麥克風(fēng)及其制備方法
【專利說(shuō)明】麥克風(fēng)及其制備方法
[0001]相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2014年11月26日在韓國(guó)專利局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2014-0166783號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容引入本文以供參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及麥克風(fēng)以及制備麥克風(fēng)的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種通過(guò)延遲來(lái)自外部的聲音輸入相位而改善其靈敏度的麥克風(fēng)，以及一種制備該麥克風(fēng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]通常，將聲音轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的麥克風(fēng)，近來(lái)已經(jīng)日益小型化，因此，已經(jīng)開發(fā)出了使用MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))的麥克風(fēng)。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)的ECM(駐極體電容式麥克風(fēng))相比，上述MEMS對(duì)濕度和熱耐受，并且有可能小型化和與信號(hào)處理電路一體化。
[0006]已知的兩種類型的MEMS麥克風(fēng)是電容式MEMS麥克風(fēng)和壓電式MEMS麥克風(fēng)。
[0007]電容式MEMS麥克風(fēng)通常包括固定膜和隔膜，因此當(dāng)施加來(lái)自外部的聲壓時(shí)，固定膜與隔膜之間的間隙改變且電容隨著改變。
[0008]聲壓在該過(guò)程中產(chǎn)生的電信號(hào)的基礎(chǔ)上測(cè)量。
[0009]另一方面，壓電式MEMS麥克風(fēng)僅包括振動(dòng)膜，其中當(dāng)外部聲壓使振動(dòng)膜變形、并且通過(guò)壓電效應(yīng)產(chǎn)生電信號(hào)時(shí)，由此測(cè)量聲壓。
[0010]MEMS麥克風(fēng)根據(jù)定向特征能夠被分為非定向(全向)麥克風(fēng)和定向麥克風(fēng)，且定向麥克風(fēng)能夠被分為雙向麥克風(fēng)和單向麥克風(fēng)。
[0011]雙向麥克風(fēng)既接收來(lái)自前面也接收來(lái)自后面的聲音，但是來(lái)自側(cè)面的聲音變?nèi)?，所以其具有聲音的帶狀極化圖(ribbon polar pattern)。
[0012]此外，雙向麥克風(fēng)具有良好的近場(chǎng)效應(yīng)，因此具有大量噪音的體育場(chǎng)廣播經(jīng)常采用它。
[0013]另一方面，單向麥克風(fēng)保持響應(yīng)于來(lái)自廣域的聲音的輸出，但是抵消對(duì)來(lái)自后部的聲音的輸出，從而改善了 S/N比，因此，其產(chǎn)生了清晰的聲音且通常用于語(yǔ)音識(shí)別設(shè)備。
[0014]然而，由于需要兩個(gè)或多個(gè)數(shù)字MEMS麥克風(fēng)和DSP (數(shù)字信號(hào)處理)芯片，定向MEMS麥克風(fēng)的價(jià)格上漲超過(guò)兩倍。
[0015]【背景技術(shù)】部分中公開的以上信息僅為了增強(qiáng)對(duì)發(fā)明【背景技術(shù)】的理解，因此其可能包含不形成本國(guó)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本公開致力于提供一種能夠通過(guò)由晶圓級(jí)封裝(wafer level package)制成的相位延遲膜而小型化的麥克風(fēng)，以及制備該麥克風(fēng)的方法，所述麥克風(fēng)能夠具有更精確的定向性，且能夠更易于制造。
