TWI504281B - 具有集成背空腔之微機電系統聲音感測器 - Google Patents

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TWI504281B
TWI504281B TW103107216A TW103107216A TWI504281B TW I504281 B TWI504281 B TW I504281B TW 103107216 A TW103107216 A TW 103107216A TW 103107216 A TW103107216 A TW 103107216A TW I504281 B TWI504281 B TW I504281B
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Description

具有集成背空腔之微機電系統聲音感測器
本發明總體上關於微機電系統(micro electro mechanical systems,MEMS)元件(device)，並且更具體地關於一種MEMS麥克風。
大多數市售的MEMS麥克風或矽麥克風係由兩個晶片形成：一種特定用途積體電路(application specific integrated circuit,ASIC)晶片和一種附接到基板上的MEMS晶片。通常藉由一導電封蓋或蓋子封閉該等晶片。可以從麥克風的頂面上的開口或從基板上的開口提供聲音輸入。典型地，在自頂部輸入聲音的商業應用中，聲背空腔主要由MEMS晶片和基板下面的體積形成。相比之下，在自底部輸入聲音的商業應用中，聲空腔通常由基板和封蓋所封閉的體積形成。
希望往MEMS麥克風提供改進，該等改進允許在更低成本下更容易地製造MEMS麥克風。對MEMS麥克風的改進必須是容易實施的、成本有效的且可適應現有製造技術。
本發明解決了這種需要。
在此揭露了一種MEMS元件。該MEMS元件包括：一第一極板，具有一第一表面和一第二表面；以及一錨點，附接到一第一基板上。該MEMS元件更包括一第二極板，具有一第三表面和一第四表面，該第二極板係附接到 該第一極板上。一連接機構將該錨點連接到該第一極板上，其中，在該第一極板的第一表面和第二表面之間存在一聲壓差的情況下，該第一極板和該第二極板移位。該第一極板、該第二極板、該連接機構和該錨點全都位於由該第一基板和一第二基板形成的一圍場內，其中，該第一基板和該第二基板其中之一包含一通口，以使該第一極板的該第一表面暴露在環境下。
100‧‧‧元件層
100A‧‧‧元件層
100B‧‧‧元件層
104‧‧‧元件層
110‧‧‧第一基板
114‧‧‧第一基板
116‧‧‧第一基板
120‧‧‧第二基板
124‧‧‧第二基板
130‧‧‧集成背空腔
134‧‧‧集成背空腔
140‧‧‧第一極板
142‧‧‧第一極板
143‧‧‧第一極板
144‧‧‧第一極板
146‧‧‧第一極板
150‧‧‧第二極板
153‧‧‧第二電極
154‧‧‧第二極板
156‧‧‧第二極板
160‧‧‧穿孔
164‧‧‧穿孔
166‧‧‧穿孔
170‧‧‧電極
173‧‧‧第二電極
174‧‧‧第二電極
176‧‧‧第二電極
180‧‧‧壓鉚螺母柱
183‧‧‧錨點
184‧‧‧壓鉚螺母柱
190‧‧‧聲埠
193‧‧‧聲埠
194‧‧‧聲埠
196‧‧‧聲埠
200‧‧‧黏合劑
200A‧‧‧扭轉麥克風
200B‧‧‧扭轉麥克風
204‧‧‧黏合劑
210‧‧‧立柱
214‧‧‧立柱
220‧‧‧熔融黏合劑
224‧‧‧黏合劑
230‧‧‧PEC
232‧‧‧PEC
234‧‧‧PEC
240‧‧‧錨點
242‧‧‧錨點
244‧‧‧錨點
250‧‧‧連接機構
252‧‧‧連接機構
253‧‧‧連接機構
254‧‧‧連接機構
256‧‧‧彈簧
260‧‧‧聲密封層
264‧‧‧密封層
270‧‧‧緩衝塊
