本發(fā)明一般地涉及換能器，并且在特定實施例中涉及一種用于差動梳形驅(qū)動mems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)常被用在傳感器中。一種日常生活中見到的用作傳感器的常見換能器是麥克風(fēng)，所述麥克風(fēng)將聲波轉(zhuǎn)換(即，轉(zhuǎn)化)成電信號。常見傳感器的另一示例是溫度計。存在通過將溫度信號轉(zhuǎn)化成電信號來用作溫度計的各種換能器。

基于微機電系統(tǒng)(mems)的換能器包括使用微機械加工技術(shù)生產(chǎn)的傳感器和致動器的家族。通過在換能器中測量物理狀態(tài)的變化并且將轉(zhuǎn)化的信號傳送給連接到mems傳感器的處理電子設(shè)備，mems傳感器(諸如，mems麥克風(fēng))從環(huán)境搜集信息?？墒褂门c用于集成電路的那些微機械加工制造技術(shù)類似的微機械加工制造技術(shù)來制造mems裝置。

mems裝置可被設(shè)計為用作例如振蕩器、諧振器、加速度計、陀螺儀、壓力傳感器、麥克風(fēng)和微鏡。許多mems裝置使用電容感測技術(shù)將物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化成電信號。在這種應(yīng)用中，使用接口電路將傳感器中的電容變化轉(zhuǎn)換成電壓信號。

一個這種電容感測裝置是mems麥克風(fēng)。mems麥克風(fēng)通常具有與剛性背板分離微小距離的可偏轉(zhuǎn)薄膜。響應(yīng)于入射在薄膜上的聲壓波，它朝著背板偏轉(zhuǎn)或遠離背板偏轉(zhuǎn)，由此改變薄膜和背板之間的分離距離。通常，薄膜和背板由導(dǎo)電材料制成，并且形成電容器的“極板”。因此，當分離薄膜和背板的距離響應(yīng)于入射聲波而變化時，電容在“極板”之間變化，并且產(chǎn)生電信號。

作為平行板結(jié)構(gòu)的結(jié)果，具有由可偏轉(zhuǎn)薄膜和剛性背板形成的這種類型的平行板電容結(jié)構(gòu)的mems麥克風(fēng)可包括各種性能特性。例如，剛性背板經(jīng)常被穿孔以便允許空氣經(jīng)過背板，以使得剛性背板在聲學(xué)方面透明。然而，實際上，剛性背板經(jīng)常并不完全在聲學(xué)方面透明，并且產(chǎn)生一定量的聲噪聲。這經(jīng)常導(dǎo)致機械堅固性(諸如，通過在剛性背板中包括較少并且較小的穿孔)和聲噪聲減小(諸如，通過在剛性背板中包括較多并且較大的穿孔)之間的折衷。

這種平行板結(jié)構(gòu)的另一特性是稱為“吸合”的現(xiàn)象。為了用作聲換能器，偏置電壓被施加在可偏轉(zhuǎn)薄膜和剛性背板之間。因為施加在極板之間的電壓，由可偏轉(zhuǎn)薄膜的運動導(dǎo)致的極板之間的電容變化產(chǎn)生與入射聲信號對應(yīng)的可測量的電壓信號。然而，由于施加的偏置電壓，當可偏轉(zhuǎn)薄膜和剛性背板之間的分離距離減小時，吸引靜電力也增加。吸引靜電力通常由可偏轉(zhuǎn)薄膜中的恢復(fù)機械彈力平衡，吸引靜電力在所述距離變小時非線性地增加，而恢復(fù)機械彈力僅線性地增加。當分離距離達到某個界限時，與分離距離相關(guān)的所述差異導(dǎo)致吸引靜電力克服恢復(fù)機械彈力，這引起吸合或塌陷，因為可偏轉(zhuǎn)薄膜一直移動以接觸剛性背板并且可導(dǎo)致靜摩擦。吸合的現(xiàn)象提出了對吸合的抵抗(源自可偏轉(zhuǎn)薄膜的增加的剛性或較低的偏置電壓)和較高的靈敏度(源自可偏轉(zhuǎn)薄膜的減小的剛性或增加的偏置電壓)之間的另一折衷。

作為另一示例，使用雙背板mems麥克風(fēng)以便產(chǎn)生差動信號。雙背板mems麥克風(fēng)包括可偏轉(zhuǎn)薄膜(類似于標準平行板麥克風(fēng))，并且還包括分別位于可偏轉(zhuǎn)薄膜上方和下方的頂背板和底背板兩者。因此，當可偏轉(zhuǎn)薄膜移動時，可偏轉(zhuǎn)薄膜和兩個背板中的一個背板之間的電容增加，而可偏轉(zhuǎn)薄膜和兩個背板中的另一個背板之間的電容減小。這種結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出由剛性背板中的穿孔導(dǎo)致的噪聲特性，并且容易受到如上所述的吸合現(xiàn)象的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)實施例，一種mems裝置包括：可偏轉(zhuǎn)薄膜，包括第一多個靜電梳齒；第一錨定結(jié)構(gòu)，包括與第一多個靜電梳齒的第一子集交錯的第二多個靜電梳齒；和第二錨定結(jié)構(gòu)，包括與第一多個靜電梳齒的第二子集交錯的第三多個靜電梳齒。第二多個靜電梳齒相對于第一多個靜電梳齒沿第一方向偏移，并且第三多個靜電梳齒相對于第一多個靜電梳齒沿第二方向偏移，其中第一方向不同于第二方向。

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圖示實施例換能器系統(tǒng)的方框圖；

圖2a、2b和2c圖示實施例換能器的頂視圖、第一剖視圖和第二剖視圖；

圖3a和3b圖示另外的實施例換能器的頂視圖；

圖4圖示另一實施例換能器的頂視圖；

圖5圖示實施例換能器的加工的實施例方法的流程圖；

圖6a、6b、6c、6d、6e和6f圖示實施例換能器的各部分的剖視圖；

圖7圖示又一實施例換能器的剖視圖；和

圖8圖示實施例換能器的加工的另一實施例方法的流程圖。

除非另外指示，否則不同附圖中的對應(yīng)數(shù)字和符號通常指代對應(yīng)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實現(xiàn)和使用。然而，應(yīng)該明白，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了用于實現(xiàn)和使用各種實施例的特定方式，并且不應(yīng)該在限制的范圍中被解釋。

在特定情況下針對各種實施例(也就是說，麥克風(fēng)換能器，并且更具體地講，mems麥克風(fēng))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(fēng)系統(tǒng)、產(chǎn)生差動信號的mems麥克風(fēng)、和叉指型梳形驅(qū)動mems換能器。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(yīng)用于涉及任何類型的換能器的其它應(yīng)用。

如以上在背景技術(shù)中所述，具有平行板電容結(jié)構(gòu)的各種mems換能器表現(xiàn)出由于平行板結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的某些特性和折衷。根據(jù)在本文中描述的各種實施例，mems換能器包括具有用于感測或致動的梳形驅(qū)動結(jié)構(gòu)的可偏轉(zhuǎn)薄膜。在這種實施例中，mems換能器可包括沒有任何感測背板的可偏轉(zhuǎn)薄膜。沿著可偏轉(zhuǎn)薄膜的一個或多個邊緣，mems換能器具有一個梳形驅(qū)動器或多個梳形驅(qū)動器。

