麦克风及其制造方法和控制方法与流程

本公开涉及一种麦克风，并且更具体地涉及制造该麦克风的方法及其控制方法。

背景技术：

通常，麦克风是将语音转换为电信号的设备，并且可应用于包括终端和各种通信设备(例如，耳机或助听器)的移动通信设备。最近，麦克风的尺寸已经减小，并且已经开发了使用mems技术的微机电系统(mems)麦克风。与现有技术中的驻极体电容麦克风(ecm)相比，mems麦克风使用半导体工艺制造，并且具有改进的耐潮性和耐热暴露性。例如，麦克风可以有利地减小尺寸并且与信号处理电路集成。mems麦克风具有在所需规格中，声学过载点(aop)、灵敏度以及信噪比(snr)互相折中的结构。

因此，在高灵敏度的情况下，根据现有技术的mems麦克风具有减小的aop，其限制了对较大声音的检测，而在低灵敏度的情况下，mems麦克风具有高的aop，mems麦克风能够检测大的声音，但在低声音的检测中具有差的性能。因此，需要研究并开发具有宽声压测量范围的mems麦克风。

在该背景节中公开的上述信息仅用于加强对本公开背景的理解，并且因此其可以包含未形成在该国家中对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开提供一种提高声压测量范围的麦克风和制造该麦克风的方法及其控制方法。

本公开的示例性实施例提供一种麦克风，其可以包括：绝缘层，结合到形成有声音入口的基板的表面，并且具有多个声孔；振动膜，形成在所述绝缘层的上表面上与所述基板的声音入口对应的位置处；位移调节层，设置在所述绝缘层的上表面上的所述振动膜的周边，并且被配置为基于输入声音来调节所述振动膜的刚性；和固定层，设置在所述振动膜和所述位移调节层上，同时与所述振动膜和所述位移调节层间隔开。

所述位移调节层可以包括：第一调节层，与所述振动膜的周边相邻地形成；第二调节层，沿着所述第一调节层的周边并与所述第一调节层间隔开地形成；和连接到所述第一调节层的第一焊盘和连接到所述第二调节层的第二焊盘。

在所述第一调节层与所述第二调节层之间可以形成有多个位移调节单元。在所述位移调节单元中，可以交替地设置有从所述第一调节层延伸到外侧的多个第一突出段和从所述第二调节层延伸到内侧的多个第二突出段。所述位移调节单元可以形成在与所述绝缘层的声孔对应的位置处。

所述固定层可以由沿着所述绝缘层的上表面的边缘形成的牺牲层固定。所述固定层包括多个贯通孔。根据本公开的示例性实施例，通过基于输入的声音信号向与振动膜相邻形成的位移调节层施加电压来调节振动膜的刚性，从而可以提高可接受的声压测量范围。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，本公开的上述和其他目的、特征和优点将更加显而易见，其中：

图1是根据本公开的示例性实施例的麦克风的示例性俯视图；

图2是根据本公开的示例性实施例的沿图1的线a-a'截取的示例性横截面图；

图3至图8是顺序示出根据本公共的示例性实施例的麦克风的制造方法的示例性流程图；以及

图9是示出根据本公开的示例性实施例的麦克风的控制方法的示例性流程图。

符号说明

1麦克风

10基板

11声孔

20振动膜

21声音入口

30位移调节层

30a第一调节层

30b第二调节层

31位移调节单元

33a第一焊盘

33b第二焊盘

35a第一突出段

35b第二突出段

40固定层

41贯通孔

50牺牲层

60信号处理电路

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细地描述本公开的示例性实施例。然而，附图和详细描述涉及用于有效描述本公开的特征的各种示例性实施例中的一个示例性实施例。因此，本公开并不限于附图和下面的描述。

在本文中使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不旨在限制本公开。如在本文中使用，单数形式“一个”、“一只”和“该”意图同样包括复数形式，除上下文以其他方式明确表明之外。还应理解，术语“包括”和/或“包含”，在本说明书中使用时，指定已陈述特征、整体、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、要素、部件和/或其集合的存在或添加。如在本文中使用，术语“和/或”包括相关联的列出条目中的一个或多个的任何与全部组合。例如，为了使本公开的描述清楚，未示出不相关的部分，并且为了清楚起见夸大了层和区域的厚度。进一步地，当陈述层在另一层或基板“上”时，该层可以直接在另一层或基板上，或者可以在其间设置第三层。

还应理解，术语“包括”和/或“包含”，在本说明书中使用时，指定已陈述特征、整体、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、要素、部件和/或其集合的存在或添加。如在本文中使用，术语“和/或”包括相关联的列出条目中的一个或多个的任何与全部组合。

