本發(fā)明一般地涉及微加工的換能器，并且在特定實施例中涉及一種用于垂直電極換能器的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

換能器將信號從一個域轉(zhuǎn)換到另一個域，并且經(jīng)常被用作傳感器。例如，聲換能器在聲信號和電信號之間轉(zhuǎn)換。麥克風是將聲波(即，聲信號)轉(zhuǎn)換成電信號的一種類型的聲換能器，并且揚聲器是將電信號轉(zhuǎn)換成聲波的一種類型的聲換能器。

基于微機電系統(tǒng)(mems)的傳感器包括使用顯微機械加工技術(shù)產(chǎn)生的換能器的家族。通過在換能器中測量物理狀態(tài)的變化并且傳送將要由連接到mems傳感器的電子設(shè)備處理的信號，一些mems(諸如，mems麥克風)從環(huán)境搜集信息。一些mems(諸如，mems微型揚聲器)在換能器中將電信號轉(zhuǎn)換成物理狀態(tài)的變化?？墒褂门c用于集成電路的那些顯微機械加工制造技術(shù)類似的顯微機械加工制造技術(shù)來制造mems裝置。

作為示例，電容mems麥克風包括背板電極和與背板電極平行地布置的薄膜。背板電極和薄膜形成平行板電容器。背板電極和薄膜由布置在襯底上的支撐結(jié)構(gòu)支撐。

電容mems麥克風能夠在與背板電極平行地布置的薄膜轉(zhuǎn)化聲壓波(例如，語音)。背板電極被穿孔，從而聲壓波穿過背板同時由于形成在薄膜上的壓力差而使薄膜振動。因此，薄膜和背板電極之間的氣隙隨著薄膜的振動而變化。薄膜相對于背板電極的位置的變化引起薄膜和背板電極之間的電容的變化。電容的這種變化響應于薄膜的移動而被變換成輸出信號，并且形成轉(zhuǎn)化的信號。

使用類似的結(jié)構(gòu)，電壓信號可被施加在薄膜和背板之間以便使薄膜振動并且產(chǎn)生聲壓波。因此，電容板mems結(jié)構(gòu)可用作微型揚聲器。

對于電容mems傳感器，在存在適度物理信號或沖擊的情況下，可偏轉(zhuǎn)板之一可偏轉(zhuǎn)，直至接觸相鄰板。在這種情況下，施加于所述板的電壓可使所述板保持彼此接觸。這種現(xiàn)象可被稱為“吸合”。在電容mems傳感器中，吸合可影響傳感器的性能并且可導致所述裝置的降低的性能或故障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)實施例，一種操作具有薄膜的微機電系統(tǒng)(mems)換能器的方法包括：使用第一對靜電驅(qū)動電極在薄膜的平面外偏轉(zhuǎn)和第一對靜電驅(qū)動電極上的電壓之間轉(zhuǎn)化。第一對靜電驅(qū)動電極被形成在薄膜上，沿平面外方向延伸，并且在第一對靜電驅(qū)動電極之間形成可變電容。

附圖說明

為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)在參照下面結(jié)合附圖進行的描述，在所述附圖中：

圖1圖示實施例mems換能器系統(tǒng)的系統(tǒng)方框圖；

圖2a和2b圖示實施例mems換能器的示意性側(cè)視圖和頂視圖；

圖3a和3b圖示處于偏轉(zhuǎn)的實施例mems換能器的示意性側(cè)視圖；

圖4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i和4j圖示在實施例加工過程中的不同步驟的實施例mems換能器的剖視圖；

圖5圖示另一實施例mems換能器的剖視圖；

圖6a和6b圖示在另一實施例加工過程中的不同步驟的另一實施例mems換能器的剖視圖；

圖7圖示又一實施例mems換能器的剖視圖；

圖8a和8b圖示再一實施例mems換能器的示意性側(cè)視圖和頂視圖；

圖9圖示操作實施例mems換能器的實施例方法的方框圖；

圖10圖示形成實施例mems換能器的實施例方法的方框圖；

圖11a、11b、11c、11d、11e、11f和11g圖示在另一實施例加工過程中的不同步驟的另一實施例mems換能器的剖視圖；和

圖12圖示另外的實施例mems換能器的剖視圖。

除非另外指示，否則不同附圖中的對應數(shù)字和符號通常指代對應的部分。附圖被繪制以清楚地圖示實施例的相關(guān)方面，并且未必按照比例繪制。

具體實施方式

以下詳細地討論各種實施例的制造和使用。然而，應該理解，在本文中描述的各種實施例在各種特定情況下適用。討論的特定實施例僅說明用于制造和使用各種實施例的特定方式，并且不應該在限制的范圍中被解釋。

在特定情況下關(guān)于各種實施例(也就是說，mems換能器，并且更具體地講，mems聲換能器)進行描述。在本文中描述的各種實施例中的一些實施例包括mems換能器系統(tǒng)、mems麥克風、mems微型揚聲器、mems換能器(包括垂直靜電電極和形成在可偏轉(zhuǎn)mems薄膜上的可移動電極)。在其它實施例中，各方面也可根據(jù)如本領(lǐng)域所已知的任何方式被應用于涉及將物理信號轉(zhuǎn)換到另一個域的任何類型的換能器的其它應用。

在包括例如電容麥克風和微型揚聲器的通常應用中，mems換能器包括薄膜或膜片和背板或反電極。如上所述，在這種裝置中存在吸合或塌陷的可能性。另外，隨著偏轉(zhuǎn)增加，即使不發(fā)生吸合，當膜片撞擊傳統(tǒng)麥克風中的反電極時，也可發(fā)生夾緊。另外，在一些應用中，薄膜的垂直移動受形成在薄膜和背板之間的氣隙限制。因此，可由包括薄膜和背板的換能器引入某些性能限制。

根據(jù)在本文中描述的各種實施例，mems換能器包括薄膜，所述薄膜具有形成為從薄膜延伸離開的垂直電極對。薄膜的偏轉(zhuǎn)使垂直電極對移動，從而每個垂直電極對中的每個電極的某個部分相對于垂直電極對中的另一電極移動得更加靠近在一起或進一步分離。當每個電極對中的電極相對于彼此移動時，電極結(jié)構(gòu)的電容變化。因此，使換能器薄膜偏轉(zhuǎn)的入射在換能器薄膜上的物理信號(諸如，例如聲信號)在每個電極對產(chǎn)生可測量的電信號。類似地，施加于電極對的電壓在垂直電極之間產(chǎn)生靜電力，所述靜電力使換能器薄膜偏轉(zhuǎn)并且產(chǎn)生物理信號(諸如，例如聲信號)。這種實施例可在沒有任何背板或反電極的情況下操作。在各種實施例中，所述垂直結(jié)構(gòu)和形狀根據(jù)杠桿機構(gòu)與薄膜一起操作，所述杠桿機構(gòu)允許薄膜的較大偏轉(zhuǎn)而不會表現(xiàn)出吸合或夾緊。

