專利名稱：電容式傳聲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用作孩i機電系統(tǒng)(micro-electro-mechanical-system, MEMS ) 傳聲器的電容式傳聲器。
本申請要求日本專利申請No. 2007-206462的優(yōu)先權，其內容在此引入 作為參考。
背景技術：
通常，各種種類的小型硅電容式傳聲器通過半導體裝置制造工藝而被制 造。它們在諸如專利文件1、專利文件2、專利文件3和非專利文件1這樣 的各種文件中得以公開。
專利文件]:公開號為No. H09-508777的日本專利申請
專利文件2:公開號為No. 2004-506394的日本專利申請
專利文件3:美國專利No. 4,776,019
非專利文件1: 由Japanese Institute of Electrical Engineers (日本電氣工 程師學會)公開的MSS-01-34
前述電容式傳聲器作為MEMS傳聲器而為人所知，這些電容式傳聲器 的每一個都包括隔膜和與沉積在基板上的薄膜相對應的板件，其中隔膜和板 件彼此隔開并被支承在基板上方。隔膜由于聲壓而振動以便用作運動電極， 該隔膜與用作固定電極的板件相對，以使得平行板電容器(parallel-plate condenser)由隔膜和板件形成。當隔膜由于聲波而振動時，電容器的靜電電 容(electrostatic capacitance )由于其移位而變化。3爭電電容的變化量^皮轉換 成電信號。
當聲波經(jīng)由在隔膜和板件之間形成的間隙而傳播到后腔(其由隔膜隔 開)中時，聲波沿隔膜的兩側傳播，由此導致電容式傳聲器的靈敏度降低。 當后腔被隔膜完全關閉時，會變得難以在后腔的內壓和大氣壓力之間建立平 衡。這會導致對隔膜的意外損壞，或使得電容式傳聲器的靈敏度不穩(wěn)定。因 此，使得基板和隔膜之間的間隙的高度盡可能的低以及因此而增加間隙的聲
阻是非常重要的。
當基板和隔膜之間的間隙的高度減小時，有這樣的可能性被施加有大 的風壓(wind pressure)或大沖擊的隔膜易于與基板接觸。在這種情況下， 隔膜可能意外地粘到或固定到基板上；因此，常規(guī)公知的電容式傳聲器的最 大聲壓額定值降低且對沖擊抵抗性弱。
于運動電極和固定電極(它們彼此相對地定位)之間距離的比值，通過改善 隔膜的振動特性，以及通過減小寄生電容(其并不對電容器的靜電電容的變 化做出貢獻)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種具有改進的靈敏度的小型電容式傳聲器。 本發(fā)明的電容式傳聲器包括基板、隔膜、板件和支承結構.其中，基板 在后腔中具有開口 ，隔膜由具有導電特性的沉積膜構成并且包括被定位為與 基板的開口及其周圍區(qū)域相對的中心部和從中心部沿徑向方向延伸的多個 臂，板件由具有導電特性的沉積膜構成并且被定位為與隔膜相對，支承結構 用于將隔膜的周邊和板件的周邊支承在基板上方同時使隔膜和板件彼此絕 緣。由沉積膜構成的支承結構形成基板和隔膜之間的第一間隙以及隔膜和板 件之間的第二間隙。此外，從基板凸伸的多個突出部沿圓周方向形成在多個 臂之間的隔膜的中心部中。
以上，隔膜在平面圖中具有齒輪狀形狀，該隔膜包括中心部和從中心部 沿徑向方向延伸的多個臂。這改進了隔膜的基于聲波的振動特性。在此，聲 波可經(jīng)由隔膜的臂之間的切口傳播以便進入隔膜的背面空間(其與板件相 對)。朝向隔膜的背面?zhèn)鞑サ穆暡ㄊ闺娙菔絺髀暺鞯撵`敏度降低。在隔膜被 定位為與基板相對的區(qū)域中，朝向隔膜的背面?zhèn)鞑サ穆暡S著隔膜和基板之 間的聲阻變大而被極大地衰減。該聲阻極大地依賴于區(qū)域的寬度(即，隔膜 沿徑向方向的長度)、區(qū)域的高度(即，隔膜和基板之間的距離)和臂的寬 度(即，隔膜沿圓周方向的長度)。區(qū)域的寬度在沿隔膜中心部的圓周方向 接合的臂之間的切口減小。即，聲阻能通過增加臂的寬度而被增加，換句話 說，通過減小形成在相鄰臂之間的切口的寬度而被增加。相反，隔膜的振動 特性能通過減小臂的寬度而被改進，換句話說，通過增加形成在相鄰臂之間
