DE112019005997T5

DE112019005997T5 - Verbundmembran mit ausgeglichener Spannung

Info

Publication number: DE112019005997T5
Application number: DE112019005997.1T
Authority: DE
Inventors: Peter Loeppert; Sung Bok Lee
Original assignee: Knowles Electronics LLC
Current assignee: Knowles Electronics LLC
Priority date: 2018-12-01
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2021-09-16
Also published as: WO2020112615A1; US20210168515A1; US11212621B2; CN210609697U

Abstract

Ein Akustikwandler umfasst ein Wandler-Substrat, in dem eine Blende ausgebildet ist. Eine Membran ist auf dem Wandler-Substrat angeordnet. Die Membran umfasst einen Membran-Innenabschnitt, der so über der Blende angeordnet ist, dass sich eine Außenkante des Membran-Innenabschnitts radial innerhalb eines Rands der Blende befindet, wobei der Membran-Innenabschnitt eine erste Spannung aufweist. Ein Membran-Außenabschnitt erstreckt sich radial von der Außenkante des Membran-Innenabschnitts zu wenigstens dem Rand der Blende, wobei der Membran-Außenabschnitt eine zweite Spannung aufweist, die sich von der ersten Spannung unterscheidet

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der Provisional-US-Patentanmeldung 62/774,182 , eingereicht am 1. Dezember 2018, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Systeme und Verfahren zur Erhöhung der Nachgiebigkeit von Membranen, die in Akustikwandlern verwendet werden.
Hintergrund
Mikrofonanordnungen werden in elektronischen Vorrichtungen verwendet, um akustische Energie in elektrische Signale umzuwandeln. Fortschritte in der Mikro- und Nanofabrikationstechnologie haben zur Entwicklung immer kleinerer Mikrofonanordnungen mit mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) geführt. Einige Mikrofonanordnungen umfassen Akustikwandler, die eine Membran aufweisen. Einige Membranen können inhärente Zugspannungen aufweisen, was die Steuerung der Mikrofonempfindlichkeit erschwert.
Zusammenfassung
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen betreffen allgemein Systeme und Verfahren zum Verringern von Spannungen in Membranen von Akustikwandlern, und insbesondere Akustikwandler, die eine Membran umfassen, die einen äußeren Abschnitt und einen inneren Abschnitt mit unterschiedlichen Spannungen aufweist, so dass eine Gesamtzugspannung der Membran wesentlich verringert wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Akustikwandler ein Wandler-Substrat, das eine Blende darin definiert, und eine Membran, die auf dem Wandler-Substrat angeordnet ist. Die Membran umfasst einen Membran-Innenabschnitt, der über der Blende so angeordnet ist, dass sich eine Außenkante des Membran-Innenabschnitts radial innerhalb eines Randes der Blende befindet, wobei der Membran-Innenabschnitt eine erste Spannung aufweist, und einen Membran-Außenabschnitt, der sich radial von der Außenkante des Membran-Innenabschnitts zu wenigstens dem Rand der Blende erstreckt, wobei der Membran-Außenabschnitt eine zweite Spannung aufweist, die sich von der ersten Spannung unterscheidet. Eine Rückplatte ist auf dem Wandler-Substrat beabstandet von der Membran angeordnet.
In einigen Ausführungsformen umfasst eine Mikrofonanordnung eine Basis, ein auf der Basis angeordnetes Gehäuse und einen Akustikwandler, der so konfiguriert ist, dass er als Reaktion auf akustische Aktivität ein elektrisches Signal erzeugt. Der Akustikwandler umfasst ein Wandler-Substrat, das eine Blende darin definiert, und eine Membran, die auf dem Wandler-Substrat angeordnet ist. Die Membran umfasst einen Membran-Innenabschnitt, der über der Blende so angeordnet ist, dass sich eine Außenkante des Membran-Innenabschnitts radial innerhalb eines Rands der Blende befindet, wobei der Membran-Innenabschnitt eine erste Spannung aufweist, und einen Membran-Außenabschnitt, der sich radial von der Außenkante des Membran-Innenabschnitts zu wenigstens dem Rand der Blende erstreckt, wobei der Membran-Außenabschnitt eine zweite Spannung aufweist, die sich von der ersten Spannung unterscheidet. Eine Rückplatte ist auf dem Wandler-Substrat beabstandet von der Membran angeordnet, und ein integrierter Schaltkreis ist elektrisch mit dem Akustikwandler gekoppelt und so konfiguriert, dass er das elektrische Signal von dem Akustikwandler empfängt.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Ausbilden einer Membran-Anordnung das Bereitstellen eines Wandler-Substrats, das eine durchgehende Blende definiert; das Ausbilden eines Membran-Außenabschnitts auf dem Wandler-Substrat über der Blende; und das Ausbilden eines Membran-Innenabschnitts über der Blende, der mit dem Membran-Außenabschnitt so gekoppelt ist, dass eine Außenkante des Membran-Innenabschnitts radial innerhalb eines Randes der Blende angeordnet ist und der Membran-Außenabschnitt sich radial von der Außenkante des Membran-Innenabschnitts zu wenigstens dem Rand der Blende erstreckt. Der Membran-Innenabschnitt weist eine erste Spannung auf und der Membran-Außenabschnitt weist eine zweite Spannung auf, die sich von der ersten Spannung unterscheidet.
Es ist zu beachten, dass alle Kombinationen der vorstehenden Konzepte und zusätzliche Konzepte, die weiter unten ausführlicher erläutert werden (vorausgesetzt, diese Konzepte widersprechen sich nicht gegenseitig), als Teil des hier offengelegten Gegenstands in Betracht gezogen werden. Insbesondere werden alle Kombinationen von beanspruchten Gegenständen, die am Ende dieser Offenbarung erscheinen, als Teil des hier offenbaren Gegenstands betrachtet.
Figurenliste
Die vorstehenden und andere Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich. Da diese Zeichnungen nur einige Ausführungsformen gemäß der Offenbarung darstellen und daher nicht als Einschränkung des Umfangs der Offenbarung zu betrachten sind, wird die Offenbarung anhand der beigefügten Zeichnungen mit zusätzlicher Spezifität und Ausführlichkeit beschrieben.

1A ist eine Draufsicht auf eine Membrananordnung, und 1 B ist eine seitliche Querschnittsansicht der Membrananordnung von 1A, aufgenommen entlang der Linie X-X in 1A, gemäß einer Ausführungsform.
