專利名稱：可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是與微麥克風有關，特別是關于一種硅晶凝縮式麥克風的結(jié)構(gòu)設計，可通過以降低振動膜應力，提高對聲音的靈敏度。
背景技術：
因電子產(chǎn)品朝輕薄短小的方向發(fā)展，如何縮小麥克風尺寸，并兼顧其效能成為重要課題，一般微麥克風主要包含有一背板與一振動膜，早期所使用振動膜材料為聚酯聚合物(Mylar)，但由于材質(zhì)應力過高，造成聲音靈敏度較低，而后發(fā)展出利用半導體制程與硅微細加工技術所制作的硅晶凝縮式麥克風，則改以硅或硅的化合物當作振動膜材料，其主要原因是可以使該振動膜具有較低的固有內(nèi)應力(IntrinsicStress)，通過此可提高振動膜靈敏度。
美國第5888845號專利案，參閱圖1，為一單晶片硅晶凝縮式麥克風，其包含一平坦振動膜(Membrane)100，背板(Backplate)110，其中該振動膜為單晶硅材質(zhì)，但該振動膜100的結(jié)構(gòu)邊界為四邊固定，其結(jié)構(gòu)有較高的內(nèi)應力，對聲波的靈敏度受制程變異的影響較大。
另一現(xiàn)有的微麥克風，如美國第5871482號專利案，請參閱圖2，其包含有一振動膜100a，且該振動膜100a設有若干皺摺(Corrugated)結(jié)構(gòu)102，邊界條件為固定端103與自由端103a，通過由邊界條件的改變，使該振動膜100a的應力降低，以提高靈敏度，但皺摺結(jié)構(gòu)容易有應力集中之間題，進而造成該振動膜使用壽命的減短。
2004年Wang等人(W.J.Wang，R.M.Lin，Q.B.Zou，and X.X.Li，“Modeling and Characterization of a Silicon condensermicrophone，”J.Micromech.Microeng.，vol.14，pp.403-409，2004.)發(fā)表單面深皺摺振動膜(Single Deeply Corrugated Diaphragm，SDCD)的結(jié)構(gòu)，此振動膜為多晶硅材料，請參閱圖3，包含一振動膜100b，若干皺摺結(jié)構(gòu)102a，一背板110a，一焊墊(Bonding Pad)111，雖然皺摺愈深，靈敏度愈高，但相對的制程門檻較高。
因此，本發(fā)明利用另一結(jié)構(gòu)設計來達到降低振動膜內(nèi)應力，得到較佳的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
綜合上述，本發(fā)明的可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)是利用特殊的振動膜支撐結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)高靈敏度的硅晶凝縮式麥克風，且此設計受薄膜制程的影響較小。
因此，本發(fā)明目的是提供一種可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)，其主要包含有一基板、一振動膜與一背板，其特征在于該振動膜與該背板之間設有一連結(jié)結(jié)構(gòu)，且該振動膜相對該連結(jié)結(jié)構(gòu)的外緣是設為一可產(chǎn)生形變的支撐結(jié)構(gòu)，并使該振動膜相對于該基板呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)。
其中，支撐結(jié)構(gòu)是可分別設計為光柵型、叉狀型、串型及T型，其振動膜結(jié)構(gòu)完全由特殊應力釋放結(jié)構(gòu)所支撐，以釋放內(nèi)應力，進而提高振動膜的靈敏度。


本發(fā)明的技術內(nèi)容與特點，茲舉出以下實施例，并配合圖式說明如下圖1依照美國第5888845號專利的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)，所提供本體截面示意圖；圖2依照美國第5871482號專利的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)，所提供立體示意圖；圖3依照W.J.Wang發(fā)明的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)，所提供本體的截面示意圖；圖4依照本發(fā)明的可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)，所提供本體的截面示意圖；圖5依照本發(fā)明的可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風振動膜光柵型結(jié)構(gòu)，所提供振動膜上視圖示意圖；圖6依照本發(fā)明的可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風振動膜叉型結(jié)構(gòu)，所提供振動膜上視圖示意圖；圖7依照本發(fā)明的可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風振動膜串型結(jié)構(gòu)，所提供振動膜上視圖示意圖；圖8依照本發(fā)明的可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風振動膜T型結(jié)構(gòu)，所提供振動膜上視圖不意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是提供一種可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風，參閱圖4所示，其包含有一基板1、一振動膜2、一背板4、一介于該振動膜2之間與該背板4之間的連結(jié)結(jié)構(gòu)31、一絕緣層41位于該背板4靠近該振動膜2的一側(cè)、一保護層42位于該背板4遠離該振動膜2的一側(cè)、復數(shù)個設于該背板4且貫通該絕緣層41與該保護層42的音孔43以及一振動膜焊墊51與一背板焊墊52。