圖1圖示實施例mems換能器系統(tǒng)100的系統(tǒng)方框圖，mems換能器系統(tǒng)100包括mems換能器102、專用集成電路(asic)104和信號處理器106。根據(jù)各種實施例，mems換能器102通過環(huán)境耦合器108被耦合到mems換能器系統(tǒng)100的周圍環(huán)境。mems換能器系統(tǒng)100可包括裝置殼體112。在各種實施例中，環(huán)境耦合器108由裝置殼體112中的端口(諸如，聲音端口)提供。

在各種實施例中，mems換能器102和asic104被包括在子封裝110中。在一些實施例中，子封裝110是單個集成電路(ic)管芯，所述單個ic管芯包括一起集成在同一半導體管芯中的mems換能器102和asic104二者。在其它實施例中，子封裝110是電路板(諸如，印刷電路板(pcb))，所述電路板具有附連到所述電路板的針對mems換能器102和asic104的分開的ic。在這種實施例中，子封裝110還可包括保護mems換能器102和asic104的裝置蓋或封裝。子封裝110被包括在裝置殼體112內(nèi)，并且環(huán)境耦合器108提供mems換能器系統(tǒng)100的周圍環(huán)境和子封裝110中的mems換能器102之間的物理耦合。因此，子封裝110還可包括端口，諸如聲音端口。

根據(jù)各種實施例，mems換能器102包括可偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(諸如，薄膜)，所述可偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括用于在可偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的物理偏轉(zhuǎn)和電信號之間轉(zhuǎn)化的至少一個垂直電極對。在一些實施例中，mems換能器102不包括任何背板。在一些實施例中，通過在垂直電極對將可偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)感測為電信號，mems換能器102用作傳感器。在特定實施例中，通過感測由入射在可偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)上的聲信號引起的可偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)，mems換能器102用作mems麥克風。在其它實施例中，通過使用施加于垂直電極對的電壓信號引起可偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)，mems換能器102用作致動器。在特定實施例中，通過引起產(chǎn)生聲信號的可偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)，mems換能器102用作mems微型揚聲器。

根據(jù)各種實施例，asic104用作mems換能器102的接口電路。在這種實施例中，asic104可包括讀出電路，所述讀出電路具有用于放大轉(zhuǎn)化的電信號的放大器。在一些實施例中，asic104還可包括用于將偏置電壓施加于垂直電極對的偏置電路。asic104可包括用于驅(qū)動在垂直電極對的電壓信號以便產(chǎn)生可偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的一系列特定偏轉(zhuǎn)的驅(qū)動電路。因此，當mems換能器102是傳感器(諸如，麥克風)時，asic104可包括讀出電路，并且當mems換能器102是致動器(諸如，微型揚聲器)時，asic104可包括驅(qū)動電路。

在各種實施例中，信號處理器106向asic104發(fā)送信號以及從asic104接收信號以操作mems換能器102。信號處理器可產(chǎn)生驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號產(chǎn)生聲信號，或者信號處理器可解釋電信號以產(chǎn)生聲信號的數(shù)字表示。在各種實施例中，信號處理器106可以是例如專用數(shù)字信號處理器(dsp)、通用微處理器或音頻處理器。在一些實施例中，信號處理器106被包括在裝置殼體112中。在替代實施例中，信號處理器106位于裝置殼體112外部，并且可被包括在耦合到asic104的分開的系統(tǒng)中。

圖2a和2b圖示實施例mems換能器120的示意性側(cè)視圖和頂視圖，mems換能器120包括薄膜122、垂直電極對124、錨定器126、接觸線128a和接觸線128b。根據(jù)各種實施例，垂直電極對124附連到薄膜122并且從薄膜122延伸離開。垂直電極對124每個包括電極130a和電極130b。薄膜122被固定在錨定器126，錨定器126可以是例如襯底或襯底上的支撐結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，薄膜122是圓形的，如圖中所示，并且圍繞薄膜122的圓周被固定到錨定器126。

在各種實施例中，當電壓被施加在電極130a和電極130b之間時，在電極130a和電極130b之間產(chǎn)生將電極130a和電極130b吸引在一起的靜電力。當電極130a和電極130b基于靜電力一起彎曲時，薄膜122也彎曲以適應電極130a和電極130b的彎曲，這導致薄膜122的偏轉(zhuǎn)。在這種實施例中，電壓信號可被施加于電極130a和電極130b以產(chǎn)生薄膜122的偏轉(zhuǎn)以便產(chǎn)生物理信號。例如，可在薄膜122產(chǎn)生聲信號，所述聲信號包括通過以特定頻率激發(fā)薄膜122而產(chǎn)生的各種頻率。因此，垂直電極對124可被驅(qū)動以便產(chǎn)生聲信號，并且mems換能器120可用作mems微型揚聲器。在一些實施例中，mems換能器120是被一起驅(qū)動以便產(chǎn)生具有較大聲壓級(spl)的聲信號的這種微型揚聲器的陣列的一部分。

在一些實施例中，入射在薄膜122上的物理信號引起薄膜122的偏轉(zhuǎn)。薄膜122的偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生電極130a和電極130b相對于彼此的移動，并且改變電極130a和電極130b之間的電容。讀出電路可測量當電容在電極130a和電極130b之間變化時產(chǎn)生的電壓信號。在這種實施例中，可通過薄膜122和垂直電極對124轉(zhuǎn)化入射在薄膜122上的物理信號(諸如，聲信號)以基于物理信號產(chǎn)生電壓信號。因此，垂直電極對124可基于入射的聲信號產(chǎn)生電壓信號，并且mems換能器120可在一些實施例中用作mems麥克風。

根據(jù)各種實施例，接觸線128a被耦合到電極130a，并且接觸線128b被耦合到電極130b?？捎山^緣體134a包圍電極130a或使電極130a絕緣，并且可由絕緣體134b包圍電極130b或使電極130b絕緣。在各種實施例中，通路132a可穿過薄膜122以便以電氣方式將接觸線128a耦合到電極130a，并且通路132b可穿過薄膜122以便以電氣方式將接觸線128b耦合到電極130b。

根據(jù)一些實施例，薄膜122可成波紋狀，如圖中所示。在這種實施例中，薄膜122中的彎曲或波紋可增加薄膜122的柔韌性。在各種實施例中，可包括任何數(shù)量的波紋。在特定實施例中，包括的波紋的數(shù)量從10個波紋到50個波紋變化。如圖中所示，在一些實施例中，垂直電極對124可被形成在波紋谷中。在替代實施例中，垂直電極對124被形成在波紋峰或高地中。在其它實施例中，薄膜122可以是平坦的并且不包括波紋。

