TWI295543B - A backplateless silicon microphone - Google Patents

Description

1295543 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種矽電容式麥克風的感測元件及其製造方法，特別 是關於一種無專用背板且具有一直接連接於可動振動膜之穿孔板的矽 麥克風結構。 【先前技術】 以矽為基礎的電容式麥克風，又稱為聲換能器（ac〇ustic > transducer)，已經被研究及發展超過二十年了，因其於微型化、性能、 可罪度、環境容忍度、低成本及大量生產力的潛在優勢，石夕麥克風被 廣泛認為會是取代大量用在通訊、多媒體、消費型電子以及助聽器等 傳統駐極體電容式麥克風(以逼）的下一代產品。在所有以石夕為基礎的方 法中’電容式麥克風在近年來有相當顯著的進步，典型的矽電容式麥 克風包含兩個主要部分，一為感測元件，另一為前置放大器積體電路 _ (1C)裝置，感測元件基本上是一可變電容，與一可動柔軟的振動膜 (diaphragm)、一堅硬且固定的穿孔背板(backplate)，及一在振動膜 與为板之間製造出空氣間隔(air gap)的介電質間隔物（spacer)所構 成’前置放大器1C裝置基本上設置有一電壓偏壓源（包含一偏壓電阻） 及電源隨動件前置放大器（source follower preamplifier)，雖然 在石夕基板(substrate)上的可變電容已經有為數眾多的實施例，但在麥 克風感測元件的結構中每一先前技術均包含一專用背板，表一列出麥 克風感測元件在製程中使用各種不同材料的代表例。 1295543

表一.矽電容式麥克風先前技術列表 作者/ 發明人 年份 振動膜 背板 介電質 間隔物 參 考 文 獻 Hohm 1986 金屬氮化物 矽 氮化物 1 Bergqvis t 1990 矽 玻璃 氧化物 2 Kuhnel 1991 鋁氮化物 石夕化1呂 氧化物/ 氮化物 3 Scheeper 1992 PECVD富矽氮化 砍（以金作為金 屬） 矽 PECVD富矽 氮化矽 4 Bernstei n 1993 矽（典型） 鎳（典型） 氧化物/ 氮化物 5 Bergqvis t 1994 矽（Ist晶圓） 矽（2nd晶圓） 熱氧化物 6 Zou 1996 多晶碎 矽 氮化物+ 氧化物 7 Loeppert 1996 多晶矽 混合矽的金屬 氮化物（或多晶 矽氮化物 8 6 1295543 --- —-—一 矽） Pedersen 1997 含金屬之聚 亞醯％ --- ·Ν·一 含金屬之聚亞 醢胺 聚亞醯胺+ 氧化物 9 Rombach 2000 多晶砂 多晶石夕 氮化物+ 氧化物 10 Brauer 2001 多晶石夕 矽 氧化物 11 Loeb 2001 混合物（氧化聚 合物+金屬+聚合 體 矽 氧化物+ 氮化物 12 以下為表一之參考文獻：G) D· H〇hm and G·此％， “A Subminiature Condenser Microphone with Silicon Nitride Membrane and Silicon Backplate”，J· Acoust· Soc· Am·，Vol. 85，pp. 476 -480 (1989)，（2) J. Bergqvist et al., "A New Condenser Microphone in Silicon”，Sensors and Actuators，A21-23 (1990)， pp· 123 -125 ; (3) W· Kuhnel et al·， “A Silicon Condenser Microphone with Structured Backplate and Silicon Nitride Membrane” ， Sensors and Actuators A, Vol. 30， pp. 251 - 258 (1991) ； (4) P. Scheeper et al., “Fabrication of Silicon Condenser Microphones Using Single Wafer Technology" , J. Microelectromech· Systems, Vol. 1，No· 3，pp· 147 - 154 (1992); (5)美國專利案第5,146, 435號及美國專利案第5, 452, 268號；（6) J· 1295543