在各種實施例中，每個梳形驅(qū)動部分包括第一定子、第二定子和轉(zhuǎn)子，第一定子、第二定子和轉(zhuǎn)子中的每一個具有多個梳齒。在這種實施例中，第一定子連接到錨定器并且沿第一方向相對于可偏轉(zhuǎn)薄膜在平面外偏移，并且第二定子連接到錨定器并且沿與第一方向相反的第二方向相對于可偏轉(zhuǎn)薄膜在平面外偏移。轉(zhuǎn)子連接到薄膜的邊緣。

在這種各種實施例中，例如，通過形成具有內(nèi)部或本征層應(yīng)力的第一定子和第二定子的擴展或支撐部分，可引起沿第一和第二方向(諸如，向下和向上)的偏移。例如，梳齒和錨定結(jié)構(gòu)之間的支撐部分的擴展可包括具有各種圖案的不同材料層以產(chǎn)生沿不同方向(諸如，向上和向下)的第一和第二定子的靜止和未偏置的偏轉(zhuǎn)。在這種實施例中，通過具有以靜電方式耦合到轉(zhuǎn)子的兩個定子的沿不同方向的偏移，實施例mems換能器基于作為可偏轉(zhuǎn)薄膜的一部分的轉(zhuǎn)子中的梳齒運動而產(chǎn)生差動轉(zhuǎn)化信號。以下參照附圖描述特定實施例的另外的細節(jié)。

圖1圖示實施例換能器系統(tǒng)100的方框圖，所述實施例換能器系統(tǒng)100包括差動mems聲換能器102、專用集成電路(asic)104和聲處理器106。根據(jù)各種實施例，差動mems聲換能器102通過聲音端口108耦合到外部環(huán)境。聲信號通過聲音端口108傳送到差動mems聲換能器102。在這種實施例中，差動mems聲換能器102通過聲音端口108以流體方式耦合到外部或周圍環(huán)境。聲信號因此在差動mems聲換能器102被轉(zhuǎn)化。在各種實施例中，聲轉(zhuǎn)化可包括從電信號產(chǎn)生聲信號(諸如，通過mems微型揚聲器中的致動)或從聲信號產(chǎn)生電信號(諸如，通過mems麥克風(fēng)中的感測)。

根據(jù)各種實施例，通過聲音端口108入射在差動mems聲換能器102上的聲波被轉(zhuǎn)化成差動信號。在特定實施例中，該差動信號是包括第一模擬信號sa+和第二模擬信號sa?的模擬信號，所述第一模擬信號sa+和第二模擬信號sa?被提供給asic104以用于放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換。在這種實施例中，asic104包括放大級和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)?；诘谝荒M信號sa+和第二模擬信號sa?，asic104產(chǎn)生數(shù)字信號sd，并且將數(shù)字信號sd提供給聲處理器106。在各種其它實施例中，asic104包括用于產(chǎn)生提供給聲處理器106的差動信號的兩個放大級。在另其它實施例中，asic104包括用于產(chǎn)生提供給聲處理器106的差動數(shù)字信號的兩個放大級和兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)。在又另外的實施例中，asic104包括兩個放大級和模擬180°組合器，所述兩個放大級和模擬180°組合器一起產(chǎn)生提供給聲處理器106的單端信號。

在各種其它實施例中，換能器系統(tǒng)100可用作微型揚聲器，即相反地操作。在這種實施例中，聲處理器106產(chǎn)生數(shù)字信號sd，并且將數(shù)字信號sd提供給asic104，asic104又產(chǎn)生第一模擬信號sa+和第二模擬信號sa?作為用于差動mems聲換能器102的驅(qū)動信號?；谧鳛轵?qū)動信號的第一模擬信號sa+和第二模擬信號sa?，差動mems聲換能器102產(chǎn)生聲信號(例如，聲波)，所述聲信號通過聲音端口108傳播到外部或周圍環(huán)境。

在各種實施例中，差動mems聲換能器102包括mems裝置結(jié)構(gòu)，所述mems裝置結(jié)構(gòu)具有第一定子和第二定子，第一定子和第二定子以靜電方式耦合到轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子附連到可偏轉(zhuǎn)薄膜。第一定子和第二定子相對于轉(zhuǎn)子具有不同位置以便基于可偏轉(zhuǎn)薄膜的運動而產(chǎn)生差動信號。

在不同實施例中，換能器系統(tǒng)100可包括許多修改。例如，某些實施例包括單個集成電路(ic)，所述單個集成電路包括集成在單個管芯(諸如，半導(dǎo)體管芯)上的差動mems聲換能器102和asic104。在替代實施例中，差動mems聲換能器102是產(chǎn)生數(shù)字信號而非模擬信號的數(shù)字mems麥克風(fēng)。在一些實施例中，聲處理器106被省略。在特定實施例中，聲處理器106是定制音頻處理器。例如，聲處理器106可以是編碼器/解碼器(編解碼器)。在各種實施例中，asic104可以是全定制ic、部分定制ic或現(xiàn)有的ic。在一些實施例中，asic104可為差動mems聲換能器102提供一個偏置電壓或多個偏置電壓。在一些另外的實施例中，asic104可執(zhí)行另外的功能(未示出)，諸如例如校準、自測試、診斷或修理功能。

在一些實施例中，換能器系統(tǒng)100可被封裝在塑料、玻璃或金屬封裝中。差動mems聲換能器102可被分開地封裝在包括聲音端口108的塑料、玻璃或金屬麥克風(fēng)封裝中。在這種實施例中，asic104可被包括在麥克風(fēng)封裝中或被分開地封裝。例如，差動mems聲換能器102、asic104和聲處理器106中的每一個可被分開地封裝，并且附連到提供換能器系統(tǒng)100的部件之間的電耦合的印刷電路板(pcb)。在各種實施例中，換能器系統(tǒng)100可被包括在個人移動裝置(諸如，平板計算機、智能電話、膝上型計算機、智能手表或其它可穿戴裝置)中。在其它實施例中，換能器系統(tǒng)100可被包括在較大的移動系統(tǒng)(諸如，例如汽車或其它車輛系統(tǒng))中。在另其它實施例中，換能器系統(tǒng)100可被包括在非移動系統(tǒng)(諸如，智能家庭或住宅環(huán)境)中或被包括在工業(yè)裝置中。在又另外的實施例中，換能器系統(tǒng)100可被包括在機器人系統(tǒng)中。在其它實施例中，換能器系統(tǒng)100可被包括在任何類型的系統(tǒng)中。

圖2a、2b和2c圖示實施例換能器110a的頂視圖、第一剖視圖和第二剖視圖，所述實施例換能器110a包括襯底112、薄膜114、負定子116和正定子118。圖2a圖示換能器110a的頂視圖，圖2b圖示在橫截面111a的剖視圖，并且圖2c圖示在橫截面111b的第二剖視圖。根據(jù)各種實施例，薄膜114是可偏轉(zhuǎn)矩形片狀薄膜，所述可偏轉(zhuǎn)矩形片狀薄膜沿著一個邊緣錨定到襯底112并且沿著相反邊緣通過叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b以靜電方式耦合到負定子116和正定子118，所述叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b用作靜電梳形驅(qū)動器。在這種實施例中，如由圖2b圖示的橫截面111a所示，正定子118沿向上方向在平面外(參照包括薄膜114的頂表面的平面)偏轉(zhuǎn)，并且如由圖2c圖示的橫截面111b所示，負定子116沿向下方向在平面外(參照包括薄膜114的頂表面的平面)偏轉(zhuǎn)。