274‧‧‧緩衝塊
280‧‧‧PEC
284‧‧‧PEC
290‧‧‧階梯式元件層
294‧‧‧階梯式元件層
300‧‧‧PEC
300A‧‧‧扭轉麥克風
300B‧‧‧扭轉麥克風
310‧‧‧緩衝塊
314‧‧‧緩衝塊
320‧‧‧穿孔
324‧‧‧穿孔
330‧‧‧背極板
334‧‧‧背極板
340‧‧‧平面內緩衝塊
344‧‧‧平面內緩衝塊
350‧‧‧轉動緩衝塊
364‧‧‧聲屏障
370‧‧‧MEMS麥克風
380‧‧‧MEMS元件
400‧‧‧元件層
500‧‧‧活塞式麥克風
600A‧‧‧活塞式麥克風
600B‧‧‧活塞式麥克風
700‧‧‧扭轉麥克風
800‧‧‧活塞式麥克風
900A‧‧‧封蓋封裝
900B‧‧‧模製封裝
900C‧‧‧封蓋封裝
914‧‧‧集成元件
916‧‧‧背空腔
918‧‧‧集成元件
922‧‧‧集成元件
924‧‧‧封裝材料
926‧‧‧聲埠
927‧‧‧延伸背空腔
附圖和說明書一起顯示了本發明數個實施例，並且該等附圖用於說明本發明構造。熟習該項技術者容易地了解到圖中所示具體實施例僅是示例性，而並不旨在限制本發明範圍。
第1A圖和第1B圖顯示出了扭轉麥克風的元件層之不同實施例的頂視圖。
第2A圖顯示出了沿著第1A圖中的2A-2A之具有集成背空腔的扭轉麥克風之橫截面。
第2B圖顯示出了沿著第1B圖中的2B-2B之具有集成背空腔的扭轉麥克風之橫截面。
第3A圖和第3B圖使用具有扭轉柔度的連接機構之符號顯示出了該扭轉麥克風之操作。
第4圖顯示出了活塞式麥克風的元件層之實施例的頂視圖。
第5圖顯示出了沿著第4圖中的5-5之具有集成背空腔的活塞式麥克風之橫截面。
第6A圖和第6B圖使用具有彎曲柔度的連接機構之符號顯示出了該活塞式麥克風之操作。
第7圖顯示出了扭轉麥克風之替代性製造選項。
第8圖顯示出了活塞式麥克風之替代性製造選項。
第9A圖、9B和第9C圖顯示出了本發明之封裝方案。
第10圖顯示出了的MEMS麥克風與其他MEMS元件的集成之示例。
本發明總體上關於MEMS元件，並且更具體地關於一種MEMS聲音感測器，如麥克風。以下描述被顯示為使得熟習該項技術者能夠製作和使用本發明，並且提供在專利申請及其要求背景中。對所描述的實施例、通用構造以及在此描述的特徵作出的各種修改對熟習該項技術者而言是容易明顯的。因此，本發明並非旨在限定於所示實施例，而是要符合與在此描述的構造和特徵相一致的最廣泛範圍。
在所描述的實施例中，微機電系統(MEMS)係指使用類似半導體的技術製造，並且顯示出機械特徵(如移動或變形的能力)的結構或元件之類別。MEMS元件經常但不總是與電訊號進行交互作用。MEMS元件包括但不限於陀螺儀、加速計、磁力計、壓力感測器、麥克風以及無線電頻率元件。包含MEMS結構的矽片被稱為MEMS晶圓。
在所描述的實施例中，MEMS元件可以指被實現為微電子機械系統的半導體元件。MEMS結構可以指可以是較大MEMS元件的一部分之任何結構。具有機械活躍MEMS結構的半導體層被稱為元件層。一工程化絕緣體上矽(engineered silicon-on-insulator,ESOI)晶圓可以指在矽元件層或基板下具有空腔的一SOI晶圓。一操作晶圓典型地是指一較厚基板，該較厚基板用作絕緣體上矽晶圓中的較薄矽元件基板之載體。操作基板和操作晶圓可以互換。
在所描述的實施例中，空腔可以指基板晶圓中的開口或凹處，並且圍場可以指完全封閉的空間。立柱可以是MEMS元件的空腔內的豎直結構，用於機械支援。壓鉚螺母柱(standoff)係一提供電接觸的豎直結構。
在所描述的實施例中，背空腔可以指藉由壓力均衡通道(pressure via pressure equalization channel,PEC)與環境壓力均衡的部分封閉空腔。在一些 實施例中，背空腔還被稱為後室。CMOS-MEMS元件內形成的背空腔可以被稱為集成背空腔。還被稱為通氣或洩漏通道/通路的壓力均衡通道係用於實現背空腔的低頻率或靜壓力與環境壓力均衡的聲通道。