2A ist eine Draufsicht auf eine Membrananordnung, und 2B ist eine seitliche Querschnittsansicht der Membrananordnung von 2A, aufgenommen entlang der Linie Y-Y in 2A, gemäß einer Ausführungsform. 2C ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Abschnitts der Membran-Anordnung von 2A-2B, die durch den Pfeil A in 2B angezeigt wird.
3 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Akustikwandlers, der die Membran-Anordnung der 2A-2B umfasst, gemäß einer Ausführungsform.
4 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Mikrofonanordnung, die den Akustikwandler von 3 umfasst, gemäß einer Ausführungsform.
5 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Akustikwandlers gemäß einer Ausführungsform.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen kennzeichnen ähnliche Symbole typischerweise ähnliche Komponenten, sofern der Kontext nichts anderes vorschreibt. Die veranschaulichenden Implementierungen, die in der ausführlichen Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen beschrieben werden, sind nicht als einschränkend zu verstehen. Andere Implementierungen können verwendet werden, und andere Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Geist oder Umfang des hier vorgestellten Gegenstands abzuweichen. Es versteht sich von selbst, dass die Aspekte der vorliegenden Offenbarung, wie sie hier allgemein beschrieben und in den Figuren veranschaulicht sind, in einer Vielzahl von unterschiedlichen Konfigurationen angeordnet, ersetzt, kombiniert und designt werden können, die alle ausdrücklich in Betracht gezogen und zum Bestandteil dieser Offenbarung gemacht werden.
Ausführliche Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen
Die hier beschriebenen Ausführungsformen betreffen allgemein Systeme und Verfahren zur Verringerung der Spannung in Membranen von Akustikwandlem und insbesondere Akustikwandler, die eine Membran umfassen, die einen äußeren Abschnitt und einen inneren Abschnitt mit unterschiedlichen Spannungen aufweist, so dass die Gesamtzugspannung der Membran wesentlich verringert wird.
Kleine MEMS-Mikrofonanordnungen haben den Einbau solcher Mikrofonanordnungen in kompakte Vorrichtungen wie Mobiltelefone, Laptops, Wearables, TV/Set-Top-Box-Fernbedienungen usw. gezeigt. Einige Mikrofonanordnungen umfassen Akustikwandler, die eine Membran aufweisen, beispielsweise eine eingespannte oder gespannte Membran. Die Empfindlichkeit eines Mikrofons, das eine gespannte Membran aufweist, variiert mit der Spannung. Niedrigere Werte der Spannung sind wünschenswert, da dies zu einer höheren Empfindlichkeit führt, sind aber auch problematisch, da der Prozess der Steuerung der Spannung bei niedrigen Werten schlecht ist.
Verschiedene Techniken können verwendet werden, um die Zugspannung in solchen Membranen zu reduzieren. Zum Beispiel kann eine gespannte Membran aus einem einzigen leitfähigen Material (beispielsweise Polysilizium) geformt und die Spannung während des Herstellungsprozesses geregelt werden. Es ist jedoch schwierig, zugfeste Membranen aus einem solchen Material herzustellen und die Spannung zu kontrollieren. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine geschichtete Membran zu bilden, die eine Schicht aus einem zugfesten Material (beispielsweise Siliziumnitrid) und eine weitere Schicht aus einem druckfesten Material (beispielsweise Polysilizium) umfasst. Die Spannung der einzelnen Schichten wird ausgeglichen, um eine gewünschte Nachgiebigkeit zu erreichen. Dies führt jedoch zu einer bimorphen Membran, die zum Durchbiegen neigt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine geschichtete Membran zu bilden, die eine Schicht aus Druckmaterial umfasst, die zwischen Schichten aus Zugmaterial eingefügt ist, oder alternativ eine Schicht aus Zugmaterial, die zwischen Schichten aus Druckmaterial eingefügt ist, und die Spannung jedes Materials zu steuern, um die Spannung auszugleichen und die Durchbiegung zu reduzieren. Die Steuerung der Spannung von drei Schichten ist jedoch sehr komplex.
Im Gegensatz dazu können Ausführungsformen der hierin beschriebenen Membran-Anordnungen und Akustikwandler einen oder mehrere Vorteile bieten, die beispielsweise umfassen (1) Verringern der Zugspannung in einer Membran durch Bereitstellen eines äußeren Abschnitts, der eine erste Spannung aufweist, und eines inneren Abschnitts, der eine zweite Spannung aufweist, die sich von der ersten Spannung unterscheidet, so dass eine Zugspannung der Membran verringert und eine Nachgiebigkeit der Membran erhöht wird; (2) Verringern der Durchbiegung in der Membran durch Vermeiden der Verwendung von mehrschichtigen Membranen; und/oder (3) Ermöglichen einer Verringerung der Spannung von eingeschränkten Membranen ohne Erhöhung der Herstellungskomplexität derselben.
1A ist eine Draufsicht und 1B ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Membrananordnung 10 gemäß einer Ausführungsform. Die Membrananordnung 10 kann einen Akustikwandler (beispielsweise den Akustikwandler 310) einer Mikrofonanordnung (beispielsweise die Mikrofonanordnung 400) umfassen.
Die Membran-Anordnung 10 umfasst ein Wandler-Substrat 112, in dem eine Blende 114 definiert ist. In einigen Ausführungsformen kann das Wandler-Substrat 112 aus Silizium, Glas, Keramik oder einem anderen geeigneten Material gebildet sein. In einigen Ausführungsformen kann die Blende 114 einen kreisförmigen Querschnitt definieren, wie in 1A gezeigt.
Eine Membran 130 ist auf dem Wandler-Substrat 112 über der Blende 114 um eine Längsachse AL der Membrananordnung 10 angeordnet. Die Membran 130 umfasst einen inneren Abschnitt 132 der Membran, der über der Blende 114 angeordnet ist, so dass eine Außenkante 133 des inneren Abschnitts 132 der Membran radial innerhalb eines Randes 113 der Blende 114 angeordnet ist. Mit anderen Worten, der Membran-Innenabschnitt 132 weist einen Querschnitt (beispielsweise Durchmesser) auf, der kleiner ist als ein Querschnitt (beispielsweise Durchmesser) der Blende 114, so dass der Membran-Innenabschnitt 132 innerhalb der radialen Ausdehnung der Blende 114 angeordnet ist.
