| 主权项 |
1.一种制造无背板之麦克风感测元件的方法,包括 下列步骤: (a)提供一具有正面及背面之基板,并于该正面产生 包含下层之介电层及上层之薄膜的堆叠,且于该背 面设置一硬罩幕; (b)在该上层薄膜上产生复数个穿过该下层介电层 连接至该基板之正面的通道; (c)于该上层薄膜中特定位置产生复数个第一电极, 并于一或多个该通道上产生一第二电极; (d)将该上层薄膜蚀刻出界定一振动膜、一与该振 动膜每一边或转角相邻之穿孔板、一具有两端且 以一端与该振动膜相连,另一端与一衬垫相连之机 械弹簧及一将每一该机械弹簧固定于该下层介电 层之衬垫的开口; (e)蚀刻出一位于该硬罩幕上之开口,以及一位于该 振动膜下方该基板上之背孔;以及 (f)以一释放步骤移除该下层介电层的一部份以产 生一位于该振动膜及该背孔间的空气间隔。 2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该基板系 由低电阻値的矽组成,且该薄膜系由低电阻値之掺 杂矽或掺杂多晶矽组成。 3.如申请专利范围第2项所述之方法,其中该下层介 电层系由磷矽玻璃(phosphosilicate glass,PSG)、热氧化 物、四乙氧矽(tetraethyl orthosilicate,TEOS)层或低温氧 化物组成。 4.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该硬罩幕 系由一热氧化层、一低压化学气相沉积系统(LOW Pressure Chemical Vapor Deposition,LPCVD)之氮化矽层或一 包括上述两者之组合层组成。 5.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一电 极与该第二电极系一金/铬组合层、单一层或包含 铝、钛、钽、镍、铜或其他金属材质之组合层。 6.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该振动膜 之基本形状为正方形,其每一边有一第一边长,而 该穿孔板有一长边等于或小于该第一边长,一宽度 小于该长边之长度。 7.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该穿孔板 上的洞为正方形、长方形或圆形,其系于该上层薄 膜之蚀刻过程中形成。 8.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该机械弹 簧由上方俯视之形状为一长方形、"U"或"L"型。 9.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该机械弹 簧有一第一宽度,该衬垫基本上为一正方形且其边 长大于或等于该第一宽度。 10.如申请专利范围第6项所述之方法,其中蚀刻该 基板上之该背孔的步骤系使用氢氧化钾(KOH)蚀刻 液,且该背孔具有底面开口大于上方开口,而该上 方开口小于该振动膜边长之倾斜侧壁。 11.如申请专利范围第6项所述之方法,其中蚀刻该 基板上之该背孔的步骤系使用深反应式离子蚀刻( DRIE),且该背孔具有宽度小于该振动膜边长之垂直 侧壁。 12.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一 电极之特定位置系指该衬垫上方。 13.如申请专利范围第1项所述之方法,其中一第一 光罩系用于步骤(b),一第二光罩用于步骤(c),一第 三光罩用于步骤(d),以及一第四光罩用于步骤(e)中 于该硬罩幕上蚀刻出该开口。 14.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该薄膜 系一平面,且该振动膜、该机械弹簧及该衬垫系位 于同一平面且具有相同厚度。 15.