Bergqvist et al·，“A Si 1 icon Microphone Using Bond and Etch-back Technology”，Sensors and Actuators A，Vol. 45，pp· 115 - 124 (1994) ; (7) Zou，Quanbo，et al·，“Theoretical and Experimental Studies of Single Chip Processed Miniature Silicon Condenser Microphone with Corrugated Diaphragm” ， Sensors and Actuators A，Vol. 63，pp. 209 - 215 (1997); (8)美國專利案第 5,490,220 號及美國專利案第 4, 870, 482 號；（9) M. Pedersen etal·，A Silicon Microphone with Polyimide Diaphragm and Backplate”，Sensors and Actuators A，Vol· 63，pp· 97 - 104 (1997) ; (10) P. Rombach et al·，“The First Low Voltage, Low Noise Differential Condenser Silicon Microphone”，Eurosensor XIV， The 14th European Conference on Solid State Transducers, Aug. 27-30, 2000, pp. 213 - 216 ; (11) M· Brauer et al·， “Silicon Microphone Based on Surface and Bulk Micromachining”，J· Micromech· Microeng·， Vol· 11，pp· 319 - 322 (2001); (12)PCT 專利申請案號 WO 01/20948 A2。 麥克風感測元件中，專用背板對材質及製造方法的特殊需求通常 會導致製造的複雜度提升，需要的遮罩層級以及關於覆蓋和振動膜與 背板之間間隔空隙的製作問題通常會造成一複雜又昂貴的加工過程。 因此，一種可使製造過程簡化並降低成本的矽麥克風改良結構是 必需的，其中，為了使生產矽麥克風感測元件所需的遮罩層級變少， 同時又能得到效能的改善，我們需要的是一種針對可變電容元件的新 1295543 設計。 【發明内容】 件。本發明之一目的係在提供一種不包含專用背板的麥克風感測元 法。本發月之另一目的係在提供-種簡化過的麥克風感測元件製造方 為了達到上述目的，本㈣係提出—麥克風制元件最基本的實 - U寺色在於-可動的振動膜，其邊緣或轉角處有機械彈簧支撐， ·· 機械彈3係以堅固的襯墊固定在傳導基板上，每-襯墊係設置在 用來作為界疋出振動膜與背板間空氣間隔之介電層間隔物上，與振動 膜側邊相連接的是和振細、襯墊及機械彈簧以相同材質層製造的穿 孔板，且在-個或多個襯墊上設置有—第—電極，其係_由導線連接 至外部電路之導電金屬材質上的島狀物，而-相同材質構成的第二電 極係設置在傳導基板上並轉線連接⑽成完整的可變電容電路。在 一貝加例中（絕緣層上石夕（以11(：011一〇11一1113111以〇1：，3〇1)版），振動膜、 φ 穿孔板、襯墊及機械彈簧均位於同一平面上並以相同的矽層製造，而 介電質間隔物係一氧化層，振動膜與穿孔板的形狀可以是長方形，該 穿孔板係設置在相鄰的機械彈簣之間，其上之穿孔最好能有複數行與 複數列個洞，在基板與穿孔板間的介電質間隔物層有一空氣間隔，且 在振動膜下方的基板上設有一背孔，讓聲音訊號有一暢通的路徑通往 ( 振動膜以引起振動膜振動，在振動的過程中，振動膜、機械彈菁及穿 孔板以和諧的動作上下移動（與基板垂直的方向），該動作會造成第一 電極與第二電極間電容值的改變，而電容值的改變又可轉換成一輸出 電壓。 1295543 在第二個實施例中，其係以矽氧化層如四乙氧矽（tetraethyl orthosilicate，TEOS)作為犧牲層（sacrificial layer)，振動膜、機 械彈簧、襯墊和穿孔板則都是以一薄多晶石夕（第二多晶石夕）層製造，振 動膜與相接的穿孔板可有一從振動膜底面向下突出並與基板上的背孔 匹配的底端加固物，而振動膜可以是一具有四個邊與四個角的正方 形，在每個邊上固定有一穿孔板，四個機械彈簧中每一機械彈簧都是 以長邊沿著一通過振動膜中心點與轉角的平面的方向設置，並具有兩 個端點，其中一端係固定在振動膜上而另一端係和第二多晶矽層的支 撐襯墊連接，或者機械彈簧也可選擇與振動膜的邊連接，穿孔板則固 定在轉角及相鄰振動膜邊的部分。支撐襯墊或襯墊也可作為一電連接 點，為了減少第二多晶石夕層支樓襯墊與傳導基板之間的寄生電容，第 一夕aa石夕層支撑襯塾可和振動膜位在不同平面，並藉由在基板與支撐 襯墊間增加一或多個介電質氧化層將支撐襯墊自基板拉高，並可在第 二多晶矽層支撐襯墊與基板之間插入另一個多晶矽（第一多晶矽層）襯 墊以作為氧化物槽蝕刻（oxide trench etching)的钮刻終止層，一第 一夕晶矽層的牆型槽連續地包覆著插入之第一多晶石夕層襯墊的内緣， 故第二多晶矽層支撐襯墊的垂直切面係形成一連續環狀環繞著第一多 晶矽層支撐襯墊的邊緣進而保護第一多晶矽層支撐襯墊下的氧化層在 釋放過程中不被蝕刻，介於插入的第一多晶矽層襯墊與基板中的氧化 層以由氮化碎或類似物質構成之可抵抗或延緩用來行成空氣間隔的 氧化物釋放蝕刻的另一介電層保護，為了更進一步減少寄生電容，不 1295543 • ㈣其上疋否覆蓋有顧彈簧及其捕錄，赠導基板上可再設置複 數個充滿氧化物的網狀圖案深槽。 在第三個實施例中，如第二實施例所示，振動膜有四個相連的穿 孔板以及四個連接振動膜轉角與四個襯墊（支撐襯塾）的機械彈菁，而 機械彈S #見墊及振動膜係位於同一平面且均以與基板距離最近的多 ‘晶销製造，振動财具有_如第二實施例所述之底端加固物，然而 ，· 機械彈*係_在—基底元件的水平塊上，該水平塊係由有頂部、底 部、寬度之側壁所組成的垂直塊支撐，其中基底元件更好是由富石夕氣 化石夕（silicon rich siliC0n nitride，湖)構成排列成正方形或長 方形環狀的四面牆組成，而SRN基底的水平塊係設置在一實施例中為 機械彈簧延伸物的襯虹，因此，振細與其相連之穿孔板係懸掛在 空氣間隔及基板的背孔上方，_第_電極可以是非平面的且設置在該 水平塊及相連襯墊上，並有一第二電極設置在基板上。 參 第四個貝施例係揭露一種第一實施例的變型，其中機械彈簧的轉 •肖及邊緣支撐物以巾央支撐”結構取代，其係在基板上方及振動膜 • 中心的下方設置一介電質間隔物層當作中央堅固支撐襯墊，並支撐四 個與第一電極一端重疊之機械彈簧，而機械彈簧的另一端係連接至振 • 動膜的邊緣，每一機械彈簧可以是一長方形，其長邊係沿著兩相交於 振動膜中心且與基板垂直的正交平面其中之一的方向，沿著機械彈簧 的任一長邊為分隔機械彈簧與振動膜的狹縫，而背孔有四個部分，各 位於由該兩相交平面界定出來的四個象限下方，且介電質間隔層的厚 1295543 度決定了振動膜與基板之間空氣間隔的厚度。 本發明更提供-魏錢傳齡有專用倾之外容式麥克風需 要較少遮科麥克風_元㈣易製造方法，—舉_流程順序包括 在傳導基板如換雜碎(doped siliaDn)上產生介電f間隔物層，該介電 質間隔物層可由氧化補成，再產生—可能摻_或多晶㈣薄膜於 介電質間隔物層上，接著在基板的背面產生—用來製造背孔、包含一 或多層的硬罩幕層（hardmask)，並以第-光罩(phQtQ mask)製造一或 多個自薄膜延伸穿過介電質間隔物層到基板的通道，在上方沉積一可 由-種以上金屬合成的料層後，以第二光罩移除細上作為第一電 極的一或多個島狀物和基板上一或多個通道中作為第二電極的一島狀 物以外的料層，再以另—光罩在細上侧出穿孔板上的洞及界定 出穿孔板、機械彈簧及襯墊邊緣的開孔，並於硬罩幕層背面以第四光 罩蝕刻出一開口以便氳氧化鉀(K0H)蝕刻液或深反應式離子蝕刻（deep RIE etch)在接下來的步驟中可以在振動膜下方的基板上產生一背孔， 最後在一計算好時間的釋放步驟中，以蝕刻液移除介電質間隔物層在 振動膜與背孔之間的部分以造出一空氣間隔，使振動膜變成懸掛在空 氣間隔上方及背孔的下方。 本發明之製造基礎矽麥克風結構的簡易製造方法係使用絕緣層上 矽(SOI)晶圓的技術，熟悉該項技術領域之人士應可察知其他的製程方 法包括晶圓間鍵合技術(wafer—10—wafer bonding)及多晶矽面微細加 工技術(polysilicon surface micromachining)亦可用以製造其他或 類似於本發明所述之實施例。 【實施方式】 12 1295543 於與其相鄰的振動膜邊長，而寬度又小於長度，其與振動膜13a 有相同的組成成分及厚度，上謂孔包含了可排列成許多行與列的洞 19，其中洞是用來使空氣流通以減少振動過程中狹窄的空氣間隔（圖中 未示）裡頭的空氣潮濕。 在每-襯塾13c上有-由金屬層如鉻/金組成的接點或第一電極 18a作為與外部、線路的連接點’除此之外，還有一或多個與第一電極相 同材質的第二電極18b設置在基板u上，第一電極與第二電極係以電 線(圖中未示)連接以完成-可變電容電路，為了達到說明的目的第 —電極18a與第二電極18b係表示成正方形，雖軸的角或長方形也 可知用，第-電極18a的長與寬均小於襯㈣c &寬c以允許在製造 過程中有覆蓋上的誤差，第一電極18a與第二電極观可選擇為單一 層或包含is、鈦、m、銅或其他金屬物質的組合層。 第-實施例更進-步地揭露於第二圖中，其係沿著第一圖虛線 23-23切開的橫切面圖，在第一電極版與第三電極咖之間的是可變 電容電路24 ’基板U上有一具有傾斜側壁的背孔抓，其係位於振動 膜13a及間隔物（介電層12)中將穿孔板13d與機械彈簧版自基板分 隔開的空Μ隔28下方’其中背孔26 _壁亦可為垂直狀。穿過背 孔26，-聲音訊號25撞擊振動膜咖的底部並引起振動膜、相鄰穿孔 板13a及機械彈簧13b以一致的步調垂直於基板的振動27。除了麥克 風感測元件H)之外，㈣容式麥克風尚包含—電壓偏壓源（包括一偏 屋電阻)及件前置放大器，為了簡糊示並將妓力集中於 13