在各種實施例中，入射在薄膜114上的壓力波(諸如，包括聲波的流體信號)產(chǎn)生薄膜114的偏轉(zhuǎn)。當薄膜114由于入射聲波而偏轉(zhuǎn)時，例如，所述偏轉(zhuǎn)使叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b之間的平行板電容變化。例如，當入射聲波使薄膜114向下移動時，叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b之間的平行板電容對于負定子116而言增加并且對于正定子118而言減小。在這種實施例中，當薄膜114向下移動時，在正定子118處的叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b之間的板交疊(如通過圖2b的剖視圖所觀看)減小，導(dǎo)致正定子118的平行板電容的減小。類似地，當薄膜114向下移動時，在負定子116處的叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b之間的板交疊(如通過圖2c的剖視圖所觀看)增加，導(dǎo)致負定子116的平行板電容的增加。

另外，當薄膜114向上移動時，在正定子118處的叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b之間的板交疊(如通過圖2b的剖視圖所觀看)增加，導(dǎo)致正定子118的平行板電容的增加。類似地，當薄膜114向上移動時，在負定子116處的叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b之間的板交疊(如通過圖2c的剖視圖所觀看)減小，導(dǎo)致負定子116的平行板電容的減小。

根據(jù)各種實施例，因為負定子116和正定子118的平行板電容表現(xiàn)出相反的變化，所以當薄膜114偏轉(zhuǎn)時，由負定子116和正定子118產(chǎn)生差動信號。在這種實施例中，所述差動信號對應(yīng)于壓力信號(諸如，例如聲信號)。在一些實施例中，所述差動信號可讀出為來自負定子116和正定子118的差動電壓信號。在一些實施例中，薄膜114可進一步偏轉(zhuǎn)，直至叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b之間的板交疊(如通過圖2b和2c的剖視圖所觀看)對于負定子116和正定子118而言都開始減小。

根據(jù)替代實施例，電壓信號被施加于叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b以便在薄膜114上產(chǎn)生靜電力并且引起偏轉(zhuǎn)。在這種替代實施例中，薄膜114可被激發(fā)以產(chǎn)生壓力波(諸如，聲波)。通過用作靜電梳形驅(qū)動器的叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b的相互作用來產(chǎn)生靜電力。在這種替代實施例中，換能器110a可用作微型揚聲器。

在各種實施例中，正定子118靜止向上偏轉(zhuǎn)，并且負定子116靜止向下偏轉(zhuǎn)。在這種實施例中，正定子118的叉指型梳齒120a由導(dǎo)電層132支撐并且以電氣方式耦合到導(dǎo)電層132，所述導(dǎo)電層132在一端被固定在襯底112中。類似地，負定子116的叉指型梳齒120a由導(dǎo)電層132支撐并且以電氣方式耦合到導(dǎo)電層132，所述導(dǎo)電層132在一端被固定在襯底112中。導(dǎo)電層132被夾在底應(yīng)力層130和頂應(yīng)力層134之間。在各種實施例中，底應(yīng)力層130和頂應(yīng)力層134每個包括朝著應(yīng)力層之一拉或推導(dǎo)電層132的張或壓縮層應(yīng)力。在底應(yīng)力層130和頂應(yīng)力層134被包括在導(dǎo)電層132下方和上方(即，夾著導(dǎo)電層132)的區(qū)域中，拉或推導(dǎo)電層132的張應(yīng)力或壓縮應(yīng)力沿兩個方向相等地拉或推。在這種實施例中，偏轉(zhuǎn)力得以平衡，并且導(dǎo)電層132不靜止偏轉(zhuǎn)。在底應(yīng)力層130或頂應(yīng)力層134被去除而另一應(yīng)力層被包括的區(qū)域中，力不平衡，并且導(dǎo)電層132根據(jù)應(yīng)力是壓縮應(yīng)力還是張應(yīng)力朝著包括的相應(yīng)應(yīng)力層偏轉(zhuǎn)或彎曲或者遠離包括的相應(yīng)應(yīng)力層偏轉(zhuǎn)或彎曲。以下的討論將底應(yīng)力層130和頂應(yīng)力層134稱為壓縮應(yīng)力層。

具體地講，在一些實施例中，正定子118的底應(yīng)力層130包括圖案化的開口124。在圖案化的開口124上方的區(qū)域中，導(dǎo)電層132朝著頂應(yīng)力層134向上彎曲。類似地，頂應(yīng)力層134包括圖案化的開口122。在圖案化的開口122下方的區(qū)域中，導(dǎo)電層132朝著底應(yīng)力層130向下彎曲。在這種實施例中，由于底應(yīng)力層130或頂應(yīng)力層134的圖案化，在沒有電壓偏置的情況下正定子118靜止向上偏轉(zhuǎn)。

在另外的特定實施例中，負定子116的底應(yīng)力層130包括圖案化的開口128。在圖案化的開口128上方的區(qū)域中，導(dǎo)電層132朝著頂應(yīng)力層134向上彎曲。類似地，頂應(yīng)力層134包括圖案化的開口126。在圖案化的開口126下方的區(qū)域中，導(dǎo)電層132朝著底應(yīng)力層130向下彎曲。在這種實施例中，由于底應(yīng)力層130或頂應(yīng)力層134的圖案化，在沒有電壓偏置的情況下負定子116靜止向下偏轉(zhuǎn)。

在其它實施例中，底應(yīng)力層130和頂應(yīng)力層134可包括張應(yīng)力。在這種實施例中，導(dǎo)電層132在圖案化的開口中沿相反方向彎曲。例如，當?shù)讘?yīng)力層130具有張應(yīng)力時，導(dǎo)電層132在圖案化的開口122向上彎曲并且在圖案化的開口124向下彎曲(與示出的情況相反)。在各種實施例中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會容易明白的，層應(yīng)力的類型可以是張應(yīng)力或壓縮應(yīng)力，并且取決于使用的材料和沉積或形成所述材料的方法。

在各種實施例中，絕緣層136和絕緣層138形成為與襯底112接觸。在一些實施例中，絕緣層136和絕緣層138是氧化物層、氮化物層或氧氮化物層。在特定實施例中，絕緣層136是氧化硅并且絕緣層138是氮化硅。在其它實施例中，絕緣層136和絕緣層138可以是其它類型的介電材料。在各種實施例中，襯底112是形成在另一襯底(未示出；參見例如圖7)上的支撐層。襯底112包括位于薄膜114下方的腔113。在襯底112是形成在另外的襯底上的支撐層的實施例中，腔113可延伸到另外的襯底(未示出；參見例如圖7中的襯底174)中，在所述另外的襯底的頂部上形成襯底112。在這種實施例中，襯底112可以是硅酸乙酯(teos)氧化物層或另一絕緣結(jié)構(gòu)層。在一些實施例中，襯底112或襯底174是半導(dǎo)體襯底，諸如例如硅、硅鍺或碳。在另外的實施例中，襯底112可以是玻璃襯底或塑料襯底。

根據(jù)各種實施例，導(dǎo)電層132可包括半導(dǎo)體材料或金屬。在特定實施例中，導(dǎo)電層132是多晶硅。在另一實施例中，導(dǎo)電層132是單晶硅。在替代實施例中，導(dǎo)電層132是鋁。類似地，薄膜114可由與導(dǎo)電層132相同的材料形成并且與導(dǎo)電層132同時形成。例如，在用于形成導(dǎo)電層132的沉積步驟期間形成薄膜114。

