振动换能器的制作方法

专利名称：振动换能器的制作方法
技术领域：
本发明进一步涉及诸如用作MEMS传感器的微型电容式传声器这样的 振动换能器。
本申请要求日本专利申请No. 2007-256908和日本专利申请No. 2007-280315的优先权，这些申请的全部内容通过引用合并于此。
背景技术：
通常，已经在如下的各种文献中开发和披露了各种类型的电容式传声
器
专利文献l:日本专利申请，公开号No. H09-508777 专利文献2:日本专利申请，公开号No. 2004-506394 专利文献3:美国专利号No.4，776，019
非专利文献1: 由Japanese Institute of Electrical Engineers (曰本电气工 程师学会)出版的标题为"MSS-01-34"的文章Z
公知的是微型电容式传声器(称为MEMS (Micro-Electro-Mechanical System:微机电系统)传声器)通过半导体装置制造过程生产。电容式传声 器的典型地实例通过在基板上沉积薄膜从而形成隔膜和板来生产，该隔膜和 板用作在基板上彼此稍微隔开的相对电极。当隔膜由于声波而振动时，它们 的位移使得静电电容变化，于是该静电电容变化被转化为电信号。
在隔膜、板和基板之间的距离非常小且可能设置成几微米(|um)。在制 造期间当冲击施加到隔膜，或当隔膜意外地接触板或基板时，可能会发生粘 附(或静摩擦(stiction))现象一_隔膜被固定到板或基板上。为了改善灵 敏度，有必要降低隔膜的刚度；然而，粘附现象会因隔膜刚度的降低而频繁 地发生。

发明内容
本发明的目的是提供一种诸如微型电容式传声器这样的振动换能器，其在制造过程中防止隔膜贴附到板或基板且由此改善灵敏度。
在本发明的第一方面中， 一种振动换能器包括基板；隔膜，其使用具 有导电特性的沉积膜形成，且该隔膜具有从中心部分沿径向方向延伸的多个 臂；板，其使用具有导电特性的沉积膜形成；多个隔膜支承件，使用沉积膜 形成并连结所述多个臂，以便以隔膜和基板之间的规定间隙将隔膜支承在基 板上方；以及多个隔膜凸块，形成为从所述多个臂上突起，以便防止隔膜意 外地粘到基板或板上。当隔膜相对于板振动时，它们之间的静电电容变化， 以便检测施加到隔膜上的压力变化。替代隔膜凸块，可以形成多个板凸块， 这些板凸块从所述板的周边部分上突起，以便防止隔膜意外地粘到板上。
在振动换能器中，隔膜的周边部分以环状的方式连结基板，以致从中心 部分沿径向方向延伸的臂被隔膜支承件所支承。与周边部分仅以环状的方式 连结基板的隔膜的其他结构相比，该隔膜的刚度降低，由此改善了灵敏度。 通常，振动幅度沿从中心到末端(或固定端)的方向变小，从而隔膜的固定 端难以粘到基板。从这方面考虑，可能需要对刚度降低的隔膜的臂提供一些 对策。即，多个凸起(即隔膜凸块或板凸块)被额外地形成，从而防止隔膜 意外地粘到基板或板。该显著的结构可以在改善振动换能器灵敏度的同时可 靠地防止粘附现象的发生。
隔膜的臂的末端可以被容易地弯曲或弯折并由此意外地粘到基板或板。 由此，优选的是，凸起形成在隔膜的臂的末端附近。
膜(一个或多个)的刚度可以在对应于凸起的指定区域中局部地增大。 当凸起被形成并沿着隔膜的臂中的具有相对较大间隔的多条线直线地排列 时，隔膜的臂的刚度可能以条紋状(striped)的方式不规律地分布，其中具 有相对较高的刚度的一个区域和具有相对较低的刚度的另一区域可以沿径 向方向交替地出现在隔膜的臂中。即，隔膜的臂在某些区域可以被容易地弯 曲，这些区域每一个都具有相对较低的刚度。当臂被意外地弯曲时，隔膜可 以容易地粘到基板或板。为了妥善处理这个缺陷，凸起有必要优选地以这样 的方式排列在隔膜的臂中，即连接一个凸起和沿径向方向与其靠近的突起的 线相对于隔膜的周向方向倾斜。这防止了臂的刚度以条紋状的方式分布。 优选的是，凸起以Z字形排列；由此防止臂的刚度以条紋状的方式分布。Z 字形排列与格状排列不同，其中所有的突起沿着径向方向和周向方向都均匀
地分布。换句话说，当突起沿着在周向方向上的两条线排列并定位在网格状的点处时，其他凸起以这样的方式形成，即它们中的至少一'个并'不沿径向方 向与沿两条线排列的凸起中的至少一个排列。
在上文中，优选的是，每一个凸起不具有可能会损坏基板或板的尖锐的 末端。当板没有足够的硬度时，板可能会由于突起的"尖锐的"末端的冲击 而容易地破裂或损坏。
在本发明的第二方面中，振动传声器包括具有导电性能的隔膜，包括 中心部分和从中心部分沿径向方向延伸的多个臂；具有导电性能的板，定位
为与隔膜相对；每个都具有绝缘性能的多个隔膜支承件，其中，隔膜支承件 与臂连结，以便支承隔膜同时在隔膜和板之间形成间隙；和多个孔，形成在 隔膜的每个臂中，其中，当隔膜相对于板振动时，形成在隔膜和板之间的静 电电容变化，由此检测振动。
由于隔膜的外部没有被以环状方式支承，而是臂被隔膜支承件支承，所 以隔膜的刚度被局部地降低，以改善振动换能器的灵敏度。此外，隔膜的臂 的刚度由于形成在其中的孔而被进一步降低；因此，可以进一步改善灵敏度。
应力会集中在隔膜的臂和中心部分之间的边界处，因为在该边界处产生 刚度的急剧改变，以使得臂容易弯折或破坏。当隔膜在臂和中心部分之间的 边界处弯曲时，隔膜会容易地贴附(或粘附)到板等上。为了避免这样的缺 陷，优选的是，通过排列在每个臂中的孔使得沿从臂与隔膜支承件连结的连 结部分到隔膜的中心部分的方向每个臂的密度逐渐增加。这里，相关于臂的 指定区域，臂的密度定义为"Va/(Va + Vc)",其中Va代表除了孔之外的臂 的体积，且Vc代表形成在臂中的孔的总体积。
振动换能器进一步包括基板，该基板具有与隔膜形成后腔的开口 ，其中， 多个隔膜支承件连结基板开口的周围区域，其中，隔膜的中心部分基本覆盖 基板的开口且二者之间具有间隙，且其中，多个孔形成在每个臂中，除了位 于基板的开口附近的指定区域。
以上，相对较高的声阻应形成在隔膜和在后腔开口周围区域附近的基板 之间。振动换能器被设计成使得声阻形成在隔膜和基板开口周围附近区域之 间，同时没有在位于开口附近的区域中在臂中形成孔；由此，可以增加隔膜 的臂和基板之间的间隙中的声阻。换句话说，可以增加隔膜的刚度，而不会 减小隔膜和在后腔开口周围附近的基板之间的间隙中的声阻。
当孔沿隔膜周向方向上的多条线排列在隔膜的臂中时，在隔膜的臂的刚度分度上会发生条带状的不规则性，其中具有高刚度的条带状区域和具有低 刚性的其他条带状区域交替地沿径向方向形成在隔膜中。即，隔膜的臂会容 易地在具有低刚度的条带状区域中弯折，由此，隔膜会在臂弯折时容易地贴 附(或粘附)到板上。为此，优选的是在沿径向方向毗邻的孔之间连接的线 相对于隔膜的周向方向倾斜。由于形成在隔膜的臂中的孔的排列形式，由于 所述孔而具有低刚性的条带状区域相对于隔膜的周向方向倾斜。这使得对于 臂来说非常难于沿隔膜的周向方向弯折。即，可以可靠地防止隔膜由于臂的 弯折而贴附到板上。
