一種mems麥克風(fēng)中的振膜結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種MEMS麥克風(fēng)中的振膜結(jié)構(gòu)及其制造方法，首先在硅基板氧化層的振膜區(qū)沉積一層用于形成第二振膜的第二薄膜；在該第二薄膜上設(shè)置掩膜，將除了第二振膜的區(qū)域全部刻蝕掉；在氧化層的振膜區(qū)沉積一層用于形成第一振膜的第一薄膜；在該第一薄膜上設(shè)置掩膜，將除了第一振膜的區(qū)域全部刻蝕掉，構(gòu)成了具有第二振膜補強的第一振膜。本發(fā)明的振膜結(jié)構(gòu)，包括了第一振膜以及對第一振膜中特定局部位置進行補強的第二振膜，也就是說，使得至少連接部的位置是多層膜設(shè)計，增大了該位置的膜厚，從而提高了第一振膜中連接部位的機械強度，避免了撕裂問題的發(fā)生。
【專利說明】一種MEMS麥克風(fēng)中的振膜結(jié)構(gòu)及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種MEMS麥克風(fēng)，更準確地說，涉及MEMS麥克風(fēng)中的振膜結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還提供振膜結(jié)構(gòu)的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]MEMS(微型機電系統(tǒng))麥克風(fēng)是基于MEMS技術(shù)制造的麥克風(fēng)，其中的振膜、背極板是MEMS麥克風(fēng)中的重要部件，振膜、背極板構(gòu)成了電容器并集成在硅晶片上，實現(xiàn)聲電的轉(zhuǎn)換。
[0003]傳統(tǒng)的振膜的制作工藝是在硅基底上做一層氧化層，然后在氧化層上利用沉積的方式制作一層振膜，經(jīng)過摻雜、回火后，蝕刻出所所需的圖形，振膜通過其邊緣的鉚釘點固定在基底上。當(dāng)然，還需要從振膜上引出電極，通過振膜的振動，改變振膜與背極板之間的距離，從而將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號。
[0004]MEMS麥克風(fēng)有相關(guān)的結(jié)構(gòu)強度要求，比如機械沖擊、吹氣、跌落等性能要求，在這些結(jié)構(gòu)強度的相關(guān)性能測試時，往往會在振膜的脆弱點發(fā)生撕裂問題，造成整個麥克風(fēng)的報廢，這就需要對振膜的某些特定的部位進行結(jié)構(gòu)補強，但是普通的結(jié)構(gòu)補強都會影響到振膜的靈敏度，不能滿足使用的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種MEMS麥克風(fēng)中的振膜結(jié)構(gòu)。
[0006]為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種MEMS麥克風(fēng)中的振膜結(jié)構(gòu)，包括第一振膜，所述第一振膜包括振膜主體，以及設(shè)置在振膜主體邊緣且與振膜主體一體成型的連接部，還包括與振膜主體連接的引線電極，至少在連接部的表面上沉積一層第二振膜。
[0007]優(yōu)選的是，所述振膜主體為方形，所述連接部為從振膜主體四個角向外延伸的結(jié)構(gòu)。
[0008]優(yōu)選的是，所述振膜主體為圓形，所述連接部為多個沿振膜主體邊緣等間距布置的延伸結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選的是，所述振膜主體為圓形，所述連接部為沿振膜主體邊緣整體向外延伸出來的環(huán)形結(jié)構(gòu)。
[0010]優(yōu)選的是，所述第二振膜從連接部的最外側(cè)邊緣起向振膜本體方向延伸，延伸的距離為從連接部最外側(cè)邊緣到振膜主體中心的距離的1/8-1/20。
[0011]優(yōu)選的是，所述第二振膜從連接部的最外側(cè)邊緣起延伸至距離振膜本體5μπι的位置。
[0012]優(yōu)選的是，所述第二振膜從連接部的最外側(cè)邊緣起延伸至超越振膜本體5 μ m的位置。
[0013]優(yōu)選的是，所述第二振膜位于連接部的下方。