在各種實施例中，底應(yīng)力層130和頂應(yīng)力層134每個包括絕緣材料。在一些實施例中，底應(yīng)力層130和頂應(yīng)力層134包括具有不同于導(dǎo)電層132的本征層應(yīng)力的絕緣材料。在特定實施例中，底應(yīng)力層130和頂應(yīng)力層134是氮化硅。在其它實施例中，底應(yīng)力層130和頂應(yīng)力層134是另一類型的介電材料。例如，以下參照圖5提供對加工實施例換能器的實施例材料和方法的進一步討論。

在各種實施例中，正定子118以電氣方式與負定子116隔離。金屬化和過孔(未示出)可提供在與薄膜114的分開接觸器(未示出)、正定子118的導(dǎo)電層132和負定子116的導(dǎo)電層132之間的電氣連接。

在各種實施例中，換能器110a可與任何類型的流體介質(zhì)一起操作。在特定實施例中，換能器110a(并且具體地講，薄膜114)與空氣和在空氣中傳播的壓力波(例如，聲波)相互作用。在其它實施例中，具有壓力波的其它介質(zhì)可與換能器110a相互作用。

如圖2b和2c中所示，為了說明目的，橫截面111a和111b包括不是直線的橫截面。具體地講，橫截面111a和111b每個示出叉指型梳齒120b之一。由于叉指型梳齒的不同位置，直線橫截面將不會既經(jīng)過叉指型梳齒120a又經(jīng)過叉指型梳齒120b。因此，呈現(xiàn)這種圖示以便增進理解。另外，襯底112在圖2a中被圖示為頂層，但襯底112可包括位于它頂部上的絕緣層136和絕緣層138。襯底112被圖示在圖2a中以便描述支撐薄膜114、正定子118和負定子116的結(jié)構(gòu)層。在各種實施例中，襯底112可在襯底112的頂表面上包括金屬化、接觸墊和其它絕緣層。

圖3a圖示另一實施例換能器110b的頂視圖，所述另一實施例換能器110b包括襯底112、薄膜114、負定子116和正定子118。根據(jù)各種實施例，換能器110b類似于以上參照圖2a、2b和2c描述的換能器110a，具有不同類型的薄膜114。在這種實施例中，薄膜114是由支撐梁140錨定在四個拐角中的每個拐角的正方形或矩形薄膜。薄膜114包括位于四個邊中的每個邊的叉指型梳齒120b。換能器110b還包括負定子116的四個實例(一個實例位于四個邊中的每個邊)和正定子118的四個實例(一個實例位于四個邊中的每個邊)，每個定子結(jié)構(gòu)包括與薄膜114的叉指型梳齒120b交錯的叉指型梳齒120a。

在各種實施例中，對換能器110a的元件的描述也適用于換能器110b的類似標號的元件，并且為了簡潔而將不會被重復(fù)。支撐梁140可由與薄膜114相同的層形成。在其它實施例中，支撐梁140可比薄膜114的中心部分厚。根據(jù)各種實施例，在薄膜114的所有四個邊使用叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b可增加換能器110b的靈敏度。

根據(jù)各種實施例，在本文中描述的實施例換能器(諸如，例如換能器110b)可在不同實施例中具有任何形狀，所述任何形狀具有任何配置的錨定器。具體地講，換能器110b包括正方形薄膜。根據(jù)其它實施例，換能器可具有任何形狀。在特定實施例中，換能器可具有圓形形狀、橢圓形形狀或多邊形形狀。圖3b圖示以上參照具有特定形狀的圖2a、2b、2c和3a中的換能器110a和換能器110b類似地描述的另一實施例換能器110c的頂視圖。在這種實施例中，薄膜114是由支撐梁140錨定在八個頂點中的每個頂點的八邊形。在其它實施例中，換能器110c(并且相應(yīng)地，腔113和薄膜114)具有可以是任何類型多邊形的形狀，諸如三角性、正方形、五邊形、六邊形、七邊形、八邊形等等。在另外的實施例中，換能器110c可具有圓形形狀。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會容易明白，各種不同形狀可包括各種配置的支撐梁140以及負定子116和正定子118的實例。

圖4圖示另一實施例換能器110d的頂視圖，所述另一實施例換能器110d包括襯底112、薄膜114、負定子116和正定子118。根據(jù)各種實施例，換能器110d類似于以上參照圖2a、2b和2c描述的換能器110a，具有不同類型的薄膜114。在這種實施例中，薄膜114是沿著兩個相對側(cè)錨定的正方形或矩形薄膜。薄膜114包括位于其它側(cè)的叉指型梳齒120b。換能器110d還包括負定子116的六個實例(三個實例位于兩個相對側(cè)中的每一側(cè))和正定子118的六個實例(三個實例位于兩個相對側(cè)中的每一側(cè))，每個定子結(jié)構(gòu)包括與薄膜114的叉指型梳齒120b交錯的叉指型梳齒120a。在其它實施例中，可包括正定子118和負定子116的任何數(shù)量的實例。在各種實施例中，正定子118和負定子116每個可包括2、4、6、8、10、12、14、16、18或20個實例，一半實例位于兩個相對側(cè)中的每一側(cè)。在其它特定實施例中，可包括正定子118和負定子116的超過20個實例。在其它特定實施例中，正定子118的一個實例覆蓋一側(cè)，并且負定子116的一個實例覆蓋相對側(cè)。

在各種實施例中，對換能器110a的元件的描述也適用于換能器110d的類似標號的元件，并且為了簡潔而將不會被重復(fù)。根據(jù)各種實施例，在薄膜114的兩側(cè)使用叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b可增加換能器110d的靈敏度。換能器110d被示出為具有叉指型梳齒120a，并且相應(yīng)地具有正定子118和負定子116，正定子118和負定子116被布置為靠近薄膜114被錨定到的邊緣。在其它實施例中，叉指型梳齒120a(并且相應(yīng)地，正定子118和負定子116)可被布置為比較靠近中心區(qū)域并且不在薄膜114被錨定到的邊緣附近。

如圖2a、2b、2c、3a、3b和4中所圖示的換能器110a、換能器110b、換能器110c和換能器110d每個包括具有特定數(shù)量的叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b的正定子118、負定子116和薄膜114。在其它實施例中，可包括任何數(shù)量的叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b。在特定實施例中，叉指型梳齒120a的數(shù)量和叉指型梳齒120b的數(shù)量從3變化到100。通常，對于每個邊緣，叉指型梳齒120a的數(shù)量比叉指型梳齒120b的數(shù)量多兩個，反之亦然。

另外，在各種實施例中，叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b每個具有從1μm變化到50μm的長度。另外，叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b的層厚度可從1μm變化到50μm。在各種實施例中，叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b的寬度從1μm變化到10μm。

圖5圖示實施例換能器的加工的實施例方法200的流程圖。加工的方法200包括步驟205、210、215、220、225、230、235、240、245和250。根據(jù)各種實施例，加工的方法200是例如形成換能器110a、換能器110b、換能器110c和換能器110d中的任何換能器的方法。在各種實施例中，步驟205包括：在襯底的第一主表面中形成溝槽。襯底可包括半導(dǎo)體材料(諸如，硅或鍺)或化合物半導(dǎo)體(諸如，sige、gaas、inp、gan或sic)。在替代實施例中，襯底可包括有機材料(諸如，玻璃或陶瓷)。襯底可以是晶片。

可在襯底的第一主表面中蝕刻溝槽?？赏ㄟ^應(yīng)用濕法蝕刻化學(xué)或干法蝕刻化學(xué)來蝕刻溝槽。例如，可通過應(yīng)用反應(yīng)離子蝕刻(rie)工藝來蝕刻溝槽。溝槽可交錯以便形成梳形驅(qū)動器中的兩組叉指型梳齒，諸如如以上參照圖2a、2b、2c、3a、3b和4所述的叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b。定子相對于薄膜偏移。在襯底中蝕刻的溝槽之間，未蝕刻的材料的邊緣或翅片分離溝槽。

