MEMS设备和方法与流程

多种mems设备正变得越来越受欢迎。mems换能器，尤其是mems电容式麦克风，越来越多地用在便携式电子设备(诸如，移动电话和便携式计算设备)中。

使用mems制造方法所形成的麦克风设备通常包括一个或多个膜，其中用于读出/驱动的电极被沉积在所述膜和/或基底上。在mems压力传感器和麦克风的情况下，通常通过测量一对电极之间的电容来实现读出，该电容将随着所述电极之间的距离响应于入射在膜表面上的声波改变而变化。

图1a和图1b分别示出了已知的电容式mems麦克风设备100的示意图和立体视图。电容式麦克风设备100包括一个膜层101，该膜层101形成一个柔性膜，该柔性膜响应于由声波所生成的压力差而自由移动。第一电极102机械地联接至该柔性膜，且它们一起形成电容式麦克风设备的第一电容板。第二电极103机械地联接至大体刚性的结构层或背板(back-plate)104，它们一起形成电容式麦克风设备的第二电容板。在图1a示出的实施例中，第二电极103被嵌入在背板结构104中。

该电容式麦克风被形成在基底105上，该基底105例如是硅晶片，该硅晶片可以具有在其上所形成的上部氧化物层106和下部氧化物层107。该基底中以及任何覆盖层中的腔108(在下文中称为基底腔)被设置在膜下方，且可以使用“背部蚀刻(back-etch)”穿过基底105来形成。基底腔108连接到定位在膜正下方的第一腔109。这些腔108和109可以共同提供声学容积，从而允许膜响应于声学激励而移动。置于第一电极102和第二电极103之间的是第二腔110。

可以在制造过程期间使用第一牺牲层来形成第一腔109，即，使用一种材料来限定随后可以被去除的第一腔，且将膜层101沉积在第一牺牲材料上方。使用牺牲层来形成第一腔109意味着对基底腔108的蚀刻对于限定膜的直径不起任何作用。相反，由第一腔109的直径(其进而由第一牺牲层的直径来限定)结合第二腔110的直径(其进而由第二牺牲层的直径来限定)来限定膜的直径。相较于使用湿蚀刻或干蚀刻所执行的背部蚀刻过程所形成的第一腔109的直径，可以更精确地控制使用第一牺牲层所形成的第一腔109的直径。因此，蚀刻基底腔108将在膜101下面的基底的表面中限定一个开口。

多个孔(在下文中称为排出孔(bleedhole)111)连接第一腔109和第二腔110。

如所提到的，可以通过将至少一个膜层101沉积在第一牺牲材料上方来形成膜。以此方式，(一个或多个)膜层的材料可以延伸到支撑膜的支撑结构(即，侧壁)内。可以由彼此大体上相同的材料形成膜和背板层，例如膜和背板均可以通过沉积氮化硅层来形成。膜层可以被设定尺度以具有所需的柔性，而背板可以被沉积成更厚且因此更刚性的结构。此外，在形成背板104时可以使用多种其他材料层以控制背板的属性。使用氮化硅材料系统在许多方面是有利的，尽管可以使用其他材料，例如使用多晶硅膜的mems换能器是已知的。

在一些应用中，麦克风可以在使用中被布置成使得经由背板接收入射声音。在这样的情况下，在背板104中布置另外的多个孔(在下文中称为声学孔112)，以便允许空气分子自由移动，使得声波可以进入第二腔110。与基底腔108相关联的第一腔109和第二腔110允许膜101响应于经由背板104中的声学孔112进入的声波而移动。在这样的情况下，基底腔108通常被称为“后容积(backvolume)”，且它可以基本上被密封。

在其他应用中，麦克风可以被布置成使得可以在使用时经由基底腔108接收声音。在这样的应用中，背板104通常仍设置有多个孔，以允许空气在第二腔和背板上方的另一容积之间自由移动。