該振動膜2與該背板4是分別為一下電極與一上電極，當該振動膜2受音壓作用時，該振動膜2的振動也隨即造成電容值改變。
請參閱圖5，該振動膜2是為一多晶硅(Polysilicon)材質(zhì)的低應力薄膜，并利用該連結(jié)結(jié)構(gòu)31使該振動膜2與該背板4間保持適當間距，同時定義該振動膜1振動時的尺寸與邊界。此外，該振動膜2是設呈圓形，而其外環(huán)緣是為可產(chǎn)生形變，且具有復數(shù)個弧形空孔的光柵型支撐結(jié)構(gòu)21，使該振動膜2相對于該基板1成懸浮狀態(tài)，因此，當該振動膜2受音壓作用而產(chǎn)生振動時，該振動膜2會由于內(nèi)應力作用而往內(nèi)縮，并造成該支撐結(jié)構(gòu)21均勻地往內(nèi)位移，進而降低振動膜應力，提高振動膜靈敏度。
再請參閱圖6所述，本發(fā)明另一較佳實施例是與前述實施例大致相同，同樣包含有一圓形振動膜結(jié)構(gòu)2，并利用一連結(jié)結(jié)構(gòu)31定義其振動時的尺寸與邊界，其主要差異點在于該振動膜2外圍的支撐結(jié)構(gòu)22是設呈具有復數(shù)個弧形空孔與T形空孔的叉型設計，同樣可提高振動膜靈敏度。
再者，如圖7所示，本發(fā)明可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風1的振動膜2，亦可采用具有復數(shù)個弧形空孔與H形空孔的串型支撐結(jié)構(gòu)23以支撐該振動膜2；又或者為圖8所示，將該振動膜結(jié)構(gòu)2的外圍設為T型的支撐結(jié)構(gòu)24來支撐振動膜，同樣可有效提高該振動膜2的靈敏度。
本發(fā)明可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)的特點已如前述，其他等效的變化皆應為本發(fā)明，涵蓋的范圍。
權利要求
1.一種可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)，其包含有一基板、一振動膜與一背板，其特征在于該振動膜與該背板之間設有一連結(jié)結(jié)構(gòu)，且該振動膜相對該連結(jié)結(jié)構(gòu)的外緣是設為一可產(chǎn)生形變的支撐結(jié)構(gòu)，并使該振動膜相對于該基板呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)。
2.依據(jù)權利要求1所述的可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)，其特征在于所述該支撐結(jié)構(gòu)是為設呈具有復數(shù)個弧形空孔的光柵型設計。
3.依據(jù)權利要求1所述的可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)，其特征在于所述該支撐結(jié)構(gòu)是為具有復數(shù)個弧形空孔與T形空孔的叉型設計。
4.依據(jù)權利要求1所述的可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)，其特征在于所述該支撐結(jié)構(gòu)是為具有復數(shù)個弧形空孔與H形空孔的串型設計。
5.依據(jù)權利要求1所述的可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)，其特征在于所述該支撐結(jié)構(gòu)是為T型設計。
6.依據(jù)權利要求1所述的可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)，其特征在于所述該背板靠近該振動膜的一側(cè)更設有一絕緣層。
7.依據(jù)權利要求1所述的可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)，其特征在于所述該背板遠離該振動膜的一側(cè)更設有一保護層。
全文摘要
本發(fā)明為一種可降低振動膜應力的硅晶凝縮式麥克風結(jié)構(gòu)，是以一種懸浮結(jié)構(gòu)支撐振動膜，釋放硅晶凝縮式麥克風的振動膜應力，以縮小振動膜面積，以因應小尺寸與薄型化的需求，同時增加對聲音的靈敏度。
文檔編號G01L9/00GK1787693SQ20041010028
公開日2006年6月14日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權日2004年12月10日
發(fā)明者鄭權賢, 薛樹遠, 龔詩欽, 何鴻鈞, 魏文杰 申請人:美律實業(yè)股份有限公司