的切口的寬度而被改進。因此，本發(fā)明的電容式傳聲器的特征在于突出部沿 隔膜中心部的圓周方向形成在臂之間的切口中。由于突出部的形成，這減小 了隔膜的中心部中的區(qū)域的高度(其中，隔膜被定位為與基板相對)。即， 本發(fā)明被設計以在切口形成在隔膜中時，防止聲阻在沿隔膜中心部的圓周方 向的相鄰臂之間的切口中減小，以便改進振動特性。這使得可以基于隔膜的 突出部和基板之間的間隙的高度來控制聲阻(其在聲頻特性中將后腔從隔膜 和板件之間的間隙隔離)。當隔膜的突出部和基板之間的間隙使用相對低的 高度時，隔膜容易地接觸基板。在此情況下，隔膜和基板之間的接觸面積被 限制。當隔膜和基板之間的接觸面積變小時，隔膜將變得難以貼附和固定到 基板，即使是當隔膜意外地與基板接觸時。簡而言之，本發(fā)明提供了具有改 進的靈敏度的小型電容式傳聲器，其中，隔膜的突出部和基板之間的間隙的 高度被設計為較小。
突出部可由避免在隔膜和基板之間發(fā)生短路的絕緣材料構成。 在電容式傳聲器中，隔膜由具有導電特性的沉積膜構成，并且板件由具 有導電特性的沉積膜構成。此外，板件的中心和周邊端部之間的距離比隔膜 的中心和周邊端部之間的距離短。在此，在形成在隔膜的相鄰臂之間的切口
中沒有寄生電容發(fā)生，在該切口處，隔膜被定位為與板件相對；囚此，可以
減小電容式傳聲器的寄生電容的總量。由于隔膜和板件二者都利用導電沉積 膜形成，不需要引入制造的復雜步驟，在該步驟中用于形成電極的導電膜與
絕緣膜的指定部分接合；因此，可以簡化制造工藝。
此外，突出部形成在隔膜的中心部和臂二者中，其中，形成在中心部的 突出部沿徑向方向與形成在臂中的突出部交替定位。臂的突出部被形成以橫 跨臂。每個形成在中心部的突出部的相對端沿徑向方向被定位為與形成在相 鄰臂中的突出部相對。
如上所迷，中心部的突出部彼此隔開并且以它們之間的指定距離(或非 突出部長度)定位。當中心部的突出部之間的非突出部長度增加時，與形成 在隔膜中心部的環(huán)形突出部的其它結構相比，可以減小隔膜中心部的突出部 貼附和固定到基板的可能性。此外，每個形成在隔膜中心部的突出部的相對 端被定位為與形成在臂中的突出部的末端相對。這引導聲波在沿圓周方向形 成在中心部的突出部和臂的突出部之間的窄空間內傳播。由于突出部的分開 排列，聲阻可能略微減小；然而，可以通過減小隔膜的沿徑向方向的臂的突
出部和中心部的突出部之間的空間的寬度來抑制聲阻的減小，即使是當中心 部的突出部之間的非突出部長度增加的時候。
優(yōu)選的是，臂的突出部利用隔膜的沿徑向方向的波紋度而形成。隔膜沿 徑向方向的波紋度使得隔膜更加容易由于聲波而振動。這進一 步改進了電容 式傳聲器的靈敏度。
優(yōu)選的是，多個孔形成在隔膜的臂中。孔減小了臂的剛度，從而使得隔 膜更加容易由于聲波而振動。這進一步改進了電容式傳聲器的見敏度。
優(yōu)選的是，多個臂被形成并且定位為與形成在隔膜的相鄰臂之間的切口 相對。由于板件的臂與隔膜的臂交替設置，并且不定位為與隔膜的臂相對， 可以明顯減小隔膜固定端處的寄生電容。由此，可以進一步改進電容式傳聲 器的靈敏度。
在該連接中，支承結構包括多個第一支承件和多個第二支承件，每個第 一支承件具有絕緣特性并用于將隔膜的周邊支承在基板上方，并且每個第二 支承件具有絕緣特性并用于將板件的周邊支承在基板上方。每個第一支承件 和第二支承件都包括上絕緣部和下絕緣部以及夾在上絕緣部和下絕緣部之 間的保護電極。


參考以下附圖詳細描述本發(fā)明的這些和其他目的、方面和實施例。
圖1是顯示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的包括板件、隔膜和基板的電容式
傳聲器的MEMS結構平面圖。
圖2A是沿圖1中的線2A-2A剖切的截面圖。
圖2B是沿圖1中的線2B-2B剖切的截面圖。
圖2C是被圖2A中的圓所包圍的部分2C的放大視圖。
圖3A是顯示了不包括與板件和基板連接的保護電極的電容式傳聲器的
等效電路的電路圖。
