführungsformen ist die Summe eines anfänglichen offenen Bereichs der Entlüftungsventile 24B und eines offenen Bereichs der Entlüftungslöcher 24A über der Membran 24, oder eines anfänglichen offenen Bereichs der Entlüftungsventile 24B über der Membran 24 (in einem Fall, in dem kein Entlüftungsloch 24A in der Membran 24 geformt ist) weniger als 20 Prozent des (Oberflächen-) Bereichs der Membran 24, zur Optimierung der Geradheit und Empfindlichkeit der Membran 24. In einigen Ausführungsformen ist der offene Bereich der Entlüftungsventile 24B (das heißt, die Entlüftungsventile 24B können in Reaktion auf einen ersten Schalldruck einen ersten offenen Bereich und in Reaktion auf einen zweiten Schalldruck einen zweiten offenen Bereich aufweisen, wobei der zweite Schalldruck größer ist, als der erste Schalldruck, und der zweite offene Bereich größer ist, als der erste offene Bereich) größer, je höher der Schalldruck ist, um den Schalldruck durch die Membran 24 gelangen zu lassen.
2 ist eine Draufsicht der Entlüftungsventile 24B, die in der Membran 24 aus 1 gebildet sind, nach einigen Ausführungsformen. Die Form/Struktur des Entlüftungsventils 24B unterscheidet sich von der des Entlüftungslochs 24A. Jedes Entlüftungsventil 24B weist eine Öffnung 241 und mindestens ein Auslenkteil 242 auf, das einen Abschnitt der Öffnung 241 abdeckt (es ist zu beachten, dass das Entlüftungsloch 24A eine Öffnung aufweist, aber kein Auslenkteil daran gebildet ist). In einigen Ausführungsformen erstreckt sich das mindestens eine Auslenkteil 242 von dem Hauptkörper 240 der Membran 24 und befindet sich angrenzend an die Öffnung 241. In einigen Ausführungsformen ist das mindestens eine Auslenkteil 242 ein Balkenelement, von dem ein Ende mit dem Hauptkörper 240 der Membran 24 verbunden ist.
In den Ausführungsformen aus 2 enthält jedes Entlüftungsventil 24B zwei Auslenkteile 242 (Balkenelemente), die sich gegenüberliegend angeordnet sind (das heißt, entlang einer geraden Linie A). Die Öffnung 241 ist zwischen den Auslenkteilen 242 und zwischen den Auslenkteilen 242 und dem Hauptkörper 240 angeordnet (d. h. die Öffnung 241 ist um die Auslenkteile 242 herum angeordnet). In einigen Ausführungsformen beträgt die Länge L des Auslenkteils 242 zwischen etwa 1 µm und etwa 100 µm, die Breite W des Auslenkteils 242 beträgt zwischen etwa 1 µm und etwa 100 µm, und die (anfängliche) Breite G der Öffnung 241 beträgt zwischen etwa 1 µm und etwa 5 µm.
