发明名称 电容式麦克风及其微机电加工制造方法
摘要 本发明在提供一种以微机电加工制程制造之电容式麦克风,其包含一具有一形成一凹槽之底壁的基座、一容置于基座中且与底壁连结之振膜晶片,及一容置于基座中且同时与基座及振膜晶片电性连结之场效电晶体;振膜晶片是以微机电加工制程制造,具有一电极层、一由该电极层向下形成之振动膜、至少一由该振动膜更向下形成之分隔垫,及一具有多数穿孔并连结于分隔垫之底板,电极层、振动膜,与底板共同形成一电容,底板、分隔垫,与振动膜共同界定出一振动空间,底板封闭凹槽使凹槽仅以该些穿孔与振动空间相连通;当振膜晶片接收一机械能后,可使振动膜产生一相对应之形变而使电容改变,经由场效电晶体转换成一电子信号传送出去。
申请公布号 TW566052 申请公布日期 2003.12.11
申请号 TW091125142 申请日期 2002.10.25
申请人 佳乐电子股份有限公司 发明人 张昭智
分类号 H04R1/04 主分类号 H04R1/04
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种电容式麦克风,是包含:一基座,具有一形成一凹槽之底壁,及一由该底壁之一外周缘向上延伸之外周壁,该底壁与该外周壁共同界定出一与该凹槽相通之容置空间;一容置于该容置空间且与该底壁相连结之振膜晶片,具有一电极层、一由该电极层向下形成之振动膜、一由该振动膜更向下形成之分隔垫,及一具有至少一穿孔且与该分隔垫相连结之底板,该电极层、振动膜,与该底板共同形成一电容,该底板、分隔垫,与该振动膜共同界定出一振动空间,且该底板封闭该凹槽使该凹槽以该穿孔与该振动空间相连通;及一容置于该容置空间且与该底壁相连结之场效电晶体,是同时与该振膜晶片之电极层及该基座相电性连结,使当该振膜晶片接收一机械能后,可使该振动膜产生一相对应之形变而使振膜晶片之一电容改变,经由该场效电晶体转换成一电子信号传送出去。2.如申请专利范围第1项所述电容式麦克风,其中,该基座更具有至少一连结在该底壁之一底面的电极接点,而可以表面黏着技术电性连结于一基板上。3.如申请专利范围第1项所述电容式麦克风,其中,该振膜晶片之振动膜是包含至少一种无机材料。4.如申请专利范围第1或3项所述电容式麦克风,其中,该振膜晶片之振动膜是包含一预定态样之二氧化矽层与一预定态样之氮化矽层。5.如申请专利范围第1或3项所述电容式麦克风,其中,该振膜晶片之振动膜是以一微机电加工制程,视需要可选择且可重复地进行一沉积制程、一上光阻制程、一曝光制程、一显影制程,及/或一蚀刻制程,依序形成包含一预定态样之二氧化矽层与一预定态样之氮化矽层。6.如申请专利范围第1项所述电容式麦克风,其中,该分隔垫是以一微机电加工制程,视需要可选择且可重复地进行一沉积制程、一上光阻制程、一曝光制程、一显影制程,及/或一蚀刻制程,所形成之一环形二氧化矽块。7.如申请专利范围第1项所述电容式麦克风,其中,该分隔垫是以一微机电加工制程,视需要可选择且可重复地进行一沉积制程、一上光阻制程、一曝光制程、一显影制程,及/或一蚀刻制程,所形成之多数彼此间隔之二氧化矽块。8.如申请专利范围第1项所述电容式麦克风,其中,该分隔垫是以一微机电加工制程,选自视需要可选择且可重复地进行、一上光阻制程、一曝光制程、一显影制程,及/或一蚀刻制程,所形成之一环形光阻块。9.如申请专利范围第1项所述电容式麦克风,其中,该分隔垫是以一微机电加工制程,视需要可选择且可重复地进行一上光阻制程、一曝光制程、一显影制程,及/或一蚀刻制程,所形成之多数彼此间隔之光阻块。