此外，沿每个臂在隔膜的周向方向上的中心到每个臂的边缘的方向每个 臂的密度减小。这里，拉伸应力没有沿宽度方向直接作用在臂上，以使得沿 宽度方向(即隔膜的周向方向)臂的边缘会由于在隔膜形成过程中产生的应 力而易于缠绕。隔膜在臂缠绕时会易于贴附到板上。振动换能器设计成使得 臂的边缘几乎不会沿宽度方向缠绕，因为臂的密度沿朝向在宽度方向上的臂 边缘的方向而减小。这使得可以防止隔膜的臂由于臂的缠绕而贴附到板上。
而且，优选的是，每个臂的、同与所述隔膜支承件连结在一起的连结部 分相比更靠近所述隔膜中心部分的区域的至少一部分形成为网状。在这样的 网状形状中多个孔形成在臂中使得相邻孔之间的距离基本匹配每个孔的直 径，由于这样的网状形状，可以显著地降低隔膜臂的刚度。


图1是示出了根据本发明的第 一 实施例的电容式传声器的传感器芯片的 俯视图，该电容式传声器包括在基板上方彼此相对地定位的隔膜和板。
图2是示出了电容式传声器构造的纵向截面图。 图3是示出了电容式传声器的层叠结构的分解透视图。 图4A是示出了没有保护电极的电容式传声器的电路的电路图。 图4B是示出了电容式传声器的电路的电路图，其中保护电极插入在板 和基板之间。
图5是用于说明电容式传声器的制造方法的第一步的截面图。 图6是用于说明电容式传声器的制造方法的第二步的截面图。 图7是用于说明电容式传声器的制造方法的第三步的截面图。 图8是用于说明电容式传声器的制造方法的第四步的截面图。图9是用于说明电容式传声器的制造方法的第五步的截面图。 图10是用于说明电容式传声器的制造方法的第六步的截面图。 图11是用于说明电容式传声器的制造方法的第七步的截面图。 图12是用于说明电容式传声器的制造方法的第八步的截面图。 图13是用于说明电容式传声器的制造方法的第九步的截面图。 图14是用于说明电容式传声器的制造方法的第十步的截面图。 图15是用于说明电容式传声器的制造方法的第十一步的截面图。 图16是用于说明电容式传声器的制造方法的第十二步的截面图。 图17是用于说明电容式传声器的制造方法的第十三步的截面图。 图18示出了具有隔膜孔和隔膜凸块的臂的放大视图。 图19是示出了与隔膜凸块的排列相关的臂的变化例的放大视图。 图20是示出了与隔膜凸块的排列相关的臂的另 一变化例的放大视图。 图21是示出了图2所示的电容式传声器的指定部分的截面图。 图22是示出了图2所示的电容式传声器的另一部分的截面图。 图23是示出了才艮据本发明的第二实施例的电容式传声器的传感器芯片 的俯视图，该电容式传声器包括在基板上方彼此相对地定位的隔膜和板。 图24是示出了图23中所示的电容式传声器层叠结构的分解透视图。 图25是具有隔膜孔和隔膜凸块的隔膜的臂的俯视图。 图26是臂的第一变化例的俯视图。 图27是臂的第二变化例的俯视图。 图28是臂的第三变化例的俯视图。 图29是臂的第四变化例的俯视图。 图30是臂的第五变化例的俯视图。 图31是臂的第六变化例的俯视图。
具体实施例方式
参考所附附图以实例的方式进一 步详细描述本发明。 l.第一实施例
图1示出了具有根据本发明的第 一 实施例的MEMS (Micro-Electro-Mechanical System:微机电系统)结构的电容式传声器1的 传感器芯片的俯视图。图2示出电容式传声器1的构造的纵截面视图。图3示出了电容式传声器1的层叠结构的透视分解图。图21和22示出了电容式 传声器1的指定部分的截面图。
电容式传声器1包括传感器芯片和控制芯片(其包括电源电路和放大器， 未示出)，两者都被包封在封装结构(未示出)中。
电容式传声器1的传感器芯片通过在基板100上沉积多层膜而形成，即， 下绝缘膜110、下导电膜120、上绝缘膜130、上导电膜160和表面绝缘膜 170。首先，将描述在MEMS结构中的多层膜的层叠结构。
基板100包括P-型单晶硅；但并不局限于此。即，仅仅要求基板100的 材料具有足够的刚度、厚度和硬度，以便于可靠地支承沉积在基底(base) 上的薄膜。具有开口 100a (用作后腔体C1的开口 )的通孔形成为在指定位 置贯穿基板100。
下绝缘膜110 (其连结基板100、下导电膜120和上绝缘膜130 )是包括 氧化硅(SiOx)的沉积膜。下绝缘膜110形成多个隔膜支承件102 (沿着周 向方向等间隔地布置)、多个防护间隔件103 (沿着周向方向等间隔地布置并 布置在隔膜支承件102之内)和环状部分101 (其将防护环125c和防护引线 125d与基板100绝缘)。
下导电膜120 (其连结下绝缘膜110和上绝缘膜130)是沉积膜，其包 括完全掺杂有诸如磷(P )这样的杂质的多晶硅。下导电膜120形成隔膜123 和防护装置127，该防护装置包括保护电极125a和防护连接件125b以及防 护环125c和防护引线125d。
上绝缘膜130(其连结下导电膜120、上导电膜160和下绝缘膜110)是 包括氧化硅的沉积膜。上绝缘膜130形成多个板间隔件131 (它们以预定间 隔沿着周缘布置)和环状部分132 (其定位在^L间隔件131的外侧以便于支 承蚀刻阻挡环(etching stopper ring) 161并使板引线162d与防护引线125d 绝缘)。
上导电膜160 (其连结上绝缘膜130)是沉积膜，其包括完全掺杂有诸 如磷(p)这样的杂质的多晶硅。上导电膜160形成板162以及板引线162d 和蚀刻阻挡环161。
表面绝缘膜170 (其连结上导电膜160和上绝缘膜130)是包括氧化硅 的沉积膜(具有绝缘特性)。
电容式传声器1的MEMS结构具有四个端子，即端子125e、 162e、 123e、和100b。端子125e、 162e、 123e、和100b的每一个都用垫导电膜(pad conduction film )180(其为包括AlSi且具有导电特性的沉积膜)、凸块膜(bump film) 210 (其为包括Ni且具有导电特性的沉积膜)和凸块保护膜220 (其 为包括Au、具有导电特性和高耐腐蚀性的沉积膜)形成。每一个端子125e、 162e、 123e、和100b都被侧壁保护，这些侧壁使用垫保护膜190 (其为包括 SiN且具有绝缘特性的沉积膜)和表面保护膜200 (其为包括氧化硅且具有 绝缘特性的沉积膜)形成。