In einigen Ausführungsformen können das Auslenkteil oder die Mechanismen 242 des Entlüftungsventils 24B in Reaktion auf eine Änderung des Schalldrucks, der auf die Membran 24 aufgebracht wird, relativ zu dem Hauptkörper 240 der Membran 24 ausgelenkt werden, um einen offenen Bereich der Öffnung 241 zu ändern (d. h. einen offenen Bereich des Entlüftungsventils 24). In einigen Ausführungsformen ist die Auslenkung des Auslenkteils oder der Mechanismen 242 (das heißt, die Öffnung 241 kann in Reaktion auf eine ersten Auslenkung der Auslenkteile 242 einen ersten offenen Bereich und in Reaktion auf eine zweiten Auslenkung der Auslenkteile 242 einen zweiten offenen Bereich aufweisen, wobei die zweite Auslenkung größer ist, als die erste Auslenkung, und der zweite offene Bereich größer ist, als der erste offene Bereich) größer, je größer der offenen Bereich der Öffnung 241 ist, sodass ein hoher Schalldruck durch die Membran 24 gelangen kann. Wenn beispielsweise ein niedriger Schalldruck (beispielsweise weniger als etwa 0,2 MPa) auf die Membran 24 trifft, können die Mechanismen 242 des Entlüftungsventils 24B relativ zu dem Hauptkörper 240 der Membran 24 um etwa 0,1 µm oder weniger als 0,1 µm ausgelenkt werden (in diesem Zustand wird der anfängliche Öffnungsbereich/Verhältnis der Öffnungen 241 fast beibehalten), um zu erlauben, dass der (niedrige) Schalldruck durch die Membran 24 gelangt. Wenn ein hoher Schalldruck (beispielsweise über als etwa 0,2 MPa) auf die Membran 24 trifft, können die Mechanismen 242 des Entlüftungsventils 24B relativ zu dem Hauptkörper 240 um etwa 0,5 µm oder mehr als 0,5 µm, um einen offenen Bereich/Verhältnis der Öffnungen 241 zu vergrößern und zu erlauben, dass der (niedrige) Schalldruck durch die Membran 24 gelangt, wie in 3 dargestellt. Die Entlüftungsventile 24B können dann in die anfängliche gerade Konfiguration zurückgebracht werden, nachdem der Schalldruck durch die Membran 24 dringt (wie in 1 dargestellt).
Dementsprechend ist das gebrochene Probleme der Membran 24 gelöst und die Empfindlichkeit der Membran 24 bleibt ebenfalls erhalten. Aufgrund dessen erhöhen sich die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der integrierten Mikrofonvorrichtung 1.
In einigen Ausführungsformen sind die Entlüftungsventile 24B der Membran 24 im Wesentlichen an den Entlüftungslöchern 23A der Platte 23 ausgerichtet oder nicht ausgerichtet. Es sollte angemerkt werden, dass die Entlüftungsventile 24B möglicherweise nicht an den Entlüftungslöchern 23A ausgerichtet sind, und der Schalldruck, der von dem festen Teil der Platte 23 reflektiert wird, die Aktivität des Entlüftungsventils 24B nicht stören wurde, das sich automatisch an den Schalldruck anpassen kann, wie in 4 dargestellt.
Es ist zu beachten, dass viele Variationen und Modifikationen an Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erfolgen können. Beispielsweise kann das Entlüftungsventil 24B der Membran 24 auch verschiedene andere Formen/Strukturen aufweisen, wie nachfolgend beschrieben.
5A ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils 24B nach einigen Ausführungsformen. Das Entlüftungsventil 24B weist eine Öffnung 241 und ein Auslenkteil 242 (Balkenelement) auf, von dem ein Ende an dem Hauptkörper 240 der Membran 24 befestigt ist. Die Öffnung 241 ist um das Auslenkteil 242 angeordnet, sodass sie eine U-Form aufweist. 5B ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils 24B nach einigen Ausführungsformen. Das Entlüftungsventil 24B enthält eine Öffnung 241 und drei Auslenkteile 242 (Balkenelemente), von denen je ein Ende an dem Hauptkörper 240 der Membran 24 befestigt ist. Die Auslenkteile 242 sind in abgestufter Weise angeordnet. Die Öffnung 241 ist um das Auslenkteil 242 angeordnet, sodass sie eine Zickzackform aufweist. In einigen Ausführungsformen sind die Größen des Auslenkteils 242 und der Öffnung 241 in 5A und 5B ähnlich wie die in 2 wie oben beschriebenen. In einigen Ausführungsformen kann die Anzahl der Auslenkteile 242 des Entlüftungsventils 24B zwei oder mehr als drei sein.