还应注意，虽然图1示出背板104被支撑在膜的、与基底105相对的一侧上，但是如下这样的布置是已知的，其中背板104被形成为距基底最近，其中膜层101被支撑在背板104上方。

在使用时，响应于与入射在麦克风上的压力波对应的声波，膜从其平衡位置或静止位置略微变形。膜电极102和背板电极103之间的距离被对应地更改，从而引起这两个电极之间的电容的改变，所述电容的改变随后被电子电路系统(未示出)检测到。排出孔允许第一腔和第二腔中的压力在相对长的时段(就声学频率而言)内平衡，这减小了例如由温度变化等引起的低频压力变化的影响，但不会影响在期望的声学频率下的灵敏度。

mems换能器的柔性膜层通常包括一个薄介电材料层-诸如晶体材料层或多晶材料层。实际上，该膜层可以由几个材料子层形成，这些子层在相继的步骤中沉积以形成该膜层。柔性膜101可以例如由氮化硅si3n4或多晶硅形成。晶体材料和多晶材料具有高强度和低塑性变形，这两者在膜结构中都是非常期望的。mems换能器的膜电极102通常是薄金属(例如，铝)层，该薄金属层通常位于膜101的中心，即该膜的移位最大的部分。本领域技术人员将理解，该膜电极可以例如由一种合金(诸如，铝-硅)形成。该膜电极通常可以覆盖例如该膜的面积的大约40％，通常在膜的中心区域中。

因此，已知的换能器膜结构由两个不同的材料层，通常是介电层(例如，sin)和导电层(例如，alsi)，组成。

通常，膜层101和膜电极102可以被制造成在静止位置是大体上平面的，即横跨该膜没有压力差，如图1a中例示的。该膜层可以被形成为在此静止位置大体上平行于背板层，以使得膜电极102平行于背板电极103。然而，随着时间的推移，膜结构可能变形(例如，由于相对高的移位或重复的移位)，以使得它将不返回到完全相同的起始位置。

许多问题与先前考虑的换能器设计相关联。特别是膜和膜电极在制造之后都会遭受固有的机械应力。由于膜和膜电极具有显著不同的热膨胀系数，所以在沉积之后在结构内产生机械应力，因为材料在从几百摄氏度的高沉积温度返回到室温时收缩不同的量。由于两个层紧密地机械联接在一起，所以通过独立的机械收缩防止应力消散，电极和膜的复合结构将倾向于变形。这类似于双金属条恒温器传感器的众所周知的操作。很长一段时间，尤其是当在使用中经受在麦克风膜中典型的重复机械运动时，金属电极层特别会在其退火时经受蠕变或塑性变形，以降低其储存的应力能量，该应力能量无法以任何其他方式释放。因此，包括膜和膜电极的膜结构的平衡位置或静止位置从一开始就对制造条件敏感，且还可以随时间的推移改变。

图2例示了膜101/102的静止位置可能发生的永久变形。可以看出，膜的静止位置从而背板电极103和膜电极102之间的间隔进而从其一经制造之后所在的位置(由虚线示出)改变到变形的静止位置。这可能导致来自这样的换能器的测量信号中的dc偏移，因为在静止位置处的电容不相同。更重要地，对于交流音频信号，电容的改变导致用于给定声学激励的信号电荷(即，麦克风的声电灵敏度)的变化。

另外，复合电极-膜结构101/102的弹性对电极层和膜层的机械应力敏感。制造条件的任何变化以及随后经由金属蠕变等引起的应力释放都将影响这些层的应力值。由于应力失配所引起的变形也将直接影响静止应力的值。

因此，可以理解，膜结构和相关联的换能器可能遭受初始灵敏度的增大的制造变化，且此外随着时间的推移经历灵敏度的改变或漂移，这意味着换能器性能不能够保持恒定。

此外，由于从静止位置/平衡位置的相对高的或重复的移位，因此膜电极的金属可能经历一些塑性变形。因此，膜电极的金属可能变形，因此它将不返回其原始位置。由于柔性膜101和膜电极102彼此机械联接，这也可以导致柔性膜101的静止位置的整体改变和/或应力属性且因此整体膜结构的弹性的改变。