1295543 本發明之關鍵特徵，上述元侔诉车 "未頋不出來，而由聲音訊號25引起的 振動27會導致可魏容電路24中電容值的改變，並由《隨動件前 置放大器轉換成一低阻抗的輸出電壓。 〃本發明之無背板石夕麥克風的感測元件第二實施例係如第九圖至 第十一圖所不，第九圖為沿著第十圖之俯視圖中虛線π之橫切面圖， 為了能貫穿關中所有_鍵特徵，虛線47並不是—條直線。如第九 圖所示，麥克風_元件3〇係建錄―上下面最好可㈣研磨、為（㈣ 晶體軸且電阻率為G2歐姆_公分_晶圓基板Μ，或者由其 上覆蓋-傳導層的玻璃組成’為了減少寄生電容，在基板&上方機械 彈| 41c及襯龍d覆蓋的範圍内設置有充滿同樣覆蓋於基板上之氧 化層33的溝槽32，氧化層33與其上之第—多糾層&形成—島狀的 堆昼並覆蓋賴32及溝槽（又稱為隔離賴）附近—部份的基板&，從 俯視的角度來看（第十圖），氮切層36及其下方的氧化層與第一多晶 石夕層/氧化物堆疊（圖中未示）支樓著用以固定機械彈菁41c、振動膜仙 及相鄰之穿孔板41e的每一襯墊4ld。 再回到第九圖，一熱氧化層35係設置於基板31及溝槽32上之 第一多晶矽層/氧化物堆疊上方，而熱氧化層35上為一低壓化學氣相 >儿積系統(Low Pressure Chemical Vapor Deposition , LPCVD)之氮化 矽層36,其中氮化矽層36係用來保護下方之熱氧化層35及氧化層抑， 另外在基板31的背面有一相似的LPCVD氮化矽層36b堆疊於熱氧化層