5C ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils 24B nach einigen Ausführungsformen. Das Entlüftungsventil 24B weist eine Öffnung 241 und ein Auslenkteil 242 (Balkenelement) auf, von dem ein Ende an dem Hauptkörper 240 der Membran 24 befestigt ist. Ein freier Endabschnitt P1 des Auslenkteils 242 weist eine größere Breite W' auf (beispielsweise zwischen etwa 1 µm und etwa 100 µm), als andere Abschnitte des Balkenelements. In einigen Ausführungsformen ist der freie Endabschnitt P1 des Auslenkteils 242 rechteckig, viereckig, rund, sechseckig oder hat eine andere geeignete Form. In einigen Ausführungsformen ist die Öffnung 241 um das Auslenkteil 242 angeordnet, sodass die Form der Öffnung 241 der Form des Auslenkteils 242 entspricht. 5D ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils 24B nach einigen Ausführungsformen. Das Entlüftungsventil 24B weist zwei Öffnungen 241 und ein Auslenkteil 242 (Balkenelement) auf, wobei beide Ende mit dem Hauptkörper 240 der Membran 24 verbunden sind. Ein Mittelabschnitt P2 des Balkenelements weist eine größere Breite W' (beispielsweise zwischen etwa 1 µm und etwa 100 µm auf), als andere Abschnitte des Balkenelements. In einigen Ausführungsformen ist der mittlere Abschnitt P1 des Auslenkteils 242 rechteckig, viereckig, rund, sechseckig oder hat eine andere geeignete Form. Die Öffnungen 241 sind um zwei gegenüberliegende Seiten des Auslenkteils 242 angeordnet.
5E bis 5G sind jeweils Draufsichten des Entlüftungsventils 24B nach einigen Ausführungsformen. Das jeweilige Entlüftungsventil 24B in 5E, 5F oder 5G weist mehrere Auslenkteile 242 in einer dreieckigen Form auf. Jedes dreieckige Auslenkteil 242 weist eine Seite auf, die mit dem Hauptkörper 240 der Membran 24 verbunden ist, und eine Öffnung 241 des Entlüftungsventils 24B ist um die anderen beiden Seiten des jeweiligen Auslenkteils 242 herum angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist eine Ecke a des jeweiligen dreieckigen Auslenkteils 242 gegenüber der Seite, die mit dem Hauptkörper 240 verbunden ist, in einem stumpfen Winkel einem rechten Winkel oder einem spitzen Winkel angeordnet. Die Form der Öffnung 241 entspricht der Form der Auslenkteile 242.
5H ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils 24B nach einigen Ausführungsformen. Das Entlüftungsventil 24B enthält mehrere Auslenkteile 242 in der Form eines Trapezes. Jedes trapezförmige Auslenkteil 242 weist eine Seite auf, die mit dem Hauptkörper 240 der Membran 24 verbunden ist, und eine Öffnung 241 des Entlüftungsventils 24B ist um die anderen drei Seiten des jeweiligen Auslenkteils 242 herum angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist eine Seite X des jeweiligen Auslenkteils 242 gegenüber der Seite, die mit dem Hauptkörper 240 verbunden ist, eine konkave gebogene Linie (wie in 5H dargestellt), eine konvexe gebogenen Linie oder eine gerade Linie. Die Form der Öffnung 241 entspricht der Form der Auslenkteile 242.
5I ist eine Draufsicht des Entlüftungsventils 24B nach einigen Ausführungsformen. Das Entlüftungsventil 24B enthält mehrere Auslenkteile 242 in einer scharfen Kegelform. Jedes Auslenkteil 242 weist eine Seite auf, die mit dem Hauptkörper 240 der Membran 24 verbunden ist, und eine Öffnung 241 des Entlüftungsventils 24B ist um die anderen Seiten des jeweiligen Auslenkteils 242 herum angeordnet. In einigen Ausführungsformen umfassen die Auslenkteile 242 ferner mehrere erste Auslenkteile 242A und mehrere zweite Auslenkteile 242B, mit unterschiedlichen Größen und/oder Formen (wie in 5I dargestellt). Die Form der Öffnung 241 entspricht der Form der Auslenkteile 242. Im Betrieb, wenn ein niedriger Schalldruck auf die Membran 24 auftrifft, können die ersten Auslenkteile 242A (mit einer kleineren Größe) relativ zu dem Hauptkörper 240 ausgelenkt werden, während die zweiten Auslenkteile 242B nicht abgewiesen werden. Wenn ein hoher Schalldruck auf die Membran 24 auftrifft, können sowohl die ersten Auslenkteile 242A als auch die zweiten Auslenkteile 242B (mit einer größeren Größe) relativ zu dem Hauptkörper 240 ausgelenkt werden.