[0017]本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式提供一種制造麥克風(fēng)的方法，其包括:制備具有第一和第二相對(duì)表面的第一基底，然后在第一基底的第一相對(duì)表面上形成具有氧化物膜和多個(gè)槽的振動(dòng)膜；在振動(dòng)膜之上形成各自具有第一和第二相對(duì)表面的犧牲層和固定膜，然后形成貫通固定膜的多個(gè)進(jìn)氣孔；放置要與固定膜連接的第一襯墊、要與振動(dòng)膜連接的第二襯墊、以及用于接合相位延遲部件的結(jié)合襯墊；通過(guò)蝕刻第一基底的第二相對(duì)表面形成第一穿透孔，并通過(guò)部分蝕刻氧化物膜和犧牲層在固定膜與振動(dòng)膜之間形成空氣層；以及將相位延遲部件接合到結(jié)合襯墊上。在某些實(shí)施方式中，相位延遲部件可以通過(guò)以下方式形成:制備具有第一和第二相對(duì)表面的第二基底，然后通過(guò)蝕刻第二基底的第二相對(duì)表面形成溝槽；形成貫穿第二基底的溝槽和第一相對(duì)表面的多個(gè)第二穿透孔；將催化劑沉積在第二基底的第一相對(duì)表面和第二穿透孔；以及用該催化劑合成CNT (碳納米管)。
[0018]在某些實(shí)施方式中，進(jìn)氣口的形成可以包括:在犧牲層的第一相對(duì)表面上形成多個(gè)第一凹坑并在固定膜的第一相對(duì)表面上形成多個(gè)第二凹坑；并且在固定膜的第二相對(duì)表面上形成多個(gè)突起，其中所述突起可以容納到犧牲層的第一凹坑內(nèi)。
[0019]在某些實(shí)施方式中，第一襯墊、第二襯墊或者結(jié)合襯墊的放置可以通過(guò)用金屬的共晶結(jié)合實(shí)施。
[0020]在某些實(shí)施方式中，催化劑可以包括鐵(Fe)。
[0021]在某些實(shí)施方式中，CNT的合成可以包括將氨氣(NH3)和乙炔氣(C2H2)在700 °C的溫度注入石英管，使用CVD(化學(xué)氣相沉積)設(shè)備。
[0022]本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方式提供一種制備麥克風(fēng)的方法，其包括:制備具有第一和第二相對(duì)表面的第一基底，然后在第一基底的第一相對(duì)表面上形成具有氧化物膜和多個(gè)槽的振動(dòng)膜；在振動(dòng)膜之上形成各自具有第一和第二相對(duì)表面的犧牲層和固定膜，然后形成貫穿固定膜的多個(gè)進(jìn)氣孔；放置要與固定膜連接的第一襯墊、要與振動(dòng)膜連接的第二襯墊、和用于接合相位延遲部件的結(jié)合襯墊；通過(guò)蝕刻第一基底的第二相對(duì)表面形成第一穿透孔，并通過(guò)部分蝕刻氧化物膜和犧牲層在固定膜與振動(dòng)膜之間形成空氣層；以及將相位延遲部件接合到結(jié)合襯墊上。相位延遲部件通過(guò)以下方式形成:制備具有第一和第二相對(duì)表面的第二基底，然后通過(guò)蝕刻第二基底的第二相對(duì)表面形成溝槽；形成貫穿第二基底的溝槽和第一相對(duì)表面的多個(gè)第二穿透孔；在第二基底的溝槽、頂部和第二穿透孔沉積氧化鋅納米顆粒；并且用水熱合成在第二基底中以沉積的氧化鋅納米顆粒生長(zhǎng)氧化鋅納米線。
[0023]在某些實(shí)施方式中，在氧化鋅納米顆粒的沉積中，氧化鋅納米顆?？梢匀芙庠谝掖贾?。
[0024]在某些實(shí)施方式中，在水熱合成中，可以使用由硝酸鋅、HMTA(六亞甲基四胺)和PEI (聚乙烯亞胺)組成的水溶液。
[0025]本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方式提供一種制備定向MEMS麥克風(fēng)的方法，其包括:制備具有第一和第二相對(duì)表面的第一基底，然后在第一基底的第一相對(duì)表面上形成具有氧化物膜和多個(gè)槽的振動(dòng)膜；在振動(dòng)膜之上形成各自具有第一和第二相對(duì)表面的犧牲層和固定膜，然后形成貫穿固定膜的進(jìn)氣孔；放置要與固定膜連接的第一襯墊、要與振動(dòng)膜連接的第二襯墊、和用于接合相位延遲部件的結(jié)合襯墊；通過(guò)蝕刻第一基底的第二相對(duì)表面形成第一穿透孔，并通過(guò)部分蝕刻氧化物膜和犧牲層在固定膜與振動(dòng)膜之間形成空氣層；以及將相位延遲部件接合到結(jié)合襯墊上。相位延遲部件通過(guò)以下方式形成:制備具有第一和第二相對(duì)表面的第二基底，然后通過(guò)蝕刻第二基底的第二相對(duì)表面形成溝槽；形成貫穿第二基底的溝槽和第一相對(duì)表面的多個(gè)第二穿透孔；以聚合物涂覆第二基底的溝槽、第一相對(duì)表面和第二穿透孔；以光致抗蝕劑(PR)涂覆部分聚合物；通過(guò)使溝槽與第二穿透孔之間的PR圖案化，在涂覆有PR(光致抗蝕劑)的部分之外的部分蝕刻聚合物；并在已將聚合物蝕刻后除去PR。