Ein Membran-Außenabschnitt 138 erstreckt sich radial von der Außenkante 133 des inneren Abschnitts 132 der Membran bis wenigstens zum Rand 113 der Blende 114. Mit anderen Worten umfasst der äußere Membranabschnitt 138 eine ringförmige Struktur, so dass der innere Membranabschnitt 132 innerhalb einer ringförmigen Öffnung des äußeren Membranabschnitts 138 angeordnet und mit diesem gekoppelt ist. Wie in 1A und 1B gezeigt, erstreckt sich der äußere Membranabschnitt 138 über den Rand 113 der Blende 114, so dass ein Abschnitt des äußeren Membranabschnitts 138 auf dem Wandler-Substrat 112 angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen kann sich der äußere Abschnitt 138 der Membran nur bis zum Rand 113 der Blende 114 erstrecken und mit diesem gekoppelt sein.
Der innere Abschnitt 132 der Membran weist eine erste Spannung auf und der äußere Abschnitt 138 der Membran weist eine zweite Spannung auf, die sich von der ersten Spannung unterscheidet. Die unterschiedlichen Spannungen sind so gewählt, dass eine Gesamtzugspannung der Membran 130 reduziert wird, was zu einer geringeren Durchbiegung und einer erhöhten Nachgiebigkeit führt. Die Netto- oder Gesamtspannung der Membran 130 kann mit Hilfe von Simulationen oder experimentellen Tests (beispielsweise mit einem Laservibrometer oder einer anderen geeigneten Prüfeinrichtung) ermittelt werden.
In einigen Ausführungsformen des Weiteren kann die zweite Spannung des äußeren Abschnitts 138 der Membran eine Zugspannung umfassen. Beispielsweise kann der Membran-Außenabschnitt 138 aus Siliziumnitrid gebildet sein, das die zweite Zugspannung aufweist. Um die zweite Spannung des äußeren Abschnitts der Membran 138 auszugleichen, kann der Membran-Innenabschnitt 132 eine Druckspannung aufweisen. Beispielsweise kann der Membran-Innenabschnitt 132 aus Polysilizium gebildet sein, um eine Druckspannung zu erzeugen, die der Zugspannung des äußeren Abschnitts der Membran 138 entgegenwirkt und diese ausgleicht. Die zweite Zugspannung des äußeren Abschnitts 138 der Membran bewirkt, dass er sich zusammenzieht, während die erste Druckspannung des inneren Abschnitts 132 der Membran bewirkt, dass er sich ausdehnt. Auf diese Weise wird die zweite Zugspannung durch die erste Druckspannung ausgeglichen, wodurch die Gesamtzugspannung der Membran 130 reduziert wird.
In noch anderen Ausführungsformen kann die erste Spannung eine Zugspannung sein und die zweite Spannung kann eine Druckspannung umfassen. In solchen Ausführungsformen kann der Membran-Innenabschnitt 132 aus Siliziumnitrid und der Membran-Außenabschnitt 138 aus Polysilizium gebildet sein. In solchen Ausführungsformen kann sich eine leitende Leitung von dem inneren Abschnitt 132 der Membran über den äußeren Abschnitt 138 der Membran zu einem Umfang der Membran 130 erstrecken, wo sie mit einem elektrischen Kontakt verbunden werden kann.
Der innere Abschnitt 132 der Membran und der äußere Abschnitt 138 der Membran können die gleiche oder eine unterschiedliche Dicke aufweisen, um beispielsweise die erste Spannung und die zweite Spannung teilweise auszugleichen. Eine Erhöhung der Dicke des äußeren Abschnitts der Membran 138 sorgt beispielsweise für eine höhere Ausgleichskraft, um eine größere Druckspannung im Membran-Innenabschnitt 132 auszugleichen. In einigen Ausführungsformen kann die Dicke der inneren und äußeren Abschnitte der Membran 132, 138 im Bereich von 0,1-10 Mikrometer liegen. In einigen Ausführungsformen kann die Nettospannung der Membran 130 durch Steuerung der radialen Ausdehnung des inneren Abschnitts 132 der Membran und der radialen Ausdehnung des äußeren Abschnitts 138 der Membran zum Rand 113 (d. h. der radialen Ausdehnung des aufgehängten Abschnitts des äußeren Abschnitts 138 der Membran) gesteuert werden. Zum Beispiel kann, wie in 1A gezeigt, ein erster radialer Abstand R1 von einer Mitte des Membran-Innenabschnitts 132 (beispielsweise von der Längsachse AL) zur Außenkante 133 des Membran-Innenabschnitts 132 und ein zweiter radialer Abstand R2 von der Innenkante 139 des Membran-Außenabschnitts 138 zum Rand 113 der Blende 114 so gewählt werden, dass eine Gesamtzugspannung der Membran 130 weniger als 10 MPa beträgt. Dies ist eine wesentliche Verringerung der Gesamtzugspannung der Membran 130 im Vergleich zu einer herkömmlichen eingespannten Membran, die eine einzelne Zugschicht umfasst (beispielsweise eine Siliziumnitrid-Membran) und im Allgemeinen eine Zugspannung von mehr als 10 MPa aufweist. In einigen Ausführungsformen kann die Nettospannung der Membran 130, wenn die äußeren und inneren Abschnitte 132 und 138 der Membran die gleiche Dicke aufweisen, durch die folgende Gleichung bestimmt werden: $\frac{R 2 \times Z w e i t e S p a n n u n g + R 1 \times E r s t e S p a n n u n g}{R 1 + R 2} = G e s a m t s p a n n u n g d e r M e m b r a n$
2A ist eine Draufsicht und 2B ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Membrananordnung 20 gemäß einer anderen Ausführungsform. Die Membran-Anordnung 20 umfasst das Wandler-Substrat 112, das die Blende 114 definiert. Eine Membran 230 ist auf dem Wandler-Substrat 112 angeordnet. Die Membran 230 umfasst einen inneren Abschnitt 232 der Membran und einen äußeren Abschnitt 138 der Membran, wie zuvor in Bezug auf die Membrananordnung 10 beschrieben.