电容式传声器1的MEMS结构具有如上所述的多层膜的层叠结构。 接下来，将详细描述电容式传声器1的MEMS结构的机械结构。 隔膜123包括完全具有导电特性的单层薄沉积膜且包括中心部分123a 和多个臂123c (这些臂沿着径向方向从中心部分123a向外延伸)。隔膜123 定位为平行于基板100且被"柱状(pillar)"隔膜支承件102 (其在指定位 置连结隔膜123的周边)支承，其方式是隔膜123与板162绝缘，由此在隔 膜123和板162之间以及在隔膜123和基板100之间形成指定间隙。隔膜支 承件102连结到隔膜123的臂123c的末端上。由于形成在臂123c之间的切 口 (cutout),隔膜123的周边部分与没有切口的常规隔膜(未示出)相比刚 度有所降低。多个隔膜孔123b被形成为贯穿多个臂123c，由此刚度降低。
每一个臂123c在中心部分123a附近沿着隔膜123的周向方向的宽度尺 寸逐步增大。这降低了施加到在中心部分123a和臂123c之间的边界上的应 力集中。由于在中心部分123a和臂123c之间边界附近的臂123c的轮廓中 没有形成弯折部分，所以可以防止应力在弯折部分集中。
隔膜123的臂123c在与隔膜支承件102的连结区域处沿着周向方向的 宽度尺寸增大。具体地说，隔膜123的臂123c从中心部分123a向外宽度尺 寸逐渐减小，同时靠近隔膜支承件102的宽度尺寸逐渐增大。即，臂123c 的宽度(位于隔膜123的周向方向)在中心部分123a和隔膜支承件102之 间的区域变得最短，而与在中心部分123a和隔膜支岸"牛102之间的区域中 建立的臂123c的最短宽度相比，其在与隔膜支承件102的连结区域中变长。 因此，可以在不增大隔膜123半径的情况下，通过增加在臂123c和隔膜支 承件202之间的连结区域而增强隔膜123的耐用性。臂123c在与隔膜支承 件102连结的区域中具有最长宽度(沿隔膜123的周向方向)；因此，可以 充分确保隔膜123的连结强度，而不管隔膜123相对较低的刚度。隔膜支承件102沿着后腔C1的开口 100a的圆周周边彼此之间等间隔地 布置。每一个隔膜支承件102都包括具有绝缘特性和柱状外形的沉积膜。隔 膜123被隔膜支承件102支承在基板100上方，以致中心部分123a覆盖后 腔Cl的开口 100a。隔膜支承件102定位在板162的连结部分162a之间， 且沿着板162的径向方向从板支承件129向外定位；因此，隔膜123的刚度 低于板162的刚度。隔膜支承件102的宽度(沿隔膜123的周向方向)比在 中心部分123a和隔膜支承件102之间的区域中的臂123c的宽度长。这确保 了在隔膜123和隔膜支承件102之间充分的连结强度。间隙C2 (其高度大 致与隔膜支承件102的高度相配)形成在基板100和隔膜123之间。间隙 C2对于建立后腔Cl的内部压力和大气压之间的平衡来说是必要的。间隙 C2被形成为具有较低的高度和较长的长度(沿着隔膜123的径向方向)，由 此在使隔膜123振动的声波抵达后腔C1的开口 100a的路径中形成最大的声 阻。
多个隔膜凸块123f形成在定位为与基板100相对的隔膜123的背面上。 隔膜凸块123f的位置在图1中用黑点表示。隔膜凸块123f是用于避免隔膜 123发生粘附现象的凸起，在这种现象中隔膜123会意外地粘到基板100上。 隔膜凸块用形成隔膜123的下导电膜120的波紋形状(waviness)形成。换 句话说，对应于隔膜凸块123f，凹坑(或小凹部)形成在隔膜123的表面上。
图18是示出了隔膜123的指定部分的放大视图，即臂123c和其关联部 分，其中黑点表示隔膜凸块123f。
在隔膜123的中心部分123a的周边部分中相邻臂123c之间的叉状部分 张紧程度降低，由此可以容易地经受无规律振动，其中由于隔膜123形成过 程中的应力它可以被容易地弯曲或弯折。为此，在隔膜123的中心部分123a 的周边部分中相邻臂123c之间的叉状部分中布置隔膜凸块123f。优选的是， 在隔膜凸块123f (形成在中心部分123a的周边部分中)和中心部分123a的 周边端(peripheralend)之间的距离尽可能地短。具体地说，在隔膜凸块123f (形成在中心部分123a的周边部分中)和中心部分123a的周边端之间的最 短距离小于在隔膜123和板162之间的最大距离，且小于隔膜凸块123f的 高度。由于形成在隔膜123的中心部分123a的周边部分中的隔膜凸块123f 的形成，可以防止中心部分123a意外地粘到基板100。在这点上，当隔膜凸 块123f被形成为向着板162突出时，可以防止隔膜123的中心部分123a意外地粘到板162。由于与隔膜123的中心部分123a相比臂123c的刚度降低，所以它们可 以容易地振动而与臂123c和隔膜支承件202 (其形成隔膜123的固定端)之 间相对较短的距离无关。为了解决这样的情况，隔膜凸块123f也沿着臂123c 排列。由于在隔膜123的形成期间产生的应力，臂123c在其沿着宽度方向 的边缘处可以被容易地弯曲或弯折。为此，隔膜凸块123f沿着径向方向沿 臂123c的相对边缘(沿着宽度方向或者周向方向)直线地排列。优选隔膜 凸块123f (沿着臂123c的边缘形成)和臂123c的边缘之间的距离沿着宽度 方向尽可能小。具体地说，优选的是，隔膜凸块123f (沿着臂123c的边缘 形成)和臂123c的边缘之间的距离沿着宽度方向小于在隔膜123和板162 之间的最大距离并小于隔膜凸块123f的高度。优选的是，与形成在臂123c 中的隔膜孔123b (见图18中的白点)相比，隔膜凸块123f (沿着臂123c 的边缘形成)定位为沿着宽度方向更靠近臂123c的边缘。由于形成在臂123c 中的隔膜凸块123f的形成，可以防止隔膜123的臂123c意外地粘到基板100。为了防止臂123c被容易地弯曲，隔膜凸块123f在径向方向上臂123c 的中心区域中沿两行排列。即，总共四行的隔膜凸块123f在臂123c中排列， 其方式是沿臂123c的相对边缘排列的两行隔膜凸块123c与在臂123c的中 心区域排列的两行隔膜凸块123c交替地布置。即，隔膜凸块123c以Z字形 方式沿着四行排列，其方式是将沿径向毗邻的隔膜凸块123c连接在一起的 方向(在图18中用A-A表示)相对于隔膜123的周向方向(在图18中用 B-B表示)倾斜。换句话说，切线(即线B-B )是与一个隔膜凸块123c (其 定位在沿着绕隔膜123的中心绘制的圆周的切点处)相关联地画出的，而直 线(即线A-A)将一个隔膜凸块123f连接到另一个隔膜凸块123f (其沿径 向靠近一个隔膜凸块123f),其中线A-A相对于线B-B倾斜。