在特定實施例中，薄膜122可形成有層應力，所述層應力在薄膜122被釋放時產(chǎn)生薄膜122的靜止偏轉(zhuǎn)。例如，薄膜可包括具有本征應力的層，或者可包括具有不平衡的層應力的不同結(jié)構(gòu)。在這種實施例中，當薄膜122在加工過程期間被釋放時，內(nèi)部層應力使薄膜122偏轉(zhuǎn)至靜止位置，其中在薄膜122中具有某種彎轉(zhuǎn)或彎曲。

根據(jù)特定實施例，垂直電極對124還可沿向上方向形成(未示出)。如圖2b中所示，在一些實施例中，mems換能器120包括圓形且同心的三個垂直電極對124。在其它實施例中，僅使用單個垂直電極對124。在另外的各種實施例中，垂直電極對的數(shù)量可從1個垂直電極對到50個垂直電極對變化。在特定實施例中，每個波紋可包括垂直電極對。另外，在一些替代實施例中，可在每個波紋上使用超過一個垂直電極對。

在各種實施例中，薄膜122可具有圓形形狀，如圖中所示。在其它實施例中，薄膜122可包括其它形狀(諸如，矩形形狀)，如以下在本文中另外所述。例如，薄膜122可以是矩形的并且在一側(cè)或兩側(cè)被錨定。在這種實施例中，垂直電極對124可被布置為跨越薄膜122的平行線。在一些實施例中，垂直電極對124被布置為薄膜122上的同心圓形電極。在其它實施例中，垂直電極對124可按照其它布置方式布置，諸如布置為沿著薄膜122的平行線。

根據(jù)各種實施例，接觸線128a以電氣方式耦合到接觸焊盤136a，并且接觸線128b以電氣方式耦合到接觸焊盤136b。接口電路(諸如，以上參照圖1描述的asic104)可被耦合到接觸焊盤136a和136b以便向mems換能器120提供驅(qū)動信號或從mems換能器120讀出信號。

根據(jù)各種實施例，薄膜122可包括用于均衡薄膜122上的低頻壓力變化的通氣孔(未示出)。在各種實施例中，通氣孔可被形成在薄膜的中心或形成在圓周附近。在其它實施例中，通氣孔可被布置在薄膜122的任何部分中或布置在連接到薄膜122的襯底或支撐結(jié)構(gòu)中。

在特定實施例中，mems換能器120可在滑動操作模式下操作或被結(jié)構(gòu)化為在滑動操作模式下操作。在這種實施例中，通過在電極130a和電極130b之間施加電壓來致動電極130a和電極130b，直至電極端部彼此接觸。絕緣體134a和絕緣體134b保持電極130a和電極130b之間的電絕緣以便防止短路。當電極130a和電極130b在電極端部觸碰時，因為分離距離小，所以小電壓變化在電極130a和電極130b之間施加增加的靜電力。施加于電極130a和電極130b的增加的靜電力使電極擠壓在一起，并且在薄膜122上產(chǎn)生增加的力。在一些實施例中，機械連接(諸如，絕緣材料)可連接電極130a和電極130b的電極端部以便在滑動模式下提供操作。

在電極端部觸碰或者在電極130a和電極130b的電極端部之間存在機械連接的實施例中，施加于電極130a和電極130b之間的增加的電壓使沿著電極130a和電極130b的軸的部分移動得更加靠近在一起。例如，當電極端部自由移動時，電極130a和電極130b用作固定-自由梁并且主要在電極端部具有最大偏轉(zhuǎn)，但當電極端部固定(通過觸碰或添加的機械連接)時，電極130a和電極130b用作固定-固定梁并且主要在沿著電極130a和電極130b的軸的中心區(qū)域中具有最大偏轉(zhuǎn)。

圖3a和3b圖示處于偏轉(zhuǎn)的實施例mems換能器140和mems換能器141的示意性側(cè)視圖。根據(jù)各種實施例，mems換能器140在薄膜144中的每個波紋的井中包括單個垂直電極對142。薄膜144被圖示為具有三個波紋井，但其它實施例可包括任何數(shù)量的波紋。另外，各種實施例可包括像沒有任何波紋的平面薄膜的薄膜144。圖3a概括地圖示處于偏轉(zhuǎn)的mems換能器140并且圖示未偏轉(zhuǎn)的mems換能器140。

在各種實施例中，mems換能器141類似于mems換能器140，其中在薄膜144中的每個波紋的井中添加了第二垂直電極對142。在這種實施例中，每個波紋井包括兩個垂直電極對142。圖3b概括地圖示處于偏轉(zhuǎn)的mems換能器141并且圖示未偏轉(zhuǎn)的mems換能器141。在沒有任何波紋的實施例中，每個垂直電極對142分隔開某個距離。垂直電極對142可按照在薄膜144上分隔開的子集被分組在一起，或者垂直電極對142可針對每個電極對均勻地分隔開。一些實施例僅包括單個垂直電極對142。在其它實施例中，垂直電極對142的數(shù)量可從1個垂直電極對142到50個垂直電極對142變化。mems換能器140和mems換能器141是實施例mems換能器的示意性圖示，并且可包括如在本文中參照其它實施例所述的特征和結(jié)構(gòu)。

圖4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i和4j圖示在實施例加工過程中的不同步驟的實施例mems換能器的剖視圖。圖4a描繪結(jié)構(gòu)200，結(jié)構(gòu)200包括襯底220和硅酸乙酯(teos)臺面222。在這種實施例中，teos臺面222被形成在襯底220上。通過沉積teos層并且以光刻方式對teos層進行圖案化以形成teos臺面222，可形成teos臺面。

圖4b描繪結(jié)構(gòu)202，結(jié)構(gòu)202包括襯底220和teos臺面222，其中溝槽224被形成在襯底220中。根據(jù)各種實施例，通過光刻圖案化過程來形成溝槽224。在特定實施例中，光致抗蝕劑層被沉積，通過掩模曝光，并且根據(jù)掩模的曝光的圖案顯影。一旦光致抗蝕劑已被顯影，執(zhí)行蝕刻過程以蝕刻光致抗蝕劑被去除所在的溝槽224。在一些實施例中，蝕刻步驟可使用各向異性蝕刻來形成溝槽224的垂直側(cè)壁。例如，深反應離子蝕刻(drie)技術(shù)可被用于蝕刻溝槽224。在其它實施例中，可執(zhí)行bosch過程蝕刻以形成溝槽224。在替代實施例中，蝕刻步驟可使用各向同性蝕刻，所述各向同性蝕刻具有在側(cè)壁上形成蝕刻掩模的多個中間步驟。在各種實施例中，溝槽224可被蝕刻到襯底220中，具有高達30μm的深度。特別地，溝槽224在襯底220中的深度從1μm到20μm變化。

