CN105530578B - 传声器及制造传声器的方法 - Google Patents

Abstract

一种传声器及制造传声器的方法，该制造传声器的方法包括制备衬底以及在衬底上形成氧化层图案并且在衬底的背面上形成氧化层。通过将导电离子注入到衬底中而在衬底上形成振动膜。通过去除氧化层图案在衬底和振动膜上相继形成牺牲层和固定电极。在固定电极上形成第一光刻胶层图案，并且通过使固定电极图案化而形成进气口。在氧化层的背面上形成第二光刻胶层图案，并且通过蚀刻氧化层以及衬底的背面来形成穿孔，振动膜的一部分通过该穿孔露出。在固定电极和振动膜之间形成空气层。

Description

传声器及制造传声器的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年10月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2014-0141165号的优先权的权益，将该申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开涉及一种传声器及制造传声器的方法。

背景技术

传声器将声音转换为电信号，并且传声器已变得越来越小。因此，已开发出使用微机电系统(MEMS)技术的传声器。

相比于传统的驻极体电容传声器(ECM)，这样的MEMS传声器更耐湿热，并且该传声器可以较小尺寸制造并与信号处理电路集成。

通常，MEMS传声器可以分为电容式MEMS传声器和压电式MEMS传声器。

电容式MEMS传声器包括固定电极和振动膜。当外部声压施加于振动膜时，电容值由于固定电极与振动膜之间的距离变化而改变。基于此刻产生的电信号测量该声压。

压电式MEMS传声器仅包括振动膜。当振动膜由于外部声压而变形时，由于压电效应产生电信号。基于该电信号测量声压。

通常，在电容式MEMS传声器的情况下，固定电极和振动膜使用表面微加工和体微加工形成。由于工序复杂以及工序数量增多，难以制造MEMS传声器。

在该背景技术部分中公开的以上信息仅仅用于加强对本发明背景的理解，因此，其可包含未构成在该国家为本领域技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开已致力于提供这样一种传声器及制造传声器的方法，其具有当制造输入传声器时减少制造工序数量的优点。

根据本发明构思的一示例性实施方式，一种制造传声器的方法包括：制备衬底以及在衬底上形成氧化层图案并且在衬底的背面上形成氧化层。通过将氧化层图案用作掩模将导电离子注入到衬底中而在衬底上形成振动膜。通过去除氧化层图案在衬底和振动膜上相继形成牺牲层和固定电极。在固定电极上形成第一光刻胶层图案，并且通过将第一光刻胶层图案用作掩模使固定电极图案化而形成进气口。在氧化层的背面上形成第二光刻胶层图案，并且通过蚀刻氧化层以及衬底的背面来形成穿孔，振动膜的一部分通过该穿孔露出。通过去除牺牲层的一部分在固定电极和振动膜之间形成空气层。

形成穿孔的步骤可包括在振动膜中形成多个沟槽。

沟槽可形成于穿孔之上。

该离子可包括硼离子或磷离子。

该方法还可包括在形成穿孔之后形成连接至固定电极的第一衬垫以及连接至振动膜的第二衬垫。

形成第一衬垫和第二衬垫可包括在固定电极和振动膜上形成光刻胶层，固定电极的一部分和振动膜的该部分通过该光刻胶层露出。在光刻胶层上在固定电极的该部分和振动膜的该部分形成金属层。去除光刻胶层以及形成在光刻胶层上的金属层。

固定电极可由多晶硅或金属构成。

衬底可包含硅。

根据本发明构思的另一示例性实施方式，一种传声器包括具有穿孔的衬底。振动膜设置在衬底之上并且覆盖穿孔。固定电极包括多个进气口，该固定电极设置于振动膜之上并且与振动膜隔开。振动膜可由导电离子注入其中的硅制成。

振动膜可包括多个沟槽。

传声器还可包括设置于振动膜的边缘并支撑固定电极的支撑层。

如上所述，根据本发明构思的该示例性实施例，由于该传声器使用四个掩模制成，能减少工序数量，从而能降低工序成本。

附图说明

图1是根据本发明构思的一示例性实施例的传声器的示意性剖视图。

图2是示意性示出图1的传声器的振动膜的俯视平面图。

图3至图7是说明根据本发明构思的一示例性实施例的制造传声器的方法的图示。

具体实施方式

在下文中，参照附图详细地描述本发明构思的一些示例性实施例。然而，本公开不限于在本文中描述的实施方式，而是可以其他形式实现。相反，提供所介绍的实施方式，以使所公开的内容透彻且完整，并且将本发明构思的精神充分地传达给本领域技术人员。