在所描述的實施例中，MEMS元件內的當受到力時移動的剛性結構可以被稱為極板。儘管所描述的實施例較佳的是剛性極板，半剛性極板或可變形薄膜可以替換剛性極板。極板可以由矽、含有多種材料的矽(例如，多晶矽、氧化矽、氮化矽)、半導體技術中使用的金屬和材料(例如，氮化鋁、鍺)組成。背極板可以是包括至少一個電極的實心極板或多孔極板。電極可以由半導體技術相容導電材料(例如，多晶矽、矽、鋁、銅、鎳、鈦、鉻、金)組成。電極可以在一個或多個表面上具有絕緣膜。
在所描述的實施例中，穿孔係指用於減少移動極板中的空氣阻尼的聲開口。一聲埠(acoustic port)可以是用於對聲壓進行感測的開口。一聲屏障可以是一種防止聲壓到達該元件的某些部分之結構。連接機構係一種藉由錨點向基板提供電導性和柔度附接的結構。可以藉由立柱的階段性蝕刻和在PEC上創建部分立柱重疊創建擴大的聲間隙。如果極板比所希望的移動更大(例如，在機械衝擊下)，則平面內緩衝塊限制極板的平面內的移動範圍。類似地，轉動緩衝塊係極板的延伸來對由於出平面轉動引起的垂直於該平面的位移進行限制。
在所描述的實施例中，CMOS基板上形成的MEMS元件的結構(極板)和電極形成感測器電容器。電性地偏置感測器電容器用於檢測由於聲壓引起的電容變化。
為了更加詳細地描述本發明特徵，現在結合附圖參照以下描述。
第1A圖和第1B圖顯示出了扭轉麥克風的元件層100A和100B之不同實施例的頂視圖。第1A圖和第1B圖顯示了對其第一表面上的聲壓進行 感測的第一極板140、142、具有多個穿孔160的一第二極板150以及附接到錨點240、242上的連接機構250、252。在一實施例中，該第一極板140、142和該第二極板150係剛性的。第1A圖和第1B圖之間的不同點在於連接機構250、252的位置。一不同實施例可以包括連接機構250和252的組合，導致四個連接機構，從而向第1A圖和第1B圖添加中央切斷部分。該第一極板140、142被壓力均衡通道(PEC)230、232部分地包圍著，並且元件層100A、100B被聲密封層260包圍著，以保證到該元件的聲輸入將僅通過(第2A圖和第2B圖中的)聲埠190。
當在該第一極板140、142的第一表面上施加力(聲壓變化)時，該第一極板140、142繞著穿過該連接機構250、252的軸轉動地移位，因此，該第二極板150在相反方向上移位(繞著同一軸的轉動位移)。該連接機構250、252形成針對移動起作用的扭轉恢復力，並且一旦外部施加的聲力為零時將會將該等極板帶到其初始位置。可以藉由在不希望的移動/轉動而具有高振幅的位置處(例如，離該連接機構250、252最遠)引入複數平面內緩衝塊340，來限制不希望的平面內移動。可以在該第二極板150、該元件層100A、100B、該第一極板140、142或其任意組合上定義和製造該等平面內緩衝塊340。
在一實施例中，提供形成複數轉動緩衝塊350的突出接頭片來限制該第一極板140、142和該第二極板150之轉動。藉由適當設計，該等轉動緩衝塊350可以消除對減小或關閉該第一極板140、142和該第二極板150與第2A圖和第2B圖中所示的電極170之間的電位差之需要，用於從範圍條件的未傾斜及傾斜(tip-in or out of range condition)恢復。
第2A圖和第2B圖顯示出了分別沿著第1A圖和第1B圖中的2A-2A和2B-2B之具有集成背空腔130的扭轉麥克風200A和200B之橫截面。在一實施例中，集成背空腔130藉由該第二基板120與該元件層100之間的一 熔融黏合劑220形成，該元件層100藉由如共同擁有的題目為“晶圓封裝環境下的Al/Ge黏合的製造方法以及從其生產的產品(Method of Fabrication of a Al/Ge Bonding in a Wafer Packing Environment and a Product Produced Therefrom)”之美國專利號7,442,570中所述的技術藉由導電合金(共熔合金)黏合劑200而進一步黏合到該第一基板110上。