2C zeigt einen durch den Pfeil A in 2B dargestellten Abschnitt der Membran-Anordnung 20. Der innere Abschnitt 232 der Membran ist im Wesentlichen ähnlich wie der innere Abschnitt 132 der Membran. Anders als der innere Membranabschnitt 132 umfasst der innere Membranabschnitt 232 jedoch einen überlappenden Abschnitt 234, der sich von einem äußeren Rand 233 des inneren Membranabschnitts 232 erstreckt und den inneren Rand 139 des äußeren Membranabschnitts 138 überlappt. In einigen Ausführungsformen ist eine erste Dicke T1 des inneren Abschnitts 232 der Membran ungefähr gleich (beispielsweise in einem Bereich von 95% bis 105%) zu einer zweiten Dicke T2 des äußeren Abschnitts 138 der Membran. In solchen Ausführungsformen liegen der innere und der Membran-Außenabschnitt 232, 138 ungefähr in derselben Ebene (ohne Berücksichtigung einer Durchbiegung der Membran 230), und der überlappende Abschnitt 234 befindet sich oberhalb dieser Ebene. Mit anderen Worten, der überlappende Abschnitt 234 befindet sich oberhalb einer oberen Oberfläche des äußeren Abschnitts 238 der Membran. In einigen Ausführungsformen liegt eine radiale Länge L des überlappenden Abschnitts 234, gemessen von der Innenkante 139 des äußeren Abschnitts 138 der Membran zu einer Außenkante 235 des überlappenden Abschnitts 234, in einem Bereich vom 3- bis 10-fachen der Dicke T2 des äußeren Abschnitts 138 der Membran. In verschiedenen Ausführungsformen können die erste Dicke T1 und die zweite Dicke T2 in einem Bereich von 0,1-10 Mikrometer liegen.
Während in den vorliegenden Ausführungsformen der Membran-Außenabschnitt (beispielsweise der äußere Abschnitt 138 der Membran) und der Membran-Innenabschnitt (beispielsweise der innere Abschnitt 132, 232 der Membran) im Allgemeinen als eine einzelne Schicht umfassend beschrieben werden, können in anderen Ausführungsformen die inneren und/oder äußeren Abschnitte der Membran einen Stapel von Schichten (beispielsweise zwei oder drei Schichten) umfassen.
Die Membran-Anordnung 10 oder 20 kann einen Akustikwandler umfassen. 3 ist zum Beispiel eine seitliche Querschnittsansicht eines Akustikwandlers 310 gemäß einer Ausführungsform. Der Akustikwandler 310 umfasst die Membran-Anordnung 20, wie zuvor hierin beschrieben. Weiterhin umfasst der Akustikwandler 310 eine Rückplatte 340, die über dem Wandler-Substrat 112 oberhalb der Membran 230 angeordnet ist, so dass die Rückplatte 340 von der Membran 230 beabstandet ist. Eine Vielzahl von Blenden 342 sind in der Rückplatte 340 definiert.
Die Rückplatte 340 kann aus Polysilizium, Siliziumnitrid, anderen geeigneten Materialien (beispielsweise Siliziumoxid, Silizium, Keramik usw.) oder aus Sandwiches davon gebildet werden. Vibrationen der Membran 230 relativ zur Rückplatte 340, die im Wesentlichen fest (beispielsweise im Wesentlichen unflexibel relativ zur Membran 230) ist, als Reaktion auf akustische Signale, die auf der Membran 230 empfangen werden, verursachen Änderungen der Kapazität zwischen der Membran 230 und der Rückplatte 340 und entsprechende Änderungen des erzeugten elektrischen Signals.
Während die Rückplatte 340, wie in 3 gezeigt, oberhalb der Membran 230 angeordnet ist, kann die Rückplatte 340 in anderen Ausführungsformen unterhalb der Membran 230 angeordnet sein, oder die Rückplatte 340 kann zwischen einer ersten und einer zweiten Membran angeordnet sein, die jeweils die Membran 230 in einem Doppelmembranen-Akustikwandler umfassen, oder in jedem anderen Akustikwandler. Obwohl hier in Bezug auf Akustikwandler beschrieben, können die Membranen 130, 230 oder jede andere hier beschriebene Membran in jeder Implementierung als Ersatz für andere Membranstrukturen verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen kann der Akustikwandler 310 oder jeder andere hier beschriebene Akustikwandler in einer Mikrofonanordnung umfassen. 4 ist zum Beispiel eine seitliche Querschnittsansicht einer Mikrofonanordnung 400 gemäß einer bestimmten Ausführungsform. Die Mikrofonanordnung 400 kann zur Umwandlung von akustischen Signalen in elektrische Signale in einem beliebigen Gerät verwendet werden, wie beispielsweise in Mobiltelefonen, Laptops, TV-/Set-Top-Box-Fernbedienungen, Tablets, Audiosystemen, Kopfhörern, Wearables, tragbaren Lautsprechern, Auto-Soundsystemen oder jedem anderen Gerät, das eine Mikrofonanordnung verwendet.
Die Mikrofonanordnung 400 umfasst eine Basis 402, den Akustikwandler 310, einen integrierten Schaltkreis 420 und ein Gehäuse oder eine Abdeckung 430. Die Basis 402 kann aus Materialien gebildet werden, die bei der Herstellung von Leiterplatten (PCB) verwendet werden (beispielsweise Kunststoff). Die Basis 402 kann beispielsweise eine Leiterplatte umfassen, die so konfiguriert ist, dass der Akustikwandler 310, die integrierte Schaltung 420 und das Gehäuse 430 darauf montiert werden können. Ein Sound-Port 404 ist durch die Basis402 hindurch ausgebildet. Der Akustikwandler 310 ist an dem Sound-Port 404 positioniert und so konfiguriert, dass er ein elektrisches Signal erzeugt, das auf ein über den Sound-Port 404 empfangenes akustisches Signal reagiert.
In 4 sind der Akustikwandler 310 und die integrierte Schaltung 420 auf einer Oberfläche der Basis 402 angeordnet, aber in anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere dieser Komponenten auf dem Gehäuse 430 (beispielsweise auf einer inneren Oberfläche des Gehäuses 430) oder an den Seitenwänden des Gehäuses 430 angeordnet oder übereinander gestapelt sein. In einigen Ausführungsformen umfasst die Basis 402 eine Schnittstelle für externe Vorrichtungen, die eine Vielzahl von Kontakten aufweist, die mit der integrierten Schaltung 420 gekoppelt sind, beispielsweise mit Anschlusspads (beispielsweise Bonding Pads), die auf der integrierten Schaltung 420 vorgesehen sein können. Die Kontakte können als Pins, Pads, Pads, Erhebungen oder Kugeln neben anderen bekannten oder zukünftigen Befestigungsstrukturen ausgeführt sein. Die Funktionen und die Anzahl der Kontakte an der Schnittstelle für externe Vorrichtungen hängen von dem oder den implementierten Protokollen ab und können u. a. Strom-, Masse-, Daten- und Taktkontakte umfassen. Die Schnittstelle für externe Vorrichtungen ermöglicht die Integration der Mikrofonanordnung 400 mit einer Host-Vorrichtung durch Rückflusslöten, Schmelzkleben oder andere Montageprozesse.