In einigen Ausführungsformen können Entlüftungsventile 24B mit unterschiedlichen Formen/Strukturen und Entlüftungsloch 24A mit unterschiedlichen Formen/Strukturen in der Membran 24 gebildet sein, wie in 6 dargestellt. In einigen Ausführungsformen sind die Entlüftungsventile 24B näher an der Mitte der Membran 24 angeordnet, als die Entlüftungslöcher 24A, sodass ungewünschte Belastungen der Membran 24 durch den Schalldruck besser entlastet werden können. Die Entlüftungsventile 24B können den offenen Bereich in Reaktion auf eine Änderung des Schalldrucks selbst anpassen, wodurch ein hoher Schalldruck schnell durch die Membran 24 gelangen kann. Infolgedessen ist es möglich, zu verhindern, dass die Membran 24 aufgrund des (hohen) Schalldrucks leicht bricht.
In der vorliegenden Offenbarung ist ebenfalls ein Verfahren der Herstellung einer integrierten Mikrofonvorrichtung wie der Vorrichtung 1 von 1 offenbart. Das Verfahren enthält eine Anzahl von Funktionen und die Beschreibung und Illustration sind nicht als Einschränkung des Funktionsablaufs zu verstehen. 7 ist ein vereinfachtes Ablaufdiagramm eines Verfahrens 70 der Herstellung eines Abschnitts des integrierten Mikrofonvorrichtung 1 nach einigen Ausführungsformen. Verfahren 70 enthält eine Anzahl von Funktionen (71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78).
In Funktion 71 ist ein Substrat 21 bereitgestellt, wie in 8A dargestellt. In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat 21 Silizium (beispielsweise einen Siliziumwafer). In einigen Ausführungsformen hat das Membran 21 eine Dicke von etwa 400 µm bis etwa 1000 µm.
In Funktion 72 ist eine erste dielektrische Lage 221 über dem Substrat 21 angeordnet, wie in 8B dargestellt. In einigen Ausführungsformen wird die erste dielektrische Lage 221 durch beliebige geeignete Ablagerungstechniken wie chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und ähnliches aufgebracht. In einigen Ausführungsformen umfasst die erste dielektrische Lage 221 ein dielektrisches Material wie Siliziumoxid. In einigen Ausführungsformen hat die erste dielektrische Lage 221 eine Dicke von etwa 5 µm bis etwa 25 µm. Einige Abschnitte der ersten dielektrischen Lage 221 werden dann entfernt, um mehrere Öffnung 221A zu bilden (d. h. die erste dielektrische Lage 221 ist strukturiert). Die Öffnungen 221A sind Durchgangslöcher, die einen Abschnitt des Substrats 21 unter der ersten dielektrischen Lage 221 freilegen. In einigen Ausführungsformen sind die Öffnungen 221A durch Photolithographie und einen Nass- oder Trockenätzprozess gebildet.