图3a示出了先前考虑的膜结构的俯视图，该膜结构包括平面膜层301和电极302。电极(该电极通常由金属或金属合金形成)被图案化以包含多个开口313。在此具体实施例中，所述开口的形状为大致六边形。通过在膜电极中设置这样的开口，与具有类似尺寸的直径但不具有任何这样的开口的膜电极相比，形成膜电极的金属的总量可以减少，即具有开口的膜电极提供对柔性膜的较少覆盖。这进而将导致一种具有减少的塑性变形的膜和膜电极结构。

应理解，就信号电荷而言，麦克风灵敏度是电容的函数，该电容与导电电极的面积成正比。因此，与片状电极设计相比，包含具有图案化电极层的膜的换能器结构可能潜在地展示换能器的较低的灵敏度和/或性能。

本公开内容涉及寻求缓解上述缺点中的一些的mems换能器和方法，例如通过提供一种与片电极设计相比具有减小的塑性变形但还展示改善的灵敏度或性能的换能器。

根据第一方面，提供了一种mems换能器，包括：一个膜层；以及，一个膜电极，该膜电极由一种导电材料形成在该膜层的一个表面上，该膜电极具有设置在其中的多个开口，其中该导电材料的面积相对于所述开口的面积的比率从位于该膜层的中心区域处或附近的第一区域中的第一所述比率减小到位于该第一区域侧向外部的第二区域中的第二所述比率。

因此，该膜电极被设置有多个孔或穿孔。所述开口延伸穿过该电极的平面且暴露下面的膜层的大体上对应于所述开口的面积的面积。

形成该膜电极的导电材料的面积相对于所述开口的面积(或下面的膜层的暴露面积)的比率(换句话说“电极与膜的面积比率”)在该膜电极的第一区域和第二区域之间变化。

该膜层形成换能器设备的柔性膜。该换能器包括一个膜材料层，该膜材料层可以相对于基底的下面的基底以固定的关系被支撑。该膜材料可以在设置于基底中的腔上方延伸。该膜的在该腔上方延伸的区域可以被认为形成换能器的柔性膜。该膜层的覆盖基底腔的中心的中心区域是该膜响应于声学压力波而移位最大的部分。

形成该膜电极的材料的面积与该膜层的面积的比率在该膜电极的第一区域中比在该膜电极的第二区域中大。该第一区域在下面的膜层的中心区域处或附近，且该第二区域在下面的膜层的中心区域的侧向外部。因此，根据此布置，该膜电极的中心区域有利地包括较大的金属面积或面积密度，因此，电容在换能器的中心区域处得到增强。

该膜电极可以包括两个以上的区域。可以围绕该膜电极的中心区域同心地设置附加区域，使得电极与膜的面积比率从该膜电极的中心到周边逐渐变化。因此，电极与膜的比率可以从第一区域朝向该膜电极的周边处或附近的区域减小。换句话说，电极与膜的面积比率远离该膜层的中心区域更小。

形成该膜电极的材料的面积相对于所述开口的面积的比率的变化或改变可以以多种方式来实现。

例如，所述开口的尺寸可以在区域之间变化，使得在第一区域(在所述第一区域中，所述开口的尺寸相对小)中，膜电极材料的面积相对于所述开口的面积的比率相对大。相反，在第二区域(在所述第二区域中，所述开口的尺寸相对大)中，膜电极材料的面积相对于所述开口的面积的比率相对小。根据一个具体实施例，该膜电极中所设置的开口的尺寸从覆盖该膜层的中心区域的区域到位于该膜电极的周边处或附近的区域增大。