圖3B是顯示了包括保護電極的電容式傳聲器的等效電路的電路圖。 圖4是用于解釋電容式傳聲器的制造方法的第一步的截面圖。 圖5是用于解釋電容式傳聲器的制造方法的第二步的截面圖。 圖6是用于解釋電容式傳聲器的制造方法的第三步的截面圖。 圖7是用于解釋電容式傳聲器的制造方法的第四步的截面圖。
圖8是用于解釋電容式傳聲器的制造方法的第五步的截面圖。
圖9是用于解釋電容式傳聲器的制造方法的第六步的截面圖。 圖IO是用于解釋電容式傳聲器的制造方法的第七步的截面圖。
圖11是用于解釋電容式傳聲器的制造方法的第八步的截面圖。
圖12是用于解釋電容式傳聲器的制造方法的第九步的截面圖。 圖13是用于解釋電容式傳聲器的制造方法的第十步的截面圖。 圖14是用于解釋電容式傳聲器的制造方法的第十一步的截面圖。
圖16是用于解釋電容式傳聲器的制造方法的第十三步的截面圖。
圖17是顯示了電容式傳聲器的第一改變例的截面圖。
圖18A是顯示了電容式傳聲器的第二改變例的平面圖。
圖18B是圖18A所示的電容式傳聲器的透視圖。
圖18C是顯示了圖18A所示的電容式傳聲器的結構截面圖。
圖19A是顯示了電容式傳聲器的第三改變例的平面圖。
圖19B是圖19A所示的電容式傳聲器的透視圖。
圖19C是顯示了圖19A所示的電容式傳聲器的結構截面圖。
圖20A是顯示了電容式傳聲器的第四改變例的平面圖。
圖20B是圖20A所示的電容式傳聲器的透視圖。
圖20C是顯示了圖20A所示的電容式傳聲器的結構截面圖。
圖21A是顯示了電容式傳聲器的第五改變例的平面圖。
圖21B是圖21A所示的電容式傳聲器的透視圖。
圖21C是顯示了圖21A所示的電容式傳聲器的結構截面圖。
具體實施例方式
參考附圖通過實例進一步詳細描述本發(fā)明。 1、構造
圖1是顯示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的電容式傳聲器的MEMS結構平 面圖。圖2A是沿圖1中的線2A-2A剖切的截面圖；圖2B是沿圖1中的線 2B-2B剖切的截面圖。
本發(fā)明的電容式傳聲器包括隔膜10和板件20 (它們形成平行板電容 器)、基板30、多個第一支承件50 (用于將隔膜10支承在基板30上方)，
以及多個第二支承件54 (用于將板件20支承在基板30上方)。
例如，基板30是厚度范圍從500iam至600jim的單晶硅基板。形成后腔 32側壁的通孔30a被形成為貫穿基板30。通孔30a的開口 30b使后腔32通 向大氣壓力空間。后腔32的開口 30b被定位為基本在隔膜10的中心部12 下方。后腔32被封裝結構(未示出)關閉；因此，后腔經(jīng)由基板30和隔膜 IO之間的間隙與大氣壓力空間連通。后腔32用作壓力腔，用于緩沖從基板 30施加到隔膜10的壓力變化。
隔膜IO是由摻有諸如磷(P)這樣的雜質的多晶硅構成的單層導電沉積 膜?？梢詫⒏裟ば纬蔀榘▽щ娔ず徒^緣膜的多層結構。本實施例通過以單 層結構形成隔膜10來簡化制造工藝。隔膜10的外周邊通過第一支承件50 被支承在基板30的上方，該第一支承件具有柱形形狀和絕緣特性。例如， 第一支承件50由氧化硅膜構成。隔膜IO在平面圖中具有齒輪狀形狀，其中 它包括中心部12 (具有盤狀形狀，被定位為與后腔32的開口 30b及其周圍 區(qū)域相對)和多個臂14(從中心部2的周邊沿徑向方向延伸)。與具有圓形 輪廓和矩形輪廓的隔膜(未示出)的其它實例相比，具有齒輪狀形狀的隔膜 10沿徑向方向彈性模量減小。多個孔16形成在臂14中，以便進一步減小沿 徑向方向的隔膜10的彈性模量。本實施例的隔膜IO具有指定尺寸，即，厚 度為0.5[im、半徑為0.5mm,中心部12的半徑為0.35mm,且臂14的長度 為0.15mm。
向下朝向基板30凸伸的多個突出部12a和14a形成在被定位為與基板 30相對的隔膜10的背面的指定區(qū)域中。特定地，突出部14a形成在臂14 的背面上，而突出部12a形成在中心部12的背面上。突出部12a和14a二 者都被定位為與后腔32的開口 30b的周圍區(qū)i或垂直地匹配，由此在后腔32 的開口 30b的周圍區(qū)域中減小隔膜10和基板30之間的間隙高度(見圖2C 中的高度H)。隔膜10和基板30之間的間隙與可能擾亂聲波在后腔32中的 傳播的聲阻(acoustic resistance )密切相關。應用于后腔32的聲阻以與頻率 相關的函數(shù)的形式表示。