In Funktion 73 ist eine Membran 24 über der ersten dielektrischen Lage 221 angeordnet, wie in 8C dargestellt. Die Membran 24 ist ebenfalls in die Öffnungen 221A (8B) der ersten dielektrischen Lage 221 gefüllt, um das Substrat 21 zu verbinden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Membran 24 leitfähig dotiertes Polysilizium. In einigen Ausführungsformen wird die Membran 24 durch beliebige geeignete Ablagerungstechniken wie CVD und ähnliches aufgebracht. In einigen Ausführungsformen hat die Membran 24 eine Dicke von etwa 0,1 µm bis etwa 5 µm. Einige Abschnitte der Membran 24 werden dann entfernt, um die Entlüftungslöcher 24A und die oben beschrieben Entlüftungsventile 24B zu bilden (d.h. die Membran 24 ist strukturiert). Insbesondere enthält jedes Entlüftungsventil 24B eine Öffnung 241 und mindestens ein Auslenkteil 242, das in der Öffnung 241 geformt ist, wie in 2 und 5A bis 5I dargestellt. Die Entlüftungslöcher 24A und Entlüftungsventile 24B legen einen Abschnitt der ersten dielektrischen Lage 221 unter der Membran 24 frei. In einigen Ausführungsformen sind die Entlüftungslöcher 24A und Entlüftungsventile 24B durch Photolithographie und einen Nass- oder Trockenätzprozess gebildet.
In Funktion 74 ist eine zweite dielektrische Lage 222 über der ersten dielektrischen Lage 221 und Membran 24 angeordnet, wie in 8D dargestellt. In einigen Ausführungsformen wird die zweite dielektrische Lage 222 durch beliebige geeignete Ablagerungstechniken wie CVD und ähnliches aufgebracht. In einigen Ausführungsformen umfasst die zweite dielektrische Lage 222 dieselben oder andere Materialien, wie die erste dielektrische Lage 221. In einigen Ausführungsformen umfasst die zweite dielektrische Lage 222 dielektrisches Material wie Siliziumoxid. In einigen Ausführungsformen hat die zweite dielektrische Lage 222 eine Dicke von etwa 1 µm bis etwa 5 µm. Einige Abschnitte der zweiten dielektrischen Lage 222 werden dann entfernt, um mehrere Öffnungen 222A zu bilden (d. h. die zweite dielektrische Lage 222 ist strukturiert). Die Öffnungen 221A sind Durchgangslöcher, die einen Abschnitt der Membran 24 unter der zweiten dielektrischen Lage 222 freilegen. In einigen Ausführungsformen sind die Öffnungen 222A durch Photolithographie und einen Nass- oder Trockenätzprozess gebildet.
In Funktion 75 ist eine Platte oder Materiallage 23 über der zweiten dielektrischen Lage 222 angeordnet, wie in 8E dargestellt. Die Platte 23 ist ebenfalls in die Öffnungen 222A (8D) der zweiten dielektrischen Lage 222 gefüllt, um die Membran 24 zu verbinden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Platte 23 konduktiv dotiertes Polysilizium. In einigen Ausführungsformen weist die Platte 23 eine geschichtete Struktur auf, die durch ein Nitrid/Polysilizium/Nitridstapel gebildet wird. In einigen Ausführungsformen wird die Platte 23 durch beliebige geeignete Ablagerungstechniken wie CVD und ähnliches aufgebracht. In einigen Ausführungsformen hat die Platte 23 eine Dicke von etwa 0,5 µm bis etwa 2 µm. Einige Abschnitte der Platte 23 werden dann entfernt, um die Entlüftungslöcher 23A zu bilden (d.h. die Platte 23 ist strukturiert). Die Entlüftungslöcher 23A legen einen Abschnitt der zweiten dielektrischen Lage 222 unter der Platte 23 frei. In einigen Ausführungsformen sind die Ventillöcher 23A durch Photolithographie und einen Nass- oder Trockenätzprozess gebildet.