替代地或附加地，节距距离(即，中心到中心距离或相邻的开口之间的间隔)可以变化，使得第一区域(在所述第一区域中，相邻的开口之间的距离相对小)中，膜电极材料的面积相对于所述开口的面积的比率相对大。相反，在第二区域(在所述第二区域中，相邻的开口上的对应的点之间的距离相对大)中，该膜电极材料的面积相对于所述开口的面积的比率相对小。根据一个具体实施例，相邻的开口的中心之间的节距距离可以从覆盖该膜层的中心区域的区域到位于该膜电极的周边处或附近的区域增大。根据另一具体实施例，该节距距离远离中心增大，同时所述开口的尺寸也增大，以使该导电材料的面积相对于所述开口的面积的比率仍从位于该膜层的中心区域处或附近的第一区域中的第一所述比率减小到位于该第一区域的侧向外部的第二区域中的第二所述比率。

因此，膜电极层可以被认为包括导电材料的晶格，其中该晶格包括多个开口，且其中该晶格的节距和/或所述开口的尺寸从该膜电极的中心区域到该中心区域的侧向外部的区域变化。节距和/或所述开口的尺寸的变化使得导电材料的面积相对于所述开口的面积的比率从位于该膜层的中心区域处或附近的第一区域中的第一所述比率减小到位于该第一区域侧向外部的第二区域中的第二所述比率。

该mems换能器可以包括一个背板结构，其中该柔性膜相对于所述背板结构被支撑。该背板结构可以包括穿过该背板结构的多个孔。优选地，在正交于该膜的方向上，该膜电极中的至少一个开口的面积的至少一部分对应于至少一个背板孔的面积。因此，该背板中的孔可以至少部分地覆盖该膜电极中的开口。应理解，背板孔的尺寸可以与该膜电极中的开口中的一些的尺寸相同，但这些不一定是这种情况。

所述开口可以具有任何形状，例如圆形或多边形(例如，正方形)。特别地，该膜电极中的开口的形状可以是六边形。根据一个或多个实施例，所述开口可以表现出这样的形状，其中一个给定的开口的外边缘上的任何两个沿直径方向相对的点之间的距离大体上相同。根据一个或多个实施例，所述开口可以被认为表现出多于二阶的旋转对称性。

因此，该膜电极可以被认为被图案化以形成所述多个开口。该膜电极可以被认为包括晶格或“花边”结构。该膜电极可以被认为包括导电材料网状物。

该柔性膜可以包括晶体材料或多晶材料。优选地，该柔性膜层包括氮化硅。该膜电极可以包括金属或金属合金。优选地，该电极包括铝、硅、掺杂硅或多晶硅。

本文所描述的实施例有利地展示了膜结构的静止位置或平衡位置随时间的推移的变形程度的降低。因此，本文所描述的实施例由于所提供的开口而有利地减小了膜材料和金属电极之间的界面的面积，从而用于减少金属电极层对膜层的机械影响。因此，有利地缓解了由两层结构的变形所引起的mems换能器的时间依赖的漂移。

此外，本文所描述的实施例可以展示电容的增强，因为与具有一致的间距和尺寸的开口的先前图案化的电极相比，可以有利地增大电极层的总工作面积，即导电材料的量。这可以例如通过开口的尺寸的减小来实现，开口尺寸的减小提供了设置在该设备的一个或多个区域中的膜上的电极材料的量的对应增大。替代地或附加地，这可以通过使相邻的开口或开口组上的对应的点之间的距离变化使得每单位面积所设置的电极材料的量在该设备的一个或多个区域中增大来实现。

电极与膜的面积比率的变化可以横跨该膜逐渐发生。因此，该变化可以是在从该电极的第一区域到该电极的第二区域的路径上的所有相邻的开口之间可测量的。替代地，电极与膜的面积比率的变化可以是在两组或更多组开口之间可测量的，例如每组的开口的尺寸可以不同。在此情况下，每组开口可以被认为形成该膜电极的一个区域。

