麦克风及其制备方法
【专利说明】麦克风及其制备方法
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年11月26日在韩国专利局提交的韩国专利申请第10-2014-0166783号的优先权，其全部内容引入本文以供参考。
技术领域
[0003]本发明涉及麦克风以及制备麦克风的方法。更具体而言，本发明涉及一种通过延迟来自外部的声音输入相位而改善其灵敏度的麦克风，以及一种制备该麦克风的方法。
【背景技术】
[0004]通常，将声音转化成电信号的麦克风，近来已经日益小型化，因此，已经开发出了使用MEMS (微机电系统)的麦克风。
[0005]与现有技术的ECM(驻极体电容式麦克风)相比，上述MEMS对湿度和热耐受，并且有可能小型化和与信号处理电路一体化。
[0006]已知的两种类型的MEMS麦克风是电容式MEMS麦克风和压电式MEMS麦克风。
[0007]电容式MEMS麦克风通常包括固定膜和隔膜，因此当施加来自外部的声压时，固定膜与隔膜之间的间隙改变且电容随着改变。
[0008]声压在该过程中产生的电信号的基础上测量。
[0009]另一方面，压电式MEMS麦克风仅包括振动膜，其中当外部声压使振动膜变形、并且通过压电效应产生电信号时，由此测量声压。
[0010]MEMS麦克风根据定向特征能够被分为非定向(全向)麦克风和定向麦克风，且定向麦克风能够被分为双向麦克风和单向麦克风。
[0011]双向麦克风既接收来自前面也接收来自后面的声音，但是来自侧面的声音变弱，所以其具有声音的带状极化图(ribbon polar pattern)。
[0012]此外，双向麦克风具有良好的近场效应，因此具有大量噪音的体育场广播经常采用它。
[0013]另一方面，单向麦克风保持响应于来自广域的声音的输出，但是抵消对来自后部的声音的输出，从而改善了 S/N比，因此，其产生了清晰的声音且通常用于语音识别设备。
[0014]然而，由于需要两个或多个数字MEMS麦克风和DSP (数字信号处理)芯片，定向MEMS麦克风的价格上涨超过两倍。
[0015]【背景技术】部分中公开的以上信息仅为了增强对发明【背景技术】的理解，因此其可能包含不形成本国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0016]本公开致力于提供一种能够通过由晶圆级封装(wafer level package)制成的相位延迟膜而小型化的麦克风，以及制备该麦克风的方法，所述麦克风能够具有更精确的定向性，且能够更易于制造。
[0017]本发明的一个示例性实施方式提供一种制造麦克风的方法，其包括:制备具有第一和第二相对表面的第一基底，然后在第一基底的第一相对表面上形成具有氧化物膜和多个槽的振动膜；在振动膜之上形成各自具有第一和第二相对表面的牺牲层和固定膜，然后形成贯通固定膜的多个进气孔；放置要与固定膜连接的第一衬垫、要与振动膜连接的第二衬垫、以及用于接合相位延迟部件的结合衬垫；通过蚀刻第一基底的第二相对表面形成第一穿透孔，并通过部分蚀刻氧化物膜和牺牲层在固定膜与振动膜之间形成空气层；以及将相位延迟部件接合到结合衬垫上。在某些实施方式中，相位延迟部件可以通过以下方式形成:制备具有第一和第二相对表面的第二基底，然后通过蚀刻第二基底的第二相对表面形成沟槽；形成贯穿第二基底的沟槽和第一相对表面的多个第二穿透孔；将催化剂沉积在第二基底的第一相对表面和第二穿透孔；以及用该催化剂合成CNT (碳纳米管)。
[0018]在某些实施方式中，进气口的形成可以包括:在牺牲层的第一相对表面上形成多个第一凹坑并在固定膜的第一相对表面上形成多个第二凹坑；并且在固定膜的第二相对表面上形成多个突起，其中所述突起可以容纳到牺牲层的第一凹坑内。
[0019]在某些实施方式中，第一衬垫、第二衬垫或者结合衬垫的放置可以通过用金属的共晶结合实施。
[0020]在某些实施方式中，催化剂可以包括铁(Fe)。
[0021]在某些实施方式中，CNT的合成可以包括将氨气(NH3)和乙炔气(C2H2)在700 °C的温度注入石英管，使用CVD(化学气相沉积)设备。