圖4c描繪結(jié)構(gòu)204，結(jié)構(gòu)204包括襯底220、teos臺面222和氧化物層226。根據(jù)各種實施例，氧化物層226被形成在襯底220的表面上并且作為溝槽224的側(cè)壁和底部的襯里。在一些實施例中，氧化物層226可以是氧化硅。在替代實施例中，氧化物層226可以是另一類型的氧化物、氮化物或氧氮化物。在一些實施例中，熱生長氧化物層226。在其它實施例中，氧化物層226按照與teos臺面222相同的方式被形成為teos氧化物。

圖4d描繪結(jié)構(gòu)206，結(jié)構(gòu)206包括襯底220、teos臺面222、氧化物層226和氮化物層228。根據(jù)各種實施例，氮化物層228被形成在襯底220和氧化物層226的表面上并且也作為溝槽224的側(cè)壁和底部的襯里。在特定實施例中，氮化物層228是氮化硅。在替代實施例中，氮化物層228可以是另一類型的氮化物、氧化物或氧氮化物。在完成的mems換能器中，氮化物層228可形成垂直電極之間的電絕緣。另外，氮化物層228可提供將薄膜連接在一起的結(jié)構(gòu)支撐件。

圖4e描繪結(jié)構(gòu)208，結(jié)構(gòu)208包括襯底220、teos臺面222、氧化物層226、氮化物層228和多晶硅材料230。根據(jù)各種實施例，多晶硅材料230被沉積在氮化物層228上并且填充溝槽224。在一些實施例中，可利用化學氣相沉積(cvd)過程沉積多晶硅材料230。在特定實施例中，在低壓cvd(lpcvd)過程中沉積多晶硅材料230。在各種替代實施例中，替代于多晶硅或除了多晶硅之外，多晶硅材料230被實現(xiàn)為另一類型的導電材料或半導體材料。例如，在一些替代實施例中，多晶硅材料230可被實現(xiàn)為金屬。

圖4f描繪結(jié)構(gòu)210，結(jié)構(gòu)210包括襯底220、teos臺面222、氧化物層226、氮化物層228和被圖案化成電極232a和電極232b的多晶硅材料230。根據(jù)各種實施例，如參照結(jié)合圖4b形成溝槽224類似所述，使用光刻過程和蝕刻將多晶硅材料230圖案化。在各種實施例中，多晶硅材料230被圖案化成兩個電極，即電極232a和232b。在一些實施例中，例如，如以上參照圖2a和2b所述，位于左側(cè)的電極232a可環(huán)繞延伸到位于右側(cè)的電極232a作為圓形電極。在其它實施例中，多晶硅材料230可被圖案化以形成任何數(shù)量的電極。

圖4g描繪結(jié)構(gòu)212，結(jié)構(gòu)212包括襯底220、teos臺面222、氧化物層226、氮化物層228、被圖案化成電極232a和電極232b的多晶硅材料230以及氮化物層234。根據(jù)各種實施例，氮化物層234被沉積在氮化物層228和多晶硅材料230上。在各種實施例中，氮化物層可由與以上參照氮化物層228所述的相同的材料形成。

圖4h描繪結(jié)構(gòu)214，結(jié)構(gòu)214包括襯底220、teos臺面222、氧化物層226、氮化物層228、被圖案化成電極232a和電極232b的多晶硅材料230、氮化物層234以及觸點236a和觸點236b。根據(jù)各種實施例，觸點236a和觸點236b分別形成與電極232a和232b的電觸點?？衫媒饘倩^程形成觸點236a和觸點236b。在這種實施例中，可使用光刻過程和蝕刻來形成氮化物層234中的開口。一旦形成氮化物層234中的開口，可通過金屬化和圖案化過程形成觸點236a和觸點236b。在各種實施例中，觸點236a和觸點236b可由鋁、鉑或金形成。在替代實施例中，觸點236a和觸點236b可由銅形成。在其它實施例中，觸點236a和觸點236b可由多晶硅形成。

圖4i描繪結(jié)構(gòu)216，結(jié)構(gòu)216包括具有腔238的襯底220、teos臺面222、氧化物層226、氮化物層228、被圖案化成電極232a和電極232b的多晶硅材料230、氮化物層234以及觸點236a和觸點236b。根據(jù)各種實施例，在襯底220中在電極232a和電極232b下方形成腔238。使用bosch蝕刻過程在襯底220中形成腔238。在這種實施例中，使用各向同性蝕刻并且隨后在蝕刻的側(cè)壁上形成鈍化層或蝕刻掩模，從背面反復地蝕刻襯底220。重復該過程，直至從背面蝕刻穿過襯底220。在這種實施例中，氧化物層226用作蝕刻停止層以保護多晶硅材料230。

圖4j描繪結(jié)構(gòu)218，結(jié)構(gòu)218包括具有腔238的襯底220、氧化物層226、氮化物層228、被圖案化成電極232a和電極232b的多晶硅材料230、氮化物層234以及觸點236a和觸點236b。根據(jù)各種實施例，在釋放蝕刻期間在腔238中去除氧化物層226。在這種實施例中，氧化物層226存在于氮化物層228和襯底220之間。在釋放蝕刻之后，氮化物層228、多晶硅材料230和氮化物層234一起形成mems換能器的薄膜。電極232a和電極232b形成垂直電極對240。在各種實施例中，結(jié)構(gòu)218是mems換能器。

在各種實施例中，薄膜可具有在釋放蝕刻之后引起偏轉(zhuǎn)的層應力。在這種實施例中，氮化物層228和多晶硅層230可被形成以便產(chǎn)生在釋放蝕刻之后引起偏轉(zhuǎn)的壓縮層應力。在各種實施例中，另外的材料或技術(shù)可被用于產(chǎn)生在釋放蝕刻之后引起偏轉(zhuǎn)的層應力。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會容易地理解產(chǎn)生層應力(諸如，本征層應力)所需的考慮因素或修改，所述層應力在釋放蝕刻之后將會產(chǎn)生薄膜的未偏置偏轉(zhuǎn)。

根據(jù)各種實施例，以上參照圖1、2a、2b、3a和3b描述了mems換能器(即，結(jié)構(gòu)218)的操作。例如，垂直電極對240可如以上參照圖2a和2b中的垂直電極對124所述操作。如前所述，實施例mems換能器可包括任何數(shù)量的垂直電極對。結(jié)構(gòu)218僅包括兩個垂直電極對240，但其它實施例可僅包括單個垂直電極對或超過兩個垂直電極對。另外，結(jié)構(gòu)218包括通過teos臺面222的圖案化形成的波紋。在其它實施例中，teos臺面222被省略，并且結(jié)構(gòu)218被形成為具有沒有任何波紋的平面薄膜。在各種實施例中，以上參照圖4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i和4j描述的過程步驟也可被應用于與結(jié)構(gòu)218相比具有更多或更少波紋的mems換能器。