當具有平背面的隔膜10 (不具有突出部12a和14a)被定位為與具有平 表面的基板30相對時，有必要減小基板30上方隔膜10的整個面積上的高 度，由此減小應用于后腔32的聲阻。然而，這使得當隔膜10意外地與基板 30接觸時隔膜10更易于貼附或固定到基板30上。由于突出部12a和14a的
形成，可以局部地減小隔膜10和基板30之間的間隙高度，同時防止隔膜IO 貼附或固定到基板30上。這增加了應用于后腔32的聲阻。相對于沿隔膜IO 的徑向方向(沿從中心到周邊的方向)傳播的聲波，可以通過減小突出部12a 和14a與基板30之間的高度H和通過增加突出部]2a或14a沿隔膜10的徑 向方向的長度L來增加應用于后腔32的聲阻。
如圖1所示，突出部12a形成在隔膜10的中心部12中，其方式是它們 沿圓周方向排列在臂14之間并且沿圓周方向被大致與臂14之間的寬度相對 應的非突出部長度段隔開。突出部12a的這種排列允許隔膜10不易于貼附 或固定到基板30上。在沒有突出部12a形成在中心部12中的非突出部長度 段中，優(yōu)選的是，通過臂14的突出部14a來增加應用于腔32的聲阻。即， 優(yōu)選的是，每個突出部12a的相對端被定位為在徑向方向上與臂14的鄰近 突出部14a相對。為了增加沿圓周方向的突出部12a和突出部14a之間的聲 阻，優(yōu)選的是，突出部12a和14a之間的距離W (見圖2B ) 4^為盡可能地 減小。
如圖2B所示，臂14的突出部14a通過隔膜10沿徑向方向的波紋度 (waviness)而形成。當隔膜10沿徑向方向的波紋度橫過應力集中的臂14 時，隔膜IO沿徑向方向的彈性模量被進一步減小。
板件20是由摻有諸如磷(P )這樣的雜質的多晶硅構成的單層導電沉積 膜?？梢詫寮?0形成為包括導電膜和絕緣膜的多層結構。由于板件20形 成為單層結構，因此本實施例簡化了制造工藝。板件20的周邊通過第二支 承件54而被支承在基板30上方，每個第二支承件具有絕緣特性。板件20 被定位為與隔膜10相對。高度大約為4pm的間隙40形成在板件20和隔膜 10之間。第二支承件54在指定區(qū)域中將板件20和基板30垂直地連接在一 起，該指定區(qū)域對應于平面圖中形成在隔膜10的臂14之間的切口。即，板 件20的中心和周邊端部之間的距離比隔膜10的中心和周邊端部之間的距離 短。該結構使得板件20難以振動。
板件20具有包括中心部22 (其中心大致與隔膜10的中心部12的中心 匹配，并且其直徑小于隔膜10的中心部12的直徑)和多個臂24的齒輪狀 形狀，該多個臂從中心部22沿徑向方向延伸。板件20的臂24被定位為與 形成在隔膜10的臂14之間的切口相對應。換句話說，隔膜10的臂14被定 位為與形成在板件20的臂24之間的切口相對應。該結構減小了在隔膜10
的固定端附近、隔膜10和板件20彼此相對地定位的總體相對面積；因此， 可以減小電容式傳聲器的寄生電容。如圖1所示，多個孔26依序地形成在 板件20的中心部22和臂24中?？?6用作允許聲波(進入到封裝結構中， 未示出)通過板件20傳播并到達隔膜10的音孔。板件20被設計為具有指 定尺寸，即，厚度為1.5|am,中心部22的半徑為0.3mm,以及每個臂24的 長度為O.lmm。
如圖2A所示，每個第二支承件54包括上絕緣部541、保護電極542和 下絕緣部543,其中，保護電極542夾在上絕緣部541和下絕緣部543之間。 隔月莫10通過上絕緣部541和下絕緣部543與才反件20絕緣。例如，上絕緣部 541和下絕緣部543 二者都利用氧化硅膜形成。為了與隔膜10同時形成保護 電極542，優(yōu)選的是，保護電極542由與隔膜IO相同的材料構成。保護電極 542被設定為與板件20或基板30具有相同的電勢。保護電極542被插在上 絕緣部541和下絕緣部543之間，以便減小電容式傳聲器的寄生電容。在這 一點上，可以從第二支承件54中省略保護電極542。