由于隔膜凸块 123f在臂123c中以Z字形方式排列，如图1和18所示，所以可以防止臂 123c被容易地弯曲，由此防止臂123c意外地粘到基板100。为了防止基板100和/或板162由于接触隔膜凸块123f而被意外地损坏， 优选的是，隔膜凸块123f的末端不是形成为尖锐形状。具体地说，优选的 是，隔膜凸块123f末端的每一个都形成为平面形状或者球形。隔膜引线123d从隔膜123的一个臂123c的末端延伸并连接到端子123e。 隔膜引线123d与臂123c相比宽度尺寸减小，且以与隔膜123类似的方式使用下导电膜120形成。隔膜引线123d被定位在环状防护环125c的裂口区域 (splitarea),且朝向端子123e伸长。因为隔膜123的端子123e与控制芯片 中基板100的端子100b短路连接(见图4A和4B ),隔膜123和基板100两 者都被施加大致相同的电位(potential )。当隔膜123在电位上与基板100不同时，在隔膜123和基板100之间可 能产生寄生电容(parasitic capacitance )。因为隔膜123使用隔膜支寿义件102 支承，从而空气层形成在相邻的隔膜支承件102之间，所以与隔膜123由环 状间隔件支^c的另一结构相比可以显著地减小寄生电容。板162包括单层薄沉积膜，基本具有导电特性且包括中心部分162b和 多个连结部分162a(这些连结部分从中心部分162b沿着径向向外伸长)。板 162由多个具有柱状形状的板间隔件131支承，这些板间隔件连结板162的 周边部分。板162定位为与隔膜123平行，其方式是其中心垂直地重叠隔膜 123的中心。在中心部分162b的中心和中心部分162b的周边端部之间的距 离，换句话说，在板162的中心和周边端部之间的最小距离，小于在中心部 分123a的中心和中心部分123a的周边端部之间的距离，换句话说，小于在 隔膜123的中心和周边端部之间的最小距离。为此，板162没有定位为与隔 膜123的周边部分相对，该隔膜的周边部分可能以较小的幅度振动。多个切 口形成在板162中相邻的连结部分162a之间，其中这些切口垂直地重叠隔 膜123的周边部分；因此，板162没有定位为与隔膜123的周边部分相对。 臂123c在垂直地与板162的切口对应的区域中延伸。这提高了隔膜123的 有效长度，即在隔膜123的振动端之间的距离，而不会增大形成在隔膜123 和板162之间的寄生电容。多个板孔162c (每一个都贯穿板162)形成在板162中。板孔162c用 作允许声波传播到隔膜123的通道，同时它们还用作允许蚀刻剂(用于上绝 缘膜130的各向同性蚀刻)穿过的孔。上绝缘膜130的指定部分(其在蚀刻 后保留)形成板间隔件131和环部分132，同时其他部分(其被蚀刻移除) 形成隔膜123和板162之间的间隙C3。即，板孔162c允许蚀刻剂穿过并到 达上绝缘膜130,由此使得可以同时地形成间隙C3和板间隔件131。为此， 鉴于间隙C3的高度、板间隔件131的形状和蚀刻速度，板孔162c被适当地 布置在板162中。具体地说，板孔162c彼此间等间隔地排列于包括中心部 分162b和除了板间隔件131的连结区域和它们的周缘区域之外的连结部分162a在内的所有区域中。由于相邻板孔162c之间的距离减小到较小，上绝 缘膜130的环状部分132的宽度减小，从而减小了传感器芯片的总面积。然 而，由于相邻板孔162c之间的距离减小，板162的刚度降低。
板间隔件131连结保护电极125a (其与隔膜123设置在同一层中)，其 中以与隔膜123类似的方式，保护电极125a使用下导电膜120形成。板间 隔件131使用具有绝缘特性的与板162连结的上绝缘膜130形成。板间隔件 131彼此间等间隔地排列在后腔C1的开口 100a的周围区域中。板间隔件131 被定位为垂直地重叠隔膜132的相邻臂132c之间的切口。这使得可以将隔 膜123的最大直径减小到小于板162的最大直径。这增大了板162的刚度和 减小了在板162和基板IOO之间的寄生电容。
板162被多个柱状板支承件129支承在基板100上方，板支承件129包 括防护间隔件103、保护电极125a和板间隔件131。在本实施例中，板支承 件129包括多个沉积层。通过板间隔件129，间隙C3形成在板162和隔膜 123之间，而间隙C3和C2形成在板162和基板100之间。由于防护间隔件 103和板间隔件131都具有绝缘特性，所以板162与基板100绝缘。
当电容式传声器1的传感器芯片不包括保护电极125a从而板162的电 位与基板100的电位不同时，寄生电容产生在彼此相对定位的板162和基板 IOO之间。当绝缘物质存在于板162和基板IOO之间(见图4A)时，寄生电 容可能增大。在本实施例中，板162通过板支承件129支承在基板100的上 方，板支承件129彼此离开并包括防护间隔件103、保护电极125a和板间隔 件131。因此，即使当保护电极125a不包括在本实施例中时，与板162通过 环形壁状绝缘构件支承在基板100的上方的另一结构相比，也可以显著减小 寄生电容。
多个板凸块(或凸起)162f形成在板162 (其定位为与隔膜123相对) 的背面。板凸块162f使用连结上导电膜160 (形成板162)的氮化硅(SiN) 膜和多晶硅膜(连结氮化硅膜)形成。板凸块162防止隔膜123意外地粘到 板162上。
板引线162d (其宽度小于连结部分162a的宽度)从板162的一个连结 部分162a的末端向着端子162e延伸。以与板162类似的方式，板引线162d 使用上导电膜160形成。板引线162d的布线路径大致与防护引线125d的布 线路径重叠。这减小了在板引线162d和基板IOO之间的寄生电容。接下来，将详细描述电容式传声器1的操作。图4A和4B示出了包括传感器芯片和控制芯片的电路实例。安装在控 制芯片中的电荷泵(charge pump) CP施加经稳压(stabilized)的偏置电压 到隔膜123。当偏置电压升高时，传感器芯片的灵敏度增大；然而，高的偏 置电压可能导致隔膜123和板162之间的粘附现象；因此，板162的刚度是 设计电容式传声器1的重要因素。进入封装结构的通孔(未示出)的声波通过板孔162c和板162的连结 部分162a之间的切口传播，从而抵达隔膜132。相同相位的声波可以沿着板 162的表面和背面传播；因此，板162基本上不会由于声波而振动。声波使 得隔膜132相对于板162振动。隔膜132的振动改变了具有对应于隔膜132 和板162的相对的电极的平行板电容器的静电电容。静电电容的变化被转化 为电信号，所述电信号随后被控制芯片的放大器A放大。