在各種實施例中，垂直電極對240可從薄膜向下延伸高達30μm的距離。在特定實施例中，垂直電極對240從薄膜向下延伸從1μm到20μm變化的距離。在各種實施例中，腔238是圓形腔，并且薄膜是圍繞圓周固定到氧化物層226的圓形薄膜。腔238的直徑和薄膜的對應直徑從500μm到2mm變化。在替代實施例中，腔238的直徑和薄膜的對應直徑處于這個范圍之外。在特定實施例中，腔238的直徑和薄膜的對應直徑是1mm。

圖5圖示另一實施例mems換能器219的剖視圖，所述另一實施例mems換能器219包括：襯底220；氧化物層226；電極232a和電極232b，包括多晶硅材料230、氮化物層228和氮化物層234；以及觸點236a和觸點236b。根據(jù)各種實施例，mems換能器219類似于圖4j中的結(jié)構(gòu)218，其中添加了更多的垂直電極對240和對應波紋。使用與以上參照圖4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i和4j所述的相同的加工序列形成mems換能器219，但包括用于形成四個（而不是兩個）垂直電極對240的修改的掩模。在各種實施例中，相同的加工過程可被用于在mems換能器中形成具有圓形或平行線配置的任何數(shù)量的垂直電極對240。在這種實施例中，如以上參照圖4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i和4j所述，通過分別在替代實施例中包括或省略teos臺面，可包括或省略最后的薄膜中的波紋。

根據(jù)各種實施例，電極232a包括通過觸點236a耦合在一起的多個垂直電極和耦合到觸點236a的導電耦合器(未示出)。類似地，電極232b包括通過觸點236b耦合在一起的多個垂直電極和耦合到觸點236b的導電耦合器(未示出)。另外，在一些實施例中，電極232a和電極232b中的每個垂直電極可以是圓形的，如以上參照圖2a和2b中的mems換能器120所述。在替代實施例中，電極232a和電極232b可被進一步劃分為可被耦合到分開的電氣連接的多個垂直電極。因此，電極232a和電極232b每個可分別解耦合以形成電極232a、232b、232c、232d等。在這種實施例中，可實現(xiàn)任何數(shù)量的垂直電極。在各種實施例中，垂直電極或電極232a和電極232b可以是形成在薄膜上的同心圓形電極或形成在薄膜上的平行線電極。

圖6a和6b圖示在另一實施例加工過程中的兩個不同步驟的另一實施例mems換能器的剖視圖。根據(jù)各種實施例，圖6a和6b描繪與以上參照圖4b描述的結(jié)構(gòu)202對應的在第一步驟之后的結(jié)構(gòu)250和在實施例加工序列中的最后步驟之后的結(jié)構(gòu)251。以上參照圖4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i和4j描述的加工序列被類似地應用以形成圖6b中的結(jié)構(gòu)251。在這種實施例中，除了形成溝槽260之外，如以上參照圖4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i和4j所述，應用層和過程步驟。

根據(jù)各種實施例，可如以上參照溝槽224所述同時并且按照相同的方式形成溝槽260。另外，溝槽260可被形成以便提供深溝槽波紋。在特定實施例中，以上參照圖4a描述的teos臺面222可被省略，并且溝槽260可被替代地形成。在形成溝槽260之后，如參照圖4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i和4j所述繼續(xù)加工過程以便產(chǎn)生結(jié)構(gòu)251，結(jié)構(gòu)251與結(jié)構(gòu)218具有相同的層堆棧，但替代于由于teos臺面222而導致的凸起波紋，包括由于溝槽260而導致的深溝槽波紋。因此，以上參照圖4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i和4j描述了結(jié)構(gòu)251的層以及形成所述層的對應方法。

根據(jù)各種實施例，溝槽260可具有與溝槽224相同的深度。在替代實施例中，溝槽260可具有不同深度。在各種實施例中，溝槽260可被蝕刻到襯底220中，具有高達30μm的深度。特別地，溝槽260在襯底220中的深度從1μm到20μm變化。在各種實施例中，溝槽260的寬度是溝槽224的寬度的三倍或更寬。在一些實施例中，溝槽260的寬度超過溝槽224的寬度的兩倍，但小于溝槽224的寬度的三倍。在特定實施例中，溝槽260的寬度小于溝槽224的寬度的兩倍。在特定實施例中，溝槽224的寬度從1μm到5μm變化。在特定實施例中，溝槽224的寬度取決于在為絕緣層(例如，氮化物層228)提供空間的同時在機械上穩(wěn)定的最后結(jié)構(gòu)(例如，多晶硅材料230)的厚度。例如，溝槽224的寬度可被設(shè)置為多晶硅材料230的厚度加氮化物層228的厚度的兩倍。作為特定示例，對于2μm厚的多晶硅材料加500nm厚的氮化物層，可使用3μm(2μm+2?500nm)的溝槽寬度。

圖7圖示又一實施例mems換能器252的剖視圖，所述又一實施例mems換能器252包括：襯底220；氧化物層226；電極232a和電極232b，包括多晶硅材料230、氮化物層228和氮化物層234；以及觸點236a和觸點236b。根據(jù)各種實施例，mems換能器252類似于圖6b中的結(jié)構(gòu)251，其中添加了更多的垂直電極對240和對應的深溝槽波紋。使用如以上參照圖4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i、4j、6a和6b所述的相同的加工序列形成mems換能器252，但包括用于形成四個（而不是兩個）垂直電極對240的修改的掩模。在各種實施例中，相同的加工過程可被用于在mems換能器中形成具有圓形或平行線配置的任何數(shù)量的垂直電極對240。

圖8a和8b圖示再一實施例mems換能器270的示意性側(cè)視圖和頂視圖，所述再一實施例mems換能器270包括襯底272、支撐結(jié)構(gòu)274、薄膜276和垂直電極對280。根據(jù)各種實施例，薄膜276是在襯底272中形成在腔284上方的片狀薄膜。薄膜276可以是沿著一個邊緣固定到支撐結(jié)構(gòu)274的矩形或正方形薄膜。在其它實施例中，薄膜276具有不同的非矩形形狀，諸如例如沿著半圓形或半橢圓形的直徑固定到支撐結(jié)構(gòu)274的半圓形或半橢圓形形狀。垂直電極對280從薄膜276向下延伸，并且每個垂直電極對280包括電極282a和電極282b。圖8a圖示側(cè)視圖，并且示出從薄膜276向下延伸的每個垂直電極對280的電極282a和電極282b。電極282a和電極282b可以是在絕緣材料278中包圍或包裹的導電電極。在各種實施例中，電極282a和電極282b可由多晶硅形成，并且絕緣材料278可由氮化硅形成。在替代實施例中，電極282a和電極282b可由任何類型的導電材料形成，并且絕緣材料278可由任何類型的電絕緣材料形成。在一些實施例中，薄膜276和電極282a和電極282b由相同的材料形成。在替代實施例中，薄膜276和電極282a和電極282b由不同的材料形成。

