[发明专利]麦克风和加速度计

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用晶片制造微机械麦克风和加速度计的方法，以及涉及一种包括晶片的设备。

背景技术

电容性麦克风典型地包括隔膜和背板，其中在隔膜和背板之间提供空气隙。施加在隔膜上的声压波由于隔膜上的压力差而强迫隔膜振动。为了获得良好的全方向性能，通常声学隔离所述隔膜的背板。另外，所述隔膜通常与声学密闭的背部腔室相连，所述声学密闭的背部腔室影响隔膜的柔度(compliance)，并且定义下限截止频率。在背部腔室中要求有小孔，以对大气压的缓慢变化进行补偿。

当将导电材料用于隔膜和背板时，施加到隔膜上的声压对隔膜和背板之间的空气隙进行调制的结果是电学可检测的信号。按照这种方式，均配置有导电表面的隔膜和背板形成了电容器，所述电容器的电容与施加到隔膜上的声压波相关联地变化。理想地，背板是刚性板，声压波只能使隔膜位移。

根据现有技术已知的这种电容性麦克风通常包含按照硅微机电系统(MEMS)工艺制作的隔膜和背板，而背部腔室由整个封装或者电容性麦克风自己来限定。优选地，通过将具有麦克风的电子设备集成到系统级封装(SiP)方案中来将所谓的MEMS麦克风用于移动电话，因为传统的分立麦克风不具有所需的形状因子。麦克风中的电子设备可以包括预放大器、偏置电路、A/D转换器以及信号处理和总线驱动器。

麦克风的灵敏度由隔膜的柔度来确定，即由隔膜的弹性来确定。通过机械结构或者材料参数(制造之后的应力和/或杨氏模量)来控制柔度，其中依赖于麦克风的设计、机械结构或者材料参数支配所述性能。

这种麦克风的一种重要性能参数是对于结构自生声音的灵敏度，所述结构自生声音是通过由于整体上作用于麦克风上的机械振动导致的隔膜和背板之间的不需要的相对运动来控制的。所谓的本体噪音是麦克风的干扰效果。这种干扰效果的一个示例是移动电话自身的扬声器与具有非线性传递函数的麦克风的串音。信号处理不能够补偿这种干扰效果。

大多数麦克风用户必须处理的另一个问题是需要尽可能快地止住电话的铃声，因为他们在非常不希望铃声声音的时刻(例如当在别人在场时，在演示或者其他类型的表演期间，在展览和会议期间，图书馆、法庭等等)接到了电话。用户需要找到电话，从他或她的口袋或者包里取出电话，找到正确的按钮(有时是在黑暗中或者需要尽可能不引人注目)。这都需要时间，并且可能会惹恼周围的人们。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种麦克风，所述麦克风对于机械振动较不敏感，以及提供一种制造麦克风的方法，所述麦克风提供本体噪声的消除。

该目的是通过利用具有第一层的晶片制造微机械麦克风和加速度计的方法来是解决的，所述方法包括步骤：将所述第一层分为麦克风层和加速度计层，用连续的第二层覆盖麦克风层的前侧和加速度计层的前侧，用第三层覆盖第二层，在第三层中形成多个沟槽，去除麦克风层背部一侧下面的晶片的一部分，在加速度计层背部一侧下面的晶片中形成至少两个晶片沟槽，以及通过在第三层中形成的多个沟槽去除第二层的一部分。

因此，本发明的重要思想是在麦克风附近提供加速度计，优选地将所述加速度计配置为一维加速度计，其中在与麦克风相同的管芯中处理加速度计。根据本发明的麦克风和加速度计允许抑制机械振动，导致了改进的信噪比。当用于蜂窝电话时，所述加速度计可以促进另外的功能性，例如通过晃动蜂窝电话来结束会话，当将蜂窝电话正面朝上或反面朝上放置时实现静音模式。

优选地，所述麦克风配置为MEMS电容性麦克风。本发明进一步的优点在于可以通过与电容性MEMS麦克风所要求的相同工艺流来生产这种加速度计，而无需改变MEMS麦克风管芯的物理尺寸。这样，对可能影响灵敏度的临界参数(例如层应力)的局部工艺变动进行优化，并且不需要额外的掩模来实现所伴随的一维加速度计。另外优选地是将第一层配置为硅层，将第二层配置为氧化层，以及将第三层配置为多晶硅层。

可以使用根据现有技术已知的技术来制造根据本发明的微机械麦克风和加速度计，例如使用反应离子刻蚀、深度反应离子刻蚀(DRIE)，或者氢氧化钾(KOH)或四甲基铵(TMAH)的湿法各向异性刻蚀，或者牺牲层刻蚀之类的刻蚀。优选地，利用四烷氧基硅烷(tetra alcoxysilan，TEOS)提供第二层。