[0014]本發(fā)明還提供了一種上述振膜結(jié)構(gòu)的制造方法，包括以下步驟:
[0015]a)首先在硅基板氧化層的振膜區(qū)沉積一層用于形成第二振膜的第二薄膜；
[0016]b)在該第二薄膜上設(shè)置掩膜，將除了第二振膜的區(qū)域全部刻蝕掉；
[0017]c)在氧化層的振膜區(qū)繼續(xù)沉積一層用于形成第一振膜的第一薄膜；
[0018]d)在該第一薄膜上設(shè)置掩膜，將除了第一振膜的區(qū)域全部刻蝕掉，構(gòu)成了具有第二振膜補強的第一振膜。
[0019]優(yōu)選的是，還包括對第一振膜進行摻雜的步驟。
[0020]本發(fā)明的振膜結(jié)構(gòu)，包括了第一振膜以及對第一振膜中特定局部位置進行補強的第二振膜，也就是說，使得至少連接部的位置是多層膜設(shè)計，增大了該位置的膜厚，從而提高了第一振膜中連接部位的機械強度，避免了撕裂問題的發(fā)生。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1、圖2示出了本發(fā)明第一振膜、第二振膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3示出了本發(fā)明振膜結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0023]圖4、圖5示出了本發(fā)明第二實施中第一振膜、第二振膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6、圖7示出了本發(fā)明第三實施中第一振膜、第二振膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案、取得的技術(shù)效果易于理解，下面結(jié)合具體的附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0026]參考圖1、圖2，本發(fā)明提供了一種MEMS麥克風(fēng)中的振膜結(jié)構(gòu)，包括第一振膜，所述第一振膜包括振膜主體1，以及設(shè)置在振膜主體I邊緣的連接部10，還包括與振膜主體I連接的引線電極11。連接部10和振膜主體I是一體的結(jié)構(gòu)，在制作的時候，沉積一層整膜，然后根據(jù)需要，刻蝕出振膜主體I和連接部10的圖形，該第一振膜發(fā)揮傳統(tǒng)振膜的作用，通過連接部10將第一振膜連接在麥克風(fēng)的封裝結(jié)構(gòu)中，與背極板組合在一起，構(gòu)成了聲電轉(zhuǎn)換的電容器結(jié)構(gòu)，并通過引線電極11連接到電路中。
[0027]該第一振膜可以是單層多晶硅結(jié)構(gòu)，也可以是多晶硅、氮化硅、多晶硅的復(fù)合膜結(jié)構(gòu)。例如可以用低壓化學(xué)氣相沉積的方法依次沉積多晶硅層、氮化硅、多晶硅層，共同構(gòu)成了振膜層，經(jīng)過甩膠、光刻、顯影、刻蝕等工藝，刻出第一振膜的形狀，之后對上層的多晶硅層進行磷或者硼摻雜，形成η型或P型半導(dǎo)體，作為電容器的其中一個電極。
[0028]至少在連接部10的表面上沉積一層作為結(jié)構(gòu)補強的第二振膜2，也就是說，作為結(jié)構(gòu)補強的第二振膜2可以只設(shè)置在連接部10上，也可從連接部10 —直延伸至振膜本體I上。如圖3所示，本發(fā)明的振膜結(jié)構(gòu)，第二振膜2位于連接部10的下方，當(dāng)然如果工藝允許，還可以設(shè)在連接部10的上方。
[0029]在本發(fā)明的一個具體的實施方式中，參考圖1、圖2、圖3，所述振膜主體I為方形，所述連接部10為從振膜主體I四個角向外的延伸結(jié)構(gòu)。通過該振膜主體I四個角落延伸出來的連接部10，實現(xiàn)了第一振膜在麥克風(fēng)封裝結(jié)構(gòu)中的連接。如圖2所示，第二振膜2的形狀與第一振膜中連接部10的形狀相似，尺寸的不同選擇使其可以只覆蓋在連接部10上，也可以從連接部10延伸至振膜本體I上。