根據(jù)各種實施例，觸點286a和觸點286b分別通過形成在絕緣材料278中的通路288以電氣方式耦合到電極282a和電極282b。為了說明的目的，在各種實施例中，圖4b中的電極282a和電極282b的頂表面未被示出為具有絕緣材料278，但這些表面被絕緣材料278覆蓋。

根據(jù)各種實施例，支撐結(jié)構(gòu)274可以是絕緣層。在一些實施例中，支撐結(jié)構(gòu)274由氮化物、氧化物或氧氮化物形成。在特定實施例中，支撐結(jié)構(gòu)274是氧化硅。例如，支撐結(jié)構(gòu)274可被形成為用于背面蝕刻的蝕刻停止層，所述背面蝕刻被執(zhí)行以在襯底272中產(chǎn)生腔284。在各種實施例中，以上參照圖4a、4b，4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i、4j、5、6a、6b和7描述的加工序列和步驟以及相關(guān)材料也可被應用以形成mems換能器270。在一些實施例中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會容易地理解，可包括與mems換能器270相關(guān)的修改。

圖9圖示操作實施例mems換能器的實施例方法的方框圖。根據(jù)各種實施例，操作方法300是操作mems換能器的方法，所述mems換能器具有薄膜，所述薄膜具有形成在薄膜上的第一對靜電驅(qū)動電極，第一對靜電驅(qū)動電極沿平面外方向延伸并且在第一對靜電驅(qū)動電極之間形成可變電容。操作方法300包括步驟302，步驟302包括使用第一對靜電驅(qū)動電極在薄膜的平面外偏轉(zhuǎn)和第一對靜電驅(qū)動電極上的電壓之間轉(zhuǎn)化。在這種實施例中，轉(zhuǎn)化可包括感測或致動。具體地講，可通過第一對靜電驅(qū)動電極上的電壓的對應變化來感測薄膜的平面外偏轉(zhuǎn)。類似地，通過將對應電壓施加于第一對靜電驅(qū)動電極以產(chǎn)生致動，可致動薄膜的平面外偏轉(zhuǎn)。在各種實施例中，感測薄膜的平面外偏轉(zhuǎn)可被用于實現(xiàn)mems麥克風。在一些實施例中，致動薄膜的平面外偏轉(zhuǎn)可被用于實現(xiàn)mems微型揚聲器。在各種實施例中，另外的步驟可被添加到操作方法300。

圖10圖示形成實施例mems換能器的實施例方法的方框圖。形成的方法310包括步驟312-324。根據(jù)各種實施例，步驟312包括：在襯底中形成溝槽。一旦溝槽已被形成在襯底中，步驟314包括：在溝槽中并且在襯底上形成電極層并且電極層與襯底接觸。步驟316包括：在電極層中對第一電極和第二電極進行圖案化。在這種實施例中，第一電極和第二電極被形成在溝槽中。

根據(jù)各種實施例，步驟318包括：在第一電極和第二電極之間形成絕緣層。第一電極、第二電極和絕緣層一起形成mems換能器的薄膜。步驟320包括形成接觸第一電極的第一導電線，并且步驟322包括形成接觸第二電極的第二導電線。步驟324包括：在襯底中在第一電極和第二電極下方蝕刻腔。根據(jù)各種實施例，另外的步驟可被添加到形成的方法310，并且在替代實施例中，各種步驟可被重新布置。在各種實施例中，步驟312-324可包括如以上參照圖4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i和4j所述的特征或另外的步驟。

根據(jù)在本文中參照其它附圖描述的各種實施例，可偏轉(zhuǎn)薄膜中所包括的垂直電極對通常指向向下朝著形成在支撐襯底中的腔。在其它實施例中，各種垂直電極對也可沿向上方向指向。在特定實施例mems換能器中，薄膜包括多個垂直電極對，其中每一對在沿向上方向指向和沿向下方向指向之間交替。

具體地講，圖11a、11b、11c、11d、11e、11f和11g圖示在另一實施例加工過程中的不同步驟的另一實施例mems換能器的剖視圖。圖11a描繪結(jié)構(gòu)400，結(jié)構(gòu)400包括襯底420、氧化物層422和氮化物層424。襯底420可包括以上參照襯底220描述的材料中的任何材料。氧化物層422可以是氧化硅。在特定實施例中，氧化物層422是teos氧化物層。在其它實施例中，氧化物層422可以是另一類型的絕緣材料。在一些實施例中，氧化物層422具有從100nm到2μm變化的厚度。在特定實施例中，氧化物層422具有500nm的厚度。在其它實施例中，氧化物層422可具有不同的厚度。類似地，在一些實施例中，氮化物層424具有從1nm到200nm變化的厚度。在特定實施例中，氮化物層424具有50nm的厚度。在其它實施例中，氮化物層424可具有不同的厚度。

在各種實施例中，氮化物層424和氧化物層422一起形成蝕刻停止層。在一些實施例中，氮化物層424可以是最后的薄膜的一部分。在其它實施例中，氧化物層422和氮化物層424可用其它介電或結(jié)構(gòu)材料替換。

圖11b描繪結(jié)構(gòu)402，結(jié)構(gòu)402包括形成在氮化物層424上的氧化物翼片426。在各種實施例中，氧化物翼片426可由許多材料(諸如，聚合物、氧化物、氮化物或氧氮化物)形成。在一個實施例中，氧化物翼片426被形成為teos氧化物。形成氧化物翼片426可包括：應用光致抗蝕劑(或其它厚的可圖案化層)，對光致抗蝕劑進行圖案化以包括溝槽，并且在圖案化的溝槽中形成teos氧化物。在另一實施例中，形成氧化物翼片426可包括：形成teos氧化物，應用光致抗蝕劑，對光致抗蝕劑進行圖案化，并且在氧化物翼片426周圍蝕刻teos氧化物。在替代實施例中，可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它加工步驟并且根據(jù)在氧化物翼片426中使用的材料形成氧化物翼片426。在各種實施例中，氧化物翼片426具有從1μm到10μm變化的高度、從500nm到3μm變化的寬度和從3μm到30μm變化的(氧化物翼片之間的)間距。在特定實施例中，氧化物翼片426具有5μm的高度、1μm的寬度和10μm的間距。在替代實施例中，氧化物翼片426具有在這些范圍之外的其它尺寸。

圖11c描繪結(jié)構(gòu)404，結(jié)構(gòu)404包括形成在氮化物層424和氧化物翼片426上的多晶硅層428。在各種實施例中，多晶硅層428可被沉積為共形層。例如，可使用lpcvd過程沉積多晶硅層428。在各種實施例中，多晶硅層428是多晶硅。在其它實施例中，多晶硅層428可以是另一導電材料(諸如，金屬)。例如，在各種實施例中，多晶硅層428可以是鋁、銅、金、鉑或這種金屬的合金。