在各種實施例中，在步驟210中，在步驟205中形成的溝槽的底表面和側(cè)壁以及襯底的頂表面被絕緣層覆蓋。具體地講，步驟210包括：在溝槽中沉積絕緣層。絕緣層可包括氧化物層、氮化物層和/或氧氮化物層。例如，絕緣層可以是氧化硅或teos氧化物層。替代地，絕緣層可以是氮化硅層。在步驟210中，絕緣層可被沉積或生長為共形層。絕緣層可被沉積，從而絕緣層僅覆蓋溝槽的底表面和側(cè)壁，而不覆蓋溝槽的中心部分。在一些實施例中，溝槽部分地被絕緣層填充。在一些實施例中，可通過應(yīng)用襯底的化學(xué)氣相沉積(cvd)工藝、物理氣相沉積(pvd)工藝、原子層沉積(ald)工藝或者濕式或干式氧化來沉積絕緣層的絕緣材料。

根據(jù)各種實施例，步驟215包括：沉積第一應(yīng)力層?？墒褂脜⒄詹襟E210描述的任何處理技術(shù)來沉積第一應(yīng)力層。第一應(yīng)力層可包括沉積有張應(yīng)力或壓縮應(yīng)力的材料。在各種實施例中，第一應(yīng)力層是高應(yīng)力材料。在特定實施例中，第一應(yīng)力層是具有大約1gpa的張應(yīng)力的氮化硅(sin)。在另一特定實施例中，第一應(yīng)力層是具有從大約400mpa變化到大約800mpa的張應(yīng)力的氮氧化硅(sion)。在其它實施例中，第一應(yīng)力層是低應(yīng)力材料。在特定實施例中，第一應(yīng)力層是具有大約100mpa的壓縮應(yīng)力的teos。在另一特定實施例中，第一應(yīng)力層是具有從大約100mpa變化到大約50mpa的壓縮應(yīng)力的硅(si)，所述壓縮應(yīng)力可例如取決于摻雜劑(諸如磷(p))注入。在各種實施例中，第一應(yīng)力層和絕緣層可以是同一層。

在各種實施例中，步驟220包括：對在步驟215中形成的第一應(yīng)力層進行圖案化。對第一應(yīng)力層進行圖案化可包括：應(yīng)用光致抗蝕劑，使用掩模圖案將光致抗蝕劑顯影，以及在暴露的區(qū)域中蝕刻第一應(yīng)力層。蝕刻第一應(yīng)力層可包括濕法化學(xué)蝕刻或干法化學(xué)蝕刻?？稍跍喜壑幸约霸谝r底的表面上除定子齒和襯底之間之外的每個地方蝕刻第一應(yīng)力層。例如，步驟220可包括：形成如以上參照圖2b和2c所述的圖案化的開口124和圖案化的開口128。

步驟225包括：在溝槽中沉積導(dǎo)電材料。所述導(dǎo)電材料可以是用于叉指型梳齒的齒材料。在一些實施例中，所述導(dǎo)電材料可填充溝槽。所述導(dǎo)電材料可以是金屬材料。所述金屬材料可包括純金屬、合金和/或化合物。在一些實施例中，所述金屬材料可例如包括從包括al、cu、ni和si的組中選擇的一種或多種元素。特定實施例包括純鋁、鋁合金、鋁化合物、純銅、銅合金、銅化合物、純鎳、鎳合金和鎳化合物。在一個特定實施例中，所述導(dǎo)電材料是alsicu。在其它實施例中，所述導(dǎo)電材料可包括導(dǎo)電聚合物。在另其它實施例中，所述導(dǎo)電材料包括摻雜半導(dǎo)體(諸如，摻雜硅)。摻雜硅可包括摻雜多晶硅和/或摻雜單晶硅。摻雜硅可被原位摻雜。

在各種實施例中，導(dǎo)電材料可被以不同方式(諸如，濺射、pvd、cvd或ald)沉積。可作為單個步驟(例如，溝槽可被填充(例如，完全填充))或在兩個或更多個步驟中沉積導(dǎo)電材料。當導(dǎo)電材料包括金屬材料時，可能的是通過電流沉積來沉積導(dǎo)電材料。導(dǎo)電材料可被直接沉積在絕緣層和第一應(yīng)力層上。除了沉積在溝槽中之外，導(dǎo)電層還可以被沉積以形成薄膜，諸如如以上參照圖2a、2b、2c、3a、3b和4所述的薄膜114。

在各種實施例中，步驟230包括：對導(dǎo)電材料進行圖案化。在步驟230中對導(dǎo)電材料進行圖案化可包括：形成叉指型梳齒、薄膜、第一定子和第二定子(諸如，例如分別如以上參照圖2a、2b、2c、3a、3b和4所述的正定子118和負定子116)以及接觸器(諸如，例如接觸墊)。在這種實施例中，步驟230包括：在導(dǎo)電材料上方沉積光致抗蝕劑，以及諸如通過使用掩模圖案將光致抗蝕劑顯影來結(jié)構(gòu)化光致抗蝕劑。導(dǎo)電材料的露出部分隨后被去除?；趫D案化的光致抗蝕劑，導(dǎo)電材料可在某些區(qū)域中被向下蝕刻至絕緣層或第一應(yīng)力層。在這種實施例中，形成在溝槽中的導(dǎo)電材料不被去除。溝槽中的導(dǎo)電材料可形成齒，諸如叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b。在各種實施例中，可通過應(yīng)用濕法蝕刻或干法蝕刻化學(xué)來去除導(dǎo)電材料。例如，當導(dǎo)電材料包括半導(dǎo)體(例如，摻雜半導(dǎo)體，諸如摻雜硅)時，可利用koh、或hno3和hf的酸溶液來蝕刻導(dǎo)電材料。在另一實施例中，利用由sf6或cl2遞送的氯或氟的等離子體工藝可被用于去除導(dǎo)電材料。

在各種實施例中，當?shù)竭_絕緣層或第一應(yīng)力層的頂表面時，可停止導(dǎo)電材料的蝕刻工藝。在一些實施例中，通過終點檢測或通過定時來停止蝕刻工藝(絕緣層的層厚度遠小于溝槽中的齒的深度)。在各種實施例中，僅溝槽被利用導(dǎo)電材料填充，并且在第一導(dǎo)電材料和另外的導(dǎo)電材料被沉積以形成薄膜和一個或多個定子區(qū)域之后，沉積第一應(yīng)力層。

步驟230還可包括：形成接觸墊和薄膜。薄膜和接觸墊可被形成在襯底中或形成在襯底上。接觸墊和薄膜包括導(dǎo)電材料。在替代實施例中，接觸墊可以在接觸墊位置進行硅化。可通過在導(dǎo)電材料上形成金屬材料來形成硅化墊。所述金屬材料可包括來自包括ni、co和ti的組的一種或多種元素。導(dǎo)電材料和金屬材料可被退火以形成硅化物。在一些實施例中，接觸墊被鈍化。