[0030]圖4、圖5示出了本發(fā)明另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括第一振膜，所述第一振膜包括振膜主體3，以及設(shè)置在振膜主體3邊緣的連接部30，還包括與振膜主體3連接的引線電極31。連接部30和振膜主體3是一體的結(jié)構(gòu)。所述振膜主體3為圓形，所述連接部30為沿振膜主體3邊緣整體向外延伸出來的環(huán)形結(jié)構(gòu)。在制作的時候，先沉積一層整膜，然后根據(jù)需要刻蝕出振膜主體3的圖形出來，該第一振膜發(fā)揮傳統(tǒng)振膜的作用，通過連接部30實現(xiàn)了第一振膜在麥克風(fēng)封裝結(jié)構(gòu)中的連接，與背極板組合在一起，構(gòu)成了聲電轉(zhuǎn)換的電容器結(jié)構(gòu)，并通過引線電極31連接到電路中。
[0031]至少在連接部30的表面上沉積一層作為結(jié)構(gòu)補強的第二振膜30a，也就是說，作為結(jié)構(gòu)補強的第二振膜30a可以只設(shè)置在連接部30上，也可從連接部30 —直延伸至振膜本體3上，如圖5所示，第二振膜30a的形狀與第一振膜中連接部30的形狀相似。本發(fā)明的振膜結(jié)構(gòu)，第二振膜30a位于連接部30的下方，當(dāng)然如果工藝允許，還可以設(shè)在連接部30的上方。
[0032]圖6、圖7示出了本發(fā)明另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括第一振膜，所述第一振膜包括振膜主體4，以及設(shè)置在振膜主體4邊緣的連接部40，還包括與振膜主體4連接的引線電極41。連接部40和振膜主體4是一體的結(jié)構(gòu)。所述振膜主體4為圓形，所述連接部40為多個沿振膜主體4邊緣等間距布置的延伸結(jié)構(gòu)。在制作的時候，先沉積一層整膜，然后根據(jù)需要刻蝕出振膜主體4和連接部40的圖形出來，該第一振膜發(fā)揮傳統(tǒng)振膜的作用，并通過連接部40實現(xiàn)了第一振膜在麥克風(fēng)封裝結(jié)構(gòu)中的連接，與背極板組合在一起，構(gòu)成了聲電轉(zhuǎn)換的電容器結(jié)構(gòu)，并通過弓I線電極41連接到電路中。
[0033]至少在連接部40的表面上沉積一層作為結(jié)構(gòu)補強的第二振膜40a，也就是說，作為結(jié)構(gòu)補強的第二振膜40a可以只設(shè)置在連接部40上，也可從連接部40 —直延伸至振膜本體4上，如圖7所示。本發(fā)明的振膜結(jié)構(gòu)，第二振膜40a位于連接部40的下方，當(dāng)然如果工藝允許，還可以設(shè)在連接部40的上方。
[0034]本發(fā)明的振膜結(jié)構(gòu)，包括了第一振膜以及對第一振膜中特定局部位置進行補強的第二振膜，也就是說，使得至少連接部的位置是多層膜設(shè)計，增大了該位置的膜厚，從而提高了第一振膜中連接部位的機械強度，避免了撕裂問題的發(fā)生。
[0035]為了防止第二振膜影響第一振膜的靈敏度，優(yōu)選的是，參考圖1、圖2，所述第二振膜2從連接部10的最外側(cè)邊緣起向振膜本體I方向延伸，延伸的距離為從連接部10最外側(cè)邊緣到振膜主體I中心的距離的1/8-1/20。例如所述第二振膜從連接部的最外側(cè)邊緣起延伸至距離振膜本體5 μ m的位置。還可以是:所述第二振膜從連接部的最外側(cè)邊緣起延伸至超越振膜本體5 μ m的位置。
[0036]在此，連接部的最外側(cè)邊緣指的是連接部上距離振膜本體中心最遠的位置。
[0037]本發(fā)明還提供了一種振膜結(jié)構(gòu)的制造方法，包括以下步驟:
[0038]a)首先在硅基板氧化層的振膜區(qū)沉積一層用于形成第二振膜的第二薄膜；也就是說，首先在振膜區(qū)沉積一層整膜；
[0039]b)在該第二薄膜上設(shè)置掩膜，將除了第二振膜的區(qū)域全部刻蝕掉；通過掩膜的方式，可以將需要去除的地方蝕刻掉，而需要保留的地方則不會被蝕刻，將第二薄膜進行蝕亥IJ，以形成第二振膜的圖案，例如參考圖2 ；
[0040]c)在氧化層的振膜區(qū)沉積一層用于形成第一振膜的第一薄膜；也就是說，在第二振膜的上方整體再沉積一層薄膜；
[0041]d)在該第一薄膜上設(shè)置掩膜，將除了第一振膜的區(qū)域全部刻蝕掉，構(gòu)成了具有第二振膜補強的第一振膜。通過掩膜的方式，可以將需要去除的地方蝕刻掉，而需要保留的地方則不會被蝕刻，將第一薄膜進行蝕刻，最終形成第一振膜的圖案，參考圖1的結(jié)構(gòu)。此時，形成的第一振膜的特定部位具有第二振膜，也可以看成，第一振膜的特定位置是多層膜結(jié)構(gòu)，提高了該特定位置的結(jié)構(gòu)強度，依次類推，可以做出特定位置的多層膜結(jié)構(gòu)。當(dāng)然本發(fā)明的方法，還包括對第一振膜進行摻雜的步驟，例如摻雜磷或者硼，形成η型或P型半導(dǎo)體。