環境壓力經氣流通過該PEC 230和232使集成背空腔130內的靜壓力均等。理想上，該PEC 230和232在相關頻率範圍(例如，100Hz及以上)內向氣流提供高阻抗，並且在較低頻率下向靜壓力變化提供低阻抗。連接機構250機械地和電性地兩者附接到壓鉚螺母柱180上。一實施例中的壓鉚螺母柱180為元件層的平版印刷定義之突出構件，該等突出構件藉由合金或共熔合金黏合來機械地和電性地連接到該第一基板110的頂部導電層上。一實施例中的元件層100A和100係平版印刷圖案化以形成該第一極板140、第二極板150，其中該第一極板140、第二極板150具有多個穿孔160、PEC 230、232以及圍繞該主動元件的一聲密封層260。
具有穿孔160的第二極板150形成一第一電極，並且電性地連接到製造於該第一基板110上的一積體電路(integrated circuit,IC)，而一電極170配置在該第一基板110上。該電極170與該第一電極或第二極板150對準。第二極板150的一第一表面和電極170形成一可變電容器，該可變電容器的值由於施加在第一極板140、142的第一表面上之壓力而變化。在一實施例中，附加材料(如氮化矽或氧化矽)係配置在該電極170上。該附加材料可以具有平版印刷圖案以形成複數緩衝塊270，以便藉由減小第一極板140、142和/或第二極板150與該第一基板110接觸的不希望事件中之接觸面積，來減小靜摩擦力。
第3A圖和第3B圖顯示了對第2A圖或第2B圖的扭轉麥克風的操作進行描述的概念設計，該扭轉麥克風具有符號錨點183和符號扭轉連接機 構253。
現在參照第3A圖，該聲埠193為該第一基板110內的一通道，該通道允許聲壓到達一第一極板143的第一表面。在所施加的聲壓下，取決於聲壓的極性，該第一極板143順時針或者逆時針稍微地轉動。在第3B圖中，描繪了該第一極板143繞著與類似連接機構253的結構一致的一轉動軸，在順時針方向上轉動的情况。
具有該穿孔的第二極板153上的轉動運動造成該第二極板153的第一表面與一第二電極173之間的間隙減小，因此，由此兩個表面所定義的電容增加。製造於該第一基板110上的IC係電性地連接到該第二極板153與該第二電極173兩者上，並且該IC對與聲壓成比例的電容的變化進行檢測。
第4圖顯示出了活塞式麥克風的元件層400之頂視圖，該剛性活塞式麥克風具有第一極板144，對其第一表面上的聲壓進行檢測；剛性的一第二極板154，具有多個穿孔164；以及複數連接機構254，附接到錨點244上。該元件內所示的連接機構254的數量為四個，但連接機構的數量可以是任何數量並且其將在本發明精神和範圍內。可以藉由在不希望的移動/轉動而具有高振幅的位置處(例如，離該連接機構254最遠)引入複數平面內緩衝塊344來限制不希望的平面內移動。可以在該第二極板154、該元件層104、該第一極板144或其任意組合上定義平面內緩衝塊344。
第5圖顯示出了沿著第4圖中的5-5之具有集成背空腔134的活塞式麥克風500的橫截面。在一實施例中，該元件層104為第4圖中的元件層400。該集成背空腔134藉由一第二基板124與元件層104之間的熔融(氧化物)黏合劑224形成，該元件層藉由如共同擁有的題為“晶圓封裝環境下的Al/Ge黏合的製造方法以及從其生產的產品(Method of Fabrication of a Al/Ge Bonding in a Wafer Packing Environment and a Product Produced Therefrom)”之美國專利號 7,442,570中所述的技術藉由導電合金(共熔合金)黏合劑204而進一步黏合到該第一基板114上。環境壓力經氣流通過該PEC 234使該集成背空腔134內的靜壓力均等。連接機構254機械地和電性地兩者附接到壓鉚螺母柱184上。
