[發明專利]微機電系統麥克風

有效

• 申請號: 202010744147.7
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN112312294B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 陳建銘;許豐家;林文山;李新立;郭乃豪
• 申請（專利權）人: 美商富迪科技股份有限公司
• 主分類號: H04R19/04
• 分類號: H04R19/04;H04R19/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發明公開一種微機電系統麥克風，包括一基板、一背板以及一振膜。前述背板和前述振膜設置在前述基板的同一側，且在前述振膜與前述背板之間形成有一氣隙，其中前述振膜包括多個摻雜部，且前述摻雜部具有不同的平均摻雜濃度。

技術領域

本發明涉及一種聲能傳感器(acoustic transducer)，特別是涉及一種微機電系統(micro-electro-mechanical system,MEMS)麥克風。

背景技術

目前的趨勢是制造纖薄、小巧、輕便和高性能的電子裝置，包括麥克風。麥克風可以用于接收聲波并將聲信號轉換為電信號。麥克風被廣泛應用于日常生活以及安裝在例如電話、手機和錄音筆等電子產品中。在一電容式麥克風(capacitive microphone)中，聲壓(acoustic pressure)的變化(即，由聲波導致的環境大氣壓力的局部壓力偏差)迫使振膜(diaphragm)相應地變形，并且振膜的變形引起了電容變化。因此，可以通過檢測由電容變化引起的電壓差來得到聲波的聲壓變化。

與傳統駐極體電容式麥克風(electret condenser microphones(ECM))的不同在于，微機電系統(MEMS)麥克風的機械和電子元件可以利用集成電路(IC)技術整合在一半導體材料上來制造微型麥克風。MEMS麥克風具有例如小尺寸、輕巧和低功耗等優點，因此已成為微型麥克風的主流。

雖然現有的MEMS麥克風已經足以應付其需求，然而仍未全面滿足。舉例來說，在MEMS麥克風中可檢測到的聲波的兼容(compatible)聲壓范圍(即，動態范圍)仍然需要改進。動態范圍與最大兼容聲壓(即，聲學載點(acoustic overload point)，下文中簡稱作“AOP”)有關，其由MEMS麥克風的諧波失真率(即，總諧波失真(total harmonicdistortion)，下文中簡稱作“THD”)決定。另一方面，如果振膜的彈性系數較小(即，剛性(stiffness)較低)，它可以用來感測較小的聲壓(即，具有較高的靈敏度)，但振膜的THD將相應地被犧牲(即，AOP將降低)。因此，無法同時實現MEMS麥克風的高AOP和高靈敏度(即，無法實現更寬的動態范圍)。

發明內容

有鑒于前述現有問題點，本發明的一目的在于提供一種微機電系統(MEMS)麥克風，其可以同時實現高AOP和高靈敏度(sensitivity)。

本發明一些實施例提供一種微機電系統(MEMS)麥克風，其主要包括一基板、一背板以及一振膜，前述背板設置在前述基板的一側，前述振膜活動地設置在前述基板的前述側，且在前述振膜與前述背板之間形成有一氣隙，其中前述振膜包括多個摻雜部，且前述些摻雜部具有不同的平均摻雜濃度。

在一些實施例中，前述些摻雜部具有不同的摻雜濃度-深度分布曲線。

在一些實施例中，前述振膜定義有一坐標系統，且前述些摻雜部對稱于前述坐標系統的一原點。

在一些實施例中，前述坐標系統為一圓柱坐標系統或一直角坐標系統。

在一些實施例中，前述些摻雜部的摻雜濃度介于1E16cm^-3(/cm³)至1E23cm^-3之間。

依據上述的微機電系統麥克風，其中前述些摻雜部的摻雜濃度分別具有一峰值，且前述些峰值間的差異超過0.1E16cm^-3。

在一些實施例中，前述些摻雜部具有p-型或n-型摻雜物。

在一些實施例中，在前述振膜的一環狀區域內形成有多個彼此分離的長孔。

在一些實施例中，在前述振膜上形成有多個彼此分離的通氣孔。

在一些實施例中，前述微機電系統麥克風還包括一附加絕緣層，連接在前述背板與前述振膜之間。