[发明专利]用于微机械麦克风的多层复合式背板

说明书

一种MEMS装置。该装置包括膜和具有多个开口的加强式背板。所述加强式背板包括第一层和耦接至第一层的第二层。

相关申请

本专利申请要求2013年5月28日提交的美国临时专利申请No.61/827,982的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种微机械系统(“MEMS”)，例如MEMS麦克风系统。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供了一种MEMS麦克风系统。该系统包括膜和相反于膜的穿孔式反电极(也称为背板，无论相对于膜的位置如何)。背板包括不同材料的多个薄层，所述多个薄层堆叠起来以产生刚性的、坚固的且平坦的背板。厚MEMS层易于产生应力梯度，从而引起弯曲，但是通过不同材料的交替式薄层，可最小化背板弯曲度。另外，通过复合层的背板，可将拉伸材料层与压缩材料层组合，以便调节背板中影响背板的强度和刚度的净拉伸量。薄层还可更容易图案化至较小的公差。尤其地，本发明的涉及CMOS MEMS的一个实施例提供了包括上金属层和下金属层的背板，以及涉及使用其他材料层的传统MEMS的类似实施例。互连层连接这两个金属层。互连层与金属层相比可具有较小的宽度，且可由不同的金属(例如，钨)构造。互连层可由多种材料构造，包括使用由另一材料包封的牺牲材料(例如二氧化硅)或材料的组合。在一个实施例中，使用上层来包封和保护未蚀刻的、另外牺牲的互连层。上层和下层也可相对于彼此以不同的宽度、不同的厚度和不同的开口尺寸构造。本领域技术人员将认识到，本文所描述的结构通过已知的方法(比如沉积层和图案化层)制成。

在另一实施例中，本发明提供了一种MEMS装置。该装置包括膜和具有多个开口的加强式背板。所述加强式背板包括第一层和耦接至第一层的第二层。

本发明的其他方面将通过详细说明书和附图而显现。

附图说明

图1是MEMS麦克风系统的一部分的示意性剖视图。

图2是复合式背板的侧剖视图。

图3a和3b是复合式背板的替代性构造的侧剖视图。

图4a和4b是包括由离散式柱组成的互连层的复合式背板的平面顶视图。

图4c是包括由连续式壁组成的互连层的复合式背板的平面顶视图。

图4d是复合式背板的平面顶视图，其包括由围绕每个背板开口的单个连续式壁组成的互连层。

图5a-d是复合式背板的替代性构型的侧剖视图。

具体实施方式

在详细阐述本发明的任何实施方式之前，应当理解，本发明在其应用方面不限于在以下说明书中提出的或在附图中示出的结构的详细情形和构件的布置方式。本发明能够具有其他实施方式且能够以多种方式来实施或执行。

图1是MEMS麦克风系统100的一部分的侧剖视图。如下文详细描述的，该系统包括响应于声压而移动的膜102和相反于膜的反电极(称为背板)104。电路检测膜102相对于背板104的移动(例如，由于变化的电容)，并产生表示声压(即，声音)的电信号。CMOS和/或ASIC部件(例如，与系统100集成或在系统100外部)处理所述电信号。如图1所示，背板104可包括允许空气经过膜102和背板104之间的孔或通风孔106。为了最佳性能和耐久性，背板需要在尺寸和强度之间进行平衡。例如，厚背板提供了稳定的强度，但是却降低了系统100的声学噪声性能。类似地，薄的或高度穿孔的背板可能提供不了充分的强度，且可能提供不了充分的颗粒过滤。如图2所示，通过使用薄材料层的复合式构造，可图案化通风孔之间的较薄的联接区段，从而允许在背板中布置更多且可能更小的通风孔106。另外，背板的设计(包括背板的厚度和通风孔开口106的尺寸和数量)影响麦克风电容和敏感度，并影响系统的声学信噪比。因此，背板的设计影响系统100的性能。