附图中，为了描述清楚，层或区域的厚度已被放大。此外，当一层被称为在另一层或衬底“上”时，该层可直接地形成于另一层或衬底上，或者第三层可介于其间。

在下文中，参照图1和2描述根据本发明构思的一示例性实施方式的传声器。

图1是根据本发明构思的一示例性实施例的传声器的示意性剖视图。图2是示意性示出图1的传声器的振动膜的俯视平面图。

参照图1，根据本公开的传声器包括：衬底100、振动膜120、以及固定电极130。

衬底100可由硅制成并且具有形成于其中的穿孔110。

振动膜120设置在衬底100上。振动膜120覆盖穿孔110。振动膜120的一部分相对于穿孔110露出并且响应于外部声音而振动。

振动膜120具有圆形形状并且包括多个沟槽121，这些沟槽形成于穿孔110之上。在本公开中，振动膜120被图解为具有四个沟槽121，但并不限于此，沟槽121的数量可多于四个。沟槽121可具有相同尺寸或者不同尺寸。

振动膜120可由导电离子注入其中的硅制成。在该情况下，离子可包括硼离子或磷离子。

与振动膜120隔开的固定电极130设置在振动膜120上。固定电极130包括多个进气口131。

固定电极130设置在支撑层31上并固定于此。支撑层31设置于振动膜120的边缘部分，并且支撑固定电极130。在此，固定电极130可由多晶硅或金属制成。

空气层32形成于固定电极130与振动膜120之间，并且固定电极130与振动膜120以预定间隔彼此隔开。

外部声音通过形成于固定电极130中的进气口131引入，因此刺激振动膜120，并且振动膜120响应于此而振动。

当振动膜120响应于外部声音而振动时，振动膜120与固定电极130之间的距离变化。因此，振动膜120与固定电极130之间的电容变化。通过连接至固定电极130的第一衬垫140以及连接至振动膜120的第二衬垫145，信号处理电路(未图示)将变化的电容转换为电信号，从而检测外部声音。

以下参照图1以及图3至7描述根据本发明构思的一示例性实施方式的制造传声器的方法。

图3至图7是说明根据本发明构思的一示例性实施例的制造传声器的方法的图示。

参照图3，在制备衬底100之后，在衬底100上形成氧化层图案10，并且在衬底100的背面上形成氧化层20。氧化层图案10使衬底100的一部分露出。在此，衬底100可由硅制成。

参照图4，通过将氧化层图案10用作掩模将导电离子注入到露出的衬底100中而形成振动膜120。因此，振动膜120包含导电离子注入其中的硅。在这种情况下，该离子可包括硼离子或磷离子。

参照图5，在去除氧化层图案10之后，在衬底100和振动膜120上相继形成牺牲层30和固定电极130，并且在固定电极130上形成第一光刻胶层图案40。

接下来，通过将第一光刻胶图案40用作掩模使固定电极130图案化而形成多个进气口131。在该情况下，在振动层120的边缘也通过使牺牲层30图案化而形成支撑层31。

在此，牺牲层30可由光刻胶材料、二氧化硅、或氮化硅制成，并且固定电极130可由多晶硅或金属制成。

参照图6，在去除第一光刻胶层图案40之后，形成连接至固定电极130的第一衬垫140以及连接至振动膜120的第二衬垫145。第一衬垫140和第二衬垫145可升起。

第一衬垫140和第二衬垫145可通过升起方案形成如下。

在固定电极130和振动膜120上形成光刻胶层。该光刻胶层使第一衬垫140的形成区域(即，固定电极130的一部分)和第二衬垫145的形成区域(即，振动膜120的该部分)露出。