圖11d描繪結(jié)構(gòu)406，結(jié)構(gòu)406包括形成在氮化物層424和氧化物翼片426上的多晶硅層428，其中多晶硅層428被從氧化物翼片426的頂部去除。在各種實施例中，多晶硅層428可被使用化學機械拋光(cmp)過程從氧化物翼片426的頂部去除，所述化學機械拋光(cmp)過程僅去除多晶硅層428的覆蓋氧化物翼片426的頂部。在這種實施例中，支撐填充材料可被用于在cmp過程期間填充在氧化物翼片426周圍以及在氧化物翼片426之間的區(qū)域。填充材料可在cmp過程期間提供支撐，并且可在完成cmp過程之后被去除。在其它實施例中，多晶硅層428可例如使用光刻過程進行圖案化。

圖11e描繪結(jié)構(gòu)408，結(jié)構(gòu)408包括通路430，通路430形成為穿過多晶硅層428、氮化物層424和氧化物層422到襯底420中。在各種實施例中，通過光刻過程形成通路430以便形成與結(jié)構(gòu)406中的各種層的觸點。在形成觸點的步驟期間，可執(zhí)行其它圖案化以便如參照通路430所示那樣形成觸點。

圖11f描繪結(jié)構(gòu)410，結(jié)構(gòu)410包括形成在襯底420中的腔432。在各種實施例中，通過bosch蝕刻過程形成腔432。在替代實施例中，可通過另一類型的蝕刻過程形成腔432。例如，當襯底420由各種替代襯底材料(諸如，聚合物)形成時，可使用替代蝕刻過程。

圖11g描繪結(jié)構(gòu)412，結(jié)構(gòu)412包括垂直電極對434。在各種實施例中，通過釋放蝕刻由多晶硅層428形成垂直電極對434，所述釋放蝕刻去除氧化物層422的位于垂直電極對434下方的部分以及垂直電極對434的每個垂直電極之間的氧化物翼片426。在釋放蝕刻之后，多晶硅層428和氮化物層424一起形成釋放的薄膜436，所述釋放的薄膜436具有朝上的垂直電極對434。如以上參照其它附圖所述，釋放的薄膜436可具有各種形狀，諸如圓形或矩形。在另一實施例中，絕緣層(未示出)可被沉積在多晶硅層428上。在各種實施例中，絕緣層可由氧化物、氮化物或氧氮化物形成。另外，如以上參照圖2a、2b、5和7所述，例如，在其它實施例中，結(jié)構(gòu)412可包括任何數(shù)量的垂直電極對434。

圖12圖示另外的實施例mems換能器500的剖視圖，所述另外的實施例mems換能器500包括朝下的垂直電極對512和朝上的垂直電極對514。根據(jù)各種實施例，可通過組合以上描述的加工序列來形成mems換能器500。例如，以上參照圖4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i和4j描述的加工序列可與參照圖11a、11b、11c、11d、11e、11f和11g描述的加工序列組合。在這種實施例中，襯底502可具有設(shè)置在頂表面上的氧化物層504，其中諸如通過使用bosch蝕刻過程來在襯底502和氧化物層504中形成腔518。氮化物層508可被夾在多晶硅層506和多晶硅層510之間。朝下的垂直電極對512被形成在多晶硅層506中，并且朝上的垂直電極對514被形成在多晶硅層510中。

根據(jù)各種實施例，可使用以上參照其它附圖中的其它實施例描述的任何技術(shù)或任何技術(shù)的組合來形成mems換能器500。具體地講，mems換能器500的任何結(jié)構(gòu)或材料可包括以上參照其它附圖中的其它實施例描述的任何材料。例如，朝下的垂直電極對512、朝上的垂直電極對514或兩種電極對都可包括被設(shè)置在表面上的絕緣層，諸如以上參照圖8a和8b中的絕緣材料278所述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會容易地理解在本文中描述的實施例的許多組合和修改。

根據(jù)實施例，一種操作具有薄膜的mems換能器的方法包括：使用第一對靜電驅(qū)動電極在薄膜的平面外偏轉(zhuǎn)和第一對靜電驅(qū)動電極上的電壓之間轉(zhuǎn)化。第一對靜電驅(qū)動電極被形成在薄膜上，沿平面外方向延伸并且在第一對靜電驅(qū)動電極之間形成可變電容。其它實施例包括：對應的系統(tǒng)和設(shè)備，每個都被配置為執(zhí)行各種實施例方法。

在各種實施例中，在薄膜的平面外偏轉(zhuǎn)和第一對靜電驅(qū)動電極上的電壓之間轉(zhuǎn)化包括：通過將電壓施加于第一對靜電驅(qū)動電極來在第一對靜電驅(qū)動電極之間產(chǎn)生靜電力；通過基于靜電力移動第一對靜電驅(qū)動電極來在第一對靜電驅(qū)動電極處在薄膜上產(chǎn)生力；以及基于所述力使薄膜偏轉(zhuǎn)。在一些實施例中，在薄膜的平面外偏轉(zhuǎn)和第一對靜電驅(qū)動電極上的電壓之間轉(zhuǎn)化還包括通過使薄膜偏轉(zhuǎn)來產(chǎn)生聲信號。在另外的實施例中，在薄膜的平面外偏轉(zhuǎn)和第一對靜電驅(qū)動電極上的電壓之間轉(zhuǎn)化包括：使薄膜偏轉(zhuǎn)；以及基于使薄膜偏轉(zhuǎn)而在第一對靜電驅(qū)動電極處產(chǎn)生電壓信號。在這種實施例中，在薄膜的平面外偏轉(zhuǎn)和第一對靜電驅(qū)動電極上的電壓之間轉(zhuǎn)化還可包括基于電壓信號確定入射在薄膜上的聲信號。

根據(jù)實施例，一種mems換能器包括：可偏轉(zhuǎn)薄膜；和第一電極對，位于可偏轉(zhuǎn)薄膜上。第一電極對具有可變電容并且包括第一和第二可移動電極，第一和第二可移動電極具有可變分離距離并且相對于彼此可移動?？勺冸娙萑Q于所述可變分離距離。其它實施例包括：對應的系統(tǒng)和設(shè)備，每個都被配置為執(zhí)行各種實施例方法。

在各種實施例中，mems換能器還包括：第二電極對，位于可偏轉(zhuǎn)薄膜上，其中第二電極對具有可變電容并且包括第三和第四可移動電極，第三和第四可移動電極具有可變分離距離并且相對于彼此可移動。在這種實施例中，可變電容取決于第三可移動電極和第四可移動電極的可變分離距離。另外，在這種實施例中，第一電極對位于可偏轉(zhuǎn)薄膜的底表面上朝下并且第二電極對位于可偏轉(zhuǎn)薄膜的頂表面上朝上。