而且，本公开的控制逻辑可以在计算机可读介质上实施为非暂时性的计算机可读介质，其包含被处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于rom、ram、紧凑光盘(cd)-rom、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储设备。计算机可读记录介质也可以分散于联网计算机系统中以使得计算机可读介质以分散的形式被存储和执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(can)。

应理解术语“车辆”或“车辆的”或如在本文中使用的其他类似术语一般包括机动车辆，诸如包括运动型多用途汽车(suv)的乘用车、公共汽车、卡车、各种商业车辆、包括各种船只和船舶的水上车辆、飞行器，等等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插入式混合动力电动车辆、氢动力车辆，以及其他代用燃料车辆(例如，得自除石油之外的资源的燃料)。如在本文中提到，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动力的车辆。

图1是根据本公开的示例性实施例的麦克风的示例性俯视图。图2是沿图1的线a-a'截取的示例性横截面图。根据本公开的示例性实施例的麦克风1可以具有宽的声压测量范围，并且可以被配置为与输入的声信号的音域无关地测量声音信号。进一步地，根据本公开的示例性实施例的麦克风1可以基于微机电系统(mems)技术来制造。

将参考图1简要描述麦克风1的总体结构。可以在基板10的上表面上隔着绝缘层13形成有振动膜20和位移调节层30，可以在基板10的中央处形成有声音入口11。可以在振动膜20和位移调节层30上，以预定间隔与振动膜20和位移调节层30间隔开地形成有固定层40。特别地，为了便于描述，省略了固定层40的贯通孔的图示。

麦克风1可以具有通过基于输入声音的声压来调节施加到位移调节层30的电压，从而调节振动膜20的位移(例如，刚性)的结构。这里，振动膜20的位移是指振动膜20与固定层40之间距离的变化。换言之，麦克风1基于输入声音的声压来调节振动膜20的刚性，并且调节振动膜20与固定层40之间的电容值。

将更详细地描述麦克风1。基板10可以由多晶硅形成，并且声音入口11可以形成在基板10的中央处。此外，绝缘层13可以结合到基板10的上表面。特别地，绝缘层13可以包括多个声孔，并且可以由氮化硅(sin)形成。

参考图2，振动膜20可以设置在绝缘层13的上表面上。特别地，振动膜20可以由导电材料形成，并且可以在结合到绝缘层13的状态下振动。振动膜20可以形成为圆形，并且电极焊盘21可以在振动膜20的一侧处延伸，以将振动膜20与外部信号处理电路60电连接。已经基于振动膜20形成为圆形的示例描述了本公开，但本公开并不限于此，并且可以根据需要改变并应用振动膜20的形状。

此外，位移调节层30可以设置在绝缘层13的上表面上。换言之，位移调节层30可以由类似于振动膜20的导电材料形成。在结合到绝缘层13的状态下，位移调节层30的与在绝缘层13上形成的声孔15对应的部分可以振动。

位移调节层30可以以单层包围振动膜20的外表面的方式与振动膜20一起进行设置，并且可以由第一调节层30a、第二调节层30b、第一焊盘33a以及第二焊盘33b构成。特别地，第一调节层30a可以与振动膜20的外表面的周边相邻地形成，并且可以包括延伸到外部的多个第一突出段(protrudingstep)35a。此外，第二调节层30可以沿着第一调节层30a的周边形成，同时与第一调节层30a间隔开预定间隔。第二调节层30b可以包括多个第二突出段35b，其在与第一调节层30a的第一突出段35a对应的位置处向内延伸。

换言之，第一突出段35a和第二突出段35b可以交替地设置，并且可以形成一形状(例如，梳指)以形成位移调节单元31。特别地，位移调节单元31可以由第一突出段35a和第二突出段35b形成。多个位移调节单元31可以沿着周边形成在第一调节层30a和第二调节层30b之间。

位移调节层30可以经由与第一调节层30a连接的第一焊盘33a和与第二调节层30b连接的第二焊盘33b，与外部信号处理电路60电连接。此外，固定层40可以设置在振动膜20和位移调节层30上。固定层40可以由沿着绝缘层13上表面的边缘形成的牺牲层50固定。另外，固定层40可以由导电材料形成，并且可以包括多个贯通孔41。

固定层40可以形成为单层，或者可以形成为双层。特别地，固定层40可以形成为包含由多晶硅形成的电极层的单层，或者可以形成为包含由多晶硅形成的电极层和设置在电极层上表面上的由氮化硅形成的绝缘层的双层。固定层40可以在其一侧与外部信号处理电路60电连接。

在下文中，将描述根据本公开的示例性实施例的麦克风的制造方法。图3至图8是顺序示出根据本公开的示例性实施例的麦克风的制造方法的流程图。参考图3，可以准备基板10，然后可以在基板10的上表面上形成绝缘层13。此时，可以在绝缘层13上形成多个声孔15。