35b 上’一材質可為低溫氧化物（i〇w temperature oxide，LT0)、LPCVD 1295543 TEOS '電漿辅助（P1議enhaneed，pe)gvd氧化物或财玻璃 (phosphosilicateglass，PSG)的氧化層37設置於LpcVD氮化石夕層36 上。 -最好由多晶_成之堅固半導體層的垂直切面包含了由熱氧化 層35、氮化石讀36及氧化層37喊之介電質間隔物堆疊 ，並在振動 膜仙周圍以外的部分區域與基板31《第-多晶石夕層34連接，在一 實施例中，垂直切面為以多晶碎填充之溝槽撕、现、4〇。 為了減少襯墊41d與基板31之間的寄生電容，襯墊41d可與振動 膜41b不共平面，且可藉由在基板31的部分區域上介電層，在 本例中為氧化層33，將襯墊自基板抬高（相較於振動膜），此外，並於 氧化層33及熱氧化層35之間插入一第一多晶石夕層％以便在#刻出穿 過熱氧化層35及氧化層37之溝槽38b的過程中終止_以保護氧化 層33 ’故填充溝槽鳥係連續地環繞著第一多晶石夕層&的邊緣，值得 。的疋氧化層37、氮化石夕層36及熱氧化層35在襯墊41d及水平塊 41a下方的部分係完全由填充溝及填充溝槽鳥封住，因此被圈 起的氧化層35、37在產生空氣間隔48的釋放步驟中可受到保護不被 /J除此之外，在弟一多晶石夕層私下方的氧化層犯有可阻播或延 遲氧化物蝕刻的氮化矽層36保護。 從第十圖的上方透視圖來看，溝槽可為一在第二電極仙週邊 構成連續環狀之JL方形或長方形，並包圍住第二電極下方介電質間隔 物堆疊的-部分，同樣地，溝槽娜(圖中未示)係一環繞第一電極私 15 1295543 的正方形或長方形，第-電極44可設置於氮化$層36上之每一襯墊 41d的水平面上，一或多個第二電極奶係設置在水平塊4ι&上，第一 電極與第二電極可為單—層或包含導電物f如鉻、金、銘、欽、组、 鎳或鋼的組合層。溝槽4G在-實施例中係形成一正方形的連續壁環繞 著振動膜41b、襯塾41d、機械彈簧41c及穿孔板41e，填充溝槽施 及一覆蓋之水平層係由第二多晶矽層組成，並形成一堅固的多晶矽層 41a而填充溝槽38b係用來支撐一堅固多晶石夕層的水平片，即襯塾 41d’換句話說，在垂直塊4ia的上方有一堅固的多晶矽層水平塊， 每一襯墊41d並以垂直部分41d連接至其下之第一多晶矽層34。 在第十一圖之襯墊區域放大圖中，填充溝槽38b被襯墊41d所覆 蓋並以虛線表示，填充溝槽38b環繞第一電極44下方介電質間隔物堆 疊的部分，故在每一襯墊41d及垂直部分41d底下都具有一填充溝槽 38b。 再回到第九圖，其中水平片41a與振動膜41b及穿孔板41e係位 於同一平面，並與振動膜、穿孔板、機械彈簧41c及襯墊41d具有相 同厚度’ 一背孔46設置於基板31並被由氮化石夕層36b及氧化層35b 所組成之背面硬罩幕層堆疊包圍，雖然圖中背孔係具有一由矽非等向 性蝕刻（anisotropic etching)如KOH蝕刻造成之傾斜側壁，該背孔亦 可能因為使用石夕深反應式離子餘刻（陳IE)而造成垂直的側壁，無論是 上述兩種情況的哪一種，其上方開口寬度均小於振動膜的長度。 振動膜41b、穿孔板41e及機械彈簧41c係懸掛於空氣間隔48的 16 1295543 上方，而空氣間隔48係位於穿孔板4ie與氮化矽層36之間，振動膜 41b、穿孔板41e及機械彈簧41c可有沿著底部往下朝基板31延伸之 加固物39,當振動膜41b很薄（大約1微米的厚度）時可增加加固物卯， 當振動臈的厚度大於3微米左右時可不需要。—開口 43分開第二多晶 矽層的水平塊41f與穿孔板4ie及襯墊Md，在第二多晶矽層的水平塊 41f並有一環型溝槽49分隔第二電極奶下方的水平塊41&。 第十圖之透視圖係顯示穿孔板4ie、襯墊4id及機械彈簧4ic以，， 轉角支撐結構設置於振動膜4ib周圍之一實施例，機械彈簧41c可 一端連接至振動膜41b的-轉角，並沿著穿過振動膜中心之平面向外 延伸，也同樣可以有-加_ 39(在振動膜下方以虛線描出外形)及與 第一實施例中描述之機械彈簧13b相仿的長度與寬度，此外因為一薄 多晶矽層（大約1微米的厚度）太過柔軟，因此亦可將加固物39應用於 穿孔板41e及機械彈簧41c之底面，加固物39可包含一與振動膜同中 〜之%、狀物並設置於振細底面靠近其絲處，由於纽46的上端開 口係位於振動膜41b下方，故圖中以虛絲示，而-與機械彈簧4lc 相連之襯墊41d與前述之縫13e可有相似之職及大小，並在四個 概塾的其中—或多個上設置—長與寬小於襯墊41d之第- 電極44。 振動膜41b基本上為-正方形，—穿孔板·與振動膜仙的每 個邊相鄰且呈-長邊小於或等於振祕邊長、而紐又較長邊短的長 方幵y其中穿孔(洞)42排列成複數行與複數列為佳，並可如第一實施 例所述般呈正方形、長方形或圓形，在穿孔板41e未與振動膜連接之 17 1295543 另三邊及襯墊41d周圍的是使基板31上之氮化矽層36暴露並將穿孔 板與襯墊自水平塊41f分開之開口 43，加固物39可幫助強化振動膜 41b並在一實施例中係如輪輻般自振動膜中心往外延伸，雖然在本實施 例中係採用八個加固物，熟知該項技術領域之人士應可聯想的到其他 不同設計之加固物亦同樣適用。 第二實施例較第一實施例增加之優點在於環繞背孔46上方開口 的環狀加固物39可防止音波自空氣間隔48(如第九圖所示）洩漏，並可 幫助避免接觸面阻力，再者寄生電容可以至少三種方法控制，首先， 在襯墊及機械彈簧下方的基板上設置有充滿介電層之隔絕溝槽32，第 二，包圍襯墊41d下方介電質間隔物堆疊之填充溝槽38b提供氧化層 35、37保護作用使襯墊的寬度可較先前實施例來的小，第三，因為在 氧化物填充溝槽上方嵌入一第一多晶矽層/氧化層使襯墊與基板間的 距離增加。 本發明之麥克風感測元件的第三實施例係揭露於第十五圖至第十 八圖，第十五圖為沿著第十八圖中虛線70之橫切面圖，其中為了貫穿 圖中所有的關鍵特徵，虛線7〇並不是一條直線，如第十五圖所示，一 麥克風感測元件50係以一基板51為基礎，其中基板最好是—低電阻 值且上下面研磨過之矽晶圓，在基板51上方部分設置有一熱氧化層 52，而熱氧化層上方為一 LPCVD氮化石夕層53，基板51的鄰接部分上有 一第二電極63，第二電極係由一鉻/金混合層、一單一層或一包含鋁、 鈦、组、鎳、銅或其他金屬物質之混合層所形成。 1295543 基板51的背面有一層狀堆疊，其中基板上方是熱氧化層52b，而 熱氧化層上方又有氮化矽層53b，一背孔68設置於基板上且當背孔係 以KOH蝕刻產生時，其上方開口小於下方開口，或是如同先前於第二 實施例所述，背孔68也可以具有垂直的側壁，背孔68係垂直地延伸（與 基板垂直的方向）穿過背面的熱氧化層52b及氮化矽層53b並同樣以實 質上垂直的方向自基板上方穿過熱氧化層52及氮化矽層53以產生一 從頂端俯視最好是一正方形的上緣69。 本實施例之一重要特徵在於具有水平塊61a及垂直塊61b之SRN 基底係形成於每一襯墊58c之上、其中及之下，水平塊61a係作為一 電連接基底而垂直塊61b可提供襯墊58c堅固的支撐，水平塊61a設 置於襯墊58c上並可為一中心在垂直塊61b上的正方形，垂直塊6比 包括-具有四壁之環型溝槽60，以SRN層組成並包圍住包含最底的熱 氧化層52、中間的LPCVD氮化石夕層53及最上層之psG層％的介電質 間隔物堆疊（圖中未示），在較佳之實施例中，簡基底的溝槽⑼具有 四個部分並她成-正方形，軸長方形或_的雜也同樣可用。 第十六圖為第十五圖中珊基底及其順元件的斜面圖，其中為 了顯示SRN基底上水平塊61a與襯塾58c之間的相對大小，第一電極 62在圖中被有意地侧，而縫咖實際上是機_簧娜的延伸部 分且可比韻彈簧來的寬，水平塊61a有一寬為r且垂直塊⑽的寬s 通常比r來的小。 如第十七®所示’_6〇的前面部分被移開以顯露出充滿獅層 1295543 61b且寬為v的側壁（溝槽6〇)及側壁之間的介電質間隔物堆疊，溝槽 60的背面部分係位在介電質間隔物堆叠及蘭層_的後方，故圖中 無法顯示’而賴60有-底部與基板51減財—較低部分形成於 熱氧化層52及氮化韻53之中，襯塾咖形成一突出物從漏基底 61b往外延伸並以一距離n與機械彈簧5肋相對。 四個具有水平塊61a及垂直塊61b的湖基底整體與基板η的上

緣69有-相似的距離’並支撐四個襯墊撕（第十人圖），第十八圖中 水平塊61a被第-電極62完全覆蓋故在圖中並未顯示，因此，連接到 四個襯墊58c _個機械彈簧及與四個機械彈簧連接的振動膜撕 係懸掛於背孔上方（圖中未示）。 /于/又句U叼芏軋間隔713位於襯墊5化及氮 化石夕層53之間’在水平塊61a上方為與第二電極63有類似厚度及材 質的第-電極62 ’從頂端往下看，第_電極62有—最佳形狀正方形並 覆蓋住水平塊及-部份的襯墊58c，但並不延伸至概塾的邊緣，第一電 和2可，、水平塊6ia的内部(上層）不同平面，其中内部(上層）係指形 成於襯墊58c上水平塊外部（下層）以外的部分，第一電極62的中間部 分沿著水平塊61a的側邊連接前述之外部及内部，其上有洞％之穿孔 板咖與振動膜58a的一邊相接，並被厚度為七的空氣間隔仏自氣 化梦層53隔開，襯塾58c、機械彈簧咖、穿孔板撕及振動膜施 係位於同-平面，並具有相狀厚度及射，雜其他轉體材料亦 可用於本實施例，但其最佳選擇仍為多晶矽。 20 1295543 在振動膜58a的底面可增加向下往背孔⑽及基板51延伸的加固 物67，在實施例中當組成振動膜的多晶石夕層之厚度大於或約等於3微 米寺加固物並不疋必要元件，雖然我們已經描述了加固物的三種實 施態樣，其_有許多加固物67 _式可顧在不同的設計，包括如 先前第二實補_露之加_ 39般具树環之輪輻樣式，加固物⑺ 為振動膜58a整體的-部份並由與織膜侧的材質所構成。 在第十八圖的俯視圖中，一實施例顯示機械彈簧58b相對於穿孔 板58d及振動膜58a的位置…機械彈簧通自振動膜的每一轉角沿 著穿過振動膜中心點72及-轉角的平面往外延伸，每一機械彈簧通 可為-長方形，其中該長方形的長邊係沿著穿過振動膜巾心及一轉角 之平面的方向，或者機械彈簧也可為一” U，，型或” L，，型，並可以熟 知該項技術領域之人士可理解之，，邊緣結構，，與振動膜每—邊的中心 連接，一機械彈簧58b連接一緊鄰第一電極62的襯墊58c，而第二電 極63的位置及數目可能不固定，但至少有一第二電極設置於基板51 上、第一電極62的附近’穿孔（洞）64最好可以排列成複數行與複數列， 並可為正方形、長方形或圓形，且穿孔板有一長邊等於或小於振動臈 的邊長，而其寬度可能小於其長度。 第三實施例之優點在於SRN基板可作為襯墊及其上之第一電極的 支撐，因此可去除用於第二實施例之第一多晶矽/氧化物層，而且也不 需要填充溝槽來減少基板的寄生電容，然而SRN基板的形成過程卻需 要額外的材質沉積及蝕刻步驟。 1295543 以上三種實施例均是預設一機械彈簧連接至振動膜每一邊之中心 點，及穿孔板環繞著轉角連接相鄰之振動膜邊的結構，而第十二圖之 實施例為第二實施例之變形，如圖中所示，機械彈簧41c係連接至振 動膜41b每一邊的中心，而一穿孔板41e係環繞著轉角與相鄰振動膜 的邊連接，即所謂之，，邊緣支撐，，的結構，其與前述之，，轉角支撐，， 結構大致相同，除了與振動膜相連之機械彈簧及穿孔板係沿著振動膜