一种无背板之麦克风感测元件,包括: (a)一基板,其系具有正面、背面及一背孔; (b)一介电层,设置于该基板之该正面上; (c)一振动膜,其系具有一第一厚度、一中心、具有 一长度的四个边以及四个转角,并位于该背孔上方 ; (d)一长方形穿孔板,具有一第一厚度且上方有复数 个洞,其系与该振动膜的每一边或转角相邻,该穿 孔板有长边及宽边,并悬挂于该基板上之一空气间 隔的上方; (e)一机械弹簧,连接至该振动膜的每一转角,其系 具有一第一厚度、长度、宽度及两端,并以其中一 端连接至该振动膜的转角,另一端连接至一衬垫; 以及 (f)一衬垫,与每一该机械弹簧连接,具有一第一厚 度、四个边、一长度及宽度,并设置于该介电层上 ,该衬垫系用来支撑该机械弹簧及该振动膜,其中 该机械弹簧及该振动膜可因一穿过该背孔及该空 气间隔之声音讯号而上下振动(垂直于该基板之方 向)。 16.如申请专利范围第15项所述之麦克风感测元件, 更包括一设置于一或多个该衬垫上之第一电极,及 设置于该基板上之一或多个第二电极,其中该第一 电极与该第二电极系连接以形成一可变电容电路 。 17.如申请专利范围第16项所述之麦克风感测元件, 其中该第一电极与该第二电极系一金/铬组合层、 单一层,或包含铝、钛、钽、镍、铜或其他金属材 质之组合层。 18.如申请专利范围第15项所述之麦克风感测元件, 其中该振动膜、该机械弹簧、该衬垫及该穿孔板 系位于同一平面,且由矽、多晶矽、金、铜、镍或 其他金属材质组成。 19.如申请专利范围第15项所述之麦克风感测元件, 其中该背孔于该基板之该正面有一第一宽度小于 该振动膜边长的开口,而于该基板之该背面有一第 二宽度大于或等于该第一宽度的开口。 20.如申请专利范围第15项所述之麦克风感测元件, 其中该机械弹簧为长方形、"U"型或"L"型,且其长边 系沿着一穿过该振动膜中心及一转角之平面。 21.如申请专利范围第15项所述之麦克风感测元件, 其中该机械弹簧系连接至该衬垫的一面。 22.如申请专利范围第15项所述之麦克风感测元件, 其中该振动膜的形状可为一正方形或长方形。 23.如申请专利范围第15项所述之麦克风感测元件, 其中该介电层系由一热氧化物、一低温氧化物、 一四乙氧矽层或一磷矽玻璃层组成。 24.如申请专利范围第15项所述之麦克风感测元件, 其中该基板系由具有低电阻値之掺杂矽或其上有 一传导层之玻璃组成。 25.一种无背板之麦克风感测元件,包括: (a)一基板,其系具有正面、背面及一背孔; (b)一介电层,设置于该基板之该正面上; (c)一振动膜,其系具有一第一厚度、一中心、四个 转角、具有一长度的四个边以及一位于该背孔上 方之底面; (d)一长方形穿孔板,具有一第一厚度且上方有复数 个洞,其系与该振动膜的每一边或转角相邻,该穿 孔板有长边及宽边,并悬挂于一位于该介电层之空 气间隔的上方; (e)一机械弹簧,连接至该振动膜的每一边或转角, 其系具有一第一厚度、长度、宽度及两端,其中一 端连接至该振动膜并与该基板有一第一距离,另一 端连接至一衬垫并与该基板有一第二距离,且该第 二距离大于该第一距离;以及 (f)一衬垫,包含一半导体层之水平块,连接至以坚 固的半导体层垂直块支撑之每一该机械弹簧,该衬 垫具有一第一厚度、四个边、一长度及一第一宽 度,且该垂直块有一深度及第二宽度。 26.如申请专利范围第25项所述之麦克风感测元件, 其中该振动膜、该穿孔板、该机械弹簧及该半导 体层系由掺杂多晶矽层组成。 27.如申请专利范围第25项所述之麦克风感测元件, 更包括一由该背面上之一热氧化层及该热氧化层 上之一低压化学气相沉积氮化矽层组成之介电质 堆叠,以及位于该正面、由一下层之热氧化层、一 中间之低压化学气相沉积氮化矽层及一上层之氧 化层组成之介电质间隔物堆叠。 28.如申请专利范围第25项所述之麦克风感测元件, 其中该基板系由具有低电阻値之掺杂矽或其上有 一传导层之玻璃组成。 