Wie in 4 gezeigt, trennt die Membran 230 ein Vordervolumen 405, das zwischen der Membran 230 und dem Sound-Port 404 definiert ist, von einem Rückvolumen 431 der Mikrofonanordnung 400 zwischen dem Gehäuse 430 und der Membran 230. Die in 4 dargestellte Ausführungsform umfasst eine Boden-Port-Mikrofonanordnung 400, bei der der Sound-Port 404 in der Basis 402 definiert ist, so dass das Innenvolumen 431 des Gehäuses 430 das Rückvolumen definiert. Es sei darauf hingewiesen, dass in anderen Ausführungsformen die hier beschriebenen Konzepte in einer Mikrofonanordnung mit oberem Port implementiert werden können, bei der ein Sound-Port im Gehäuse 430 der Mikrofonanordnung 400 definiert ist.
In einigen Ausführungsformen wird eine Durchdringung oder ein Durchgangsloch durch die Membran 230 definiert, um einen Druckausgleich zwischen dem Vorder- und Rückvolumen 405, 431 zu schaffen. In anderen Ausführungsformen kann eine Entlüftung im Gehäuse 430 definiert sein, um einen Druckausgleich zu ermöglichen.
Die integrierte Schaltung 420 ist auf der Basis 402 angeordnet. Der integrierte Schaltkreis 420 ist beispielsweise über ein erstes elektrisches Durchgangsloch 324 mit dem Akustikwandler 310 und über ein zweites elektrisches Durchgangsloch 426 auch mit der Basis 402 (beispielsweise mit einer Leiterbahn oder einem anderen elektrischen Kontakt, der auf der Basis 402 angeordnet ist) elektrisch gekoppelt. Der integrierte Schaltkreis 420 empfängt ein elektrisches Signal von dem Akustikwandler 310 und kann das Signal verstärken und aufbereiten, bevor er ein digitales oder analoges elektrisches Signal ausgibt, wie es allgemein bekannt ist. Die integrierte Schaltung 420 kann auch eine Protokollschnittstelle (nicht dargestellt) umfassen, je nach dem gewünschten Ausgabeprotokoll. Die integrierte Schaltung 420 kann auch so konfiguriert sein, dass sie wie hier beschrieben programmiert oder abgefragt werden kann. Beispielhafte Protokolle umfassen u. a. PDM, PCM, SoundWire, 12C, I2S und SPI, sind aber nicht darauf beschränkt.
Die integrierte Schaltung 420 kann eine oder mehrere Komponenten umfassen, beispielsweise einen Prozessor, einen Speicher und/oder eine Kommunikationsschnittstelle. Der Prozessor kann als ein oder mehrere Mehrzweckprozessoren, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Anordnungen (FPGAs), ein digitaler Signalprozessor (DSP), eine Gruppe von Verarbeitungskomponenten oder andere geeignete elektronische Verarbeitungskomponenten implementiert sein. In anderen Ausführungsformen kann der DSP von der integrierten Schaltung 420 getrennt sein und in einigen Implementierungen kann er auf der integrierten Schaltung 420 gestapelt sein. In einigen Ausführungsformen können der eine oder die mehreren Prozessoren von mehreren Schaltungen gemeinsam genutzt werden und Befehle ausführen, die in verschiedenen Durchgangslöchern des Speichers gespeichert sind oder auf die auf andere Weise zugegriffen wird.) Alternativ oder zusätzlich können der eine oder die mehreren Prozessoren so strukturiert sein, dass sie bestimmte Operationen unabhängig von einem oder mehreren Koprozessoren durchführen oder anderweitig ausführen. In anderen beispielhaften Ausführungsformen können zwei oder mehr Prozessoren über ein Durchgangsloch gekoppelt sein, um eine unabhängige, parallele, Pipeline- oder Multithreading-Befehlsausführung zu ermöglichen. Alle derartigen Varianten sollen in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung fallen. Beispielsweise kann eine Schaltung, wie hier beschrieben, einen oder mehrere Transistoren, Logikgatter (beispielsweise NAND, AND, NOR, OR, XOR, NOT, XNOR usw.), Widerstände, Multiplexer, Register, Kondensatoren, Induktivitäten, Dioden, Verdrahtung usw. umfassen.
In einigen Implementierungen kann eine Schutzbeschichtung 422 auf der integrierten Schaltung 420 angeordnet sein. Die Schutzschicht 422 kann beispielsweise ein Silikon-Gel, ein Laminat oder eine andere Schutzschicht umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie die integrierte Schaltung 420 vor Feuchtigkeit und/oder Temperaturänderungen schützt.
Das Gehäuse 430 ist auf der Basis 402 positioniert. Das Gehäuse 430 definiert das Innenvolumen 431, in dem wenigstens die integrierte Schaltung 420 und der Akustikwandler 310 angeordnet sind. Wie in 4 gezeigt, ist das Gehäuse 430 beispielsweise so auf der Basis 402 positioniert, dass die Basis 402 eine Basis der Mikrofonanordnung 400 bildet, und die Basis 402 und das Gehäuse 430 zusammen das Innenvolumen 431 definieren. Wie zuvor hierin beschrieben, definiert das Innenvolumen 431 das Rückvolumen der Mikrofonanordnung 400.
Das Gehäuse 430 kann aus einem geeigneten Material, wie beispielsweise Metallen (beispielsweise Aluminium, Kupfer, rostfreiem Stahl usw.), geformt sein und kann mit der Basis 402 gekoppelt sein, beispielsweise über einen Klebstoff, gelötet oder durch Schmelzen damit verbunden.
5 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens 500 zur Bildung einer Membran Anordnung (beispielsweise die Membran Anordnung 10, 20), gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 500 umfasst das Bereitstellen eines Wandler-Substrats, das eine Blende durch dieses hindurch definiert, bei 502. Beispielsweise kann das Wandler-Substrat das Wandler-Substrat 112 umfassen, das die Blende 114 durch dieses hindurch definiert.
