[发明专利]具有带锥形表面的薄膜支撑的微机械声换能器

说明书

技术领域

根据本发明的一些实施方式涉及一种用于制造微机械声换能器的方法。根据本发明的一些实施方式涉及一种微机械声换能器。

背景技术

当今制造且使用的大量电子设备支持捕捉声音信号和/或再现声音信号的能力。其中，两个目标促进了电子设备领域中正在进行的深入研究，即进一步小型化和提高效率以延长电池寿命。电子设备的声音子系统通常需要满足一定规格，这些规格主要由被捕捉和/或再现的声音信号的物理特性(例如频率范围和声压级(SPL))预先确定。基于微机械结构的声换能器能够提供期望的关于小型化和提高效率的特性。一些解决方案提出在硅制成的微机械薄膜上使用压电或铁电材料。由于压电或铁电材料，通常需要将新材料系统整合在用于制造这种微机械扬声器的半导体制造过程中。相对照，由于所接收的声音信号或电输入信号，基于电容检测/产生薄膜偏斜的声换能器通常可以利用常规半导体制造工艺可用的或与之兼容的材料分别构造。

发明内容

根据本发明的一些实施方式，提供一种用于制造微机械声换能器的方法，该方法包括：在衬底装置的第一主表面上沉积第一薄膜支撑材料层；在第一薄膜支撑材料层的主表面上沉积第二薄膜支撑材料层；在第二薄膜支撑材料层的主表面上沉积薄膜材料层；在衬底装置中形成凹腔；借助于通过凹腔施加特定蚀刻剂而蚀刻第一薄膜支撑材料层和第二薄膜支撑材料层；以及继续蚀刻，至少直到去除第一区中的第二薄膜支撑材料层，以露出薄膜材料层。第一薄膜支撑材料对于特定蚀刻剂具有或呈现出第一蚀刻率。第二薄膜支撑材料对于特定蚀刻剂具有或呈现出低于第一蚀刻率的第二蚀刻率。衬底装置中的凹腔从衬底装置的与第一薄膜支撑材料层、第二薄膜支撑材料层和薄膜材料层相对的一侧形成。在完成形成凹腔的操作之后，使凹腔至少延伸至第一薄膜支撑材料层。第一薄膜支撑材料层和第二薄膜支撑材料层的蚀刻发生在至少一个第一区中，其中该第一区沿着基本垂直于衬底装置的第一主表面的方向位于凹腔的延伸部分中。还发生在环绕第一区的第二区中，其中，蚀刻在第二区中形成第二薄膜支撑材料层上的锥形表面。该锥形表面由于第一蚀刻率与第二蚀刻率之间的差异而产生。

在根据此处公开教导的另一实施方式中，一种用于制造微机械声换能器的方法包括：在衬底装置的第一主表面上沉积第三薄膜支撑材料层；在第三薄膜支撑材料层的主表面上沉积辅助材料层；部分地掩盖辅助材料层的主表面；通过施加特定蚀刻剂，蚀刻至少一个第一区中以及环绕该至少一个第一区的第二区中的辅助材料层和第三薄膜支撑材料层；继续蚀刻，至少直到去除该至少一个第一区中的第三薄膜支撑材料层，以露出该至少一个第一区中的衬底装置；去除辅助材料和掩盖辅助材料层的主表面期间所形成的掩模；在第三薄膜支撑材料层的主表面上沉积薄膜材料层；以及在衬底装置中形成凹腔。第三薄膜支撑材料层对于特定蚀刻剂具有或呈现出第三蚀刻率，并且辅助材料对于特定蚀刻剂具有或呈现出高于第三蚀刻率的第四蚀刻率。在完成辅助材料层的主表面的部分掩盖之后，露出至少一个第一区中的辅助材料层，并且掩盖该至少一个第一区外部的辅助材料层。蚀刻操作在第二区中形成第三薄膜支撑材料层的锥形表面。当在第三薄膜支撑材料层的主表面上沉积薄膜材料层时，该薄膜材料基本上再现或遵循第三薄膜支撑材料的锥形表面。从衬底装置的与辅助材料层、第三薄膜支撑材料层和薄膜材料层相对的一侧执行衬底装置中的凹腔的形成，至少直到该凹腔延伸至该至少一个第一区中的薄膜材料。

注意到，第三薄膜支撑材料的存在并不必然意味着第一和第二薄膜支撑材料的存在。应将术语“第三薄膜支撑材料”、“第三蚀刻率”、“第四蚀刻率”、“第五薄膜支撑材料”以及“第五蚀刻率”看作是标识符，而不是计数器。为清楚起见，对不同元件选择了唯一的标识符，特别是在两个或多个实施方式的特征结合的情况下。

根据此处公开教导的微机械声换能器包括衬底装置、薄膜支撑结构、薄膜支撑结构中的孔、以及薄膜。薄膜支撑结构包括与衬底装置相邻的第一薄膜支撑材料层以及位于第一薄膜材料层的与衬底装置相对的界面处的第二薄膜支撑材料层。第一薄膜支撑材料对于特定蚀刻剂具有第一蚀刻率，并且第二薄膜支撑材料对于特定蚀刻剂具有低于第一蚀刻率的第二蚀刻率。通过第二薄膜支撑材料层的锥形表面，至少部分地限定薄膜支撑结构中的孔。该薄膜露出于该孔，并且该薄膜在第二薄膜支撑材料层的与锥形表面相对的表面处固定至第二薄膜支撑材料层。