10.如申请专利范围第1项所述电容式麦克风,其中,该分隔垫包含一由该振动膜更向下形成之环形二氧化矽块,及一由该环形二氧化矽块更向下形成之环形金属层。11.如申请专利范围第1项所述电容式麦克风,其中,该分隔垫包含多数由该振动膜更向下形成之彼此相间隔之二氧化矽块,及多数分别由每一二氧化矽块更向下形成之金属层。12.如申请专利范围第1项所述电容式麦克风,其中,该分隔垫是先以一微机电加工制程,视需要可选择且可重复地进行一沉积制程、一上光阻制程、一曝光制程、一显影制程,及/或一蚀刻制程,形成一预定形状之二氧化矽块,再以一预定金属镀覆于该每一二氧化矽块之一底面。13.如申请专利范围第1项所述电容式麦克风,其中,该底板是厚度为20微米至100微米的金属板。14.如申请专利范围第1项所述电容式麦克风,其中,该底板是厚度为20微米至100微米的金属板,且该每一穿孔是以蚀刻方式形成。15.如申请专利范围第1项所述电容式麦克风,其中,该底板是一厚度为20微米至100微米且一外表面是可导电的预定材料板。16.如申请专利范围第15项所述电容式麦克风,其中,该底板是一厚度为20微米至100微米且一外表面是可导电的陶瓷板。17.如申请专利范围第1.9或10项所述电容式麦克风,其中,当该振膜晶片接收一机械能产生一相对应之形变时,该底板与振动膜之间距会产生相对应变化而使振膜晶片之电容改变,而使该电容改变,并经由该场效电晶体转换成一电子信号传送出去。18.如申请专利范围第1项所述电容式麦克风,其中,该电极层是一可导电之金属层。19.一种电容式麦克风之微机电加工制造方法,其包含:(a)以微机电加工制程制造一具有电场之振膜晶片,使该振膜晶片包含一电极层、一由该电极层向下形成之振动膜、一由该振动膜更向下形成之分隔垫,及一具有至少一穿孔且与该分隔垫相连结之底板,该振动膜、分隔垫与底板界定出一振动空间;(b)将一场效电晶体与一基座相电性连结,该基座是具有一向下形成一凹槽之底壁,及一由该底壁之一外周缘向上延伸之外周壁,该底壁与该外周壁共同界定出一与该凹槽相通之容置空间,该场效电晶体是容置于该容置空间中并该底壁相连结;及(c)将该振膜晶片以该底板朝向该基座之底壁与该底壁相连结并封闭该凹槽,使该凹槽与该振动空间仅以该穿孔相连通,再将该振膜晶片与该场效电晶体电性连接,使当该振膜晶片接收一机械能后,可经由该场效电晶体转换成一电子信号传送出去。20.如申请专利范围第19项所述电容式麦克风之微机电加工制造方法,其中,步骤(a)视需要可选择且可重复地进行一沉积制程、一上光阻制程、一曝光制程、一显影制程,及/或一蚀刻制程,依序在一矽基板上,形成包含一预定态样之二氧化矽层与一氮化矽层,使该二氧化矽层与氮化矽层共同形成该振动膜;再将该矽基板蚀刻出一预定形状之穿孔,使该振动膜之二氧化矽层部分裸露于外,并以一预定金属自该裸露之二氧化矽层上至该矽基板未被蚀刻之部分镀覆而成该电极层;接着以二氧化矽为材质形成一预定形状而制成该分隔垫;再充电荷使振动膜带电形成一电场;最后将该底板与该分隔垫连结,使该振动膜、分隔垫与底板界定出该振动空间。21.如申请专利范围第19项所述电容式麦克风之微机电加工制造方法,其中,步骤(a)视需要可选择且可重复地进行一沉积制程、一上光阻制程、一曝光制程、一显影制程,及/或一蚀刻制程,依序在一矽基板上,形成包含一预定态样之二氧化矽层与一氮化矽层,使该二氧化矽层与氮化矽层共同形成该振动膜;再将该矽基板蚀刻出一预定形状之穿孔,使该振动膜之二氧化矽层部分裸露于外,并以一预定金属自该裸露之二氧化矽层上至该矽基板未被蚀刻之部分镀覆而成该电极层;接着以光阻材料形成一预定形状而制成该分隔垫;再充电荷使振动膜带电形成一电场;最后将该底板与该分隔垫连结,使该振动膜、分隔垫与底板界定出该振动空间。