的邊移動了一等於振動膜長邊二分之一的距離，且明顯地，連接至機 械彈簧終端的襯墊、穿孔板底面的加固物及機械彈簧也會跟著一起移 動0 本發明之麥克風感測元件之第四實施例係揭露於第十三至第十四 圖，其係以”中央支撐”結構為基礎並為第一實施例之改良，然而熟 知該項技術領域之人士應可領會第二及第三實施例亦可修改成”中央 支撐”的結構，故第四實施例係有關於先前描述之麥克風感測元件1〇 及其各種元件的組合。 在第十三圖中，如同前述之轉角支揮結構，穿孔板13d係連接至 振動膜13a的四個邊，但是於實施例中機械彈菁既係設置於振動膜 的範圍内’其中第_對機械彈簧13b係沿著平分振動膜邊長並通過其 中心之x-x’平面排列，其可為—長邊與χ_χ，平面同方向之長方形， 並在端由；丨電層12支撐而以另一端連接振動膜的邊緣，第二對機械 彈簧喝沿著垂直於Μ’平面且通雜崎心點平分振動膜另兩 邊的y y平Φ制’帛二對顧料鮮—對機娜狀相同， 22 1295543 ^其長邊係沿者y_y’平面的方向，其一端係設置於介電層上而另一端 連接至振_ 13a的姐，四_娜料但互相共平面，也與振動 膜⑽同—平面’並與介電層12上方有部分重疊，而沿著機械彈簧的 每一邊有-分隔機械彈簧與振動膜的長方形狹縫29，在振動膜每一象 限互相垂直的兩個長方形狹㈣之間並有-與機械彈簧13b重疊部分 相鄰的小_縫’將長謂賴29連接起來。 介電層12有—厚以5且可為—單—層或由—或多個氧化層、氮化 石夕層及其他介電層組成之混合層，此外，介電層12也可呈—圓形或正 方形，並有一寬度W2。 第四實施例之另一個重要特徵在於背孔26係由四個部分組成，分 別位於基板上由x-x’平面及y_y，平面界定出的四個象限，從上方俯 視，背孔26的-部份係位於振動膜13a右下象限的下方，❿另外三個 部分則各位於振動膜右上、左上及左下象限之下，—第一電極版設 置於介電層12上方四個機械彈簧重疊輕域，—第二電極⑽則設置 於基板11上並位於振動膜13a及穿孔板13d周圍之外。 第十四圖為沿著第十三圖中23一23平面切開之橫切面圖，其中為 了貫穿麥克風細元件ίο巾所有的關鍵特徵，23—23平面並不是一個 直線平面，如同第一實施例所示，在一部份的基板u上有介電層12， 而當聲音訊號25穿過背孔26撞擊振動膜13a時，會引發振動膜、機 械彈簧13b及穿孔板13d以-致的步調上下振動，且本實施例僅需於 振動膜的中心位置下方設置一堅固的支撐襯墊，雖然圖中背孔26係具 23 1295543 有垂直側壁，但也可以傾斜的侧壁取代，長方形狹縫29與背孔26之 間有-定的距離，並有-最小寬度以防止音波自振動膜13a韻，換 句話說即是長方形狹縫不能設置於背孔的上方。 本實施例不但具有第-實補之優點更具有難襯墊數減少及寄 生電容降低的附加優勢，除此之外，中央支撐結構可使内部壓力平均 且第二及第三實施例所使用之製程也可同樣用於第四實施例。 以上麥克風感測元件的四個實施例較先前技術來說均具有類似的 亿點即70成之石夕麥克風不具有專用背板，因此可比以往的技術降低 更多成本’且本發明之麥克風制元件可具有與習知技射具備專用 背板之麥克風感測元件相似之相當好的效能。 本發月更&供種製造别述秒麥克風感測元件之方法，其步驟係 揭政；苐_圖至第八圖，其中製造如第—圖所示之第—實施例僅需四 層光罩而第二圖至弟八圖之橫切面圖係沿著第一圖中虛線Μ—烈之 非直線切面。 如第一圖所7^ ’製造麥克風感測元件1G之實施步驟包括在基板 11 ’如上下面研磨之摻财上，以習知的氧化法或沉積方法產生一介 電㈣，介電層的材質可為氧切，在介電層12上再產生-可為摻雜 石夕或N㈣薄臈13，但熟知該項技術領域之人士應可聯想的到薄膜 13及"電層12也可以一般熟知之晶圓鍵合技術直接產生，在观方法 中當介電層12為氧化㈣_ 13為掺雜树，基板11及销13的 電阻率會小於〇· 02歐姆-公分。 24 1295543 接著，在基板背面產生一隨後用於製造背孔的由一或多層組成之 硬罩幕’在一實施例中，背面的硬罩幕包含一在基板11上由熟知的 LPCVD方法生成的熱氧化層15，及一以LPCVD方法沉積在熱氧化層上 之氮化石夕層16，其中熱氧化物/氮化矽硬罩幕係同時生成於薄膜13上， 但疋以濕化學蝕刻（wet chemical)或乾蝕刻（dry etching)技術接續移 除。 以第一光罩在薄膜13上產生一或多個穿過介電層12到達基板的 通道17 ’例如在S0I方法中，反應性離子^,Kreactive i〇n的⑹ 或電聚餘刻（plasma etch)可用來改變光阻層（ph〇t〇resis1： layer)* 穿過石夕薄膜13的開口，再以緩衝氧化層蝕刻溶液（buffered 〇xide etch ’ BOE)移除暴露的介電層（氧化物）12並將通道17延伸至基板。 如第四圖所示，在薄膜13及通道17上以習知方法產生一傳導層 18，其可為一單一層或是一包含鉻、金、鋁、鈦、鈕、鎳、銅或其他 金屬物負之混合層，以第二光罩選擇性地餘刻傳導層以得到一位於 薄膜13上的第一電極i8a及一位於通道17上的第二電極igb，第一電 極18a可设置在四個襯墊i3c(第一圖）中的每一個上，除此之外更可有 複數個第二電極18b設置於基板11上。 在第五圖中，第三光罩選擇性地在薄膜13上穿孔板13d的位置蝕 刻出洞19’雖然圖中僅顯示一個穿孔板13d，基本上每一振動膜會設 置有四片穿孔板，在賴侧的步射尚產生額外的開口 20，其係用 以分隔麥克風感測元件1〇及相鄰之㈣轉定出先前所述之襯墊 25 1295543 13c、機械彈簧13b、穿孔板13d及振動膜i3a。 如第六圖所示’細光罩以胃知的侧綠選擇性邮除氮化石夕 層16及熱氧化層15的一部份，以產生一開口 21於基板u的背面， 開口 21係位於振動膜13a的下方，且從底部仰視的角度來看，在接續 步驟中界定出基板上背孔之開口 21係一正方形。 • 如第七圖所示，基板11以KOH溶液的標準步驟蝕刻出一背孔22， • 自於雜板11 _晶聽構，導致其為-底面寬度大於上方寬度之傾 斜側壁構造，其巾-重要舰為背孔上方的寬度必須小於振動膜⑶ 的寬度’在另-實施例中（未表示於圖中），電疲侧或深反應性離子 侧⑽E)方法可用以產生財垂直繼之背孔22。 f八圖中’包含氮化石夕層16及熱氧化層15的背面硬罩幕以習知 方法移除，歸以習知技婦基板城顿，崎麥歧感測元件完 全隔開，最後以-釋放步驟移除部分介電層12，例如在观實施例中， • 氧化層12係以一固定時間之緩衝HF溶液侧，且移除氧化層12的過 程係經過適當的控制使襯墊13c下方的區域受到保留，以作為槪塾到 基板間的支撐，而振動膜l3a係以賊彈簧13b連接至襯塾此，其中 振動膜13a、機械彈簧杨 ' 襯塾13c及穿孔板13d係位於同一平面且 以類似厚度之薄膜組成，雖然機械彈簧13b在圖中為一長方形（第一 圖），但如同熟知該項技術領域之人士可領會的，其他結構如”『型 或” L”型也同樣適用。 除了麥克風感測元件1〇之外，一石夕麥克風尚包含一電壓偏壓源、 26 1295543 一電源隨動件前置放大器及連接第—電極與第二電極以完成可變電容 電路的導線’然而為了簡化圖示並強調本發明之關鍵特徵，上述元件 並未於财顯示，而完成的轉克風較包含—專㈣板結構之先前技 術具有-雜的製造絲，再者由於所f之光罩較少，故本發明所揭 露之方法有較少的製造成本。 以上職储由實施舰明本發明之伽，其目的在使 :者能^本發明之内容並據以實施，而雜定本發明之專利範圍， =ί 脫離本發明所揭示之精神所完成之較修贼修改，仍 應在以下所述之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 第圖為本發明實施例之俯視圖，顯示一振動膜及相鄰之穿孔板與終 止於襯墊之機械彈簧。 第-圖為本發明實施蝴貞示麥克風感測元件巾可變電容設計之橫切面 圖0 第三至八®為本發明第—實施綱橫切關，其係齡以四個光罩步 驟產生麥克風感測元件的流程。 第九圖為本發明第二實施例之麥克風細元件的橫切面圖。 第十圖為本發明第二實施例具有轉肖支樓物及加固物之麥克風感測元 件的俯視圖。 第十-圖為第十®所示之麥克風細元件部分放大俯視圖。 第十二圖為本發明第二實施例具有邊緣支撐物及加固物之麥克風感測 元件的俯視圖。 第十三圖為本發明第四實施例具有中央支撐物之麥克風感測元件的俯