由于传感器芯片的 输出具有高阻抗，所以有必要将放大器A合并到封装结构中。因为基板100与隔膜132短路连接，所以在图4A的电路中寄生电容可 能形成在基板100和板162 (其并不相对于隔膜132振动)之间，该电路是 没有防护装置127的保护电极125a的电容式传声器M的等效电路。在图4B 的电路中，放大器A的输出端子连接到防护装置127，从而使用放大器A形 成电压跟随电路(voltage-follower circuit),由此消除了在基板100和板162 之间的寄生电容。即，通过将保护电极125a布置在彼此相对地定位的基板 100和板162的连结部分162a之间的区域中，可以显著减小基板100和板 162的连结部分162a之间的区域中的寄生电容。从防护环125c (用于将保 护电极125a连接到一起)延伸向端子125e的防护引线125d被布线为与从 板162的连结部分162a延伸的板引线162d相对；因此，没有寄生电容形成 在基板100和板引线162d之间。环状防护环125c在隔膜123周边以最短距 离将这些保护电极125a连接到一起。通过增大保护电极125a的长度使之大 于沿板162周向方向的板162的连结部分162a的长度，可以进一步减小寄 生电容。在这点上，可以形成仅具有单个传感器芯片的电容式传声器1,该传感 器芯片包括前述元件，譬如包括在控制芯片中的电荷泵CP和放大器A。 接下来，将参考图5到17详细地描述电容式传声器1的制造方法。 如图5所示的制造方法的第一步中，包括氧化硅的下绝缘膜120完全形成在基板100的表面上。接下来，凹坑120a (用于隔膜凸块123f的形成) 通过使用光致抗蚀剂掩模(photoresist mask)形成在下绝缘膜120中。此处， 凹坑120a的底部没有形成为尖锐形状。例如，通过各向同性蚀刻形成凹坑 120a,或者在凹坑120a中形成平坦底部时停止各向异性蚀刻。接下来，包 括多晶硅的下导电膜120通过化学气相沉积(CVD )形成在下绝缘膜120的 表面上。由此，隔膜凸块123f形成为与凹坑120a相符。最后，使用光致抗 蚀剂掩模使下导电膜120经受蚀刻，由此形成隔膜123和防护装置127 (其 使用下导电膜120形成)。如图6所示的制造方法的第二步中，包括氧化硅的上绝缘膜130被形成 为完全覆盖下绝缘膜110和下导电膜120的表面。接下来，凹坑130a(用于 形成板凸块162f)通过使用光致抗蚀剂掩模蚀刻而形成在上绝缘膜130上。如图7所示的制造方法的第三步中，包括多晶硅膜135和氮化硅膜136 的板凸块162f形成在上绝缘膜130的表面上。氮化硅膜136在通过已知的 方法对多晶硅膜135进行构图后形成；因此，从凹坑130a向上突出的多晶 硅膜135的暴露部分被氮化硅膜136完全覆盖。氮化硅膜136是绝缘膜，其 防止当隔膜132意外地粘到板162时隔膜132与板162短路。如图8所示的制造方法的第四步中，包括多晶硅的上导电膜160通过 ECVD形成在上绝缘膜130的暴露表面和氮化硅膜136的表面上。接下来， 上导电膜160经受使用光致抗蚀剂掩模的蚀刻，由此形成板162、板引线162d 和蚀刻阻挡物161。在本步骤中，板孔162c没有在板162中形成。如图9所示的制造方法的第五步中，接触孔CH1、 CH3和CH4形成在 上绝缘膜130的指定位置。随后，表面绝缘膜170形成为完全覆盖如图9所 示结构的全部表面。此外，执行使用光致抗蚀剂掩模的蚀刻，以使得在表面 绝缘膜170中形成接触孔CH2并同时移除形成表面绝缘膜170的接触孔 CH1、 CH3和CH4的底部中的不需要的物质。接下来，包括AlSi的垫导电 膜180被形成并嵌入到接触孔CH1、 CH2、 CH3和CH4内，然后通过根据 已知方法的构图移除，以使得仅其指定部分保留在接触孔CH1、 CH2、 CH3 和CH4中。此外，包括氮化硅的垫保护膜190通过CVD形成在表面绝缘膜 170和垫导电膜180上，随后通过根据已知方法的构图移除，从而仅其指定 部分仍保留在垫导电膜180的周围区域。如图10所示的制造方法的第六步中，使用光致抗蚀剂掩模的各向同性蚀刻被执行，以便形成一些通孔170a (对应于板孔162c )，该通孔贯穿表面 绝缘膜170。由此，板孔162c形成在上导电膜160中。该步骤被顺序地执行， 从而具有通孔170a的表面绝缘膜170用作用于上导电膜160的抗蚀剂掩模。如图11所示的制造方法的第七步中，表面保护膜200被形成为完全覆 盖表面绝缘膜170和垫保护膜190的表面。在该步骤中，表面保护膜200的 指定部分被嵌入到表面绝缘膜170的通孔170a和板孔162c中。如图12所示的制造方法的第八步中，包括Ni的凸块膜210形成在接触 孔CH1、 CH2、 CH3和CH4中所形成的垫导电膜180的表面上；然后，包 括Au的凸块保护膜220形成在凸块膜210的表面上。在该步骤中，基板100 的背面被抛光以具有精确的成品厚度(finished thickness )。如图13所示的制造方法的第九步中，在表面保护膜200和表面绝缘膜 170上执行使用光致抗蚀剂掩模的蚀刻，以便形成用于暴露蚀刻阻挡物161 的通孔H5。与基板100表面相关的膜形成工艺通过上述步骤完成。在完成基板100 表面的膜形成工艺之后，如图14所示的制造方法的第十步被执行，使得具 有通孔H6的光致抗蚀剂掩模Rl形成在基板100的背面上，以便形成与基 板IOO中的腔体C1对应的通孔。如图15所示的制造方法的第十一步中，通孔通过深活性离子蚀刻 (Deep-RIE)形成在基板100中，其中下绝缘膜110用作蚀刻阻挡物。如图16所示的制造方法的第十二步中，光致抗蚀剂掩模R1被移除，然 后对基板100的通孔的内壁100c——其由于Deep-RIE而在最初是粗糙 的--进4亍平滑4匕(smoothing )。如图17所示的制造方法的第十三步中，执行使用光致抗蚀剂掩模R2和 BHF (即稀氢氟酸dilute hydrofluoric acid)的各向异性蚀刻，以便移除定 位在板262和板引线162d上方的表面保护膜200和表面绝缘膜170的多余 部分。此外，上绝缘膜130被局部地移除，以便形成环状部分132、板间隔 件131和间隙C3。此外，下绝缘膜110净皮局部地移除，以^更形成防护间隔 件103、隔膜支承件102、环状部分101和间隙C2。用作蚀刻剂的BHF经 由光致抗蚀剂掩模R2的通孔H6和基板100的开口 100a进入。上绝缘膜130 的轮廓被板162和板引线162d所限定。即，环状部分132和板间隔件131 由于板162和板引线162d自对准而被形成和限定其形状。