在適用於需要低頻回應增強的任何地方引入複數聲屏障364。
該第一極板144被一PEC 234部分地包圍。整個結構被一密封層264包圍以保證到該集成背空腔134的聲輸入僅通過聲埠194。當在第一極板144的第一表面上施加一聲力時，取決於壓力的極性，該第一極板144向上或向下移位。第二極板154在與第一極板144相同的方向上移位。第一極板144和第二154兩者藉由連接機構254附接到錨點244上，該等連接機構向第一極板144和第二極板154施加相反的恢復力。當聲力降低至零時，恢復力將第一極板144和第二極板154帶至其初始操作位置。
壓鉚螺母柱184為元件層的平版印刷定義之突出構件，該等突出構件藉由合金(共熔合金)黏合到第一基板114的金屬層上來機械地和電性地連接到該第一基板114上。元件層104係平版印刷圖案化以形成該第一極板144、該第二極板154以及具有穿孔164的極板、該PEC 234以及圍繞該主動元件的一聲密封層。該第二極板154形成一第一電極，並且電性地連接到製造於該第一基板114上的積體電路(IC)上，而製造於該第一基板114上的第二電極174被設計成與第二極板154對準。第二極板154的第一(底)表面和第二電極174形成一可變電容器，該可變電容器的值取決於施加在第一極板144的第一表面上的壓力。一實施例中的第二電極174被掩埋在氮化矽和氧化矽堆下面，該氮化矽和氧化矽可以進一步是平版印刷圖案化的以形成緩衝塊274以便藉由減小第一極板144和/或第二極板154與第一基板114接觸的不希望事件中之接觸面積，來減小靜摩擦力。
第6A圖和第6B圖顯示了顯示出第5圖的活塞式麥克風的操作 的之概念設計。第5圖中的連接機構254現在藉由符號彈簧256表示，並且其支持第一極板146、第二極板156，聲埠196係一第一基板116內的一條通道，用於聲壓到達第一極板146的第一表面。在所施加的聲壓下，取決於聲壓的極性，第一極板146或者向上或者向下稍微移動。在第6B圖中，描繪了該第一極板146向上移動情況。向上移動的第一極板146係連接到一具有穿孔166的第二極板156上，進而導致第二極板156的第一表面與第二電極176之間的間隙增大；因此，由此兩個表面所定義的電容減小。製造於該第一基板116上的IC係電性地連接到該第二極板156和該第二電極176兩者上；因此，其用來對與聲壓成比例的電容的變化進行檢測。
第7圖顯示出了扭轉麥克風700的替代性製造選項。在一替代性方案中，可以將立柱210做得更寬以在PEC 230上重疊，同時形成淺凹陷階以形成一控制良好且淺的延伸PEC 280，用於改進麥克風的低頻回應。通道的深度和長度係可控制的，以便提供一種適當設計用於合適的頻率回應之壓力均等通道的手段。類似地，定義了在該第二極板150的外部週邊上的一第二基板120之一部分重疊，創造一緩衝塊310，其限制於平面外(第一極板140和第二極板150的向上移動)。藉由該緩衝塊310的適當設計，可以顯著降低第一極板140觸碰第一基板110的潛在風險。類似地，延伸PEC 300在該第一極板的外邊緣(離轉動軸最遠)上的長度之適當設計將對第一極板140和第二極板150的轉動運動進行限制，並且可以用於顯著降低第一極板140或第二極板150觸碰第一基板110的潛在風險。平面外移動的限制提高了元件的可靠性，尤其是針對靜摩擦力、振動和衝擊。
在另一個實施例中，可以選擇性地向下打薄該第一極板140和該第二極板150，以便具有較厚的部分和較薄的部分，從而創造階梯式元件層290，用於增加元件的共振頻率和減少穿孔160之聲阻抗。在一實施例中，連接 機構250可以與第一極板140或第二極板150的較厚部分具有相同厚度。在另一個實施例中，連接機構250可以與第一極板140或第二極板150的較薄部分具有相同厚度。在另一個實施例中，連接機構250可以具有獨立於該第一極板和第二極板的任何厚度。藉由第一極板140和第二極板150的階梯式輪廓的之適當設計，第一極板和第二極板可以被製造成堅硬度足夠表現為麥克風極板。