圖3A和3B是電路圖，每個都用于解釋電路的運作，該電路用于以電 信號形式檢測靜電電容的變化(在隔膜10和板件20之間)。
供給泵(charge pump ) CP以穩(wěn)定的方式向隔膜0施加偏置電壓(bias voltage )。與隔膜10和板件20之間的靜電電容的變化值相對應的電壓被提 供給前置放大器(pre-amplifier) A。由于隔膜10與基板30短路，在不包括 保護電極542的圖3A的電路中，板件20和基板30之間產(chǎn)生寄生電容。
在包括保護電極542的圖3B的電路中，前置放大器A的輸出端子連接 到保護電極542，以便利用前置放大器A形成電壓跟隨器(voltage follower ), 由此激活保護電極542。即，電壓跟隨器控制板件20和保護電極542以被設 定同一電勢；由此，可以去除板件20和保護電極542之間的寄生電容。由 于隔膜10與基板30短路，保護電極542和基板30之間的電容變得與前置 放大器A的輸出無關。由于保護電極542的設置，可以進一步減小電容式傳 聲器的寄生電容。
供給泵CP和前置放大器A可被設置在與具有MEMS結構的管芯(die ) 獨立設置的另一個管芯中；替代地，它們能設置在具有MEMS結構的管芯 中。
2、制造方法
接下來，將參考圖4至16詳細描述本實施例的電容式傳聲器的制造方法。
在如圖4所示的制造方法的第一步中，具有凹部500a和500b (與突出 部12a和14a對應)的第一絕緣膜500形成在基板300 (其例如是單晶硅基 板)的表面上。第一絕緣膜500是通過等離子體化學氣相沉積(即，等離子 體CVD )形成的2(im厚的氧化硅膜。凹部500a和500b通過光刻和蝕刻形 成在第一絕緣膜500中。具體地說，凹部500a和500b通過利用光致抗蝕掩 模Rl (且被應用于第一絕緣膜500的整個表面上，然后經(jīng)歷構圖)進行蝕 刻而形成。第一絕緣膜500用作用于在隔膜10和基板30之間形成間隙的犧 牲膜。該第一絕緣膜500還用于形成將隔膜10支承在基板30上方的第一支 承件50,用于形成將板件20支承在基板30上方的第二支承件54,和用于 形成下絕緣部543。
在如圖5所示的制造方法的第二步中，第一導電膜00 (用于形成隔膜 10和保護電極542 ) -f皮沉積在第一絕緣膜500的表面上。因此，凹部500a 和500b造成在第一導電膜100上的波紋，由此形成突出部12a和14a。第一 導電膜100通過減壓CVD以0.5pm的厚度形成并由#^有磷(P )的多晶硅構 成。第一導電膜100還沉積在基板30的背面上。
在如圖6所示的制造方法的第三步中，利用光致抗蝕掩模R2執(zhí)行諸如 反應離子蝕刻(reactive ion etching: RIE )這樣的各向異性蝕刻，以便選擇性 地蝕刻第一導電膜100,其由此被以指定的形狀處理。因此，可以以0.5pm 的厚度形成隔膜10,形成通孔16、保護電極542和延伸導線13 (見圖16)。 為了方便，延伸導線13未在圖1中示出。然后，光致抗蝕掩模R2被移除。
在如圖7所示的制造方法的第四步中，第二絕緣膜300和第二導電膜200 相繼沉積在第一絕緣膜500和第一導電膜100的表面上。例如，第二絕緣膜 300是通過等離子體CVD形成的4|im厚的氧化硅膜。第二絕緣膜300用作 用于在隔膜10和板件20之間形成間隙的犧牲膜，其中，它還用于形成第二 支承件54的上絕緣部541。第二導電膜200是1.5pm厚的摻有磷(P)的多 晶硅膜并通過減壓CVD形成。第二導電膜200也沉積在基板300的背面上。
在如圖8所示的制造方法的第五步中，利用光致抗蝕掩模R3執(zhí)行諸如 反應離子蝕刻(RIE)這樣的各向異性蝕刻，以便選擇性地蝕刻第二導電膜 200，其由此被以指定的形狀處理。因此，可以以t.5pm的厚度形成板件20,
形成通孔26、和如圖16所示的延伸導線23。為了方便，圖l未示出延伸導 線23。然后，光致抗獨掩模R3被移除。
在如圖9所示的制造方法的第六步中，第三絕緣膜400形成在第二絕緣 膜300和第二導電膜200的表面上。例如，第三絕緣膜400是通過等離子體 CVD形成的0.3jam厚的氧化硅膜。