[0026]在某些實(shí)施方式中，結(jié)合襯墊可以包括聚合物類結(jié)合材料。
[0027]在某些實(shí)施方式中，以聚合物涂覆的步驟可以包括旋涂或噴涂。
[0028]在某些實(shí)施方式中，聚合物可以包括PE、PMMA、EMMAm PEEK、LCP、PDMS、Tefxel、酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂。
[0029]本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方式提供一種麥克風(fēng)，其包括:具有一個(gè)或多個(gè)第一穿透孔的第一基底；布置在第一基底上并覆蓋第一穿透孔的振動(dòng)膜；以預(yù)定距離布置在振動(dòng)膜之上并具有多個(gè)進(jìn)氣孔的固定膜；以及通過(guò)結(jié)合襯墊接合到固定膜上的相位延遲部件，所述相位延遲部件具有與一個(gè)或多個(gè)第一穿透孔連接的第二穿透孔，并且在第二穿透孔中具有相位延遲材料。
[0030]在某些實(shí)施方式中，相位延遲部件可以包括具有第一和第二相對(duì)表面的第二基底，第二相對(duì)表面具有與第二穿透孔連接的溝槽。CNT(碳納米管)可以形成為相位延遲材料。在某些實(shí)施方式中，CNT可以在第二基底的第一相對(duì)表面上形成并填充第二穿透孔。
[0031]在某些實(shí)施方式中，相位延遲部件可以包括具有第一和第二相對(duì)表面的第二基底，第二相對(duì)表面具有與第二穿透孔連接的溝槽。氧化鋅納米線可以形成為相位延遲材料。
[0032]在某些實(shí)施方式中，氧化鋅納米線可以在第二基底的第一相對(duì)表面上形成，填充穿透孔，并在溝槽內(nèi)形成。
[0033]在某些實(shí)施方式中，相位延遲部件可以包括具有第一和第二相對(duì)表面的第二基底，第二相對(duì)表面具有與第二穿透孔連接的溝槽。聚合物可以形成為相位延遲材料。
[0034]在某些實(shí)施方式中，聚合物可以在第二基底的第一相對(duì)表面上形成，填充第二穿透孔，并在溝槽的第一部分上形成。在某些實(shí)施方式中，溝槽的第一部分可以是與第二基底的第一相對(duì)表面最接近的部分。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，用晶圓級(jí)封裝有可能減小裝置的尺寸。
[0036]由于在某些實(shí)施方式中，在硅基底上形成孔然后形成納米材料或聚合物并接合至麥克風(fēng)以增加相位延遲效應(yīng)，這有可能保證更精確的定向性并改善生產(chǎn)率。
[0037]在某些實(shí)施方式中，不需要數(shù)字處理且僅通過(guò)模擬處理可以達(dá)到定向性，因此能夠降低用于ASIC的成本。
[0038]能夠從本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中獲得或預(yù)期的效果可以在以下詳細(xì)說(shuō)明中直接地或暗示性地描述。
【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的麥克風(fēng)的橫截面圖。
[0040]圖2至圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的制備麥克風(fēng)的基本方法的圖。
[0041]圖6至11是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的制備相位延遲部件的方法的圖。
[0042]圖12至15是顯示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)示例性實(shí)施方式的制備相位延遲部件的方法的圖。
[0043]圖16至19是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)示例性實(shí)施方式的制備相位延遲部件的方法的圖。
【具體