专利名称：可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风结构的制作方法
技术领域：
本发明是与微麦克风有关，特别是关于一种硅晶凝缩式麦克风的结构设计，可通过以降低振动膜应力，提高对声音的灵敏度。
背景技术：
因电子产品朝轻薄短小的方向发展，如何缩小麦克风尺寸，并兼顾其效能成为重要课题，一般微麦克风主要包含有一背板与一振动膜，早期所使用振动膜材料为聚酯聚合物(Mylar)，但由于材质应力过高，造成声音灵敏度较低，而后发展出利用半导体制程与硅微细加工技术所制作的硅晶凝缩式麦克风，则改以硅或硅的化合物当作振动膜材料，其主要原因是可以使该振动膜具有较低的固有内应力(IntrinsicStress)，通过此可提高振动膜灵敏度。
美国第5888845号专利案，参阅图1，为一单晶片硅晶凝缩式麦克风，其包含一平坦振动膜(Membrane)100，背板(Backplate)110，其中该振动膜为单晶硅材质，但该振动膜100的结构边界为四边固定，其结构有较高的内应力，对声波的灵敏度受制程变异的影响较大。
另一现有的微麦克风，如美国第5871482号专利案，请参阅图2，其包含有一振动膜100a，且该振动膜100a设有若干皱摺(Corrugated)结构102，边界条件为固定端103与自由端103a，通过由边界条件的改变，使该振动膜100a的应力降低，以提高灵敏度，但皱摺结构容易有应力集中之间题，进而造成该振动膜使用寿命的减短。
2004年Wang等人(W.J.Wang，R.M.Lin，Q.B.Zou，and X.X.Li，“Modeling and Characterization of a Silicon condensermicrophone，”J.Micromech.Microeng.，vol.14，pp.403-409，2004.)发表单面深皱摺振动膜(Single Deeply Corrugated Diaphragm，SDCD)的结构，此振动膜为多晶硅材料，请参阅图3，包含一振动膜100b，若干皱摺结构102a，一背板110a，一焊垫(Bonding Pad)111，虽然皱摺愈深，灵敏度愈高，但相对的制程门槛较高。
因此，本发明利用另一结构设计来达到降低振动膜内应力，得到较佳的灵敏度。

发明内容
综合上述，本发明的可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风结构是利用特殊的振动膜支撑结构，实现高灵敏度的硅晶凝缩式麦克风，且此设计受薄膜制程的影响较小。
因此，本发明目的是提供一种可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风结构，其主要包含有一基板、一振动膜与一背板，其特征在于该振动膜与该背板之间设有一连结结构，且该振动膜相对该连结结构的外缘是设为一可产生形变的支撑结构，并使该振动膜相对于该基板呈现悬浮状态。
其中，支撑结构是可分别设计为光栅型、叉状型、串型及T型，其振动膜结构完全由特殊应力释放结构所支撑，以释放内应力，进而提高振动膜的灵敏度。


本发明的技术内容与特点，兹举出以下实施例，并配合图式说明如下图1依照美国第5888845号专利的硅晶凝缩式麦克风结构，所提供本体截面示意图；图2依照美国第5871482号专利的硅晶凝缩式麦克风结构，所提供立体示意图；图3依照W.J.Wang发明的硅晶凝缩式麦克风结构，所提供本体的截面示意图；图4依照本发明的可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风结构，所提供本体的截面示意图；图5依照本发明的可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风振动膜光栅型结构，所提供振动膜上视图示意图；图6依照本发明的可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风振动膜叉型结构，所提供振动膜上视图示意图；图7依照本发明的可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风振动膜串型结构，所提供振动膜上视图示意图；图8依照本发明的可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风振动膜T型结构，所提供振动膜上视图不意图。
具体实施例方式
本发明是提供一种可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风，参阅图4所示，其包含有一基板1、一振动膜2、一背板4、一介于该振动膜2之间与该背板4之间的连结结构31、一绝缘层41位于该背板4靠近该振动膜2的一侧、一保护层42位于该背板4远离该振动膜2的一侧、复数个设于该背板4且贯通该绝缘层41与该保护层42的音孔43以及一振动膜焊垫51与一背板焊垫52。该振动膜2与该背板4是分别为一下电极与一上电极，当该振动膜2受音压作用时，该振动膜2的振动也随即造成电容值改变。
请参阅图5，该振动膜2是为一多晶硅(Polysilicon)材质的低应力薄膜，并利用该连结结构31使该振动膜2与该背板4间保持适当间距，同时定义该振动膜1振动时的尺寸与边界。此外，该振动膜2是设呈圆形，而其外环缘是为可产生形变，且具有复数个弧形空孔的光栅型支撑结构21，使该振动膜2相对于该基板1成悬浮状态，因此，当该振动膜2受音压作用而产生振动时，该振动膜2会由于内应力作用而往内缩，并造成该支撑结构21均匀地往内位移，进而降低振动膜应力，提高振动膜灵敏度。
再请参阅图6所述，本发明另一较佳实施例是与前述实施例大致相同，同样包含有一圆形振动膜结构2，并利用一连结结构31定义其振动时的尺寸与边界，其主要差异点在于该振动膜2外围的支撑结构22是设呈具有复数个弧形空孔与T形空孔的叉型设计，同样可提高振动膜灵敏度。
再者，如图7所示，本发明可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风1的振动膜2，亦可采用具有复数个弧形空孔与H形空孔的串型支撑结构23以支撑该振动膜2；又或者为图8所示，将该振动膜结构2的外围设为T型的支撑结构24来支撑振动膜，同样可有效提高该振动膜2的灵敏度。
本发明可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风结构的特点已如前述，其他等效的变化皆应为本发明，涵盖的范围。
权利要求
1.一种可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风结构，其包含有一基板、一振动膜与一背板，其特征在于该振动膜与该背板之间设有一连结结构，且该振动膜相对该连结结构的外缘是设为一可产生形变的支撑结构，并使该振动膜相对于该基板呈现悬浮状态。
2.依据权利要求1所述的可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风结构，其特征在于所述该支撑结构是为设呈具有复数个弧形空孔的光栅型设计。
3.依据权利要求1所述的可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风结构，其特征在于所述该支撑结构是为具有复数个弧形空孔与T形空孔的叉型设计。
4.依据权利要求1所述的可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风结构，其特征在于所述该支撑结构是为具有复数个弧形空孔与H形空孔的串型设计。
5.依据权利要求1所述的可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风结构，其特征在于所述该支撑结构是为T型设计。
6.依据权利要求1所述的可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风结构，其特征在于所述该背板靠近该振动膜的一侧更设有一绝缘层。
7.依据权利要求1所述的可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风结构，其特征在于所述该背板远离该振动膜的一侧更设有一保护层。
全文摘要
本发明为一种可降低振动膜应力的硅晶凝缩式麦克风结构，是以一种悬浮结构支撑振动膜，释放硅晶凝缩式麦克风的振动膜应力，以缩小振动膜面积，以因应小尺寸与薄型化的需求，同时增加对声音的灵敏度。
文档编号G01L9/00GK1787693SQ20041010028
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者郑权贤, 薛树远, 龚诗钦, 何鸿钧, 魏文杰 申请人:美律实业股份有限公司