麦克风及制造该麦克风的方法
【专利说明】麦克风及制造该麦克风的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年9月23日提交的韩国专利申请第10_2014_0126788号的优先权和权利，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明涉及麦克风及制造该麦克风的方法。
【背景技术】
[0004]将声波转换为电信号的麦克风可通过使用微机电系统(MEMS)技术以便制造成小尺寸。MEMS麦克风比驻极体电容式麦克风(ECM)更加耐热和耐湿气，这允许其与信号处理电路整合。
[0005]高性能麦克风、声波过载点(AOP)、麦克风的灵敏度及信噪比(SNR)可具有彼此相关的优点及缺点。高灵敏度麦克风可能由于低的AOP而不能感测到较大声的声音。然而，低灵敏度麦克风可由于高的AOP而感测到较大声的声音，所以低灵敏度麦克风可能检测不到较低的声音。
[0006]本节所公开的以上信息仅用于增强对本发明的【背景技术】的理解，因此可能包含不形成在本国对本领域技术人员已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种麦克风及制造该麦克风的方法，其可改善麦克风的声压测量范围。本发明提供一种麦克风，所述麦克风可包括衬底(所述衬底可包括贯通孔)、设置在衬底上以覆盖贯通孔的振动单元及设置在振动单元的上方并与所述振动单元间隔开的固定电极。另外，振动单元可包括设置在贯通孔的上方的第一部分与第二部分，以及设置在衬底上的第三部分，其中第一部分与第三部分可彼此间隔开，且第二部分可连接在第一部分和第三部分之间并且可包括第一压电部和第二压电部。
[0008]第一部分、第二部分和第三部分中的每一部分可各自包括第一绝缘膜、第二绝缘膜和设置在第一绝缘膜和第二绝缘膜之间的振动膜。第一压电部可被设置在第一绝缘膜的下侧(例如，底面)上，且第二压电部可被设置在第二绝缘膜上。另外，第一压电部可包括第一压电下部电极、第一压电上部电极和设置在第一压电下部电极和第一压电上部电极之间的第一压电层。第二压电部可包括第二压电下部电极、第二压电上部电极和设置在第二压电下部电极和第二压电上部电极之间的第二压电层。振动膜可由多晶硅或导电材料形成。另外，衬底可由硅形成。麦克风可进一步包括设置在第三部分上并被配置成支撑固定电极的支撑层。
[0009]本发明还提供一种制造麦克风的方法，所述方法可包括以下步骤:在衬底内形成凹部；在衬底上形成氧化膜；在氧化膜上形成振动单元；在振动单元上方并与所述振动单元间隔开地形成固定电极，所述固定电极可包括多个进气口 ；和蚀刻衬底的背面和氧化膜以形成贯通孔，所述贯通孔暴露振动单元的一部分。振动单元可包括设置在贯通孔上方的第一部分和第二部分，以及设置在衬底上的第三部分，其中第一部分与第三部分可彼此间隔开，且第二部分可连接在第一部分与第三部分之间，并且可包括第一压电部和第二压电部。
[0010]形成振动单元的步骤可包括:在凹部内的氧化膜上形成第一压电部；在氧化膜和第一压电部上形成第一绝缘膜、振动膜和第二绝缘膜；图案化第一绝缘膜、振动膜和第二绝缘膜；及在第二绝缘膜上，在与所述第一压电部相反的位置处形成第二压电部。
[0011]形成固定电极的步骤可包括在振动单元上形成牺牲层，在牺牲层上形成金属层以及图案化金属层，并去除牺牲层的一部分。衬底可由硅形成。
[0012]因此，根据本发明的示范性实施例的麦克风可具有以下优点。设置在振动单元内的压电部可限制施加到压电部的应力并且能基于从麦克风的外部引入的声音的声压的高度进行声音的有源检测(active detect1n)。可基于从麦克风的外部施加到麦克风上的声音的声压的高度改善声音的测量范围。
【附图说明】
[0013]现将参考所附附图中说明的本发明的某些示范性实施例详细描述本发明的以上及其他特征，所述示范性实施例在下文中仅以例证说明的方式给出，因此不限制本发明，并且其中:
[0014]图1说明根据本发明的示范性实施例的麦克风的示范性横截面视图；
[0015]图2说明根据本发明的示范性实施例的图1中的麦克风中振动单元的示范性顶部示意图；及
[0016]图3到7说明示出根据本发明的示范性实施例的制造麦克风的方法的步骤的示意图。
[0017]符号说明
[0018]110:衬底111:凹部120:贯通孔
[0019]130:氧化膜 140:第一压电部 150:第一部分
[0020]155:第二部分 158:第三部分 160:第二部分
[0021]170:牺牲层 171:空气层172:支撑层
[0022]180:固定电极 181:进气口200:振动单元
【具体实施方式】