在步驟230中形成叉指型梳齒和薄膜之后，步驟235包括：沉積第二應(yīng)力層。在步驟235中沉積第二應(yīng)力層可包括以上參照在步驟215中沉積第一應(yīng)力層所描述的所有特征。在步驟235中沉積第二應(yīng)力層之后，步驟240包括：對第二應(yīng)力層進行圖案化?？扇缫陨蠀⒄詹襟E220所描述的那樣執(zhí)行在步驟240中對第二應(yīng)力層進行圖案化。在各種實施例中，第二應(yīng)力層可被圖案化以在溝槽中以及在襯底的表面上除定子齒和襯底之間之外的每個地方被去除。例如，步驟240可包括：形成如以上參照圖2b和2c所述的圖案化的開口122和圖案化的開口126。

根據(jù)各種實施例，步驟245包括：從后表面或背面對襯底進行蝕刻。在這種實施例中，利用定向蝕刻對襯底進行蝕刻。例如，利用bosch工藝蝕刻對襯底進行蝕刻。應(yīng)用這種背面蝕刻，從而在步驟225和230中形成并且圖案化的薄膜(諸如，如以上參照圖2a、2b、2c、3a、3b和4所述的薄膜114)下方去除襯底，并且從而襯底保持在定子下方。在特定實施例中，通過步驟210的絕緣層來停止背面蝕刻。在這種實施例中，叉指型梳齒被嵌入在絕緣層中并且保持不動并且不被蝕刻。在各種實施例中，步驟245包括：在薄膜和叉指型梳齒下方形成腔，諸如以上參照圖2a、2b、2c、3a、3b和4中的腔113描述的。

在替代實施例中，利用濕法蝕刻(包括例如koh)蝕刻襯底背面。在另一實施例中，利用干法蝕刻至溝槽的平面和隨后的濕法蝕刻（具有例如相對于絕緣層的蝕刻速度的較高襯底選擇性，諸如較高硅選擇性）的組合來蝕刻襯底背面。

根據(jù)各種實施例，步驟250包括：使用釋放蝕刻來去除在步驟210中形成的絕緣層。在這種實施例中，利用濕法蝕刻或干法蝕刻來去除絕緣層。例如，通過應(yīng)用基于hf的溶液或蒸汽來蝕刻絕緣層。在步驟250之后，換能器被釋放，并且具有叉指型梳齒(例如，叉指型梳齒120b)的薄膜(例如，薄膜114)自由移動。另外，在釋放蝕刻之后，如以上參照圖2a、2b、2c、3a、3b和4所述的定子(諸如，正定子118和負定子116)可偏轉(zhuǎn)至靜止位置。在特定實施例中，在釋放蝕刻之后，如上所述，叉指型梳齒120a可相對于叉指型梳齒120b偏轉(zhuǎn)至偏移位置。在這種實施例中，定子中的一個或一些(例如，正定子118)可向上偏轉(zhuǎn)，并且定子中的一個或一些(例如，負定子116)可向下偏轉(zhuǎn)。在這種各種實施例中，定子齒可與薄膜中的薄膜齒互鎖或交錯。在步驟245中形成的腔位于薄膜下方，以使得薄膜能夠相對于定子上下移動。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將會容易明白加工的方法的另外修改(包括工藝步驟的添加或替換)。在2013年1月15日提交的標題為“combmemsdeviceandmethodofmakingacombmemsdevice”的共同未決美國專利申請中描述了參照叉指型梳齒換能器對處理步驟的另外描述，所述共同未決美國專利申請的全部內(nèi)容通過引用包含在本文中。

圖6a、6b、6c、6d、6e和6f圖示實施例換能器的各部分的剖視圖。根據(jù)各種實施例，圖6a、6b、6c、6d、6e和6f描述從襯底延伸到定子的叉指型梳齒的擴展部分150a、150b、150c、150d、150e和150f。例如，擴展部分150a、150b、150c、150d、150e和150f可被視為從襯底112延伸到正定子118或負定子116的叉指型梳齒120a的部分的實施例實現(xiàn)方式，如以上參照圖2a、2b、2c、3a、3b和4所述。另外，圖6a、6b、6c、6d、6e和6f被圖示以便關(guān)于以上參照圖5描述的加工的方法200增進理解。

在各種實施例中，擴展部分150a、150b、150c、150d、150e和150f包括底結(jié)構(gòu)層152、底應(yīng)力層154、導(dǎo)電層156、頂應(yīng)力層158和頂結(jié)構(gòu)層160。在一些實施例中，底結(jié)構(gòu)層152和頂結(jié)構(gòu)層160是氧化硅或teos氧化物。在其它實施例中，底結(jié)構(gòu)層152和頂結(jié)構(gòu)層160是諸如以上參照圖5中的襯底或步驟210的絕緣層描述的其它類型的介電材料或結(jié)構(gòu)材料。底應(yīng)力層154和頂應(yīng)力層158包括如以上參照圖5中的步驟215的第一應(yīng)力層和步驟235的第二應(yīng)力層所述的任何材料。例如，在特定實施例中，底應(yīng)力層154和頂應(yīng)力層158由氮化硅形成。在各種實施例中，導(dǎo)電層156包括如以上參照圖5中的步驟225的導(dǎo)電材料所述的任何材料。例如，在特定實施例中，導(dǎo)電層156由多晶硅形成。

根據(jù)各種實施例，擴展部分150a包括平衡的底應(yīng)力層154和頂應(yīng)力層158。底應(yīng)力層154的層應(yīng)力由頂應(yīng)力層158的層應(yīng)力平衡。在這種實施例中，底應(yīng)力層154和頂應(yīng)力層158的層應(yīng)力是張應(yīng)力或壓縮應(yīng)力。另外，為了平衡層應(yīng)力，底應(yīng)力層154和頂應(yīng)力層158大致相等。

在各種實施例中，擴展部分150b包括底應(yīng)力層154中的圖案化的開口164和頂應(yīng)力層158中的圖案化的開口162。例如，圖案化的開口162和圖案化的開口164可對應(yīng)于圖案化的開口122、圖案化的開口124、圖案化的開口126和圖案化的開口128中的任何圖案化的開口。另外，可如以上參照圖5中的步驟220所述的那樣形成圖案化的開口162和圖案化的開口164。如圖所示，由于圖案化的開口164，導(dǎo)電層156可在圖案化的開口處包括彎曲或凸起。類似地，由于圖案化的開口162，頂應(yīng)力層158可在圖案化的開口164上方包括彎曲或凸起。

在各種實施例中，為了去除導(dǎo)電層156和頂應(yīng)力層158中的彎曲或凸起，擴展部分150c包括替代于圖案化的開口164的填充材料168。填充材料168可具有與圖案化的開口164相同的形狀，并且可以相同的方式形成，但包括利用填充材料168填充圖案化的開口的另一步驟。在這種實施例中，在諸如以上參照圖5中的步驟250所述的釋放蝕刻期間去除填充材料168。在各種實施例中，填充材料168可包括氧化物、氮化物或氧氮化物。在特定實施例中，填充材料168是teos氧化物。在包括填充材料168的各種實施例中，化學(xué)機械拋光(cmp)工藝可被應(yīng)用以在中間加工步驟使所述表面平面化。例如，在形成具有圖案化的開口的底應(yīng)力層154并且沉積填充材料168之后，可應(yīng)用cmp工藝。在各種實施例中，下沉部166是頂結(jié)構(gòu)層160中的在頂應(yīng)力層158中的圖案化的開口上方的凹入部、彎曲或孔。