该换能器可以是电容式传感器，例如麦克风。该换能器可以包括读出(例如，放大)电路系统。该换能器可以位于具有声音端口(即，声学端口)的封装件内。该换能器可以被实施在一个电子设备中，该电子设备可以是以下中的至少一个：便携式设备；电池供电设备；音频设备；计算设备；通信设备；个人媒体播放器；移动电话；平板计算机设备；游戏设备；以及，语音控制设备。

根据另一方面的实施例，提供了一种mems换能器，包括：一个膜层；以及，一个导电膜电极层。该膜层和膜电极层形成两层结构。该膜电极被形成在该膜层的一个表面上。该膜电极层具有设置在其中的多个开口。膜电极层的导电材料的面积相对于膜电极层中的开口的面积的比率从位于该膜层的中心区域处或附近的第一区域中的第一所述比率减小到位于该第一区域侧向外部的第二区域中的第二所述比率。

任何给定的方面或实施例的特征可以与任何其他方面或实施例的特征组合，且本文描述的多种特征可以在一个给定的实施例中以任何组合的方式实施。

针对以上方面或实施例中的每个方面或实施例提供了相关联的制造mems换能器的方法。

为了更好地理解本发明，且为了更清楚地示出如何有效地实施本发明，现在将仅通过实施例的方式参考附图，在附图中：

图1a和图1b以截面视图和立体视图例示了已知的电容式mems换能器；

图2例示了膜可以如何变形；

图3a例示了先前考虑的膜电极结构的平面视图；

图3b例示了穿过膜电极结构的横截面，该膜电极结构被图案化以包含开口；

图4示出了根据第一实施例的穿过膜电极结构的横截面；

图5a、图5b和图5c示出了根据第二实施例和第三实施例的横跨膜电极沿直径方向所设置的一系列大体上正方形开口的尺寸的变化；以及

图6例示了根据第四实施例的膜电极结构的局部平面视图。

在整个说明书中，与其他图中的特征类似的任何特征都已经被赋予相同的附图标记。

将关于mems电容式麦克风形式的mems换能器描述实施例。然而，应理解，本实施例同样适用于包括电容型换能器在内的其他类型的mems换能器。

如上文所提及的，对于具有设置在柔性膜层(尤其是晶体材料的膜层)上的金属膜电极的mems传感器，在使用中金属的塑性变形可能意味着该膜的静止位置和/或应力特性可能由于使用而随着时间的推移改变。这可能导致不希望的dc偏移和/或传感器的灵敏度的改变，且正在再现的声学信号的后续质量可能显著降低。

在本申请人提交的早期申请中，公开了一种mems换能器，其中膜电极包括至少一个开口，其中所述开口的面积的至少一部分在正交于膜的方向上对应于一个背板孔的面积。换句话说，该膜电极中的开口的至少一部分的面积(在正交于膜的方向上)与一个背板孔的面积的至少一部分对准。通过在该膜电极中设置这样的开口，与具有类似的直径但不具有任何这样的开口的膜电极相比，可以减少形成膜电极的金属的总量，即具有开口的膜电极提供对柔性膜的较少覆盖。

图3a和3b分别例示了这样的先前提出的mems换能器的平面视图和横截面视图，该mems换能器包括形成在柔性膜301上的膜电极302。膜电极302在电极材料302中具有多个开口313，在所述多个开口处不存在对膜301的覆盖。这些开口(或缺失的区域)313减少了沉积在膜301上的电极材料302的量(对于给定直径的电极)，因此与不具有这样的开口的电极相比，增大了膜材料与电极材料的比例。这进而将导致具有降低的塑性变形的膜结构301/302。在使用中，预期此结构301/302将变形较少，且与不具有开口的膜电极相比，这改善了mems换能器100的操作。