27 1295543 視圖。 第十四圖為第十三圖中麥克風感測元件之橫切面圖。

第十五圓為本發明第三實施例之麥克風感測元件的橫切面圖 第十六圓為本發明第三實施例中基底元件之斜視圖。 第十七圖為本發明第三實施例中基底元件之橫切φ圖。 第十八圖為第十五圖所示之麥克風感測元件的俯視圖。 【主要元件符號說明】

10麥克風感測元件 11基板 12介電層 13a振動臈 13b機械彈簧 13c襯塾 13d穿孔板 15熱氧化層 16氮化矽層 17通道 18a第一電極 18b第二電極 19洞 20開口 21開口 41b振動膜 41c機械彈簧 41d襯塾 41e穿孔板 41 f水平塊 42穿孔 43開口 44第一電極 45第二電極 46背孔 47虛線 48空氣間隔 49溝槽 50麥克風感測元件 51基板 28 1295543

22 背孔 52 23 虛線 52b 24 可變電容電路 53 25 聲音訊號 53b 26 背孔 56 27 振動 58a 28 空氣間隔 58b 29 長方形狹縫 58c 30 麥克風感測元件 58d 31 基板 60 32 溝槽 61a 33 氧化層 61b 34 第一多晶矽層 62 35 熱氧化層 63 35b 熱氧化層 64 36 氮化石夕層 66 36b 氮化矽層 67 37 氧化層 68 38a 溝槽 69 38b 溝槽 70 39 加固物 71a 熱氧化層 熱氧化層 氮化矽層 氮化矽層 磷矽玻璃層 振動膜 機械彈簣 襯墊 穿孔板 溝槽 水平塊 垂直塊 第一電極 第二電極 洞 背孔 加固物 背孔 上緣 虛線 空氣間隔 29 1295543 40溝槽 71b空氣間隔 41a水平塊 72中心點

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Claims (1)

1295543 十、申請專利範圍： 1· -種製造無背板之麥克風感測元件的方法，包括下列步驟·· (a) 提供-具有正面及背面之基板，並於該正面產生包含下層之介電層及 上層之薄膜的堆疊，且於該背面設置一硬罩幕； (b) 在該上層薄膜上產生複數個穿過該下層介電層連接至該基板之正面 的通道； (c) 於该上層薄膜中特定位置產生複數個第一電極，並於一或多個該通道 上產生一第二電極； (d) 將ό亥上層薄膜餘刻出界定一振動膜、一與該振動膜每一邊或轉角相鄰 之穿孔板、一具有兩端且以一端與該振動膜相連，另一端與一襯墊相連之 機械彈簧及一將每一該機械彈簧固定於該下層介電層之襯墊的開口； (e) 蝕刻出一位於該硬罩幕上之開口，以及一位於該振動膜下方該基板上 之背孔；以及 (f) 以一釋放步驟移除該下層介電層的一部份以產生一位於該振動膜及 該背孔間的空氣間隔。 2·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該基板係由低電阻值的矽組成， 且該薄膜係由低電阻值之摻雜矽或摻雜多晶矽組成。 3·如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該下層介電層係由磷矽玻璃 (phosphosilicate glass ’ PSG)、熱氧化物、四乙氧石夕（tetraethyl orthosilicate，TE0S)層或低溫氧化物組成。 4.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該硬罩幕係由一熱氧化層、一 低壓化學氣相沉積系統(L〇wPressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)