在如圖10所示的制造方法的第七步中，利用光致抗蝕掩模R4執(zhí)行蝕刻， 以便選擇性地蝕刻第三絕緣膜400和第二絕緣膜300,由此形成電極抽取孔 Hl (用于顯露隔膜10的延伸導線13 )和電極抽取孔H2 (用于顯露板件20 的延伸導線23)。然后，光致抗蝕掩模R4被移除。
在如圖11所示的制造方法的第八步中，第三導電膜600被沉積以覆蓋 第一導電膜IO()顯露在電極抽取孔HI中的表面以及第二導電膜200顯露在 電極抽取孔H2中的表面以及第三絕緣膜400的表面。例如，第三導電膜()OO 由Al-Si構成并通過濺射形成。
在如圖12所示的制造方法的第九步中，利用光致抗蝕掩模R5執(zhí)行利用 混合酸(mixed acid)的濕法蝕刻，以便選擇性地蝕刻第三導電膜600，其由 此被以指定的形狀處理。因此，可以形成第一電極62 (連至隔膜10的延伸 導線13)和第二電極61 (連至板件20的延伸導線23)。然后，光致抗蝕掩 模R5被移除。
在如圖13所示的制造方法的第十步中，沉積在基板30背面的第二導電 膜.200和第一導電膜100被拋光和被移除。然后，基板30的背面被進一步 拋光以便將基板300的厚度范圍調整到500(im至600pm。
在如圖14所示的制造方法的第十一步中，利用光致抗蝕掩模R6執(zhí)行諸 如深反應離子蝕刻(deepRIE)這樣的各向異性蝕刻，以便選擇性地蝕刻基 板30,由此形成底部到達第一絕緣膜500的通孔30a。然后，光致抗蝕掩模 R6被移除。
在如圖15所示的制造方法的第十二步中，利用光致抗蝕掩模R7執(zhí)行利 用緩沖氫氟酸(buffered HF)的濕法蝕刻，以便選擇性地蝕刻和移除第三絕 緣膜400、第二絕緣膜300和第一絕緣膜500。形成在第二導電膜200中的 孔26為形成在第二導電膜200和第一導電膜100之間的指定間隙供應蝕刻 劑。形成在第一導電膜100中的多個孔(與隔膜10的臂14的孔16相對應) 為形成在第一導電膜100和基板30之間的指定間隙供應蝕刻劑?；?0的
通孔30a為第一絕緣膜500提供蝕刻劑。當?shù)谌^緣膜400、第二絕緣膜300 和第 一絕緣膜500全都由相同材料形成時，它們可在此步驟中被相繼地移除。
在如圖16所示的制造方法的第十三步中，光致抗蝕掩模R7被移除；然 后，執(zhí)行切割；由此，可以完成具有如圖16所示的電容式傳聲器的MEMS 結構的管芯的制造。
3、改變例
本發(fā)明能以多種方式改變；由此，將詳細描述改變例。 (1 )第一改變例
圖17顯示了電容式傳聲器的第一改變例，其中，突出部12a和14a(其 從隔膜10的背面朝向基板30凸伸)利用與第一導電膜IOO接合的絕緣膜101 而形成。為了利用絕緣膜101形成突出部12a和14a，在圖5所示的第二步 之前，第 一絕緣膜500的凹部500a和500b嵌有絕緣膜101;然后，絕緣膜 101的表面部分通過切裁和拋光中的至少一種方法被移除。在這一點上，氮 化硅膜(其能獨立于第一絕緣膜500而被移除)可被選作絕緣膜101。 (2)第二改變例
將參考圖]8A至18C描述電容式傳聲器的第二改變例。
在第二改變例中，突出部12a (從隔膜10朝向基板30凸伸)的每一個 都利用絕緣膜]01形成，該絕緣膜101嵌入在形成于第一導電膜00中的多 個狹縫1001之間。為了簡便，圖18A至18C未示出形成在隔膜10和板件 20中的蝕刻孔，其中，板件20用虛線畫出。
接下來，將詳細描述利用絕緣膜101形成突出部1002。在如圖5所示的 制造方法的第二步之后，第一導電膜IOO被蝕刻以便暴露凹部500a(這些凹 部在如圖4所示的第一步中形成)，由此在第一導電膜100上方形成狹縫 1001。在蝕刻完成之后，絕緣膜(包括氮化硅膜)101形成在第一導電膜100 上并且嵌入在狹縫]001和凹部500a中。之后，絕緣膜101被蝕刻以便形成 突出部12a。優(yōu)選的是，在平面圖中，突出部1002的輪廓(通過蝕刻形成) 比狹縫1001的輪廓(形成在第一導電膜100上)略大。由此，可以改善第 一導電膜IOO和絕緣膜101之間的附著。由于第二改變例被設計為使得狹縫 1001 (形成在第一導電膜100中)之間的區(qū)域嵌入有絕緣膜101,所以可以 適當?shù)卣{整產(chǎn)生在隔膜IO上的內應力。