图3b示出了形成在柔性膜301上的膜电极302，且另外示出了背板304和背板电极303，该背板304和该背板电极303具有穿过它们的声学孔312。这些声学孔312允许位于膜和背板之间的腔与位于膜的另一侧上的容积(其可以是声音端口或后容积)之间的声学连通。声学孔312延伸穿过背板304和背板电极303，从而存在穿过整个背板结构303/304的孔。如本领域技术人员将理解的，且如图3b中例示的，在充电/偏置的平行板电容器中，在垂直于板的方向上将存在从一个板延伸到另一板的静电场分量。

已经结合先前考虑的设计的一些实施例确认了许多潜在的缺点。具体地，将理解，由于设置在柔性膜上的电极材料的量的减少，因此将会存在总电容从而设备的灵敏度的一些降低。降低的信号电荷灵敏度可能损害可实现的信噪比。

图4示出了包括膜301和膜电极302的第一实施例的横截面，该膜电极302具有形成在其中的多个开口313。在此实施例中，所述开口的尺寸从而柔性膜的暴露表面面积从柔性膜的中心区域朝向该膜的外部区域增大。该膜的中心由虚线c指示。最靠近该膜的中心的开口具有尺寸a1且可以被认为形成第一组r1，围绕第一组的开口具有尺寸a2且可以被认为是形成第二组r2，且朝向膜电极的周边的开口具有尺寸a3且形成第三组r3。在此实施例中，a1＜a2＜a3。

尽管换能器结构的其余部分未在图4中示出，但是应理解，由于膜的外边缘相对于基底以固定关系被支撑，所以柔性膜的中心区域将响应于横跨该膜的压力差而表现出最大程度的偏转。在此实施例中，因此期望通过在中心区域处提供膜电极材料的面积与膜的面积的更高比率来最大化膜电极的中心区域处的电容，同时仍通过远离中心区域提供膜电极材料的面积与膜的面积的较低比率来缓解两层结构的变形。

图5a例示了根据第二实施例的横跨膜电极沿直径方向所设置的一系列大体上正方形开口的尺寸的变化。电极材料由阴影区域指示，且应理解，下面的膜层将在每个开口的区域中被暴露。下面的膜层的中心由虚线c指示。最靠近膜中心的开口具有面积尺寸a1且可以被认为形成第一组r1，围绕第一组的开口具有尺寸a2且可以被认为形成第二组r2，围绕第二组的开口具有尺寸a3且可以被认为形成第三组r3，且朝向膜电极的周边的开口具有尺寸a4且形成第四组r4。在此实施例中，a1＜a2＜a3＜a4。在此实施例中，相邻的开口的中心点之间的距离或节距p大体上恒定，而开口的面积径向地远离中心增大。应理解，电极与膜的面积比率在电极的中心区域处最大，且远离中心区域而变小。换句话说，每单位面积的导电材料的面积在中心区域处最大，且朝向膜电极的周边减小。图5b是图5a中示出的实施例的二维例示。

图5c示出了根据第三实施例的横跨膜电极沿直径方向所设置的一系列大体上正方形开口的尺寸的变化。下面的膜(未示出)的中心由虚线c指示。在此实施例中，所述开口具有大体上一致的尺寸，而相邻的开口的中心点之间的节距距离p从电极的中心朝向电极的周边径向地变化。在此实施例中，电极的中心区域处的节距距离最大，且相邻的开口之间的距离是p1。节距距离远离中心区域减小，使得p1＞p2＞p3＞p4。因此，应理解，电极与膜的面积比率在电极的中心区域处最大，且远离中心区域而变小。换句话说，每单位面积的导电材料的面积在中心区域处最大，且朝向膜电极的周边减小。

应理解，设想其他实施例，其中节距距离远离中心增大，同时开口的尺寸充分增大，使得导电材料的面积相对于开口的面积的比率仍然从位于膜层的中心区域处或附近的第一区域中的第一所述比率减小到位于该第一区域侧向外部的第二区域中的第二所述比率。