31 1295543 之氮化石夕層或一包括上述兩者之組合層組成。 5. 如申請專利軸第丨項所述之方法，其中該第—電極與該第二_係一 金/鉻組合層、單-層或包钱、鈦，、錄、鋼或其他金紐質之組合層。 6. 如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中該振動膜之基本形狀為正方形， 其每-邊有-第-邊長，而該穿孔板有—長邊等於或小於該第__邊長，一 " 寬度小於該長邊之長度。 # 7.如憎專利顧第i項所述之方法，其中該穿孔板上的洞為正方形、長 方形或圓形’其係於該上層賴之侧過程中形成。 8. 如申請專利細第丨項所述之方法，其中該機械彈簧由上方俯視之形狀 為一長方形、” U”或” L”型。 9. 如申請專利細第丨項所述之方法，射賴械彈簧有-第—寬度，該 概塾基本上為-正方形且其邊長大於或等於該第一寬度。 1〇.如申請專利範圍第6項所述之方法，其中侧該絲上之該背孔的步驟 #魏贱氧_(__液，且崎祕有底關口大社方開口，而該 上方開口小於該振動膜邊長之傾斜側壁。 11.如申請專利範圍第6項所述之方法，其中餘刻該基板上之該背孔的步驟 係使絲反航離子侧⑽E)，且㈣孔具有編補織膜邊長之 垂直側壁。 12·如申請專利範圍第1項所述之方法， 襯墊上方。 其中該第一電極之特定位置係指該 13.如申請專利範圍第1 項所述之方法，其巾―第—光罩制於步驟⑹， 32 J295543 —第二光罩祕步驟(c)，—第三光草用於步驟⑷， 步驟(e)中於該硬罩幕上酬出該開口。 目“罩用於 如申請專利範圍第！項所述之方法，其中該薄膜係—平面，且該振動膜、 錢械彈簧及該缝係位於同_平面且具有相同厚度。 、 Μ· —種無背板之麥克風感測元件，包括·· (a)—基板，其係具有正面、背面及一背孔；

(b) —介電層，設置於該基板之該正面上； 具有一長度的四個邊以及 (c) 一振動膜，其係具有一第一厚度、一中心 四個轉角，並位於該背孔上方； ⑷-長方形穿孔板’具有-第-厚度且上方有複數個洞，其係與該振動 膜的每-邊或轉角相鄰，該穿孔板有長邊及寬邊，並懸掛於該基板上之一 空氣間隔的上方； (e)—機械彈簣，連接至該振動膜的每一轉角，其係具有一第一厚度、長 鲁度、寬度及兩端，並以其中一端連接至該振動膜的轉角，另一端連接至一 襯墊；以及 (0—襯墊，與每一該機械彈簧連接，具有一第一厚度、四個邊、一長度 及寬度，並設置於該介電層上，該襯墊係用來支撐該機械彈簧及該振動膜， 其中該機械彈簧及該振動膜可因一穿過該背孔及該空氣間隔之聲音訊號而 上下振動（垂直於該基板之方向）。 16·如申請專利範圍第15項所述之麥克風感測元件，更包括一設置於一或 多個該襯墊上之第一電極，及設置於該基板上之一或多個第二電極，其中

33 •1295543 -該第一電極與該第二電極係連接以形成一可變電容電路。 H·如申請專利範圍第16項所述之麥克風感測元件，其中該第一電極與該 第二電極係一金/鉻組合層、單一層，或包含銘、鈥、组、鎳、銅或其他金 屬材質之組合層。 18·如申請專利範圍第15項所述之麥克風感測元件，其中該振動膜、該機 械彈簧、該襯墊及該穿孔板係位於同一平面，且由石夕、多晶石夕、金、銅、 # 鎳或其他金屬材質組成。 19·如申請專利範圍帛15項所述之麥克風感測元件，其中該背孔於該基板 之忒正面有一第一覓度小於該振動膜邊長的開口，而於該基板之該背面有 一第二寬度大於或等於該第一寬度的開口。 20·如申請專纖圍第15項所述之麥克風制元件，其中該機械彈菁為長 Ht* JLi ^ 99 TT” 一.· “ ·* ，·· . 方形、” U”型或，，L·，，型， 且其長邊係沿著一穿過該振動膜中心及一轉角 之平面。 其中該機械彈簧係連 • 21.如申請專利範圍第15項所述之麥克風感測元件， 接至該概塾的一面。

可為一正方形或長方形。

傳導層之玻璃組成。 34 1295543 25· —種無背板之麥克風感測元件，包括： (a)—基板，其係具有正面、背面及一背孔； (b)—介電層，設置於該基板之該正面上； (C)-振動膜，其係具有—第—厚度、—中心、四個轉角、具有一長频 四個邊以及一位於該背孔上方之底面； ⑷-長方形穿孔板，具有—第__厚度且上方有複數個洞，其係與該振動

