單隔膜換能器結構的制作方法
【技術領域】
[0001]各種實施例總的涉及換能器結構，該換能器結構可包括隔膜(diaphragm)結構并且能夠生成和/或測量給定的靜電場。
【背景技術】
[0002]許多常規換能器將膜運動轉換成與隔膜撓度的大小成比例的電壓。通常地，這些換能器系統的靈敏度受限于來自各種源的電噪聲形式的信號干擾。例如，在常規電容式麥克風中，一些信號干擾的來源可包括以下項中的一種或多種:在麥克風殼體中的聲音入口開口的大小；穿過電容器間隙的氣流；以及轉換器電路系統的阻抗。
【發明內容】
[0003]在各種實施例中，提供一種換能器結構。該換能器結構可包括具有開口的載體和懸掛結構，該懸掛結構被裝配在載體上并且至少部分地在該載體的開口之上延伸。該懸掛結構可被配置為通過改變懸掛結構和載體之間的距離，在懸掛結構的部分和載體之間提供靜電場；或者該懸掛結構可被配置為響應于被提供在懸掛結構的部分和載體之間的靜電力，改變懸掛結構和載體之間的距離。
【附圖說明】
[0004]在附圖中，相似的附圖標記貫穿不同的視圖通常指的是相同的部件。附圖不一定是按比例的，重點反而通常被放在說明本發明的原理。在下面的【具體實施方式】中，本發明的各種實施例參考下面的附圖進行描述，其中:
[0005]圖1A示出了一種依照各種實施例的換能器結構的剖視圖；
[0006]圖1B示出了圖1A中所示的換能器的頂視圖；
[0007]圖2A示出了一種依照各種實施例的換能器結構的剖視圖；
[0008]圖2B示出了圖2A中所示的換能器的頂視圖；
[0009]圖3A示出了一種依照各種實施例的換能器結構的剖視圖；
[0010]圖3B示出了圖3A中所示的換能器的頂視圖；
[0011]圖4A-4C示出了一種方法的流程圖，該方法可被用于構建依照各種實施例的換能器。
【具體實施方式】
[0012]下面【具體實施方式】涉及附圖，附圖以說明的方式示出了本發明可被實施的特定細節和實施例。
[0013]詞語“示例性(exemplary) ”在本文中被使用意為“作為示例(example)、例證(instance)或者說明(illustrat1n)”。在本文中被描述為“示例性”的任何實施例或設計并不一定被理解為首選的或者優于其他實施例或設計。
[0014]相對于在側面或者表面之“上(over) ”形成的沉積材料使用的詞語“上”，可在本文中被用于意為該沉積材料可“直接在…上(directly on) ”形成，例如與所表明的側面或者表面直接接觸。相對于在側面或者表面之“上(over)”形成的沉積材料使用的詞語“上”，可在本文中被用于意為沉積材料可“間接在…上(indirectly on) ”被形成，以一層或者多層其他的層被布置在所表明的側面或者表面和該沉積材料之間。
[0015]在各種實施例中，隔膜可包括板(plate)或膜(membrane)。板可被理解為是在壓力下的隔膜。此外，膜可被理解為是在張力(tens1n)下的隔膜。雖然各種實施例將在下文中參考膜進行更加詳細的描述，其可替換地可被提供為板，或總的來說被提供為隔膜。
[0016]根據各種實施例，如圖1A和圖1B中所示，換能器結構100被公開。該換能器結構100可包括具有開口 104的載體102和懸掛結構106，懸掛結構106被裝配在載體102上并且至少部分地在載體102的開口 104之上延伸。根據各種實施例，懸掛結構106可通過裝配結構108被裝配在載體102上。在各種實施例中，裝配結構108可被實施為多個裝配結構。
[0017]根據各種實施例，載體102可以是半導體襯底(比如，硅襯底)。載體102可根據給定應用的需求包括以下項或基本由以下項組成:其他半導體材料(比如，鍺、硅化鍺、碳化硅、氮化鎵、銦、氮化銦鎵、砷化銦鎵、銦鎵鋅氧化物)或者其他元素半導體和/或化合物半導體(例如，II1-V化合物半導體(比如，砷化鎵、磷化銦)、I1-VI化合物半導體、三元化合物半導體或四元化合物半導體)。載體102可包括其他材料或材料的組合，或者基本上由其他材料或材料的組合組成，例如根據給定應用的需求可以是各種電介質、金屬和聚合物。載體102可包括例如玻璃和/或各種聚合物，或者基本由玻璃和/或各種聚合物組成。載體102可以是絕緣體上娃(SOI, silicon-on-1nsulator)結構。載體102可以是印刷電路板。載體102可具有在約100 μ m至約700 μ m范圍內的厚度Tl，例如在約150 μ m至約650 μ m的范圍內，例如在約200 μ m至約600 μ m的范圍內，例如在約250 μ m至約550 μ m的范圍內，例如在約300 μ m至約500 μ m的范圍內，例如在約350 μ m至約450 μ m的范圍內。載體102可具有至少約100 μπι的厚度Tl，例如至少約150μπι，例如至少約200 μπι，例如至少約250 μm，例如至少約300 μm。載體102可具有小于或等于約700 μm的厚度Tl，例如小于或等于約650 μ m，例如小于或等于約600 μ m，例如小于或等于約550 μ m，例如小于或等于約500 μ m0