图6示出了第四实施例的局部平面视图，该第四实施例包括膜301和膜电极302，该膜电极302具有形成在其中的多个开口313。在此实例中，所述开口的尺寸且因此柔性膜的暴露的表面面积从柔性膜的中心处的区域朝向该膜的外部区域增加。在此实施例中，所述开口的形状是大致六边形。节距距离大体上恒定。膜电极包括三组开口。在所例示的膜电极的中心聚集的第一组r1开口的尺寸最小。围绕第一组开口的第二组r2开口略微大于第一组开口。第三组r3开口围绕第二组开口且尺寸最大。组r1、r2和r3中的每个可以被认为属于膜电极的一个特定区域。因此，第一组r1开口属于膜电极的第一中心区域，第二组开口属于该膜位于第一区域径向或侧向外部的第二区域，且第三组开口属于膜位于朝向膜电极(未示出)的周边在第二区域径向外部的第三区域。

因此，膜电极层可以被认为包括导电材料的晶格，其中该晶格包括多个开口，且其中该晶格的节距和/或开口的尺寸从膜电极的中心区域到位于中心区域侧向外部的区域变化。开口的节距和/或尺寸的变化使得导电材料的面积相对于开口的面积的比率从位于膜层的中心区域处或附近的第一区域中的第一所述比率减小到位于第一区域侧向外部的第二区域中的第二比率。

本文所描述的实施例涉及一种具有多个开口的图案化膜电极。所述开口的尺寸横跨该电极变化。例如，横跨所述开口的距离可以是大约10μm，且可以在膜电极的不同区域中在8μm和40μm之间变化。mems换能器的电极之间的距离(称为竖直电极间间隙距离)通常是大约2μm。因此，横跨所述开口的距离可以是例如该电极间间隙距离的5倍和20倍之间，或是例如该电极间间隙距离的5倍和10倍之间。

所述开口可以被看作是不存在电极材料的区域(但至少部分地由电极材料定界)，在该区域处仍存在柔性膜的连续材料，即仅在膜电极材料中而非在柔性膜中存在孔。膜电极中的开口不一定对应于膜中的孔，因此所述开口可以看作是不存在电极材料的区域(但至少部分地由电极材料定界)，在该区域处仍存在柔性膜的连续材料，即仅在膜电极材料中而非在柔性膜中存在孔。

膜电极中的开口可以优选地被布置成使得这些开口(即，不存在膜电极材料的区域)至少部分地与背板中的孔(例如，声学孔)对准。因为声学孔存在于整个背板中，所以背板中的声学孔中的至少一些(无论是完全地还是部分地)对应于背板电极中的孔(即，不存在背板电极的区域)。膜电极中的开口和背板电极中的孔在横向方向(即，正交于膜的方向)上部分地或完全地对准。如本文所使用的，术语“正交于膜”应意指大体上正交于由膜的边界边缘所限定的平面的方向。显然在使用中，膜可以偏转，且膜的部分的局部法线的方向可以变化，但是正交于整个膜的方向仍可以被看作正交于包括膜的固定边缘的平面的方向。

根据在此所描述的实施例的mems换能器可以包括电容式传感器，例如麦克风。

根据在此所描述的实施例的mems换能器还可以包括读出电路系统，例如，其中该读出电路系统可以包括模拟电路系统和/或数字电路系统，诸如，低噪声放大器、电压参考和电荷泵，用于提供较高电压偏置、模拟数字转换或输出数字接口或更复杂的模拟信号处理或数字信号处理。因此可以提供一个包括如本文的任何一个实施例中所描述的mems换能器的集成电路。