膜的每-邊或轉角相鄰，該穿孔板有長邊及寬邊，並懸掛於—位於該介電 層之空氣間隔的上方； (e)—機械彈簧，連接至該振動膜的每一邊或轉角，其係具有一第一厚 度、長度、寬度及兩端，其中-端連接至該振動膜並與該基板有一第一距 離’另-猶接至-襯墊並與絲板有—第二距離，且該第二距離大於該 第一距離；以及 (f)一襯墊，包含一半導體層之水平塊，連接至以堅固的半導體層垂直塊 • 支撐之每一該機械彈簧，該襯墊具有一第一厚度、四個邊、一長度及一第 一寬度’且該垂直塊有一深度及第二寬度。 1 26·如申請專利範圍第25項所述之麥克風感測元件，其中該振動膜、該穿 孔板、該機械彈簧及該半導體層係由摻雜多晶矽層組成。 27·如申請專利範圍第25項所述之麥克風感測元件，更包括一由該背面上 之一熱氧化層及該熱氧化層上之一低壓化學氣相沉積氮化矽層組成之介電 質堆疊，以及位於該正面、由一下層之熱氧化層、一中間之低壓化學氣相 沉積氮化矽層及一上層之氧化層組成之介電質間隔物堆疊。 35 1295543 8·如申μ專她圍第25項所述之麥克風制元件，射該基板係由具有 低電阻值之摻_或其上有-傳導狀玻璃組成。 如申吻專利範圍第25項所述之麥克風感測元件，更包括一設置於一或 夕個5亥概塾上、與該基板有—該第二距離之第-電極，及-設置於多晶石夕 層中或多個該水平塊上、與該基板有—該第—距離之第二電極。 糾·如申請專利範圍第四韻述之麥克風感測元件，其中該第一電極與該 第二電極之基本形狀為正方形，且係以—金你組合層、單_層，或包含铭、 欽、纽、錄、銅或其他金屬材質之組合層組成。 如申明專利範圍第27項所述之麥克風感測元件，其中該背孔有一具第 一見度並延伸穿過該介電f間隔物堆疊之正面開口，及_具第二寬度並延 伸穿過雜電質堆疊之f面開口，且該第二寬度係大於或等於該第一寬度。 士申叫專利範圍帛25項所述之麥克風感測元件，其中該機械彈簧為長 方形、U型或” L”型，並有一長邊沿著一穿過該振動膜中心及一轉角 之平面。 33·如申請專利範圍第29項所述之麥克風感測元件，其巾該半導體層之垂 直免係包3複數環型填充溝槽，其巾—第_溝槽環繞該第—電極下方之該 ’I電質間隔物堆疊’並形成於—包含上層多晶石夕層及—下層熱氧化層之第 一區域的堆疊上，以及—第二溝槽環繞該第二電極下方之該介電質間隔物 堆疊’並與該基板連接。 4·如申明專利範圍第33項所述之麥克風感測元件，其中該第一區域之該 多晶石夕/熱氧化物堆㈣形成於部分該基板上，並與該基板上之氧化物填充 36 .1295543 溝槽共同用來降低該襯墊與該基板間之寄生電容。 阪如申請專利範圍第25項所述之麥克風感測元件，更包括附加於該振動 膜底面之加固物，其係與該振動膜具有相同材質。 36.—種無背板之麥克風感測元件，包括： (a) —基板，其係具有正面、背面及一背孔； (b) —介電層，設置於該基板之該正面上； • (c) 一振動膜，其係具有一第一厚度、一中心、四個轉角、具有-長度的 四個邊以及一位於該背孔上方之底面； ⑷-長方形穿孔板’具有—第—厚度且上方有複數個洞，其係與該振動 膜的每-邊或轉角相鄰，該穿孔板有長邊及寬邊，並懸掛於—位於該介電 層之空氣間隔的上方； (e)—機械彈簧，連接至該振動膜的每一轉角，其係具有一第一厚度、長 度、第一寬度及兩端，其中一端連接至該振動膜，另一端連接至一作為電 鲁連接點之襯墊； (0—襯墊，具有一第一厚度、四個邊、一長度及一第一寬度，與每—該 機械彈簧連接並以一堅固之基底支撐；以及 (S)—基底，其係具有包含四個填充溝槽之連續壁，其中每一該溝槽有♦ 邊、寬邊、一厚度、一連接至該襯墊之頂部及一與該基板連接之底部，該 基底係環繞每一該襯墊下方之該介電層。 37·如申請專利範圍第36項所述之麥克風感測元件，其中該振動膜、該機 械彈簧、該襯墊及該穿孔板係位於同一平面，且由多晶石夕組成❶ 37 1295543 38.如申請專利範圍第37項所述之麥克風感測元件 ，更包括多晶矽加固物， 設置於該振動膜之該底面上。 39·如申專利範圍第項所述之麥克風感測元件，其巾該基板係由具有 低電阻值之摻雜石夕組成。 40. 如申請專利範圍第36項所述之麥克風感測元件，更包括一由該背面上 之一熱氧化層及該熱氧化層上之一低壓化學氣相沉積氮化矽層組成之介電 _ 質堆疊，以及位於該正面、由—下層之熱氧化層、—該熱氧化層上之低壓 化學氣相沉積氮化矽層及一該低壓化學氣相沉積氮化矽層上之氧化層組成 之介電質間隔物堆疊。 41. 如申請專利範圍第36項所述之麥克風感測元件，更包括一設置於一或 多個該基底上之第一電極，及一或多個設置於該基板上之第二電極，其中 該第一電極係部分覆蓋於該襯墊之相鄰區域。 42·如申請專利範圍第41項所述之麥克風感測元件，其中該第一電極與該 鲁 f二電極係以-金/鉻組合層、單一層，或包含銘、鈦、组、錄、銅或其他 金屬材質之組合層組成。 • 43·如申請專利範圍第36項所述之麥克風感測元件，其中該基底係由富矽 氮化矽(SRN)層組成。 44·如申請專利範圍第40項所述之麥克風感測元件，其中該背孔有一具第 寬度並延伸穿過位於該正面之該熱氧化層及該低壓化學氣相沉積氮化石夕 層之正面開口，及一具第二寬度並延伸穿過該介電質堆疊之背面開口，且 該第二寬度係大於或等於該第一寬度，而該第一寬度係小於該振動膜之邊 38 1295543 長。 45. 如申請專利範圍第36項所述之麥克風感測元件，其中該機械彈簧為長 方形、” U”型或” L”型，並有一長邊沿著一穿過該振動财心及一轉角 之平面。 46. —種無背板之麥克風感測元件，包括： (a) —基板，其係具有正面、背面及一背孔，該背孔係具有四個部分，各 • 位於以垂直於該基板且又相互垂直之第一及第二平面分隔出的四個象限； (b) —振動膜，其係具有一弟一厚度、一中心、邊緣、四個轉角、具有一 長度的四個邊以及一底面，其中該底面係位於每一該象限之該背孔上方， 及該底面與該基板之間的空氣間隔上方； (c) -介電層，其係、具有-厚度及寬度，並設置於該基板之該正面上該振 動膜中心的下方； (d) —長方形穿孔板，具有一第一厚度且上方有複數個洞，其係與該振動 籲膜的每-邊相鄰，並懸掛於位於該基板之該空氣間隔的上方； - (e)—第一對機械彈簧，具有兩側及兩端，其長邊係沿著該第一平面之方 • 向，其係與該振動膜同平面，並以一沿著每一側之狹縫將其與該振動膜隔 開，其中一端係設置於該介電層上，而另一端係與該振動膜之邊緣連接； 以及 (0—第二對機械彈簧，具有兩側及兩端，其長邊係沿著該第二平面之方 向其係與該振動膜同平面，並以一沿著每一侧之狹缝將其與該振動膜隔 /、中~係权置於該介電層上，而另一端係與該振動膜之邊緣連接， 39 1295543 位於S亥介電層之一端並與該第一對機械彈簧中位於該介電層上的一端形成 一重叠區域。 47·如中料娜圍第46項所述之麥克碱測元件，其巾該絲係由具有 低電阻值之摻_或其上有—傳導層之玻璃組成，而該振動膜、該機械彈 簧及該穿孔板係由摻雜矽、摻雜多晶矽或其他半導體材質組成。 48·如申研專利範圍第46項所述之麥克風感測元件，更包括一設置於該介 _ 電層上之該機械彈簧重疊區域上方的第—電極，以及—設置於該基板上該 穿孔板或該振動膜外的第二電極。 49·如申請專利範圍第46項所述之麥克風感測元件，其中該機械彈簧不可 設置於該背孔部份的上方。 50·如申請專利範圍第46項所述之麥克風感測元件，其中該空氣間隔有一 厚度’其係由該介電層之厚度決定。 51·如申請專利範圍帛46項所述之麥克風感測元件，其中該第一電極與該 _第二電極係以-金/鉻組合層、單—層，或包含铭、鈦、纽、鎳、銅或其他 金屬材質之組合層組成。 52·如申明專利範圍弟項所述之麥克風感測元件，其中該介電層係一單 一層，或由氧化物、氮化矽或其他介電質材質組成之組合層。 53·如申請專利範圍第46項所述之麥克風感耻件，其中該振動膜之基本 >狀為正方形或長方形’而該穿孔板有一長邊等於或小於該振動膜之邊 長’ 一寬度小於該長邊。