接下来，在固定电极130的通过光刻胶层露出的部分和振动膜120的通过光刻胶层露出的部分上形成金属层之后，去除光刻胶层。在这种情况下，当去除光刻胶层时，去除光刻胶层上的金属层，并且形成于固定电极130的该部分和振动膜的该部分上的金属层分别作为第一衬垫140和第二衬垫145。

参照图7，在衬底100中形成穿孔110。

在氧化层20的背面上形成第二光刻胶层图案50之后，通过使用第二光刻胶层图案50在氧化层20和衬底100的背面上进行干法蚀刻或湿法蚀刻而形成穿孔110。在该情况下，在振动膜120中形成多个沟槽121，使得振动层120的一部分露出。多个沟槽121形成在穿孔110之上。

参照图1，通过去除牺牲层30的一部分而形成空气层32。此外，去除未被蚀刻的第二光刻胶层图案50和氧化层20。

空气层32可通过按照湿法穿过进气口131使用蚀刻剂去除牺牲层30的一部分而形成。此外，空气层32可通过穿过进气口131使用干法(比如根据氧气电浆的灰化)而形成。牺牲层30的该部分通过湿法或干法去除，因此空气层32形成于固定电极130和振动膜120之间。

在该情况下，支撑固定电极130的支撑层31没有去除。

如上所述，在根据本公开的制造传声器的方法中，当形成氧化层图案10、第一光刻胶图案40、第一衬垫140、第二衬垫145以及第二光刻胶图案50时，分别使用了掩模。因此，传声器可使用四个掩模制造。

一般的传声器使用约十个掩模。然而，在根据本公开的制造传声器的方法中，由于传声器可使用四个掩模制造，减少了工序数量，从而降低了工序成本。

尽管已结合目前被认为是实用的示例性实施方式对本发明进行了描述，但应当理解的是，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，旨在涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同配置。

Claims (14)

1.一种制造传声器的方法，包括：

制备衬底以及在所述衬底上形成氧化层图案并且在所述衬底的背面上形成氧化层；

通过将所述氧化层图案用作掩模将导电离子注入到所述衬底中而在所述衬底上形成振动膜；

通过去除所述氧化层图案在所述衬底和所述振动膜上相继形成牺牲层和固定电极；

在所述固定电极上形成第一光刻胶层图案，并且通过将所述第一光刻胶层图案用作掩模使所述固定电极图案化而形成进气口；

在所述氧化层的背面上形成第二光刻胶层图案，并且通过蚀刻所述氧化层以及所述衬底的背面来形成穿孔，所述振动膜的一部分通过所述穿孔露出；以及

通过去除所述牺牲层的一部分在所述固定电极和所述振动膜之间形成空气层，

所述方法进一步包括在形成所述穿孔之后形成连接至所述固定电极的第一衬垫和连接至所述振动膜的第二衬垫。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述穿孔的步骤包括在所述振动膜中形成多个沟槽。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个沟槽形成于所述穿孔之上。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述离子包括硼离子或磷离子。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第一衬垫和所述第二衬垫包括：

在所述固定电极和所述振动膜上形成光刻胶层，所述固定电极的一部分和所述振动膜的该部分通过所述光刻胶层露出；

在所述光刻胶层上在所述固定电极的该部分和所述振动膜的该部分形成金属层；以及

去除所述光刻胶层以及形成在所述光刻胶层上的所述金属层。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述固定电极由多晶硅或金属制成。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底包含硅。

8.一种通过根据权利要求1至7中任一项所述的方法制造的传声器，包括：

衬底，具有穿孔；

振动膜，设置在所述衬底之上并且覆盖所述穿孔；以及

固定电极，设置在所述振动膜之上并且与所述振动膜隔开并包括多个进气孔；

其中，所述振动膜由导电离子注入其中的硅制成。

9.根据权利要求8所述的传声器，其中，所述振动膜包括多个沟槽。

10.根据权利要求9所述的传声器，其中，所述多个沟槽形成于所述穿孔之上。

11.根据权利要求10所述的传声器，其中，所述离子包括硼离子或磷离子。

12.根据权利要求8所述的传声器，其中，所述固定电极由多晶硅或金属制成。

13.根据权利要求8所述的传声器，其中，所述衬底包含硅。

14.根据权利要求8所述的传声器，进一步包括设置于所述振动膜的边缘并支撑所述固定电极的支撑层。