在各種實施例中，第一電極對被配置為基于可偏轉(zhuǎn)薄膜的偏轉(zhuǎn)來調(diào)整可變分離距離。在一些實施例中，mems換能器還包括：接口電路，以電氣方式耦合到第一電極對并且被配置為基于可變分離距離的變化產(chǎn)生代表入射在可偏轉(zhuǎn)薄膜上的聲信號的電信號?？善D(zhuǎn)薄膜可包括層應力，所述層應力被配置為在未偏置狀態(tài)期間使可偏轉(zhuǎn)薄膜從中立位置沿第一方向偏轉(zhuǎn)。在另外的實施例中，mems換能器還包括接口電路，所述接口電路以電氣方式耦合到第一電極對并且被配置為：通過將電壓施加于第一電極對來在第一電極對之間產(chǎn)生靜電力；通過基于靜電力調(diào)整可變分離距離來在第一電極對處在可偏轉(zhuǎn)薄膜上產(chǎn)生力；以及基于所述力使可偏轉(zhuǎn)薄膜偏轉(zhuǎn)。

在各種實施例中，第一電極對包括形成在可偏轉(zhuǎn)薄膜上的多個電極對，其中所述多個電極對中的每個電極對具有相應可變電容并且包括第一相應可移動電極和第二相應可移動電極。在這種實施例中，第一相應可移動電極和第二相應可移動電極具有相應可變分離距離并且相對于彼此可移動。另外，所述相應可變電容取決于所述相應可變分離距離。

在各種實施例中，mems換能器還包括：電絕緣材料，使第一可移動電極與第二可移動電極電絕緣。在這種實施例中，所述電絕緣材料是氮化硅。在一些實施例中，mems換能器還包括：襯底，包括腔，其中所述可偏轉(zhuǎn)薄膜由襯底支撐并且第一電極對位于所述腔上方。

在各種實施例中，所述可偏轉(zhuǎn)薄膜是圓形的并且圍繞可偏轉(zhuǎn)薄膜的圓周被固定到襯底上的支撐結(jié)構(gòu)?？砂凑胀膱A形成第一可移動電極和第二可移動電極。在另外的實施例中，所述可偏轉(zhuǎn)薄膜是矩形的并且沿著可偏轉(zhuǎn)薄膜的一個邊緣被固定到襯底上的支撐結(jié)構(gòu)?？砂凑掌叫芯€形成第一可移動電極和第二可移動電極。

在各種實施例中，所述可偏轉(zhuǎn)薄膜在第一平面中延伸并且具有第一層厚度，第一可移動電極被形成在可偏轉(zhuǎn)薄膜上，垂直于第一平面延伸第一距離，第二可移動電極被形成在可偏轉(zhuǎn)薄膜上，垂直于第一平面延伸第一距離，并且所述第一距離大于第一層厚度。在一些實施例中，所述第一層厚度小于或等于1微米并且第一距離大于或等于1微米并且小于或等于25微米。

根據(jù)實施例，一種mems換能器包括：波紋薄膜；和第一同心電極對，與波紋薄膜接觸。第一同心電極對包括以同心方式形成的第一圓形電極和第二圓形電極，并且具有隨著第一圓形電極和第二圓形電極之間的分離距離而變化的可變電容。其它實施例包括：對應的系統(tǒng)和設(shè)備，每個都被配置為執(zhí)行各種實施例方法。

在各種實施例中，mems換能器還包括：第二同心電極對，與波紋薄膜接觸。在這種實施例中，第二電極對包括以同心方式形成的第三圓形電極和第四圓形電極，并且具有隨著第三圓形電極和第四圓形電極之間的分離距離而變化的可變電容。另外，第一同心電極對位于波紋薄膜的底表面上朝下并且第二同心電極對位于波紋薄膜的頂表面上朝上。

在各種實施例中，mems換能器還包括：襯底，包括腔，其中所述波紋薄膜位于所述腔上方。在一些實施例中，所述波紋薄膜是圓形的并且在圓周固定到襯底上的支撐結(jié)構(gòu)。第一同心電極對可包括與波紋薄膜接觸的多個同心電極對，其中所述多個同心電極對中的每個同心電極對包括以同心方式形成的第一相應圓形電極和第二相應圓形電極，并且具有隨著第一相應圓形電極和第二相應圓形電極之間的相應分離距離而變化的相應可變電容。

在各種實施例中，所述波紋薄膜包括多個波紋，并且所述多個同心電極對中的同心電極對被形成在所述多個波紋中的每個波紋中。在一些實施例中，所述波紋薄膜具有小于或等于1微米的層厚度，并且第一同心電極對從波紋薄膜延伸離開大于或等于1微米并且小于或等于25微米的距離。

在各種實施例中，mems換能器還包括：電絕緣材料，連接到第一圓形電極和第二圓形電極，其中所述電絕緣材料使第一圓形電極與第二圓形電極絕緣。在一些實施例中，所述波紋薄膜和第一同心電極對由多晶硅形成。所述波紋薄膜可包括層應力，所述層應力被配置為在未施加外力的情況下使波紋薄膜從中立位置沿第一方向偏轉(zhuǎn)。

根據(jù)實施例，一種形成mems換能器的方法包括：在襯底中形成溝槽；在溝槽中并且在襯底上形成電極層并且電極層與襯底接觸；在電極層中對第一電極和第二電極進行圖案化；在第一電極和第二電極之間形成絕緣層；形成接觸第一電極的第一導電線；形成接觸第二電極的第二導電線；以及在襯底中在第一電極和第二電極下方蝕刻腔。在這種實施例中，第一電極和第二電極被形成在溝槽中，并且第一電極、第二電極和絕緣層形成薄膜。其它實施例包括：對應的系統(tǒng)和設(shè)備，每個都被配置為執(zhí)行各種實施例方法。

在各種實施例中，該方法還包括：在形成電極層之前在襯底處形成波紋圖案化元件。在一些實施例中，該方法還包括：在形成電極層之前在溝槽中形成蝕刻掩模；以及在襯底中蝕刻腔之后對蝕刻掩模進行蝕刻以釋放薄膜。在另外的實施例中，形成絕緣層包括：在形成電極層之前在溝槽中沿著側(cè)壁和底表面形成第一絕緣層；以及在電極層中對第一電極和第二電極進行圖案化之后在第一電極和第二電極上形成第二絕緣層。形成電極層以及形成絕緣層可包括形成層應力，所述層應力引起在釋放蝕刻之后電極層和絕緣層的偏轉(zhuǎn)。

在本文中描述的各種實施例的優(yōu)點可包括：mems換能器包括可偏轉(zhuǎn)薄膜，而沒有相對于薄膜偏移的穿孔的背板或剛性感測電極。這種實施例mems換能器可有益地避免吸合或電壓塌陷，并且可具有減少的噪聲、增加的靈敏度和操作的大幅度和頻率范圍。

盡管已參照說明性實施例描述本發(fā)明，但這種描述不旨在以限制性意義被解釋。在參照所述描述時，說明性實施例的各種修改和組合以及本發(fā)明的其它實施例將會對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是清楚的。因此，旨在所附權(quán)利要求包括任何這種修改或?qū)嵤├?/p>