29.如申请专利范围第25项所述之麦克风感测元件, 更包括一设置于一或多个该衬垫上、与该基板有 一该第二距离之第一电极,及一设置于多晶矽层中 一或多个该水平块上、与该基板有一该第一距离 之第二电极。 30.如申请专利范围第29项所述之麦克风感测元件, 其中该第一电极与该第二电极之基本形状为正方 形,且系以一金/铬组合层、单一层,或包含铝、钛 、钽、镍、铜或其他金属材质之组合层组成。 31.如申请专利范围第27项所述之麦克风感测元件, 其中该背孔有一具第一宽度并延伸穿过该介电质 间隔物堆叠之正面开口,及一具第二宽度并延伸穿 过该介电质堆叠之背面开口,且该第二宽度系大于 或等于该第一宽度。 32.如申请专利范围第25项所述之麦克风感测元件, 其中该机械弹簧为长方形、"U"型或"L"型,并有一长 边沿着一穿过该振动膜中心及一转角之平面。 33.如申请专利范围第29项所述之麦克风感测元件, 其中该半导体层之垂直块系包含复数环型填充沟 槽,其中一第一沟槽环绕该第一电极下方之该介电 质间隔物堆叠,并形成于一包含上层多晶矽层及一 下层热氧化层之第一区域的堆叠上,以及一第二沟 槽环绕该第二电极下方之该介电质间隔物堆叠,并 与该基板连接。 34.如申请专利范围第33项所述之麦克风感测元件, 其中该第一区域之该多晶矽/热氧化物堆叠系形成 于部分该基板上,并与该基板上之氧化物填充沟槽 共同用来降低该衬垫与该基板间之寄生电容。 35.如申请专利范围第25项所述之麦克风感测元件, 更包括附加于该振动膜底面之加固物,其系与该振 动膜具有相同材质。 36.一种无背板之麦克风感测元件,包括: (a)一基板,其系具有正面、背面及一背孔; (b)一介电层,设置于该基板之该正面上; (c)一振动膜,其系具有一第一厚度、一中心、四个 转角、具有一长度的四个边以及一位于该背孔上 方之底面; (d)一长方形穿孔板,具有一第一厚度且上方有复数 个洞,其系与该振动膜的每一边或转角相邻,该穿 孔板有长边及宽边,并悬挂于一位于该介电层之空 气间隔的上方; (e)一机械弹簧,连接至该振动膜的每一转角,其系 具有一第一厚度、长度、第一宽度及两端,其中一 端连接至该振动膜,另一端连接至一作为电连接点 之衬垫; (f)一衬垫,具有一第一厚度、四个边、一长度及一 第一宽度,与每一该机械弹簧连接并以一坚固之基 底支撑;以及 (g)一基底,其系具有包含四个填充沟槽之连续壁, 其中每一该沟槽有长边、宽边、一厚度、一连接 至该衬垫之顶部及一与该基板连接之底部,该基底 系环绕每一该衬垫下方之该介电层。 37.如申请专利范围第36项所述之麦克风感测元件, 其中该振动膜、该机械弹簧、该衬垫及该穿孔板 系位于同一平面,且由多晶矽组成。 38.如申请专利范围第37项所述之麦克风感测元件, 更包括多晶矽加固物,设置于该振动膜之该底面上 。 39.如申请专利范围第36项所述之麦克风感测元件, 其中该基板系由具有低电阻値之掺杂矽组成。 40.如申请专利范围第36项所述之麦克风感测元件, 更包括一由该背面上之一热氧化层及该热氧化层 上之一低压化学气相沉积氮化矽层组成之介电质 堆叠,以及位于该正面、由一下层之热氧化层、一 该热氧化层上之低压化学气相沉积氮化矽层及一 该低压化学气相沉积氮化矽层上之氧化层组成之 介电质间隔物堆叠。 41.如申请专利范围第36项所述之麦克风感测元件, 更包括一设置于一或多个该基底上之第一电极,及 一或多个设置于该基板上之第二电极,其中该第一 电极系部分覆盖于该衬垫之相邻区域。 42.如申请专利范围第41项所述之麦克风感测元件, 其中该第一电极与该第二电极系以一金/铬组合层 、单一层,或包含铝、钛、钽、镍、铜或其他金属 材质之组合层组成。 43.如申请专利范围第36项所述之麦克风感测元件, 其中该基底系由富矽氮化矽(SRN)层组成。 44.