22.如申请专利范围第19或20项所述电容式麦克风之微机电加工制造方法,其中,步骤(a)是由该振动膜更向下沉积出一预定形状之二氧化矽块,再在该二氧化矽块之一底面镀覆一金属层以形成该分隔垫,且该底板是一金属板,可以该金属层将该底板焊黏成一体。23.如申请专利范围第19或20项所述电容式麦克风之微机电加工制造方法,其中,步骤(a)是由该振动膜更向下沉积出多数具有预定形状且相间隔之二氧化矽块,再在该每一二氧化矽块之一底面镀覆一金属层,而形成该分隔垫,该底板是一金属板,可以该金属层将该底板焊黏成一体。24.如申请专利范围第19或21项所述电容式麦克风之微机电加工制造方法,其中,步骤(a)是由该振动膜更向下形成出一预定形状之光阻块,而制成该分隔垫,且该底板是一金属板,可以热压方式将该底板与分隔垫连结成一体。25.如申请专利范围第19或21项所述电容式麦克风之微机电加工制造方法,其中,步骤(a)是以光阻为材料由该振动膜更向下形成多数具有预定形状且相间隔之光阻块,而制成该分隔垫,且该底板是一金属板,可以热压方式将该底板与分隔垫连结成一体。26.如申请专利范围第19.20或21项所述电容式麦克风之微机电加工制造方法,其中,步骤(a)是以一预定金属形成厚度20微米至100微米的金属板,再以蚀刻方式在该金属板上形成至少一预定形状之穿孔以形成该底板,再将该底板与该分隔垫连结,使振动膜、分隔垫与底板共同界定出该振动空间。27.如申请专利范围第19.20或21项所述电容式麦克风之微机电加工制造方法,其中,步骤(a)是在一预定材料板之一外表面镀覆一可导电之金属层,形成厚度20微米至100微米的可导电板,再以蚀刻方式在该可导电板上形成至少一预定形状之穿孔以形成该底板,再将该底板与该分隔垫连结,使振动膜、分隔垫与底板共同界定出该振动空间。28.如申请专利范围第19项所述电容式麦克风之微机电加工制造方法,其中,步骤(b)是先以陶瓷烧结出该基座,且使该底壁之一底面形成一外露之电极接点,而可以表面黏着技术将该基座电性连结于一预定产品之基板上。29.如申请专利范围第19项所述电容式麦克风之微机电加工制造方法,其中,步骤(c)将该振膜晶片以该底板朝向该基座之底壁与该底壁相连结并封闭该凹槽,使该凹槽与该振动空间仅以该穿孔相连通,再将该振膜晶片与该场效电晶体电性连接,最后将一具有至少一穿孔之封盖与该外周壁相连结使该振膜晶片与场效电晶体封置于该容置空间中,仅以该等封盖之穿孔与外界相连通,且当一机械能至外界经由该等穿孔进入该容置空间由该振膜晶片接收后,该底板与振动膜之间距会产生相对应变化而使振膜晶片之电容改变,并经由该场效电晶体转换成一电子信号传送出去。图式简单说明:第一图是一流程示意图,说明习知美国第5870482号专利案所揭示麦克风晶片之局部制造方法;第二图是一剖视图,说明美国专利第6243474号专利案所揭示麦克风晶片之结构;第三图是一剖视图,说明本发明电容式麦克风之一第一较佳实施例之结构;第四图是一流程图,说明本发明电容式麦克风之微机电加工制造方法的一第二较佳实施例;及第五图是一流程示意图,说明第四图之步骤所相对应完成之产物态样。
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