根據(jù)各種實施例，擴展部分150d、150e和150f對應(yīng)于擴展部分150a、150b和150c，但每個擴展部分包括更厚的導(dǎo)電層156。在這種實施例中，以上參照擴展部分150a、150b和150c提供的描述適用于擴展部分150a、150b和150c的類似標號的元件，并且為了簡潔而將不會被重復(fù)。在各種實施例中，導(dǎo)電層156的厚度可從100nm變化到2μm。在更具體的實施例中，導(dǎo)電層156的厚度從200nm變化到800nm。在諸如由擴展部分150a、150b和150c描述的特定實施例中，導(dǎo)電層156具有150nm的厚度。在諸如由擴展部分150d、150e和150f描述的特定實施例中，導(dǎo)電層156具有660nm的厚度。

在各種實施例中，頂應(yīng)力層158和底應(yīng)力層154的厚度可從50nm變化到1μm。在更具體的實施例中，頂應(yīng)力層158和底應(yīng)力層154的厚度從100nm變化到500nm。在諸如由擴展部分150a、150b、150c、150d、150e和150f描述的特定實施例中，頂應(yīng)力層158和底應(yīng)力層154具有140nm的厚度。

圖7圖示又另一實施例換能器170的剖視圖，所述另一實施例換能器170類似于如以上參照圖2a、2b、2c、3a、3b和4所述的換能器110a、換能器110b、換能器110c和換能器110d，其中添加了導(dǎo)電或隔離層172和襯底174。雖然換能器170被示出為沒有完整薄膜114、叉指型梳齒120a和叉指型梳齒120b，但這些元件被包括在換能器170中，并且被從附圖省略以便簡化圖示。具體地講，以上參照圖2a、2b、2c、3a、3b和4中的換能器110a、換能器110b、換能器110c和換能器110d描述的每個元件也適用于圖7中的類似標號的元件。

襯底174可以是半導(dǎo)體襯底，諸如硅。在各種實施例中，以上參照圖5中的加工的方法200的襯底描述的任何材料也可被用于襯底174。在這種實施例中，襯底112是結(jié)構(gòu)材料(諸如，teos氧化物)，所述結(jié)構(gòu)材料被形成并且圖案化以支撐正定子118、負定子116和薄膜114。另外，通過諸如以上參照圖5中的步驟245描述的背面蝕刻工藝，腔113被形成在襯底174和襯底112兩者中。

在各種實施例中，背面蝕刻工藝可在襯底174和襯底112中形成沒有精確地控制的尺寸(諸如，直徑)的粗糙側(cè)壁。在這種實施例中，導(dǎo)電層172可被更精確地圖案化以清楚地定義開口的尺寸(諸如，直徑)，以便通過保護正定子118、負定子116和薄膜114免受襯底174和襯底112中的粗糙側(cè)壁的影響來更清楚地控制加工的換能器的電氣特性。在一些實施例中，導(dǎo)電層172是多晶硅。在其它實施例中，導(dǎo)電層172是金屬，諸如例如銅、鋁、金或鉑。導(dǎo)電層172可包括以上參照圖5中的步驟225的導(dǎo)電材料描述的任何材料。根據(jù)各種實施例，導(dǎo)電層172和襯底174可被包括于在本文中描述的任何實施例換能器(諸如，例如換能器110a、換能器110b、換能器110c和換能器110d)中。

圖8圖示實施例換能器的加工的另一實施例方法300的流程圖。加工的方法300包括步驟305、310、315、320、325、330和335。根據(jù)各種實施例，加工的方法300是例如形成換能器110a、換能器110b、換能器110c和換能器110d中的任何換能器的方法。在各種實施例中，步驟305包括：在襯底中形成多個溝槽。步驟310包括：在所述多個溝槽中形成梳齒。在步驟310之后或與步驟310同時，步驟315包括：形成連接到梳齒的第一子集的薄膜。

在各種實施例中，步驟320包括：形成連接到梳齒的第二子集的第一擴展層，其中第一擴展層包括第一本征應(yīng)力。步驟325包括：形成連接到梳齒的第三子集的第二擴展層，其中第二擴展層包括第二本征應(yīng)力。第一本征應(yīng)力和第二本征應(yīng)力可以是壓縮應(yīng)力或張應(yīng)力。另外，通過在第一擴展層和第二擴展層中進行圖案化可影響第一本征應(yīng)力和第二本征應(yīng)力中的每個。例如，第一擴展層和第二擴展層每個可包括多個層，并且所述多個層可被圖案化為具有不同圖案以便產(chǎn)生引起第一擴展層和第二擴展層的不同靜止偏轉(zhuǎn)的層應(yīng)力。

根據(jù)各種實施例，步驟330包括：在襯底中在梳齒、薄膜、第一擴展層和第二擴展層下方形成腔。步驟335包括：在釋放蝕刻中釋放薄膜、第一擴展層和第二擴展層。在這種實施例中，第一本征應(yīng)力在釋放蝕刻期間使第一擴展層沿第一方向偏轉(zhuǎn)，并且第二本征應(yīng)力在釋放蝕刻期間使第二擴展層沿第二方向偏轉(zhuǎn)。第二方向不同于第一方向。例如，第一方向可以是向上，并且第二方向可以是向下。

在各種實施例中，步驟305、310、315、320、325、330和335中的任何步驟可包括如以上參照圖5中的加工的方法200所述的細節(jié)。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會容易明白，步驟305、310、315、320、325、330和335可基于不同實施例而被修改、替換和重新布置。另外的步驟也可被添加到加工的方法300。

根據(jù)實施例，一種mems裝置包括：可偏轉(zhuǎn)薄膜，包括第一多個靜電梳齒；第一錨定結(jié)構(gòu)，包括與第一多個靜電梳齒的第一子集交錯的第二多個靜電梳齒；和第二錨定結(jié)構(gòu)，包括與第一多個靜電梳齒的第二子集交錯的第三多個靜電梳齒。第二多個靜電梳齒相對于第一多個靜電梳齒沿第一方向偏移，并且第三多個靜電梳齒相對于第一多個靜電梳齒沿第二方向偏移，其中第一方向不同于第二方向。這個方面的其它實施例包括對應(yīng)的系統(tǒng)、設(shè)備和處理器，每個系統(tǒng)、設(shè)備和處理器被配置為執(zhí)行實施例方法。

在各種實施例中，可偏轉(zhuǎn)薄膜在第一平面上延伸，并且第一方向和第二方向兩者都包括第一平面的平面外分量。在一些實施例中，可偏轉(zhuǎn)薄膜包括多邊形薄膜、圓形薄膜和橢圓形薄膜之一。具體地講，可偏轉(zhuǎn)薄膜可包括矩形薄膜?？善D(zhuǎn)薄膜可包括八邊形薄膜。

在各種實施例中，可偏轉(zhuǎn)薄膜沿著可偏轉(zhuǎn)薄膜的第一邊緣被錨定到支撐結(jié)構(gòu)。在這種實施例中，第一多個靜電梳齒可連接到可偏轉(zhuǎn)薄膜的第二邊緣，其中第一邊緣和第二邊緣位于可偏轉(zhuǎn)薄膜的相對側(cè)。在其它實施例中，可偏轉(zhuǎn)薄膜沿著可偏轉(zhuǎn)薄膜的第一邊緣被錨定到第一支撐結(jié)構(gòu)，并且沿著可偏轉(zhuǎn)薄膜的第二邊緣被錨定到第二支撐結(jié)構(gòu)。在另其它實施例中，可偏轉(zhuǎn)薄膜分別在可偏轉(zhuǎn)薄膜的四個拐角被錨定到第一支撐結(jié)構(gòu)、第二支撐結(jié)構(gòu)、第三支撐結(jié)構(gòu)和第四支撐結(jié)構(gòu)。