In Funktion 76 ist eine dritte dielektrische Lage 223 über der zweiten dielektrischen Lage 222 und Platte 23 angeordnet, wie in 8F dargestellt. In einigen Ausführungsformen wird die dritte dielektrische Lage 223 durch beliebige geeignete Ablagerungstechniken wie CVD und ähnliches aufgebracht. In einigen Ausführungsformen umfasst die dritte dielektrische Lage 223 dieselben oder andere Materialien, wie die zweite dielektrische Lage 222. In einigen Ausführungsformen umfasst die dritte dielektrische Lage 223 dielektrisches Material wie Siliziumoxid. In einigen Ausführungsformen hat die dritte dielektrische Lage 223 eine Dicke von etwa 0,3 µm bis etwa 5 µm. Einige Abschnitte der dritten dielektrischen Lage 223 werden entfernt, um mehrere Öffnungen 223A zu bilden (d. h. die dritte dielektrische Lage 223 ist strukturiert). Die Öffnungen 223A sind Durchgangslöcher, die einen Abschnitt der Platte 23 unter der dritten dielektrischen Lage 223 freilegen. In einigen Ausführungsformen sind die Öffnungen 223A durch Photolithographie und einen Nass- oder Trockenätzprozess gebildet. Die erste dielektrische Lage 221, zweite dielektrische Lage 222 und dritte dielektrische Lage 223 bilden die dielektrische Lage 22 der MEMS-Struktur 20 (1).
In Funktion 77 ist eine leitfähige Lage 25 über der dritten dielektrischen Lage 223 angeordnet, wie in 8G dargestellt. Die leitfähigen Lage 25 ist ebenfalls in die Öffnungen 223A (8F) der dritten dielektrischen Lage 223 gefüllt, um die Platte 23 zu verbinden. In einigen Ausführungsformen umfasst die leitfähige Lage 25 Kupfer, Silber, Gold, Aluminium oder Legierungen davon. In einigen Ausführungsformen wird die Platte 23 durch beliebige geeignete Ablagerungstechniken wie CVD und ähnliches aufgebracht. In einigen Ausführungsformen hat die leitfähige Lage 25 eine Dicke von etwa 0,5 µm bis etwa 20 µm. Einige Abschnitte der zweiten leitfähigen Lage 25 werden dann entfernt, um mehrere leitende Pads auf der dritten dielektrischen Lage 223 zu bilden. Die leitfähigen Pads sind durch Photolithographie und einen Nass- oder Trockenätzprozess gebildet.
In Funktion 78 ist die dielektrische Lage 22 teilweise entfernt, um die Öffnung 22A zu bilden, wie in 8H dargestellt (siehe auch 1), wodurch die Platte 23 und Membran 24 freigegeben werden. In einigen Ausführungsformen wird eine Wet Bench mit Hydrofluorsäure (HF) oder gepufferte Oxidbeize (BOE) verwendet, um die dielektrische Lage 22 selektiv zu ätzen, um die Öffnung 22A aufzuweisen. Wenn auch nicht dargestellt, kann eine Schutzschicht verwendet werden, um die leitfähige Lage 25 während des Ätzvorgangs zu schützen. In Funktion 78 ist das Substrat 21 ebenfalls teilweise entfernt, um die Öffnung 21A zu bilden, wie in 8H dargestellt (siehe auch 1). Die Öffnung 21A kann an der Öffnung 22A ausgerichtet sein, damit der Schalldruck durch die MEMS-Struktur 20 dringen kann. In einigen Ausführungsformen ist die Öffnung 21A durch Photolithographie und Verfahren zum Nass- oder Trockenätzen geformt (z. B. reaktives Ionentiefätzen (RIE)). Aufgrund dessen wird eine integrierte Mikrofonvorrichtung 1 wie in 1 dargestellt fertiggestellt.
In einigen Ausführungsformen ist eine integrierte Mikrofonvorrichtung bereitgestellt. Die integrierte Mikrofonvorrichtung enthält ein Substrat, eine Platte und eine Membran. Das Substrat enthält eine Öffnung, die es Schalldruck erlaubt, hindurchzudringen. Die Platte ist an einer Seite des Substrats angeordnet. Die Membran ist zwischen dem Substrat und der Platte angeordnet und relativ zu der Platte beweglich, wenn der Schalldruck auf die Membran trifft. Die Membran enthält ein Entlüftungsventil, das einen offenen Bereich aufweist, der in Reaktion auf eine Änderung des Schalldrucks variabel ist.