上述適于第二改變例的制造方法使得凹部500a在第一導電膜100形成
之前通過蝕刻而形成。替代的，可以在第一導電膜100形成之后形成凹部
500a。在這種情況下，可以利用用于形成狹縫1001的掩模形成凹部500a。
在如圖18A至18C所示的第二改變例中，突出部1002 (它們用絕緣膜 10形成)被定位在隔膜10的鄰接在一起的臂14之間的區(qū)域中。與臂14 的突出部14a (見圖2B)類似，突出部1002可形成并定位在隔膜]0的臂 14中。替代地，多個突出部1002可以周向方式互連在一起；即，可以僅形 成具有圓形形狀的單個突出部1002。 (3 )第三改變例
接下來，將參考圖19A至19C描述電容式傳聲器的第三改變例。在第 三改變例中，多個隔膜突出部2001 (從隔膜10朝向基板30凸伸)利用絕緣 膜101形成在第一導電膜100上方。為了簡便，圖19A至19C未示出形成 在隔膜10和板件20中的蝕刻孔，其中，板件20用虛線畫出。
隔膜突出部2001利用絕緣膜101 (包括氮化硅膜)形成，其中它們從隔 膜10向下凸伸。在如圖19A至19C所示的第三改變例中，三組隔膜突出部 2001 (每一個以圓形棒狀形狀形成)沿圓周方向排列并且順序地沿徑向方向 排列。由此，隔膜突出部2001防止聲波(其進入隔膜10的臂14之間的區(qū) 域中)進入后腔32。由于隔膜突出部2001每一個利用絕緣膜10以圓形棒 狀形狀形成，所以可以可靠地防止隔膜10意外地貼附到基板30上。
隔膜突出部2001并不必須限于以上提到的形狀和位置；由此，它們能 可替代地沿圓周方向定位；替代地，它們可定位在隔膜10的臂14中。 (4)第四改變例
接下來，將參考圖20A至20C描述電容式傳聲器的第四改變例。多個 基板突出部3001利用絕緣膜101形成，并且從基板30指向板件20的臂24, 以使得形成在隔膜0和基板30之間的聲阻位于隔膜10的臂14之間區(qū)域的 周邊中。為了簡1更，圖20A至20C未示出蝕刻孔，其中，板件20用虛線畫 出。
在如圖20A至20C所示的第四改變例中，基板突出部3001的每一個都 利用絕緣膜101 (包括氮化硅膜)以棒狀形狀形成，其中，它們沿隔膜10 的臂14之間區(qū)域的外周邊排列。具體地說，兩組基板突出部3001沿圓周方 向排列并且沿徑向方向交替定位?；逋怀霾?001可靠地阻隔聲波進入隔 膜10的臂14之間的區(qū)域中。當板件20由于與某些東西撞擊而意外地偏斜
或彎曲時，基板突出部3001的末端在板件20與隔膜10接觸之前與板件20 接觸；由此，可以可靠地防止板件20與隔膜IO意外地接觸。 (5 )第五改變例
接下來，將參考圖21A至21C描述電容式傳聲器的第五改變例。 聲阻利用多個隔膜突出部2001和多個基板突出部3001形成在隔膜10 和基板30之間，該隔膜突出部2001利用絕緣膜101形成并且從隔膜10 (相 應于第一導電膜100)指向基板30,該基板突出部3001利用絕緣膜101形 成并且從基板30指向隔膜10的臂14之間的區(qū)域。為了簡便，圖21A至21C 未示出形成在隔膜0和板件20中的蝕刻孔，其中，板件20用虛線畫出。 在圖21A中，隔膜突出部2001用小圓圈指示，而基板突出部3001用小虛線 圈指示。
隔月莫突出部2001和基板突出部3001 二者都利用絕緣膜101 (包括氮化 硅膜)形成并且每個都以棒狀形狀形成。它們被定位在隔膜10的臂14之間 的區(qū)域中以及隔膜10的臂14中。具體地，從隔膜10向下凸伸的兩組隔膜 突出部2001沿圓周方向定位，而從基板30向上朝向隔膜10凸伸的一組基 板突出部3001被定位在該兩組隔膜突出部2001之間，而所有的隔膜突出部 2001和基板突出部3001都順序地沿徑向方向排列。即，隔膜突出部2001 和基板突出部3001交替地定位在隔膜10的臂14中以及隔膜10的臂]4之 間的區(qū)域中。