如图21所示，通过各向异性蚀刻在^反间隔件131和环状部分132的边缘上形成凹割邵 (under-cut)。下绝缘膜120的轮廊为基板100的开口 100a、隔膜123、隔膜 引线123d、保护电极125a、防护连接件125b和防护环125c所限定。即， 防护间隔件103和隔膜支承件102由于隔膜123的自对准而^t形成和限定其 形状。如图21和22所示，由于各向异性蚀刻而在板间隔件131和防护间隔 件103的边缘中形成凹割部。在该过程中，防护间隔件103和板间隔件131 被形成，由此大致形成用于将板162支承在基板100上方的板间隔件129(除 了保护电极125a)。最后，光致抗蚀剂掩模R2被移除；然后，基板100经受切割，以便完 全生产出如图l所示电容式传声器l的传感器芯片。传感器芯片和控制芯片 被结合到封装结构(未示出)的基板；然后，执行引线结合(wire bonding ) 以建立端子之间的连接；其后，封装结构的基板被盖(未示出)所覆盖，由 此完成电容式传声器1的生产。由于传感器芯片被结合到封装结构的基板， 所以后腔C1 (形成在基板100的背面)以气密的方式被封闭。图19和20示出了隔膜123的臂123c中隔膜凸块123f的排列的改变形 式，其中隔膜凸块123的位置用黑点示出。在图19中，隔膜凸块123f以Z 字形方式排列在臂123c中，以使得连接在一个隔膜凸块123f和沿径向的附 近隔膜凸块123f之间的线A-A关于隔膜123的周向方向(即线B-B )倾斜。 在图20中，隔膜凸块123f以这样的方式排列在臂123c中连接隔膜凸块 123f和沿径向在它们附近的隔膜凸块123f之间的线都是Z字形的。2.第二实施例接下来，参考图23至31描述根据本发明第二实施例的电容式传声器2, 其中与图1至22所示的第一实施例的电容式传声器1中所用部件相同的部 件被标以相同的附图标记；因此，将简要描述这些部件的具体构造和操作。图23示出了与第二实施例的电容式传声器2的MEMS结构相对应的传 感器芯片，其纵向截面图示于图2中。图21和22示出了电容式传声器2的 指定部分的横截面。电容式传声器2包括传感器芯片以及电路芯片(未示出), 该电路芯片包括电源电路和放大电路和包含这些元件的封装结构(未示出)。以与第一实施例的电容式传声器1的传感器芯片类似的方式，第二实施 例的电容式传声器2的传感器芯片具有层叠的且沉积的结构，包括基板100、下绝缘膜110、下导电膜120、上绝缘膜130、上导电膜160和表面绝缘膜 170。为了简便，没有在图23中示出在上导电膜160上方形成的上面的各个 层。在下面描述电容式传声器2的MEMS结构的膜的层叠结构。基板IOO包括P型单晶硅，但这并不是一种限制，其中需要的是其材料 具有一定的刚度、厚度和强度，用于充分支承基本基板(base substrate )(用 于沉积薄膜，未示出)和包括薄膜的结构。通孔形成在基板100中，以使得 其开口 110a形成后腔Cl的开口。连结基板100、下导电膜120、上绝缘膜130的下绝缘膜110为包括氧 化硅(SiOx)的沉积膜。下绝缘膜IIO形成多个隔膜支承件102和多个防护 间隔件103以及环状部分(其使防护环125c和防护引线125d与基板100绝 缘)。连结下绝缘膜110和上绝缘膜130的下导电膜120是沉积膜，包括完全 掺杂有诸如磷(P)这样的杂质的多晶硅。下导电膜120形成隔膜123和防 护装置127 (包括保护电极125a、防护连接件125b、防护环125c和防护引 线125d)。连结下导电膜120、上导电膜160和下绝缘膜110的上绝缘膜130是包 括氧化硅的沉积膜。上绝缘膜130形成多个板间隔件131和环状部分132， 该环状部分定位在板间隔件131的外侧，以便支承蚀刻阻挡物161，由此使 板引线162d与防护引线125d绝缘。连结上绝缘膜130的上导电膜160是沉积膜，其包括完全掺杂有诸如磷 (P)这样的杂质的多晶硅。上导电膜160形成板162、板引线162d和蚀刻 阻挡物161。连结上导电膜160和上绝缘膜130的表面绝缘膜170是包括氧化硅的"绝 缘"沉积膜。电容式传声器2的MEMS结构具有四个端子125e、 162e、 123e和100b， 这些端子都用垫导电膜180、凸块膜210和凸块保护膜220形成。端子125e、 162e、 123e和100b的侧壁通过被垫保护膜190和表面保护膜200环绕而被 保护起来。接下来，将筒要描述电容式传声器2的MEMS结构的机械结构。 隔膜123包括中心部分123a和多个臂123c。"柱状"隔膜支承件102支 承隔膜123，该隔膜平行于基板IOO伸展且二者之间具有间隙，且该隔膜与板162绝缘且二者之间具有间隙。隔膜支承件102结合到隔膜123的臂123c 的末端上。由于形成在隔膜123的相邻臂123c之间的切口，隔膜123与没 有切口的前述隔膜相比刚度降低。
多个隔膜孔123b在多个臂123c中，由此刚度降低。在如图25所示的 臂123c中，多个隔膜孔123b共同地排列在指定区域中，该区域靠近中心部 分124a而不是靠近与隔膜支承件102连结的连结区域，由此臂123c的指定 区域(靠近中心部分123a,而不是靠近与隔膜支承件102连结的连结部分) 形成为网状。由于臂123c呈网状，臂123c具有非常低的刚度，因为隔膜孔 123紧密地排列在一起，以使得相邻隔膜孔123b之间的距离大致与隔膜孔 123b的直径相匹配。
大量隔膜孔123b (见图25中的白圏)沿径向方向(由线B-B表示) 和周向方向(由线A-A表示)彼此间等间隔地排列。即，在沿周向方向排 列的相邻两行隔膜孔123b之间设定基本相同的距离，且在沿径向方向排列 的相邻两行隔膜孔123b之间设定基本相同的距离。具体说，沿周向方向排 列的相邻两行中排列的隔膜孔123b不沿隔膜123的径向方向排成行，以使 得它们沿隔膜123的周向方向交替排列在不同的行上，换句话说，它们以Z 字形方式排列。隔膜孔123b的这种排列——它们以彼此间很小的距离排 列 一一实现了臂123c刚度的降低，同时使得即使臂123c意外地沿在隔膜123 周向方向上延伸的折叠线(一条或多条)弯折时也难以导致粘附。
隔膜123的轮廓是弯曲的，在中心部分123a和臂123c连结隔膜支承件 102所在之处的连结部分之间不具有弯折部分。这降低了在臂123c的边缘处 沿它们的宽度方向的应力集中，且使得对于臂123c来说无论是否有大的力 意外地施加于隔膜123都非常难以破坏。此外，每个臂123c在尺寸上沿隔 膜123的周向方向朝向中心部分123a扩大。这显著地降低了在臂123c和中 心部分123a之间的边界处的应力集中。