In einigen Ausführungsformen ist eine integrierte Mikrofonvorrichtung bereitgestellt. Die integrierte Mikrofonvorrichtung enthält eine Platte, eine Membran und ein Entlüftungsventil. Die Membran ist gegenüber der Platte angeordnet und relativ zu der Platte beweglich, wenn der Schalldruck auf die Membran trifft. Die Membran weist ein Entlüftungsloch auf, das konfiguriert ist, die Belastung auf der Membran zu entlasten, die durch den Schalldruck verursacht wird. Das Entlüftungsventil ist in der Membran gebildet und weist einen offenen Bereich auf, der in Reaktion auf eine Änderung des Schalldrucks variabel ist.
In einigen Ausführungsformen ist eine integrierte Mikrofonvorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren für die integrierte Mikrofonvorrichtung enthält eine Platte, eine Membran und ein Entlüftungsventil. Die Membran ist gegenüber der Platte angeordnet und relativ zu der Platte beweglich, wenn der Schalldruck auf die Membran trifft. Das Entlüftungsventil ist in der Membran gebildet und weist eine Öffnung und ein Auslenkteil auf. Das Auslenkteil deckt einen Abschnitt der Öffnung ab und ist relativ zu dem Hauptkörper der Membran auslenkbar, um einen offenen Bereich der Öffnung abzudecken.
Auch, wenn Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile ausführlich beschrieben wurden, sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abänderungen hierin ohne Abweichen vom Geist und Umfang der Offenbarung erfolgen können, wie durch die beiliegenden Ansprüche definiert. Beispielsweise versteht es sich für den Fachmann einfach, dass viele der Merkmale, Funktionen, Verfahren und Materialien, die hierin beschrieben sind, variiert werden können, während sie im Umfang der vorliegenden Offenbarung verbleiben. Weiterhin soll der Umfang der vorliegenden Anwendung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen des Ablaufs, der Maschine, Herstellung, Zusammensetzung von Materie, Mittel, Verfahren und Schritte beschränkt werden, die in den Vorgaben beschrieben sind. Wie ein gewöhnlicher Fachmann leicht aus der Offenbarung der vorliegenden Offenbarung erkennen wird, können Abläufe, Maschinen, Herstellung, Zusammensetzungen von Materie, Mittel, Verfahren oder Schritte, die aktuell existieren oder später entwickelt werden, die im Wesentlichen dieselbe Funktion ausführen oder im Wesentlichen dasselbe Ergebnis erreichen, wie die jeweiligen Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, der vorliegenden Offenbarung entsprechend verwendet werden. Dementsprechend sollen die anhängenden Ansprüche in ihrem Umfang solche Abläufe, Maschinen, Herstellung, Zusammensetzung von Materie, Mittel, Verfahren oder Schritte mit einschließen. Weiterhin stellt jeder Anspruch eine eigene Ausführungsform dar und die Kombination der verschiedenen Ansprüche und Ausführungsformen fällt in den Umfang der Offenbarung.