[0042]本發(fā)明已通過優(yōu)選的實施方式進行了詳盡的說明。然而，通過對前文的研讀，對各實施方式的變化和增加對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來說是顯而易見的。 申請人:的意圖是所有的這些變化和增加都落在了本發(fā)明權(quán)利要求所保護的范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種MEMS麥克風(fēng)中的振膜結(jié)構(gòu),其特征在于:包括第一振膜，所述第一振膜包括振膜主體，以及設(shè)置在振膜主體邊緣且與振膜主體一體成型的連接部，還包括與振膜主體連接的引線電極，至少在連接部的表面上沉積一層第二振膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振膜結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述振膜主體為方形，所述連接部為從振膜主體四個角向外延伸的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振膜結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述振膜主體為圓形，所述連接部為多個沿振膜主體邊緣等間距布置的延伸結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振膜結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述振膜主體為圓形，所述連接部為沿振膜主體邊緣整體向外延伸出來的環(huán)形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項所述的振膜結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二振膜從連接部的最外側(cè)邊緣起向振膜本體方向延伸，延伸的距離為從連接部最外側(cè)邊緣到振膜主體中心的距離的1/8-1/20。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的振膜結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二振膜從連接部的最外側(cè)邊緣起延伸至距離振膜本體5 μ m的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的振膜結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二振膜從連接部的最外側(cè)邊緣起延伸至超越振膜本體5 μ m的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振膜結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二振膜位于連接部的下方。
9.一種如權(quán)利要求1所述的振膜結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: a)首先在硅基板氧化層的振膜區(qū)沉積一層用于形成第二振膜的第二薄膜； b)在該第二薄膜上設(shè)置掩膜，將除了第二振膜的區(qū)域全部刻蝕掉； c)在氧化層的振膜區(qū)繼續(xù)沉積一層用于形成第一振膜的第一薄膜； d)在該第一薄膜上設(shè)置掩膜，將除了第一振膜的區(qū)域全部刻蝕掉，構(gòu)成了具有第二振膜補強的第一振膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于:還包括對第一振膜進行摻雜的步驟。
【文檔編號】H04R7/00GK104270701SQ201410525743
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】蔡孟錦 申請人:歌爾聲學(xué)股份有限公司