在另一個實施例中，提供具有多個穿孔320的背極板330作為一剛性電極，該鋼性電極係在蓋住聲埠190的第一基板上，該聲埠面向該第一極板140的第一表面側。在一實施例中，剛性背極板330可以部分地或完全地蓋住該聲埠190。藉由具有多個穿孔320的背極板330之適當設計，通過聲埠190的聲壓輸入將到達第一極板140的第一表面而沒有顯著的衰減，同時由此背極板330和第一極板140形成的平行極板電容將增加電感測電容。
在聲輸入影響下，背極板330和第一極板140之間的電容將在與第二極板150與電極170之間形成的電容相反之相位上發生變化。感測電容之間的相位差能夠實現差別感測。差別結構的附加益處在於從靜摩擦恢復的可能性。在該第一極板140或者該第二極板150與第一基板110接觸，並且被卡住的情況下，可以在不與該第一基板110接觸的極板與相應電極(電極170或背極板330)之間施加電偏壓，以用於從靜摩擦恢復。還可以對極板的傾斜進行感測，並動態地調整跨極板的偏壓以保證它們不與該第一基板110接觸。
第8圖顯示出了活塞式麥克風的替代性製造實施例。在一實施例中，可以將立柱214做得更寬以在PEC 234上重疊，同時形成淺凹陷階以形成一控制良好且淺的延伸PEC 284，以便改進麥克風的低頻回應。以類似的方式，第二基板124的緩衝塊314在第二極板154的外部週邊上的部分重疊對第一極板144和第二極板154的平面外(向上)移動進行限制。對平面外移動進行限制提高了元件的可靠性，尤其是針對振動和衝擊。
在另一個替代性方案中，可以選擇性地向下打薄第一極板144和第二極板154，從而創造階梯式元件層294以增加結構的共振頻率和減少穿孔的聲阻抗。
在另一個實施例中，提供具有多個穿孔324的背極板334用作該第一基板上的蓋住聲埠194的電極，該聲埠面向第一極板144的第一表面側。在一實施例中，剛性背極板334可以部分地或完全地蓋住該聲埠。藉由具有多個穿孔324的極板334的適當設計，通過開口(聲埠194)的聲壓輸入將到達第一極板144的第一表面而沒有顯著衰減，同時由此背極板334和第一極板144形成的平行極板電容將增加電感測電容。
在聲輸入的影響下，此電容將在與第二極板154與第二電極174之間形成的電容相同的相位上發生變化。因此，總感測電容將增加。
第9A圖、第9B圖和第9C圖顯示出了可以應用於麥克風的所述實施例中的任一實施例上的封裝方案。第9A圖顯示了具有集成元件914的封蓋封裝900A。背空腔916自含於集成元件914內。第9B圖顯示出了模製封裝900B，其中在集成元件922上對塑膠或類似封裝材料924進行模製或成形。第9C圖顯示了一封蓋封裝900C，其藉由在集成元件918的頂面上開放的聲埠926形成一延伸背空腔927。
第10圖顯示出了一實施例，該實施例在該第一基板和第二基板上使MEMS麥克風370和一個或多個MEMS元件380集成。其他MEMS元件包括但不限於陀螺儀、加速計、壓力感測器和羅盤。MEMS麥克風370可以是如第1圖、第2圖、第4圖、第5圖、第7圖和第8圖中所述的活塞式麥克風或扭轉麥克風。
較常規設計而言，麥克風的扭轉和活塞式設計兩者提供了改進。在第一基板和第二基板以及來自CMOS-MEMS構造的集成圍場和電子元件 限定圍場情況下的集成背空腔能夠比在常規兩晶片解決方案中實現顯著更小的封裝足跡。當MEMS模其和封裝一起形成背空腔時，集成背空腔還減輕了封裝考慮。
與類似尺寸或更大的麥克風相比，內在地預期扭轉設計在操作過程中對加速沒有那麼敏感。就電子拾音器和極板的移動而言，活塞式設計與現有的MEMS和電容式麥克風類似，但不像其他感測器基於實心極板的移動，沒有隔膜。並且，不像其他設計，可以分開調整壓力感測區域和電極區域，從而在區域/質量的成本下給予額外的設計靈活性。