如申请专利范围第40项所述之麦克风感测元件, 其中该背孔有一具第一宽度并延伸穿过位于该正 面之该热氧化层及该低压化学气相沉积氮化矽层 之正面开口,及一具第二宽度并延伸穿过该介电质 堆叠之背面开口,且该第二宽度系大于或等于该第 一宽度,而该第一宽度系小于该振动膜之边长。 45.如申请专利范围第36项所述之麦克风感测元件, 其中该机械弹簧为长方形、"U"型或"L"型,并有一长 边沿着一穿过该振动膜中心及一转角之平面。 46.一种无背板之麦克风感测元件,包括: (a)一基板,其系具有正面、背面及一背孔,该背孔 系具有四个部分,各位于以垂直于该基板且又相互 垂直之第一及第二平面分隔出的四个象限; (b)一振动膜,其系具有一第一厚度、一中心、边缘 、四个转角、具有一长度的四个边以及一底面,其 中该底面系位于每一该象限之该背孔上方,及该底 面与该基板之间的空气间隔上方; (c)一介电层,其系具有一厚度及宽度,并设置于该 基板之该正面上该振动膜中心的下方; (d)一长方形穿孔板,具有一第一厚度且上方有复数 个洞,其系与该振动膜的每一边相邻,并悬挂于位 于该基板之该空气间隔的上方; (e)一第一对机械弹簧,具有两侧及两端,其长边系 沿着该第一平面之方向,其系与该振动膜同平面, 并以一沿着每一侧之狭缝将其与该振动膜隔开,其 中一端系设置于该介电层上,而另一端系与该振动 膜之边缘连接;以及 (f)一第二对机械弹簧,具有两侧及两端,其长边系 沿着该第二平面之方向,其系与该振动膜同平面, 并以一沿着每一侧之狭缝将其与该振动膜隔开,其 中一端系设置于该介电层上,而另一端系与该振动 膜之边缘连接,位于该介电层之一端并与该第一对 机械弹簧中位于该介电层上的一端形成一重叠区 域。 47.如申请专利范围第46项所述之麦克风感测元件, 其中该基板系由具有低电阻値之掺杂矽或其上有 一传导层之玻璃组成,而该振动膜、该机械弹簧及 该穿孔板系由掺杂矽、掺杂多晶矽或其他半导体 材质组成。 48.如申请专利范围第46项所述之麦克风感测元件, 更包括一设置于该介电层上之该机械弹簧重叠区 域上方的第一电极,以及一设置于该基板上该穿孔 板或该振动膜外的第二电极。 49.如申请专利范围第46项所述之麦克风感测元件, 其中该机械弹簧不可设置于该背孔部份的上方。 50.如申请专利范围第46项所述之麦克风感测元件, 其中该空气间隔有一厚度,其系由该介电层之厚度 决定。 51.如申请专利范围第46项所述之麦克风感测元件, 其中该第一电极与该第二电极系以一金/铬组合层 、单一层,或包含铝、钛、钽、镍、铜或其他金属 材质之组合层组成。 52.如申请专利范围第46项所述之麦克风感测元件, 其中该介电层系一单一层,或由氧化物、氮化矽或 其他介电质材质组成之组合层。 53.如申请专利范围第46项所述之麦克风感测元件, 其中该振动膜之基本形状为正方形或长方形,而该 穿孔板有一长边等于或小于该振动膜之边长,一宽 度小于该长边。 图式简单说明: 第一图为本发明实施例之俯视图,显示一振动膜及 相邻之穿孔板与终止于衬垫之机械弹簧。 第二图为本发明实施例显示麦克风感测元件中可 变电容设计之横切面图。 第三至八图为本发明第一实施例的横切面图,其系 显示以四个光罩步骤产生麦克风感测元件的流程 。 第九图为本发明第二实施例之麦克风感测元件的 横切面图。 第十图为本发明第二实施例具有转角支撑物及加 固物之麦克风感测元件的俯视图。 第十一图为第十图所示之麦克风感测元件部分放 大俯视图。 第十二图为本发明第二实施例具有边缘支撑物及 加固物之麦克风感测元件的俯视图。 第十三图为本发明第四实施例具有中央支撑物之 麦克风感测元件的俯视图。 第十四图为第十三图中麦克风感测元件之横切面 图。 第十五图为本发明第三实施例之麦克风感测元件 的横切面图。 第十六图为本发明第三实施例中基底元件之斜视 图。 第十七图为本发明第三实施例中基底元件之横切 面图。 第十八图为第十五图所示之麦克风感测元件的俯 视图。 |