多个隔膜支承件102(具有柱状形状和绝缘性能)沿开口 100a的周向方 向彼此间等间隔地排列在后腔C1的开口 100a的周围区域中。隔膜123经由 隔膜支承件102被支承在基板100上方，以使得中心部分123a基本覆盖后 腔C1的开口 100a。大致对应于隔膜支承件102的厚度的间隙C2 (见图2) 形成在基板100和隔膜123之间。需要间隙C2来建立后腔Cl的内部压力 和大气压之间的平衡。间隙C2的高度减小，但沿隔膜123的径向方向的长度增加，以便沿着使隔膜123振动的声波传播到达后腔C1的开口 100a的路 径上建立最大的声阻。
多个隔膜凸块123f (见图2并见图25的黑点)形成在与基板100相对 定位的隔膜123的背面。隔膜凸块123f凸出，用于防止隔膜123意外地贴 附(粘贴)到基板100,其中它们用形成隔膜123的下导电膜120的波紋形 状(waviness)形成。为此，凹坑(或小凹部)形成在隔膜凸块123f上。在 图25所示的臂123c中，隔膜凸块123f定位在毗邻在一起的隔膜孔123b之 间。
隔膜123经由从臂123c之一的末端延伸的隔膜引线123d连接至隔膜端 子123e。隔膜引线123d的宽度小于臂123c的宽度且用下导电膜120 (其形 成隔膜123)形成。隔膜引线123d延伸穿过防护环125c的间隙朝向隔膜端 子123e。因为隔膜端子123e和基板端子100b经由电路芯片短路连接(见图 4A和4B )，所以隔膜123和基板100两者都被施加大致相同的电位。
与隔膜被具有环形壁结构的间隔件所支承的前述电容式传声器相比，甚 至在隔膜123在电位上与基板100不同时，形成在基板100和隔膜123之间 的寄生电容也可变小，因为隔膜123被J皮此间带有空气层且毗邻在一起的隔 膜支承件102支承。
包括具有导电性的单层沉积膜的板162包括臂162a，每个臂从中心部分 162b沿径向方向延伸。板162被多个板间隔件162a (具有柱状形状)支承， 所述板间隔件结合在在板162周边部分附近的多个点处。板162被定位为与 隔膜123平行，以使得板162的中心大致与隔膜123的中心匹配。板162的 中心和中心部分162b的外端之间的距离比隔膜123的中心和中心部分123a 的外端之间的距离短。即，隔膜123的外部(其引起相对较小的振动)没有 定位为与板162的外部相对。由于切口形成在板162的臂162a之间，所以 板162的切口区域(可与隔膜123的外部相匹配)没有定位为与隔膜123相 对。隔膜123的臂123c在俯视图中在板162的切口区域中延伸。这增加了 隔膜123的总长度，而没有增加寄生电容。
板162的板孔162c用作让声波朝向隔膜123传播的通道和用于传送蚀 刻剂(用于在上绝缘膜130上执行各向同性蚀刻)的孔。在蚀刻之后上绝缘 膜130剩余的部分用于形成板间隔件131和环状部分162，而上绝缘膜130 的被蚀刻部分(或被去除部分)用于形成隔膜123和板162之间的间隙C3。即，板孔162c为将蚀刻剂传送到达上绝缘膜130以同时形成间隙C3和板间 隔件131的孔。为此，考虑间隙C3的高度、蚀刻速度和板间隔件131的形 状来适当地布置板孔162c。具体说，除了与板间隔件131和周围区域连结的 板162的连结区域外，板孔162c完全地彼此间等间隔地形成在臂162a和中 心部分162b中。由于彼此毗邻在一起的板孔162c之间的距离变小，所以可 减小环状部分132 (用上绝缘膜130形成)的宽度，由此减小芯片的总面积。 在这点上，由于板孔162c之间的距离变小，板162的刚度变低。
板间隔件131连结保护电极125a (其用形成隔膜123的下导电膜120 形成)，其中这些板间隔件用连结板162的上绝缘膜130形成。板间隔件131 彼此间等间隔地排列在后腔C1的开口 100a周围的区域中，其中在俯视图中 它们定位在隔膜123的臂123c之间的切口区域中，以使得板162的最大直 径变得比隔膜123的最大直径小。这增加了板162的刚度，同时减小了板162 和基板IOO之间的寄生电容。
板162被多个板支承件129支承在基板100的上方，所述板支承件包括 相应于防护间隔件103、保护电极125a、和板间隔件131的多层沉积膜。板 支承件129在板162和隔膜123之间形成间隙C3，以使得间隙C2和C3形 成在板162和基板100之间。由于防护间隔件103和板间隔件131的绝缘性 能，板162与基板100绝缘。
在板162的电位与基板100的电位不同时，在板162定位为与基板100 相对的区域中产生寄生电容，其中该寄生电容由于定位在二者之间的绝缘材 料的存在而变大(见图4A)。第二实施例设计为使得板162被彼此隔绝的板 支承件129 (包括防护间隔件103、保护电极125a、和板间隔件131)支承 在基板100的上方。因此，与板经由具有绝缘性能的环状壁结构而被支承在 基板上方的前述电容式传声器相比，甚至在保护电极125a从板间隔件129 中去掉时，也可以降低电容式传声器2的寄生电容。
多个板凸块(或突出部)162f形成在定位为与隔膜123相对的板162的 背面。板凸块162f用连结上导电膜160 (形成板162)的氮化硅(SiN)膜 和多晶硅膜(连结氮化硅膜)形成。板凸块162防止隔膜123意外地贴附(或 粘附)到板162。
板引线162d—一它的宽度小于臂162a的宽度一一从板162的臂162a的 末端朝向板端子162e延伸，其中它用上导电膜160 (形成板162)形成。因为板引线162d的布线路径与防护引线125d的布线路径重叠，所以可以降低 板引线162d和基板IOO之间的寄生电容。
电容式传声器2的总体工作情况与电容式传声器1的大致相同(见图4A 和4B);因此，省略其描述。
电容式传声器2的制造方法大致与电容式传声器1的相同(见图5至 17);因此，省略其描述。
接下来，参考图26至31相关于隔膜123的臂123c来描述电容式传声 器2的变化例。
为了降低在隔膜123的中心部分123a和臂123c之间边界处的刚性的急 剧变化，隔膜孔123b如图26至28所示的那样排列，以使得在从与隔膜支 承件102连结的连结部分到中心部分123a的方向上臂123c的密度增加。
具体说，图26示出了隔膜123的臂123c的第一变化例，其中隔膜孔123b 排列成使得沿径向方向(由线B -B表示)毗邻的隔膜孔123b之间的距离 沿从与隔膜支承件102连结的臂123c的连结部分到中心部分123a的方向逐 渐增加。图27示出了隔膜123的臂123c的第二变化例，其中，隔膜孔123b 排列成使得沿周向方向(由线A-A表示)直线地排列的隔膜孔123b的数 量沿从连结部分到中心部分123a的方向逐渐减少。图28示出了隔膜123的 臂123c的第三变化例，其中隔膜孔123b的直径沿从连结部分到中心部分23a 的方向逐渐减少。