Bei 504 wird ein äußerer Abschnitt der Membran auf dem Wandler-Substrat über der Blende gebildet. Beispielsweise wird der äußere Abschnitt 138 der Membran auf dem Wandler-Substrat 112 durch ein Abscheideverfahren wie chemische Gasphasenabscheidung (CVD), plasmaunterstützte CVD (PECVD), Niederdruck-CVD (LPCVD) oder eine andere Abscheidetechnik aufgebracht. Der Membran-Außenabschnitt erstreckt sich über die Blende 114. In einigen Ausführungsformen kann ein Opfermaterial (beispielsweise Siliziumoxid usw.) auf der Oberfläche des Substrats 112 angeordnet sein, um beim Ausbilden der Blende 114 einen Ätzstopp und beim Ätzen eines radial inneren Bereichs des äußeren Abschnitts der Membran 138 einen Ätzstopp bereitzustellen. Der Membran-Außenabschnitt definiert einen Ring oder eine Öffnung.
Bei 506 wird ein innerer Abschnitt der Membran über der Blende gebildet, der mit dem Membran-Außenabschnitt verbunden ist, um eine Membran auf dem Wandler-Substrat zu bilden. Beispielsweise wird der innere Membranabschnitt 132, 232 über der Blende 114 ausgebildet (beispielsweise durch CVD, PECVD, LPCVD oder ein anderes geeignetes Verfahren aufgebracht), um mit dem äußeren Membranabschnitt 138, 238 gekoppelt zu werden, beispielsweise durch Anhaften eines Abschnitts der dünnen Schicht, die den inneren Membranabschnitt 132, 232 bildet (beispielsweise Polysilizium), der die dünne Schicht, die den äußeren Membranabschnitt 138, 238 bildet (beispielsweise Siliziumnitrid), überlappt oder anderweitig berührt. Die sich überlappenden oder anderweitig berührenden Abschnitte der äußeren Membranabschnitte 138, 238 und der inneren Abschnitte 132, 232 haften von Natur aus aneinander, so dass kein separates Klebematerial verwendet wird. Um die Haftung zu fördern, kann der Membran-Außenabschnitt 138, 238 vor dem Aufbringen des inneren Abschnitts der Membran 132, 232 einem Reinigungsprozess der Oberfläche unterzogen werden. In einigen Ausführungsformen kann ein solcher Reinigungsprozess eine aktive Oberfläche auf der Oberfläche des äußeren Membranabschnitts 138, 238 erzeugen, die sich leicht mit dem kontaktierenden Abschnitt des inneren Membranabschnitts 132, 232 verbindet, um eine Kopplung mit diesem zu ermöglichen.
Der Membran-Innenabschnitt 132 und kann über dem Opfermaterial aufgebracht werden. Das Opfermaterial wird später weggeätzt, um die Membran 130, 230 zu lösen. Die Außenkante 133 des Membran-Innenabschnitts 132 befindet sich radial einwärts vom Rand 113 der Blende 114, und der Membran-Außenabschnitt 138 erstreckt sich radial von der Außenkante 133 des Membran-Innenabschnitts 132 bis wenigstens zum Rand 113 der Blende 114.
Der Membran-Innenabschnitt (beispielsweise der Membran-Innenabschnitt 132, 232) weist eine erste Spannung auf und der Membran-Außenabschnitt (beispielsweise der Membran-Außenabschnitt 138) weist eine zweite Spannung auf, die sich von der ersten Spannung unterscheidet. In einigen Ausführungsformen ist die erste Spannung eine Druckspannung und die zweite Spannung ist eine Zugspannung. In solchen Ausführungsformen umfasst der Membran-Innenabschnitt Polysilizium und der Membran-Außenabschnitt umfasst Siliziumnitrid. In noch anderen Ausführungsformen kann der Membran-Außenabschnitt eine Druckspannung und der Membran-Innenabschnitt eine Zugspannung aufweisen.
In einigen Ausführungsformen ist ein erster radialer Abstand (beispielsweise der erste radiale Abstand R1) von einem Mittelpunkt des Membran-Innenabschnitts (beispielsweise des Membran-Innenabschnitts 132, 232) zum äußeren Rand des Membran-Innenabschnitts und ein zweiter radialer Abstand (beispielsweise, der zweite radiale Abstand R2) von einer inneren Kante des äußeren Abschnitts der Membran (beispielsweise des äußeren Abschnitts 138 der Membran) zu einem Rand der Blende sind so gewählt, dass eine Gesamtzugspannung der Membran weniger als 10 MPa beträgt, wie zuvor hierin beschrieben. In einigen Ausführungsformen liegt eine erste Dicke des inneren Abschnitts der Membran in einem Bereich von 95% bis 105% einer zweiten Dicke des äußeren Abschnitts der Membran. In anderen Ausführungsformen können die Dicken unterschiedlich sein, beispielsweise um eine gewünschte Nettospannung der Membran für ein gewünschtes Verhältnis von R1 zu R2 zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen werden die Ablagerungsparameter für die dünnen Schichten, die die inneren und äußeren Abschnitte (beispielsweise die inneren und äußeren Abschnitte 132 und 138 der Membran) der Membran bilden, so gewählt, dass die engste Spannungstoleranz bereitgestellt wird, und die Geometrie (beispielsweise die ersten und zweiten radialen Abstände R1 und R2) wird verwendet, um die Nettospannung in der Membran zu steuern.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Membran-Innenabschnitt (beispielsweise der innere Abschnitt 232 der Membran) einen überlappenden Abschnitt (beispielsweise den überlappenden Abschnitt 234), der sich von der Außenkante des inneren Abschnitts der Membran erstreckt, um eine Innenkante des äußeren Abschnitts der Membran (beispielsweise den äußeren Abschnitt 138 der Membran) zu überlappen. In besonderen Ausführungsformen liegt eine radiale Länge des überlappenden Abschnitts, gemessen von der Innenkante des Membran-Außenabschnitts zu einer Außenkante des überlappenden Abschnitts, in einem Bereich vom 3- bis 10-fachen einer Dicke des Membran-Außenabschnitts.