Claims

Eine integrierte Mikrofonvorrichtung, umfassend: Ein Substrat, das eine Öffnung enthält, die es Schalldruck erlaubt, hindurchzudringen; eine Platte, die an einer Seite des Substrats angeordnet ist; und eine Membran, die zwischen einem Substrat und der Platte angeordnet ist und relativ zu der Platte beweglich ist, wenn Schalldruck auf die Membran trifft, wobei die Membran ein Entlüftungsventil enthält, das einen offenen Bereich aufweist, der in Reaktion auf eine Änderung des Schalldrucks variabel ist.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Entlüftungsventil in Reaktion auf einen ersten Schalldruck einen ersten offenen Bereich und in Reaktion auf einen zweiten Schalldruck einen zweiten offenen Bereich aufweist, wobei der zweite Schalldruck größer ist, als der erste Schalldruck, und der zweite offene Bereich größer ist, als der erste offene Bereich.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein anfänglicher offener Bereich des Entlüftungsventils weniger als 20 Prozent eines Bereichs der Membran ist.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entlüftungsventil eine Öffnung definiert, die an ein Auslenkteil angrenzt, das mit einem Hauptkörper der Membran verbunden ist, wobei das Auslenkteil relativ zu dem Hauptkörper ausgelenkt werden kann, um einen offenen Bereich der Öffnung zu ändern.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Auslenkteil einen Abschnitt der Öffnung abdeckt.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Öffnung in Reaktion auf eine erste Auslenkung des Auslenkteils einen ersten offenen Bereich und in Reaktion auf eine zweite Auslenkung des Auslenkteils einen zweiten offenen Bereich definiert, wobei die zweite Auslenkung größer ist, als die erste Auslenkung, und der zweite offene Bereich größer ist, als der erste offene Bereich.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, wobei das Auslenkteil ein Balkenelement ist, von dem ein Ende mit dem Hauptkörper der Membran verbunden ist.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein freier Endabschnitt des Balkenelements eine Breite aufweist, die größer ist, als andere Abschnitte des Balkenelements.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 8, wobei das Auslenkteil ein Balkenelement ist, von dem beide Enden mit dem Hauptkörper der Membran verbunden sind, und ein mittlerer Abschnitt des Balkenelements eine größere Breite aufweist, als andere Abschnitte des Balkenelementes.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüche 4 bis 9, wobei das Entlüftungsventil ferner mehrere Auslenkteile enthält und die Öffnung um die Auslenkteile angeordnet ist.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Form der Öffnung der Form der Auslenkteile entspricht.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Auslenkteile jeweils eine rechteckige, viereckige, dreieckige, trapezförmige oder scharf kegelige Form aufweisen.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche 10 bis 12, wobei die Auslenkteile ein erstes Auslenkteil und ein zweiter Auslenkteil umfassen, mit unterschiedlichen Größen und/oder Formen.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Entlüftungsventil in der Membran nicht an einem Entlüftungsloch der Platte ausgerichtet ist.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine dielektrische Lage, die um die Platte und die Membran herum angeordnet ist, und eine leitfähige Lage umfasst, die an der Platte angeordnet ist.
Eine integrierte Mikrofonvorrichtung, umfassend: eine Platte; eine Membran, die gegenüber der Platte angeordnet ist, und relativ zu der Platte beweglich ist, wenn Schalldruck auf die Membran trifft, wobei die Membran ein Entlüftungsloch aufweist, das konfiguriert ist, die durch den Schalldruck verursachten Belastung auf der Membran zu entlasten; und ein Entlüftungsventil, das in der Membran gebildet ist und einen offenen Bereich aufweist, der in Reaktion auf eine Änderung des Schalldrucks variabel ist.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Form des Entlüftungsventils der Form der Auslenkteile entspricht.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Entlüftungsventil sich näher an einer Mitte der Membran befindet, als das Entlüftungsloch.
Integrierte Mikrofonvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 18, wobei die Summe des anfänglichen Öffnungsbereichs des Entlüftungsventils und eines offenen Bereichs des Entlüftungslochs weniger als 20 Prozent eines Bereichs der Membran ist.
Eine integrierte Mikrofonvorrichtung, umfassend: eine Platte; eine Membran, die gegenüber der Platte angeordnet und relativ zu der Platte beweglich ist, wenn der Schalldruck auf die Membran trifft; und ein Entlüftungsventil, das in der Membran geformt ist und eine Öffnung und ein Auslenkteil aufweist, wobei das Auslenkteil einen Abschnitt der Öffnung abdeckt und relativ zu dem Hauptkörper der Membran auslenkbar ist, um einen offenen Bereich der Öffnung abzudecken.