[0022]本发明的另一个示例性实施方式提供一种制备麦克风的方法，其包括:制备具有第一和第二相对表面的第一基底，然后在第一基底的第一相对表面上形成具有氧化物膜和多个槽的振动膜；在振动膜之上形成各自具有第一和第二相对表面的牺牲层和固定膜，然后形成贯穿固定膜的多个进气孔；放置要与固定膜连接的第一衬垫、要与振动膜连接的第二衬垫、和用于接合相位延迟部件的结合衬垫；通过蚀刻第一基底的第二相对表面形成第一穿透孔，并通过部分蚀刻氧化物膜和牺牲层在固定膜与振动膜之间形成空气层；以及将相位延迟部件接合到结合衬垫上。相位延迟部件通过以下方式形成:制备具有第一和第二相对表面的第二基底，然后通过蚀刻第二基底的第二相对表面形成沟槽；形成贯穿第二基底的沟槽和第一相对表面的多个第二穿透孔；在第二基底的沟槽、顶部和第二穿透孔沉积氧化锌纳米颗粒；并且用水热合成在第二基底中以沉积的氧化锌纳米颗粒生长氧化锌纳米线。
[0023]在某些实施方式中，在氧化锌纳米颗粒的沉积中，氧化锌纳米颗粒可以溶解在乙醇中。
[0024]在某些实施方式中，在水热合成中，可以使用由硝酸锌、HMTA(六亚甲基四胺)和PEI (聚乙烯亚胺)组成的水溶液。
[0025]本发明的另一个示例性实施方式提供一种制备定向MEMS麦克风的方法，其包括:制备具有第一和第二相对表面的第一基底，然后在第一基底的第一相对表面上形成具有氧化物膜和多个槽的振动膜；在振动膜之上形成各自具有第一和第二相对表面的牺牲层和固定膜，然后形成贯穿固定膜的进气孔；放置要与固定膜连接的第一衬垫、要与振动膜连接的第二衬垫、和用于接合相位延迟部件的结合衬垫；通过蚀刻第一基底的第二相对表面形成第一穿透孔，并通过部分蚀刻氧化物膜和牺牲层在固定膜与振动膜之间形成空气层；以及将相位延迟部件接合到结合衬垫上。相位延迟部件通过以下方式形成:制备具有第一和第二相对表面的第二基底，然后通过蚀刻第二基底的第二相对表面形成沟槽；形成贯穿第二基底的沟槽和第一相对表面的多个第二穿透孔；以聚合物涂覆第二基底的沟槽、第一相对表面和第二穿透孔；以光致抗蚀剂(PR)涂覆部分聚合物；通过使沟槽与第二穿透孔之间的PR图案化，在涂覆有PR(光致抗蚀剂)的部分之外的部分蚀刻聚合物；并在已将聚合物蚀刻后除去PR。
[0026]在某些实施方式中，结合衬垫可以包括聚合物类结合材料。
[0027]在某些实施方式中，以聚合物涂覆的步骤可以包括旋涂或喷涂。
[0028]在某些实施方式中，聚合物可以包括PE、PMMA、EMMAm PEEK、LCP、PDMS、Tefxel、酚醛树脂或环氧树脂。
[0029]本发明的另一个示例性实施方式提供一种麦克风，其包括:具有一个或多个第一穿透孔的第一基底；布置在第一基底上并覆盖第一穿透孔的振动膜；以预定距离布置在振动膜之上并具有多个进气孔的固定膜；以及通过结合衬垫接合到固定膜上的相位延迟部件，所述相位延迟部件具有与一个或多个第一穿透孔连接的第二穿透孔，并且在第二穿透孔中具有相位延迟材料。
[0030]在某些实施方式中，相位延迟部件可以包括具有第一和第二相对表面的第二基底，第二相对表面具有与第二穿透孔连接的沟槽。CNT(碳纳米管)可以形成为相位延迟材料。在某些实施方式中，CNT可以在第二基底的第一相对表面上形成并填充第二穿透孔。
[0031]在某些实施方式中，相位延迟部件可以包括具有第一和第二相对表面的第二基底，第二相对表面具有与第二穿透孔连接的沟槽。氧化锌纳米线可以形成为相位延迟材料。
[0032]在某些实施方式中，氧化锌纳米线可以在第二基底的第一相对表面上形成，填充穿透孔，并在沟槽内形成。
[0033]在某些实施方式中，相位延迟部件可以包括具有第一和第二相对表面的第二基底，第二相对表面具有与第二穿透孔连接的沟槽。聚合物可以形成为相位延迟材料。
[0034]在某些实施方式中，聚合物可以在第二基底的第一相对表面上形成，填充第二穿透孔，并在沟槽的第一部分上形成。在某些实施方式中，沟槽的第一部分可以是与第二基底的第一相对表面最接近的部分。
[0035]根据本发明的示例性实施方式，用晶圆级封装有可能减小装置的尺寸。
[0036]由于在某些实施方式中，在硅基底上形成孔然后形成纳米材料或聚合物并接合至麦克风以增加相位延迟效应，这有可能保证更精确的定向性并改善生产率。
[0037]在某些实施方式中，不需要数字处理且仅通过模拟处理可以达到定向性，因此能够降低用于ASIC的成本。
[0038]能够从本发明的示例性实施方式中获得或预期的效果可以在以下详细说明中直接地或暗示性地描述。
【附图说明】
[0039]图1是显示根据本发明示例性实施方式的麦克风的横截面图。
[0040]图2至图5是显示根据本发明示例性实施方式的制备麦克风的基本方法的图。
[0041]图6至11是显示根据本发明示例性实施方式的制备相位延迟部件的方法的图。
[0042]图12至15是显示根据本发明另一个示例性实施方式的制备相位延迟部件的方法的图。
[0043]图16至19是显示根据本发明的第三个示例性实施方式的制备相位延迟部件的方法的图。
【具体