根据在此描述的实施例的一个或多个mems换能器可以被定位在一个封装件内。此封装件可以具有一个或多个声音端口。根据在此描述的实施例的mems换能器可以与一个包括读出电路系统的分立的集成电路一起被定位在一个封装件内，该读出电路系统可以包括模拟电路系统和/或数字电路系统，诸如，低噪声放大器、电压参考和电荷泵，用于提供较高电压偏置、模拟数字转换或输出数字接口或更复杂的模拟或数字信号处理。

根据在此描述的实施例的mems换能器可以被定位在具有一个声音端口的封装件内。

根据另一方面，提供了一种电子设备，包括根据本文所描述的任何一个实施例的mems换能器。电子设备可以包括例如以下中的至少一个：便携式设备；电池供电设备；音频设备；计算设备；通信设备；个人媒体播放器；移动电话；游戏设备；以及，语音控制设备。

根据另一方面，提供了一种制造如本文的任何一个实施例中所描述的mems换能器的方法。根据一个实施例，提供了一种制造mems换能器的方法，该方法包括：

形成一个膜层；

在该膜层的表面上形成一个导电材料层，以形成一个膜电极；

将该膜电极图案化以在其中设置多个开口，其中导电材料的面积相对于所述开口的面积的比率从位于该膜层的中心区域处或附近的第一区域中的第一所述比率减小到位于该第一区域侧向外部的第二区域中的第二所述比率。优选地，将该膜电极图案化的步骤包括使用图案化光掩膜的光刻处理步骤。

虽然多个实施例描述了mems电容式麦克风，但是本实施例也适用于除麦克风之外的任何形式的mems换能器，例如，压力传感器或超声波发射器/接收器。

本文所描述的实施例可以在一系列不同的材料系统中有用地实施，然而，本文所描述的实施例对于具有包括氮化硅的膜层的mems换能器是特别有利的。

在上文所描述的实施例中，注意，对换能器元件的引用可以包括多种形式的换能器元件。例如，一个换能器元件可以包括单个膜和背板组合。在另一实施例中，一个换能器元件包括多个个体换能器，例如，多个膜/背板组合。一个换能器元件的个体换能器可以是类似的，或可以被不同地配置为使得它们对声学信号有不同的响应，例如，所述元件可以具有不同的灵敏度。一个换能器元件也可以包括被定位成从不同的声学通道接收声学信号的多个不同的个体换能器。

注意，在本文所描述的实施例中，一个换能器元件可以包括例如一个麦克风设备，该麦克风设备包括一个或多个膜，其中用于读出/驱动的电极被沉积在所述膜和/或基底或背板上。在mems压力传感器和麦克风的情况下，可以通过测量与所述电极之间的电容有关的信号来获得电输出信号。所述实施例还意在包括是电容式输出换能器的换能器元件，其中通过静电力来移动所述膜，所述静电力是通过使横跨所述电极所施加的电位差变化生成的，包括输出换能器的实施例，其中压电元件是使用mems技术制造的且被刺激以导致柔性膜的运动。

注意，上文所描述的实施例可以被用在一系列设备中，所述设备包括但不限于：模拟麦克风、数字麦克风、压力传感器或超声换能器。本文所描述的实施例也可以被用在多种应用中，所述应用包括但不限于：消费者应用、医疗应用、工业应用和汽车应用。例如，典型的消费者应用包括便携式音频播放器、可穿戴设备、膝上型计算机、移动电话、pda和个人计算机。实施例还可以被用在语音激活设备或语音控制设备中。典型的医疗应用包括助听器。典型的工业应用包括有源噪声消除。典型的汽车应用包括免提套件、声学碰撞传感器和有源噪声消除。

应注意，上文所提及的实施例例示而非限制本发明，在不偏离随附的权利要求的范围的前提下，本领域普通技术人员将能够设计许多替代实施例。词语“包括”不排除除了权利要求中所列出的元件或步骤以外的元件或步骤的存在，“一”或“一个”不排除多个，且单个特征或其他单元可以实现权利要求中所限定的多个单元的功能。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制它们的范围。