参考图4，可以在绝缘层13的上表面上形成振动膜20。振动膜20可以包括在其一侧延伸的电极焊盘21，并且可以形成在绝缘层13的上面部分的中央处。可以在绝缘层13的上表面上以包围振动膜20的外表面的方式形成位移调节层30。特别地，在形成位移调节层30的操作中，可以形成与振动膜20的外表面的周边相邻形成的第一调节层30a。

进一步地，可以与第一调节层30a间隔开预定间隔地形成沿着第一调节层30a的外表面的周边形成的第二调节层30b。此外，形成在第一调节层30a和第二调节层30b之间的多个位移调节单元31可以定位成分别对应于绝缘层13的多个声孔15。换言之，可以交替地设置第一调节层30a的第一突出段35a和第二调节层30b的第二突出段35b，以形成位移调节单元31。

参考图5，可以在绝缘层13的上表面上形成牺牲层50。换言之，牺牲层50可以形成为覆盖振动膜20和位移调节层30，并且可以由二氧化硅(sio2)形成。

参考图6，可以在牺牲层50的上表面上形成固定层40。例如，固定层40可以形成为单层，并且可以替代地形成为双层。换言之，固定层40可以形成为包含由多晶硅形成的电极层的单层，并且可以形成为包含由多晶硅形成的电极层和在电极层的上表面上由氮化硅形成的绝缘层的双层。随后，可以在固定层40中形成多个贯通孔41。同时地，可以通过刻蚀与振动膜20的电极焊盘21对应的牺牲层50，来使电极焊盘21露出。

参考图7，通过刻蚀基板10的后表面，可以形成贯通基板10的声音入口11。声音入口11可以形成在基板10的大约中央处。参考图8，可以通过声音入口11和声孔15去除牺牲层50的一部分。换言之，可以去除除牺牲层50边缘之外的剩余部分。

在下文中，将描述根据本公开的示例性实施例的麦克风的控制方法。图9是示出根据本公开的示例性实施例的麦克风的控制方法的示例性流程图。参考图9，麦克风1可以被配置为从外部接收声音。

信号处理电路60可以被配置为测量振动膜20和固定层40之间的电容值，该电容值可以由输入到麦克风1中的声音来调节，并且信号处理电路60可以被配置为计算输入声压(s910)。信号处理电路60可以被配置为比较输入声压和预定声压，并且确定输入声压是否超过预定声压(s920)。特别地，当输入声压大于预定声压时，信号处理电路60可以被配置为将电压施加到位移调节单元31并且提高振动膜20的刚性(s930)。换言之，根据向位移调节单元31施加电压，可以通过在位移调节单元31的第一突出段35a和第二突出段35b之间产生的重力，来提高振动膜20的刚性。

即使可以输入具有高输入声压的声音，位移调节单元31也可以相对较小地振动。因此，麦克风1可以被配置为通过降低声音的灵敏度来测量声音，并且位移调节单元31的刚性可以被保持，直到产生新输入的电压的位移。此外，当输入声压等于或小于预定声压时，信号处理电路60可以被配置为输出声音并终止操作。

当在位移调节单元31的刚性被提高的状态下输入了新的声音时，信号处理电路60可以被配置为比较新输入声音的输入声压和预定声压，并且确定输入声压是否小于预定声压(s940)。特别地，当输入声压小于预定声压时，信号处理电路60可以被配置为降低施加到位移调节单元31的电压，并且降低振动膜20的提高了的刚性(s950)。在这里，信号处理电路60可以被配置为降低位移调节单元31的刚性，直到位移调节单元31的刚性处于初始状态。

因此，当输入声压等于或大于预定声压时，信号处理电路60可以被配置为再次确定输入声压是否等于预定声压(s960)。特别地，当输入声压等于预定声压时，信号处理电路60可以被配置为输出声音并且终止操作。

此外，当输入声压大于预定声压时，信号处理电路60可以被配置为通过增加施加到位移调节单元31的电压，来提高位移调节单元31的刚性。信号处理电路60可以被配置为比较输入声压和预定声压，并且通过连续地重复上述过程来增加声压测量范围。因此，根据本公开的示例性实施例的麦克风1可以通过根据声信号的声压来调节振动膜20的位移，从而提高声压测量范围。

特别地，即使输入了具有高声压的声音信号或具有低声压的声音信号，麦克风1也可以通过调节施加到位移调节层30的电压大小并调节振动膜20的刚性，来提高声压测量范围。因此，麦克风1可以被配置为检测宽的声压范围，并且基于检测到的声压范围输出声音信号。

虽然已结合目前认为是示例性实施例的内容描述了本公开，但应该理解本公开并不限于所公开的示例性实施例，相反，本公开旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。