用于微機械麥克風(fēng)的網(wǎng)格套網(wǎng)格式背板的制作方法
【專利說明】用于微機械麥克風(fēng)的網(wǎng)格套網(wǎng)格式背板
[0001]相關(guān)申請
[0002]本專利申請要求2013年5月29日提交的在先提交且共同在審的美國臨時專利申請61/828，664的權(quán)益，其全部內(nèi)容在此通過引用方式并入。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明涉及一種微機械系統(tǒng)(“MEMS ” )、例如MEMS麥克風(fēng)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種MEMS麥克風(fēng)系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括膜和與膜相對的對電極，所述對電極還與相對于膜的位置無關(guān)地被稱作背板。該背板包括一個或多個與其它設(shè)備層附接的附接區(qū)、以及穿通區(qū)。在此穿通區(qū)被稱作網(wǎng)格，其由具有多個開孔的層組成，所述開孔還被稱作通氣孔，其允許空氣在膜與背板之間移動。在麥克風(fēng)系統(tǒng)中，較小的通氣孔的優(yōu)點在于提供了較高的靈敏度和較好的顆粒過濾性，但是缺點在于提供了較大的噪音。此外，較薄的背板的優(yōu)點在于提供了較小的噪音但是缺點在于具有較低的強度和穩(wěn)健性。本發(fā)明通過使用一種包含在另一種中的兩種開口圖案來實現(xiàn)性能要求、包括靈敏度、噪音、以及穩(wěn)健性的優(yōu)化。
[0005]在網(wǎng)格內(nèi)，可以將通氣孔限定為圓形開孔、多角形開孔、或者由曲線段或直線段組成的任何可能形狀的開孔的任意組合。在某些實施例中，采用具有合適的間隔和布置方式的通氣孔，通氣孔之間的剩余材料可以構(gòu)成具有統(tǒng)一寬度的梁?？梢栽诒嘲宓母鲄^(qū)域中使用各種梁寬度，并且由通氣孔形成的棋盤式圖案可以為規(guī)則或不規(guī)則的并且可以形成六角形網(wǎng)格、矩形網(wǎng)格、三角形網(wǎng)格、或者由直梁或曲梁組成的任何其它的多角形網(wǎng)格。在本發(fā)明中，第二網(wǎng)格圖案形成在第一網(wǎng)格圖案的開口中。第二圖案能夠由第一圖案的粗結(jié)構(gòu)框架所支撐的細材料形成。在某些實施例中，可以形成網(wǎng)格圖案的層疊布置結(jié)構(gòu)，其包括位于第二圖案內(nèi)的第三圖案、以及位于第三圖案內(nèi)的第四圖案等。
[0006]在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種MEMS背板。所述MEMS背板包括具有第一高度、由開口形成的第一布置結(jié)構(gòu)、以及開口之間的第一寬度的第一網(wǎng)格圖案，所述MEMS背板還包括具有第二高度、由通氣孔口形成的第二布置結(jié)構(gòu)、以及通氣孔口之間的第二寬度的第二網(wǎng)格圖案。第二網(wǎng)格圖案包含在由第一網(wǎng)格圖案形成的開口中。
[0007]本發(fā)明的其它方面將通過考慮具體描述和附圖而變得顯而易見。
【附圖說明】
[0008]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的MEMS麥克風(fēng)系統(tǒng)的剖視圖。
[0009]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的背板的俯視圖，其示出背板的當前的技術(shù)狀態(tài)，所述背板具有開孔板結(jié)構(gòu)并且具有由通氣孔之間的寬度不統(tǒng)一的材料形成的網(wǎng)格。
[0010]圖3a、3b、3c、以及3d為背板的俯視圖，其示出第一網(wǎng)格圖案結(jié)構(gòu)的不同實施方式以及包含在由第一圖案形成的開口中的第二網(wǎng)格圖案結(jié)構(gòu)的不同實施方式。
[0011]圖4為圖3a和3b的背板的側(cè)向剖視圖。