由此，聲阻通過隔膜突出部2001和基板突出部3001形成在隔膜10和 基板30之間，由此即使是在它們由于與某個東西撞擊而變成接觸的時候， 也可以防止隔膜10意外地貼附基板30。當隔膜10由于聲波而振動時，隔膜 突出部2001 (它們定位在隔膜10的周邊中)與基板突出部3001接觸，由此 即使是在隔膜10的周邊未跟隨"振動著的"中心部時，也可以防止隔膜意 外地變形。由于第五改變例被設計以防止隔膜10意外地變形，可以精確地 檢測電容器由于壓力變化引起的電容變化；由此，可以改進電容式傳聲器的 靈敏度。
本發(fā)明不必限制于實施例和變化例，本發(fā)明可在由所附權利要求限定的 本發(fā)明范圍之內以不同方式作出進一 步修正。
例如，結合本實施例描述的結構、制造工藝和材料僅是說明性的而不是 限制性的。當然，本說明書沒有包括該技術領域的全部內容；因此，為了簡
化本說明書，本技術領域熟知的要素被省略。具體地，在制造方法中，可以 適當?shù)剡x擇膜的其它組分，膜的其它沉積方法，和其它構圖方法以及形成電 容式傳聲器的膜的其它物理組合，膜厚的其它值，膜的其它輪廓等。
權利要求
1、一種電容式傳聲器，包括基板，在后腔中具有開口；隔膜，包括具有導電特性的沉積膜，其中，所述隔膜包括中心部和多個臂，所述中心部定位為與所述開口和所述基板的所述開口的周圍區(qū)域相對，所述多個臂從所述中心部沿徑向方向延伸；板件，包括具有導電特性的沉積膜，所述板件定位為與所述隔膜相對；以及支承結構，用于將所述隔膜的周邊和所述板件的周邊支承在所述基板上方并同時使得所述隔膜和所述板件彼此絕緣，其中，包括沉積膜的所述支承結構形成所述基板和所述隔膜之間的第一間隙以及所述隔膜和所述板件之間的第二間隙，其中，朝向所述基板凸伸的多個突出部在所述多個臂之間沿圓周方向形成在所述隔膜的中心部。
2、 如權利要求1所述的電容式傳聲器，其中，所述多個突出部具有絕 緣特性。
3、 如權利要求1所述的電容式傳聲器，其中，所迷隔膜包括具有導電 特性的沉積膜，其中，所述板件包括具有導電特性的沉積膜，并且其中，所 述板件的周邊端和中心之間的距離比所述隔膜的臂的末端和所述中心部的 中心之間的距離短。
4、 如權利要求1所述的電容式傳聲器，其中，所述多個突出部形成在 所述隔膜的中心部和多個臂中，其中，形成在所述中心部的多個突出部與沿 徑向方向形成在所述多個臂中的多個突出部交替地定位，其中，所述多個突 出部被形成為橫跨所述多個臂，并且其中，形成在所述中心部的每個突出部 的相對端定位為與沿徑向方向形成在相鄰臂中的突出部相對。
5、 如權利要求4所述的電容式傳聲器，其中，形成在所述多個臂中的 多個突出部利用沿徑向方向的所述隔膜的波紋度形成。
6、 如權利要求1所述的電容式傳聲器，其中，多個孔形成在所述多個臂中。
7、 如權利要求1所述的電容式傳聲器，其中，多個切口形成在所述板 件的周邊部中并定位為與所述隔膜的多個臂相對。
8、 如權利要求1所述的電容式傳聲器，其中，所述支承結構包括多個 第一支承件和多個第二支承件，每一個第一支承件都具有絕緣特性，用于將 所述隔膜的周邊支承在所述基板上方，每一個第二支承件都具有絕緣特性， 用于將所述板件的周邊支承在所述基板上方。
9、 如權利要求8所述的電容式傳聲器，其中，所述第二支承件中的每 一個都包括上絕緣部和下絕緣部以及夾在所述上絕緣部和所述下絕緣部之 間的保護電極。
全文摘要
一種電容式傳聲器，包括基板、隔膜、板件和支承結構，其中，基板在后腔中具有開口，隔膜中心部和從中心部沿徑向方向延伸的多個臂，板件被定位為與隔膜相對，支承結構用于將隔膜的周邊和板件的周邊支承在基板上方同時使具有導電特性的隔膜和板件彼此絕緣。支承結構在基板、隔膜和板件之間形成多個間隙。具有絕緣特性的突出部形成在隔膜的中心部和多個臂中，以便朝向基板凸伸并且沿隔膜的圓周方向被彼此分隔開。這防止隔膜意外地貼附和固定到基板，由此改善電容式傳聲器的靈敏度。
文檔編號H04R19/04GK101365258SQ20081014611
公開日2009年2月11日 申請日期2008年8月6日 優(yōu)先權日2007年8月8日
發(fā)明者大村昌良, 平出誠治, 蛯原雄作, 鈴木民人 申請人:雅馬哈株式會社