儘管已經根據所示實施方式對本發明進行了描述，但熟習該項技術者將容易地認識到，可以對該等實施方式進行變化並且那些變化將在本發明精神和範圍內。相應地，在不偏離本發明精神和範圍情況下，熟習該項技術者可以作出許多修改。
100A‧‧‧元件層
140‧‧‧第一極板
150‧‧‧第二極板
160‧‧‧穿孔
230‧‧‧PEC
240‧‧‧錨點
250‧‧‧連接機構
260‧‧‧聲密封層
340‧‧‧平面內緩衝塊
350‧‧‧轉動緩衝塊

Claims (23)

  1. 一種微機電系統(micro electro mechanical systems,MEMS)元件，包括：一錨點，附接到一第一基板上；一第一極板，具有一第一表面和一第二表面；一第二極板，具有一第三表面和一第四表面，該第二極板係附接到該第一極板上；以及一連接結構，將該錨點連接到該第一極板上，其中，在該第一極板的第一表面和第二表面之間存在一聲壓差情況下，該第一極板和第二極板移位；該第一極板、該第二極板、該連接機構和該錨點係包含在由該第一基板和一第二基板形成的一圍場內；該第一基板和第二基板其中之一包含一聲埠以將該第一表面暴露在環境下；在該第一基板上形成至少一個電極。
  2. 如請求項1所述之MEMS元件，其中，該第一極板和第二極板中的每個極板由一含有矽材料組成。
  3. 如請求項1所述之MEMS元件，其中，該第二極板係有穿孔的。
  4. 如請求項1所述之MEMS元件，其中，該第二極板在與該第一極板的相反方向上移動。
  5. 如請求項4所述之MEMS元件，其中，該第一極板和該第二極板圍繞一轉動軸係扭矩平衡的。
  6. 如請求項1所述之MEMS元件，其中，該第二極板在與該第一極板的相同方向上移動。
  7. 如請求項1所述之MEMS元件，其中，該MEMS元件包括一麥克風。
  8. 如請求項1所述之MEMS元件，其中，該圍場形成一聲空腔。
  9. 如請求項1所述之MEMS元件，更包括複數平面內緩衝塊，其對該第一極板和該第二極板的橫向移動進行限制。
  10. 如請求項1所述之MEMS元件，更包括一電容器，其中，該第二極板形成一第一電極，並且該第一基板上的一導電層形成一第二電極。
  11. 如請求項1所述之MEMS元件，更包括一穿孔極板，其配置在該第一極板下方，並且蓋住該聲埠的至少一部分。
  12. 如請求項10所述之MEMS元件，其中，該第二電極由鋁組成。
  13. 如請求項10所述之MEMS元件，其中，該第二電極連接到該第一基板上的一積體電路上。
  14. 如請求項1所述之MEMS元件，其中，一間隙係由蝕刻進該第二基板內的一壓鉚螺母柱(standoff)定義。
  15. 如請求項1所述之MEMS元件，更包括一附加絕緣材料，其配置在該第二基板上。
  16. 如請求項15所述之MEMS元件，該附加絕緣材料在多個選定部分內延伸以形成多個緩衝塊。
  17. 如請求項1所述之MEMS元件，其中，從一陷進去的立柱形成至少一個緩衝塊。
  18. 如請求項1所述之MEMS元件，其中，該第一極板和該第二極板具有均勻厚度。
  19. 如請求項1所述之MEMS元件，其中，該連接機構具有基本上與該第一極板或該第二極板厚度相同的一厚度。
  20. 如請求項1所述之MEMS元件，其中，該第一極板具有一較薄部分和一較厚部分。
  21. 如請求項20所述之MEMS元件，其中，該連接機構具有等於該第一極板最薄部分的一厚度。
  22. 如請求項20所述之MEMS元件，該連接機構具有大於該第一極板最薄部分的一厚度。
  23. 如請求項1所述之MEMS元件，其中，從該第一表面到該第二表面提供一條氣流通路。
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