[0023]本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，且其并不意在限制本发明。除非上下文另外清楚地指示，否则如本文中所使用，单数形式“一”及“所述”意图还包括复数形式。应进一步理解，术语“包括”在用于本说明书中时规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件及/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件、及/或其群组的存在或添加。如本文中所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项目中一个或多个的任一及所有组合。
[0024]将参考所附附图详细描述本发明的示范性实施例。然而，本发明不限于示范性实施例，但可以其他模式实施。相反，提供本文中公开的示范性实施例，用于本文中介绍的本发明的公开内容，及适当地向本领域技术人员传递本发明的各方面。
[0025]在附图中，为清楚起见，夸大了层和区域的厚度。另外，当描述层处于另一层或衬底“上”时，层可形成于另一层或衬底上，或第三层可插入所述层与另一层或衬底之间。
[0026]参考图1和2，将描述根据本发明的示范性实施例的麦克风。图1说明根据本发明的示范性实施例的麦克风的示范性示意横截面视图，且图2说明根据本发明的示范性实施例的图1中麦克风中的振动单元的示范性顶部示意图。参考图1和2，麦克风可包括衬底110、振动单元200和固定电极180。衬底110可由硅形成，且具有形成于其中的贯通孔120。
[0027]振动单元200可设置在衬底110上。另外，振动单元200可覆盖贯通孔120。氧化膜130可设置在衬底110与振动单元200之间。振动单元200可包括第一部分150、第二部分155和第三部分158。第一部分150与第三部分158可彼此间隔开。另外，第一部分150可设置在贯通孔120上方，且第三部分158可设置在衬底110上方。第二部分155可设置在贯通孔120上并连接在第一部分150与第三部分158之间。
[0028]第一部分150和第三部分158可各自包括第一绝缘膜151、振动膜152和第二绝缘膜153。振动膜152可由多晶硅形成。此外，振动膜152的材料可不限于此，但振动膜152可由具有导电性(例如，能够导电)的材料形成。振动膜152可设置在第一绝缘膜151与第二绝缘153之间。在第三部分158内，第一绝缘膜151可设置在氧化膜130上。第二部分155可包括第一绝缘膜151、振动膜152和第二绝缘膜153。第二部分155还可包括第一压电部140和第二压电部160。
[0029]第一压电部140可设置在第一绝缘膜151的下侧(例如，底侧)上并包括第一压电下部电极141、第一压电层142和第一压电上部电极143。第一压电层142可由设置在第一压电下部电极141与第一压电上部电极143之间的压电材料(例如,错钛酸铅(PZT)、钛酸钡(BaT13)和罗谢尔盐)形成。第一压电上部电极143可接触第一绝缘膜151 (例如，可邻近于第一绝缘膜形成)。
[0030]第二压电部160可设置在第二绝缘膜153上并包括第二压电下部电极161、第二压电层162和第二压电上部电极163。第二压电层162可由设置在第二压电下部电极161与第二压电上部电极163之间的压电材料(例如，锆钛酸铅(PZT)、钛酸钡(BaT13)和罗谢尔盐)形成。第二压电下部电极161可接触第二绝缘膜153。
[0031]振动单元200的一部分(例如，第一部分150和第二部分155)可通过衬底110内的贯通孔120露出。第一部分150和第二部分155可被配置成响应于从麦克风的外部施加到其上的声音而振动。在振动单元200上方，固定电极180可与振动单元200间隔开。固定电极180可设置在固定地紧固到所述固定电极的支撑层172上。支撑层172可设置在振动单元200的第三部分158上，所述支撑层被配置成支撑固定电极180。
[0032]空气层171可形成于固定电极180与振动单元200的第一部分150和第二部分155之间，所述空气层使固定电极180与振动单元200的第一部分150和第二部分155间隔预定的距离。另外，固定电极180可具有设置于其中的多个进气口 181。可通过进气口 181引入来自麦克风的外部的声音以刺激振动单元200，并使振动单元200振动。具体地，设置在贯通孔120上的振动单元200的第一部分150和第二部分155可被配置成能够振动。
[0033]当振动单兀200的第一部分150和第二部分155振动时,第一部分150与固定电极180之间的间隔可改变。因此，第一部分150的振动膜152与固定电极180之间的电容可改变，且可将改变的电容通过连接到振动单元200的垫片(pad)传递到信号处理电路(未示出)并由信号处理电路(未示出)转换为电信号，这使得能够检测到来自麦克风的外部的声音。振动单元200的第二部分155可包括第一压电部140和第二压电部160，所述第一压电部和第二压电部被配置成选择性地将应力施加到振动单元200的第二部分155，从而调节振动单元200的第二部分155的刚度。
[0034]来自外部的声音可为大致上大的声音的或大致上轻微的声音。当声音为大致上大的声音(例如，从