[0012]圖5為背板的側(cè)向剖視圖，所述背板具有第一網(wǎng)格和包含在由第一圖案形成的開口中的第二網(wǎng)格圖案，其中，第二圖案在背板的上層和下層之間交替布置。
【具體實施方式】
[0013]在具體解釋本發(fā)明的任意實施例之前，將理解本發(fā)明不限制其申請在下面的描述中給出或者下面的附圖中圖示的組件的構(gòu)造和布置的細節(jié)。本發(fā)明能夠為其它實施例并且能夠以各種方式實際或執(zhí)行。
[0014]圖1為MEMS麥克風(fēng)系統(tǒng)100的一部分的側(cè)向剖視圖。如下文進一步的詳細描述，該系統(tǒng)包括響應(yīng)于聲壓而移動的膜102、以及與膜相對的對電極(稱作背板)104。電路檢測膜102相對于背板104的移動(例如，由于電容變化)并且產(chǎn)生指示聲壓(即聲音)的電信號。CMOS和/或ASIC部件(例如，與系統(tǒng)100集成或者屬于系統(tǒng)100的外部)處理該電信號。
[0015]如圖1所示，背板104包括實體區(qū)和允許空氣在膜102和背板104之間通過的穿通區(qū)(洞或孔)106的組合。在已有的系統(tǒng)中，背板104包括包含多個圓孔106的實體板(參見圖2)。某些已有的系統(tǒng)可以將絕緣層與導(dǎo)電層組合以作為背板的一部分。
[0016]圖3a為背板104的俯視圖，該背板104具有第一網(wǎng)格圖案和包含在由第一圖案形成的開口內(nèi)的第二網(wǎng)格圖案。特別地，如圖3a所示，背板104具有六角形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)110形成的第一圖案。由元件112之間的開口形成的第二網(wǎng)格圖案包含在每個主網(wǎng)格結(jié)構(gòu)110中，其中，所示的兩個不同的實施例由六角形和五角形網(wǎng)格開口圖案的組合組成、或者由六角形和梯形網(wǎng)格開口的組合組成。第一圖案由較寬的材料和/或較厚的層組成并且由此充當具有下述特征的結(jié)構(gòu)層，該結(jié)構(gòu)層除了提供電感測功能之外還對背板提供額外的剛度和強度。相應(yīng)地，第二圖案的兩個示例提供了由較小開口形成的還能夠位于較薄的層中的微細圖案。通過采用在通氣孔口之間具有更窄且更薄的元件的更易碎的網(wǎng)格材料，第二圖案能夠用于防止碎片和其它外部材料與膜102接觸并且能夠用于在具有較小的聲音信噪比損失的情況下增大膜的電容區(qū)域。在某些實施例中，第二圖案由不同于第一圖案的材料形成(例如，具有不同的剛度、不同的內(nèi)應(yīng)力、不同的強度、不同的電導(dǎo)性、不同的介電常數(shù)的材料)。應(yīng)該理解的是，第二圖案可包括不同于第一網(wǎng)格圖案的網(wǎng)格圖案。例如，第一圖案可包括六角形網(wǎng)格圖案并且第二圖案可包括三角形網(wǎng)格圖案。還應(yīng)該理解的是，在第一圖案的開口中可以使用不同的第二網(wǎng)格圖案(即，不同大小和/或不同形狀的開孔114)。在某些實施例中，第二網(wǎng)格可以在背板上具有變化以調(diào)整背板上的電容的分布從而例如可以提高設(shè)備靈敏度、或者以控制顆粒過濾性。此外，在某些實施例中，第二圖案的由此產(chǎn)生的梁元件112(即，第二圖案開口之間的材料紐帶)的厚度或大小與第一圖案的梁元件110不同。第一圖案110中的網(wǎng)格可以由與第二圖案112中的網(wǎng)格相同的材料層或不同的材料層構(gòu)成。圖3b示出了周界附接區(qū)120 (例如，由沒有被穿通的圓形周界組成)和使得第一網(wǎng)格圖案在該周界區(qū)域終結(jié)的關(guān)聯(lián)方式的一個實施例。圖3b中所示的實施例中的背板的周界122周圍的第二圖案在已經(jīng)被去除并且只有背板的中央包含有第二圖案。圖3c示出了背板104的平面視圖，在該背板104中，由直線段和曲線段形成的粗式的第一網(wǎng)格圖案獨立于由六角形開口形成的第二網(wǎng)格圖案。圖3d示出了背板104的平面視圖，在該背板104中，由第一層中的大開口和小開口組成的粗式的第一網(wǎng)格圖案獨立于由圓開口以及槽的不規(guī)則布置所形成的第二網(wǎng)格圖案。位于第一圖案的周界周