Der hier beschriebene Gegenstand veranschaulicht manchmal verschiedene Komponenten, die in verschiedenen anderen Komponenten enthalten oder mit diesen verbunden sind. Es ist zu verstehen, dass solche dargestellten Architekturen nur beispielhaft sind, und dass in der Tat viele andere Architekturen implementiert werden können, die die gleiche Funktionalität erreichen. In einem konzeptionellen Sinne ist jede Anordnung von Komponenten, die die gleiche Funktionalität erreichen, effektiv „verbunden“, so dass die gewünschte Funktionalität erreicht wird. Daher können zwei beliebige Komponenten, die hier kombiniert werden, um eine bestimmte Funktionalität zu erreichen, als „miteinander verbunden“ angesehen werden, so dass die gewünschte Funktionalität erreicht wird, unabhängig von Architekturen oder intermedialen Komponenten. Ebenso können zwei beliebige Komponenten, die auf diese Weise miteinander verbunden sind, als „funktionsfähig verbunden“ oder „funktionsfähig gekoppelt“ angesehen werden, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen, und zwei beliebige Komponenten, die auf diese Weise miteinander verbunden werden können, können auch als „funktionsfähig koppelbar“ angesehen werden, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen. Spezifische Beispiele für operabel koppelbar umfassen, sind aber nicht beschränkt auf physisch koppelbare und/oder physisch interagierende Komponenten und/oder drahtlos interagierende und/oder drahtlos interagierende Komponenten und/oder logisch interagierende und/oder logisch interagierbare Komponenten.
Wie hier verwendet, bedeuten die Begriffe „ungefähr“ im Allgemeinen plus oder minus 10 % des angegebenen Wertes. Zum Beispiel würde etwa 0,5 0,45 und 0,55 umfassen, etwa 10 würde 9 bis 11 umfassen, etwa 1000 würde 900 bis 1100 umfassen.
In Bezug auf die Verwendung von im Wesentlichen beliebigen Begriffen im Plural und/oder Singular hierin können Personen, die über Fachkenntnisse in der Technik verfügen, vom Plural in den Singular und/oder vom Singular in den Plural übersetzen, wie es für den Kontext und/oder die Anwendung angemessen ist. Die verschiedenen Singular/Plural-Permutationen können hier der Klarheit halber ausdrücklich aufgeführt werden.
Fachleute werden verstehen, dass die hierin und insbesondere in den beigefügten Ansprüchen (beispielsweise in den Körpern der beigefügten Ansprüche) verwendeten Begriffe im Allgemeinen als „offene“ Begriffe zu verstehen sind (beispielsweise sollte der Begriff „einschließlich“ als „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“ interpretiert werden, der Begriff „mit“ sollte als „mit wenigstens“ interpretiert werden, der Begriff „umfasst“ sollte als „umfasst, aber ist nicht beschränkt auf“ interpretiert werden usw.).
Es wird des Weiteren von denjenigen in der Technik verstanden, dass, wenn eine bestimmte Anzahl eines eingeführten Anspruchsrekurses beabsichtigt ist, eine solche Absicht explizit im Anspruch rezitiert wird, und in Abwesenheit einer solchen Rezitation keine solche Absicht vorliegt. Zum Beispiel können die folgenden beigefügten Ansprüche als Verständnishilfe die Verwendung der einleitenden Phrasen „wenigstens eine“ und „eine oder mehrere“ enthalten, um Anspruchserwähnungen einzuführen. Die Verwendung solcher Ausdrücke sollte jedoch nicht dahingehend ausgelegt werden, dass die Einführung eines Anspruchs durch die unbestimmten Artikel „a“ oder „an“ einen bestimmten Anspruch, der einen solchen eingeführten Anspruchsanspruch enthält, auf Erfindungen beschränkt, die nur einen solchen Anspruch enthalten, selbst wenn derselbe Anspruch die einleitenden Ausdrücke „einer oder mehrere“ oder „wenigstens einer“ und unbestimmte Artikel wie „a“ oder „an“ umfasst (beispielsweise, „a“ und/oder „an“ sollten typischerweise so interpretiert werden, dass sie „wenigstens eines“ oder „eines oder mehrere“ bedeuten); dasselbe gilt für die Verwendung bestimmter Artikel, die zur Einleitung von Anspruchsformulierungen verwendet werden. Darüber hinaus wird der Fachmann in der Technik erkennen, dass selbst dann, wenn eine bestimmte Anzahl von eingeleiteten Ansprüchen explizit aufgeführt ist, eine solche Aufzählung typischerweise so interpretiert werden sollte, dass sie wenigstens die aufgeführte Anzahl bedeutet (beispielsweise bedeutet die bloße Aufzählung von „zwei Aufzählungen“ ohne andere Modifikatoren typischerweise wenigstens zwei Aufzählungen oder zwei oder mehr Aufzählungen).
Darüber hinaus ist in den Fällen, in denen eine Konvention analog zu „wenigstens eines von A, B und C usw.“ verwendet wird, im Allgemeinen eine solche Konstruktion in dem Sinne gemeint, wie ein Fachmann in der Technik die Konvention verstehen würde (beispielsweise würde „ein System, das wenigstens eines von A, B und C aufweist“ Systeme umfassen, die A allein, B allein, C allein, A und B zusammen, A und C zusammen, B und C zusammen und/oder A, B und C zusammen usw. aufweisen, ist aber nicht darauf beschränkt). In den Fällen, in denen eine Konvention analog zu „wenigstens eines von A, B oder C usw.“ verwendet wird, ist eine solche Konstruktion im Allgemeinen in dem Sinne gemeint, wie ein Fachmann die Konvention verstehen würde (beispielsweise würde „ein System mit wenigstens einem von A, B oder C“ Systeme umfassen, die A allein, B allein, C allein, A und B zusammen, A und C zusammen, B und C zusammen und/oder A, B und C zusammen usw. aufweisen). Des Weiteren versteht der Fachmann, dass praktisch jedes disjunktive Wort und/oder jeder disjunktive Satz, der zwei oder mehr alternative Begriffe enthält, sei es in der Beschreibung, in den Ansprüchen oder in den Zeichnungen, so zu verstehen ist, dass er die Möglichkeit umfasst, einen der Begriffe, einen der Begriffe oder beide Begriffe einzubeziehen. Zum Beispiel soll die Formulierung „A oder B“ die Möglichkeiten „A“ oder „B“ oder „A und B“ umfassen. Des Weiteren bedeutet, sofern nicht anders vermerkt, die Verwendung der Begriffe „ungefähr“, „etwa“, „circa“, „im Wesentlichen“ usw., plus oder minus zehn Prozent.