通过如上所述地改变隔膜孔123b的距离、直径和形状，可以降低在隔 膜123的中心部分123a和臂123c之间边界处的刚度的急剧变化。
图29示出了隔膜123的臂123c的第四变化例，其中隔膜孔123b以Z 字形方式排列，以使得连接在沿隔膜123的径向方向(由线B-B表示)彼 此非常邻近的隔膜孔123b之间的方向(由线C-C表示)相对于隔膜123 的周向方向(由线A-A表示)倾斜。由此，刚度降低的臂123c的条带状 区域相对于隔膜123的周向方向倾斜；因此，甚至在臂123c弯折时，也可 以防止隔膜123的臂123c贴附(或粘附)到基板100或板162。
图30示出了隔膜123的臂123c的第五变化例，其中隔膜孔123b排列 成使得臂123c的密度沿从臂123c在周向方向(由线A-A表示)上的中心 到臂123c边缘的方向减小。例如，隔膜孔123b排列成使得沿径向方向(由 线B-B表示)直线地毗邻的隔膜孔123b之间的距离沿从隔膜123c在周向方向(由线A - A表示)上的中心到臂123c边缘的方向减小。甚至在臂123c 的边缘弯折时，这也可靠地防止隔膜123意外地贴附到基板100或板162。
图31示出了隔膜123的臂123c的第六变化例，其中，隔膜孔123b排 列成使得没有隔膜孔排列在位于后腔C1的开口 100a附近的隔膜123的指定 区域中。即，在隔膜123和基板100的开口 100a周围区域(相应于后腔Cl ) 之间形成声阻的间隙的长度一一即位于图31所示的隔膜123径向方向上的 长度D——与臂123c相关地变长，而不与中心部分123a相关。
在第一和第二实施例中，材料和尺寸仅是示例性的而非限制性的，其中 为了简化解释，本说明书中没有涉及制造中步骤顺序的增加、删除和改变， 这些步骤对本领域技术人员来说是明显易懂的。此外，膜的成分、膜的形成 方法和用于限定膜轮廓的方法以及制造中的步骤顺序可考虑具有所需性能 的材料、膜的厚度和用于限定膜的轮廓所需的精度来适当地确定；因此，这 些不必由本说明书来限定。
最后，本发明不必局限于上述实施例和变化例，可以在本发明的范围内 以各种方式进行修改，本发明的范围由所附的权利要求限定。
权利要求
1、一种振动换能器，包括基板，隔膜，使用具有导电性能并定位在所述基板上方的沉积膜形成，且该隔膜具有从中心部分沿径向方向延伸的多个臂；板，使用具有导电性能并定位在所述基板上方的沉积膜形成；多个隔膜支承件，使用定位在所述基板上方的沉积膜形成并连结所述多个臂，以便以所述隔膜和基板之间的指定间隙将所述隔膜支承在所述基板上方；以及多个隔膜凸块，形成为从所述多个臂上突起，以便防止所述隔膜意外地粘到所述基板或所述板上，其中，当所述隔膜相对于所述板振动时，它们之间的静电电容变化，以便检测施加到所述隔膜上的压力变化。
2、 如权利要求1所述的振动换能器，其中，所述多个隔膜凸块沿所述 隔膜的周向方向形成在所述隔膜的臂的边缘的附近。
3、 如权利要求1所述的振动换能器，其中，所述多个隔膜凸块在所述 臂中排列，其方式是在一个隔膜凸块和沿径向方向与其邻近的隔膜凸块之间连接的线相对于所述隔膜的周向方向倾斜。
4、 如权利要求1所述的振动换能器，其中，所述多个隔膜凸块在所述 臂中以Z字形方式排列。
5、 如权利要求1所述的振动换能器，其中，所述隔膜凸块的每个末端 不呈尖锐的形状。
6、 一种振动换能器，包括 基板；隔膜，使用具有导电性能并定位在基板上方的沉积膜形成，且该隔膜具有从中心部分沿径向方向延伸的多个臂；板，使用具有导电性能并定位在所述基板上方的沉积膜形成；多个隔膜支承件，使用定位在所述基板上方的沉积膜形成并连结所述多个臂，以便以所述隔膜和基板之间的指定间隙将所述隔膜支承在所述基板上方；以及多个板凸块，形成为从所述板的周边部分上突起，以便防止所迷简膜意 外地粘到所述板上，其中，当所述隔膜相对于所述板振动时，它们之间的静电电容变化，以 便;险测施加到所述隔膜上的压力变化。
7、 如权利要求6所述的振动换能器，其中，所述板凸块的每个末端不 呈尖锐的形状。
8、 一种振动换能器，包括具有导电性能的隔膜，包括中心部分和从所述中心部分沿径向方向延伸 的多个臂；具有导电性能的板，定位为与所述隔膜相对；每个都具有绝缘性能的多个隔膜支承件，其中，所述隔膜支承件与臂连 结，以便支承所述隔膜同时在所述隔膜和所述板之间形成间隙；和 多个孔，形成在所述隔膜的每个臂中，其中，当所述隔膜相对于所述板振动时，形成在所述隔膜和所述板之间 的静电电容变化，由此检测振动。
9、 如权利要求8所述的振动换能器，其中，所述多个孔沿所述隔膜的 每个臂排列，以使得在从所述臂与所述隔膜支承件连结的部分到所述隔膜的 中心部分的方向上每个臂的密度逐渐增加。
10、 如权利要求8所述的振动换能器，进一步包括基板，该基板具有与 所述隔膜形成后腔的开口，其中，所述多个隔膜支承件连结所述基板的开口 的周围区域，其中，所述隔膜的中心部分基本覆盖所述基板的开口且在所述 中心部分和所述开口之间具有间隙，且其中，所述多个孔形成在每个臂中，除了位于所述基板的开口附近的指定区域。
11、 如权利要求8所述的振动换能器，其中，所述多个孔排列成使得沿 所述隔膜径向方向毗邻的孔之间的连接线相对于所述隔膜的周向方向倾斜。
12、 如权利要求8所述的振动换能器，其中，沿从所述隔膜的周向方向 上的每个臂的中心到每个臂的边缘的方向每个臂的密度减小。
13、 如权利要求8所述的振动换能器，其中，每个臂的、同与所述隔膜 支承件连结在一起的连结部分相比更靠近所述隔膜中心部分的区域的至少 一部分形成为网状。
全文摘要
一种振动换能器，包括基板；用具有导电性能的沉积膜形成的隔膜，该隔膜具有沿径向方向从中心部分延伸的多个臂；用具有导电性能的沉积膜形成的板；和用沉积膜形成的多个隔膜支承件，所述隔膜支承件连结臂，以便将隔膜支承在基板上方且二者之间具有指定间隙。多个凸块形成在隔膜的臂中，以便防止隔膜贴附到基板或板。当隔膜相对于板振动时，在二者之间的静电电容变化，以便检测施加于其上的压力的变化。此外，多个隔膜孔适当地排列在隔膜的臂中，以便改善灵敏性同时避免贴附的发生。
文档编号H04R19/00GK101409856SQ20081016585
公开日2009年4月15日 申请日期2008年9月25日 优先权日2007年9月28日
发明者佐藤明善, 铃木利尚, 铃木幸俊, 铃木民人 申请人:雅马哈株式会社