[0018]根據各種實施例，開口 104可通過各種技術(例如，深反應離子蝕刻、各向同性氣相蝕刻、氣相蝕刻、濕蝕刻、各向同性干蝕刻、等離子體蝕刻、激光鉆孔、各種磨削技術等)被形成在載體102中。開口 104可以是正方形或在形狀上基本是正方形。開口 104可以是矩形或在形狀上基本是矩形。根據各種實施例，開口 104可以是圓形或在形狀上基本是圓形。開口 104可以是卵形或在形狀上基本是卵形。根據各種實施例，開口 104可以是三角形或在形狀上基本是三角形。開口 104可以是十字形或基本是十字形形狀。根據各種實施例，開口 104可被形成為給定應用所需求的任何形狀。根據各種實施例，開口 104可被實施為孔，該孔完全貫穿載體102的至少一部分。根據各種實施例，開口 104可被實施為在載體102的表面上的凹口。
[0019]根據各種實施例，懸掛結構106可包括半導體材料(例如，硅)或可基本由半導體材料組成。根據各種實施例，懸掛結構106可根據給定應用所需求的包括以下項或基本由以下項組成:其他半導體材料(比如，鍺、硅化鍺、碳化硅、氮化鎵、銦、氮化銦鎵、砷化銦鎵、銦鎵鋅氧化物)或者其他元素半導體和/或化合物半導體(例如，II1-V化合物半導體(比如，砷化鎵、磷化銦)、I1-VI化合物半導體、三元化合物半導體或四元化合物半導體)。懸掛結構106可包括以下項中的至少一種或或基本由以下項中的至少一種組成:金屬、介電材料、壓電材料、壓阻材料和鐵電材料。根據各種實施例，懸掛結構106可被實施為膜結構。
[0020]根據各種實施例，懸掛結構106可具有在約10nm至約I μ m范圍內的厚度T2，例如在約150nm至約900nm的范圍內，例如在約200nm至約800nm的范圍內，例如在約250nm至約700nm的范圍內，例如在約300nm至約600nm的范圍內，例如在約350nm至約500nm的范圍內，例如在約400nm至約450nm的范圍內。懸掛結構106可具有至少約10nm的厚度T2，例如至少約150nm，例如至少約200nm，例如至少約250nm，例如至少約300nm，例如至少約350nm，例如至少約400nm。懸掛結構106可具有小于或等于約Iym的厚度T2，例如小于或等于約900nm，例如小于或等于約800nm，例如小于或等于約700nm，例如小于或等于約600nm，例如小于或等于約500nm，例如小于或等于約450nm。
[0021]根據各種實施例，懸掛結構106可通過各種制造技術(例如，物理氣相沉積、電化學沉積、化學氣相沉積和分子束外延等)被形成在裝配結構108的頂表面108a之上。
[0022]根據各種實施例，裝配結構108可通過各種制造技術(例如，物理氣相沉積、電化學沉積、化學氣相沉積和分子束外延等)被形成在載體102的頂表面102a的至少一部分之上。裝配結構108的至少一部分可被布置在懸掛結構106的底表面106b和載體102的頂表面102a之間。換言之，裝配結構108可支撐懸掛結構。根據各種實施例，裝配結構108可被配置為使懸掛結構106與載體102電隔離。
[0023]根據各種實施例，裝配結構108可包括各種電介質(例如，氧化硅、氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅酸鹽玻璃)和各種等離子氧化物，或者基本由各種電介質和各種等離子氧化物組成。根據各種實施例，裝配結構108可具有在約I μπι至約300 μm范圍內的厚度T3，例如在約10 μπι至約250 μπι的范圍內，例如在約25 μπι至約200 μm的范圍內，例如在約50 μπι至約150 μm的范圍內，例如在約75 μπι至約100 μm的范圍內。在各種實施例中，裝配結構108可具有至少約I μπι的厚度，例如至少約ΙΟμπι，例如至少約25μπι，例如至少約50 μ m，例如至少約75 μ m。在各種實施例中，裝配結構108可具有小于或等于約300 μ m的厚度，例如小于或等于約250 μ m，例如小于或等于約200 μ m，例如小于或等于約150 μ m，例如小于或等于約100 μ m。
[0024]根據各種實施例，導電層110可被形成在載體102的部分之上。導電層110可被布置在載體102的頂表面102a的部分之上。導電層110可被布置在載體102的頂表面102a由裝配結構108和開口 104劃定的部分之上。根據各種實施例，裝配結構108的內邊沿108e和開口 104的邊沿104a之間的距離Dl可在約I μ m至約