Die vorstehende Beschreibung der veranschaulichenden Ausführungsformen wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und der Beschreibung dargestellt. Es ist nicht beabsichtigt, erschöpfend oder einschränkend in Bezug auf die genaue Ausführungsform offenbart werden, und Modifikationen und Variationen sind möglich im Lichte der obigen Lehren oder können aus der Praxis der offenbaren Ausführungsformen erworben werden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/774182 [0001]

Claims

Akustikwandler, umfassend: ein Wandler-Substrat, das eine Blende darin definiert; eine Membran, die auf dem Wandler-Substrat angeordnet ist, wobei die Membran folgendes umfasst: einen Membran-Innenabschnitt, der über der Blende so angeordnet ist, dass eine Außenkante des Membran-Innenabschnitts radial einwärts von einem Rand der Blende liegt, wobei der Membran-Innenabschnitt eine erste Spannung aufweist, und einen Membran-Außenabschnitt, der sich radial von der Außenkante des inneren Abschnitts der Membran zu wenigstens dem Rand der Blende erstreckt, wobei der Membran-Außenabschnitt eine zweite Spannung aufweist, die sich von der ersten Spannung unterscheidet; und eine Rückplatte, die auf dem Wandler-Substrat beabstandet von der Membran angeordnet ist.
Akustikwandler nach Anspruch 1, wobei die erste Spannung eine Druckspannung und die zweite Spannung eine Zugspannung ist.
Akustikwandler nach Anspruch 2, wobei der Membran-Innenabschnitt Polysilizium umfasst und der Membran-Außenabschnitt Siliziumnitrid umfasst.
Akustikwandler nach Anspruch 1, wobei die Nettospannung der Membran weniger als 10 MPa beträgt.
Akustikwandler nach Anspruch 1, wobei eine erste Dicke des inneren Abschnitts der Membran in einem Bereich von 95% bis 105% einer zweiten Dicke des äußeren Abschnitts der Membran liegt.
Akustikwandler nach Anspruch 1, wobei der Membran-Innenabschnitt einen überlappenden Abschnitt umfasst, der sich von dem äußeren Rand des inneren Abschnitts der Membran erstreckt, um einen inneren Rand des äußeren Abschnitts der Membran zu überlappen.
Akustikwandler nach Anspruch 6, wobei eine radiale Länge des überlappenden Abschnitts, gemessen von der inneren Kante des äußeren Membranabschnitts zu einer äußeren Kante des überlappenden Abschnitts, in einem Bereich des 3- bis 10-fachen einer Dicke des äußeren Membranabschnitts liegt.
Mikrofonanordnung, umfassend: eine Basis, ein Gehäuse, das auf der Basis angeordnet ist; einen Akustikwandler, der so konfiguriert ist, dass er als Reaktion auf akustische Aktivität ein elektrisches Signal erzeugt, wobei der Akustikwandler Folgendes umfasst: ein Wandler-Substrat, das eine Blende darin definiert, eine Membran, die auf dem Wandler-Substrat angeordnet ist, wobei die Membran folgendes umfasst: einen Membran-Innenabschnitt, der über der Blende derart angeordnet ist, dass ein äußerer Rand des Membran-Innenabschnitts radial innerhalb eines Rands der Blende angeordnet ist, wobei der Membran-Innenabschnitt eine erste Spannung aufweist, und einen Membran-Außenabschnitt, der sich radial von der Außenkante des Membran-Innenabschnitts zu wenigstens dem Rand der Blende erstreckt, wobei der Membran-Außenabschnitt eine zweite Spannung aufweist, die sich von der ersten Spannung unterscheidet; und eine Rückplatte, die auf dem Wandler-Substrat beabstandet von der Membran angeordnet ist; und einen integrierten Schaltkreis, der elektrisch mit dem Akustikwandler gekoppelt und so konfiguriert ist, dass er das elektrische Signal vom Akustikwandler empfängt.
Mikrofonanordnung nach Anspruch 8, wobei die erste Spannung eine Druckspannung und die zweite Spannung eine Zugspannung ist.
Mikrofonanordnung nach Anspruch 9, wobei der Membran-Innenabschnitt Polysilizium umfasst und der Membran-Außenabschnitt Siliziumnitrid umfasst.
Mikrofonanordnung nach Anspruch 8, wobei eine Gesamt-Nettospannung der Membran weniger als 10 MPa beträgt.
Mikrofonanordnung nach Anspruch 8, wobei eine erste Dicke des Membran-Innenabschnitts in einem Bereich von 95% bis 105% einer zweiten Dicke des Membran-Außenabschnitts liegt.
Mikrofonanordnung nach Anspruch 8, wobei wenigstens einer von dem Membran-Innenabschnitt und dem Membran-Außenabschnitt eine Vielzahl von Schichten umfasst.
Mikrofonanordnung nach Anspruch 8, wobei der Membran-Innenabschnitt einen überlappenden Abschnitt umfasst, der sich von der Außenkante des Membran-Innenabschnitts erstreckt, um eine Innenkante des Membran-Außenabschnitts zu überlappen.
Mikrofonanordnung nach Anspruch 14, wobei eine radiale Länge des überlappenden Abschnitts, gemessen von der inneren Kante des Membran-Innenabschnitts zu einer äußeren Kante des überlappenden Abschnitts, in einem Bereich des 3- bis 10-fachen der Dicke des Membran-Außenabschnitts liegt.
Mikrofonanordnung nach Anspruch 14, wobei der überlappende Abschnitt mit dem inneren Rand des Membran-Außenabschnitts über eine ionische Bindung oder eine kovalente Bindung gekoppelt ist.
Mikrofonanordnung nach Anspruch 14, wobei der überlappende Abschnitt oberhalb einer oberen Oberfläche des Membran-Außenabschnitts angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Membran-Anordnung, umfassend: Bereitstellen eines Wandler-Substrats, das eine Blende durch dieses hindurch definiert; Bilden eines Membran-Außenabschnitts auf dem Wandler-Substrat über der Blende; und Bilden eines Membran-Innenabschnitts über der Blende, der mit dem Membran-Außenabschnitt derart gekoppelt ist, dass eine Außenkante des Membran-Innenabschnitts radial innerhalb eines Randes der Blende angeordnet ist und der Membran-Außenabschnitt sich radial von der Außenkante des Membran-Innenabschnitts zu wenigstens dem Rand der Blende erstreckt; wobei der Membran-Innenabschnitt eine erste Spannung aufweist und der Membran-Außenabschnitt eine zweite Spannung aufweist, die sich von der ersten Spannung unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste Spannung eine Druckspannung und die zweite Spannung eine Zugspannung ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Bilden des Membran-Innenabschnitts bewirkt, dass der Membran-Innenabschnitt einen überlappenden Abschnitt aufweist, der sich von der Außenkante des Membran-Innenabschnitts erstreckt, um eine Innenkante des Membran-Außenabschnitts zu überlappen, wobei der Membran-Innenabschnitt mit dem Membran-Außenabschnitt am Überlappungsabschnitt gekoppelt ist.