在各種實施例中，第一錨定結(jié)構(gòu)還包括連接到第二多個靜電梳齒的第一擴展部分，第一擴展部分具有第一內(nèi)應(yīng)力，第一內(nèi)應(yīng)力被配置為使第二多個靜電梳齒相對于第一多個靜電梳齒沿第一方向偏移，以及第二錨定結(jié)構(gòu)還包括連接到第三多個靜電梳齒的第二擴展部分，第二擴展部分具有第二內(nèi)應(yīng)力，第二內(nèi)應(yīng)力被配置為使第三多個靜電梳齒相對于第一多個靜電梳齒沿第二方向偏移。在這種實施例中，第一擴展部分包括被配置為產(chǎn)生第一內(nèi)應(yīng)力的兩個材料層，以及第二擴展部分包括被配置為產(chǎn)生第二內(nèi)應(yīng)力的兩個材料層。第一擴展部分和第二擴展部分可包括相同兩種材料的兩個材料層，其中所述相同兩種材料中的第一材料包括多晶硅并且所述相同兩種材料中的第二材料包括氮化硅。在其它實施例中，第一擴展部分和第二擴展部分可包括相同兩種材料的兩個材料層，其中所述相同兩種材料中的第一材料包括金屬并且所述相同兩種材料中的第二材料包括絕緣體。

在各種實施例中，所述mems裝置還包括：襯底，包括腔，其中所述腔位于可偏轉(zhuǎn)薄膜下方。在這種實施例中，所述mems裝置還包括：支撐層，形成在腔周圍并且支撐可偏轉(zhuǎn)薄膜、第一錨定結(jié)構(gòu)和第二錨定結(jié)構(gòu)。在這種實施例中，所述mems裝置還包括：導(dǎo)電層，形成在位于腔周圍的支撐層中并且延伸到腔中。

根據(jù)實施例，一種mems裝置包括薄膜、第一錨定結(jié)構(gòu)和第二錨定結(jié)構(gòu)，所述薄膜包括膜片部分和第一梳齒部分。第一梳齒部分包括第一多個靜電梳齒。第一錨定結(jié)構(gòu)包括：第一錨定部分，固定到襯底；第一擴展部分，延伸遠離第一錨定部分；和第二梳齒部分，包括與第一多個靜電梳齒的第一子集交錯的第二多個靜電梳齒。第一擴展部分包括具有第一本征應(yīng)力的第一材料，所述第一本征應(yīng)力使第一擴展部分沿第一方向偏轉(zhuǎn)。第二錨定結(jié)構(gòu)包括：第二錨定部分，固定到襯底；第二擴展部分，延伸遠離第二錨定部分；和第三梳齒部分，包括與第一多個靜電梳齒的第二子集交錯的第三多個靜電梳齒。第二擴展部分包括具有第二本征應(yīng)力的第二材料，所述第二本征應(yīng)力使第二擴展部分沿第二方向偏轉(zhuǎn)，其中第二方向與第一方向相反。這個方面的其它實施例包括對應(yīng)的系統(tǒng)、設(shè)備和處理器，每個系統(tǒng)、設(shè)備和處理器被配置為執(zhí)行實施例方法。

在各種實施例中，膜片部分包括多邊形膜片、圓形膜片和橢圓形膜片之一。具體地講，膜片部分包括八邊形膜片。在另一特定實施例中，膜片部分包括矩形膜片。在這種實施例中，矩形膜片沿著矩形膜片的第一邊緣被錨定到第三錨定結(jié)構(gòu)，以及第一梳齒部分沿著矩形膜片的第二邊緣連接到矩形膜片，其中第一邊緣與第二邊緣相對。

在各種實施例中，第一材料包括一起具有第一本征應(yīng)力的第一多個材料層，所述第一多個材料層中的至少一個材料層被圖案化，以及第二材料包括一起具有第二本征應(yīng)力的第二多個材料層，所述第二多個材料層中的至少一個材料層被圖案化。在這種實施例中，第一多個材料層包括頂絕緣層、中間導(dǎo)電層和底絕緣層，其中第一多個材料層中的頂絕緣層和底絕緣層根據(jù)不同掩模圖案被圖案化。另外，在這種實施例中，第二多個材料層包括頂絕緣層、中間導(dǎo)電層和底絕緣層，其中第二多個材料層中的頂絕緣層和底絕緣層根據(jù)不同掩模圖案被圖案化。

根據(jù)實施例，一種差動mems聲換能器包括：第一錨定器；可偏轉(zhuǎn)薄膜；和第一差動靜電梳齒驅(qū)動器，連接到可偏轉(zhuǎn)薄膜和并且連接到第一錨定器。第一差動靜電梳齒驅(qū)動器包括多個叉指型靜電梳齒，所述多個叉指型靜電梳齒包括第一部分和第二部分，第一部分具有所述多個叉指型靜電梳齒之間的第一偏移，第二部分具有所述多個叉指型靜電梳齒之間的第二偏移。第一偏移處于與第二偏移不同的方向。這個方面的其它實施例包括對應(yīng)的系統(tǒng)、設(shè)備和處理器，每個系統(tǒng)、設(shè)備和處理器被配置為執(zhí)行實施例方法。

在各種實施例中，可偏轉(zhuǎn)薄膜包括多邊形薄膜、圓形薄膜和橢圓形薄膜之一。具體地講，可偏轉(zhuǎn)薄膜可包括矩形薄膜。在一些實施例中，矩形薄膜包括矩形片狀薄膜，所述矩形片狀薄膜在矩形片狀薄膜的第一邊緣被錨定到第二錨定器并且在矩形片狀薄膜的第二邊緣連接到第一差動靜電梳齒驅(qū)動器。

在各種實施例中，差動mems聲換能器還包括連接到可偏轉(zhuǎn)薄膜并且連接到第二錨定器的第二差動靜電梳齒驅(qū)動器。在這種實施例中，第二差動靜電梳齒驅(qū)動器包括：多個叉指型靜電梳齒，包括第一部分和第二部分，第一部分具有所述多個叉指型靜電梳齒之間的第一偏移，第二部分具有所述多個叉指型靜電梳齒之間的第二偏移，其中第一偏移處于與第二偏移不同的方向。矩形薄膜可在矩形薄膜的第一邊緣錨定到第三錨定器，在矩形薄膜的第二邊緣錨定到第四錨定器，在矩形薄膜的第三邊緣連接到第一差動靜電梳齒驅(qū)動器，以及在矩形薄膜的第四邊緣連接到第二差動靜電梳齒驅(qū)動器。在這種實施例中，第二邊緣與第一邊緣相對，并且第四邊緣與第三邊緣相對。

在各種實施例中，差動mems聲換能器還包括：第二差動靜電梳齒驅(qū)動器，連接到可偏轉(zhuǎn)薄膜并且連接到第二錨定器，第二差動靜電梳齒驅(qū)動器包括多個叉指型靜電梳齒，所述多個叉指型靜電梳齒包括第一部分和第二部分，第一部分具有所述多個叉指型靜電梳齒之間的第一偏移，第二部分具有所述多個叉指型靜電梳齒之間的第二偏移，其中第一偏移處于與第二偏移不同的方向。在這種實施例中，差動mems聲換能器還包括：第三差動靜電梳齒驅(qū)動器，連接到可偏轉(zhuǎn)薄膜并且連接到第三錨定器，第三差動靜電梳齒驅(qū)動器包括多個叉指型靜電梳齒，所述多個叉指型靜電梳齒包括第一部分和第二部分，第一部分具有所述多個叉指型靜電梳齒之間的第一偏移，第二部分具有所述多個叉指型靜電梳齒之間的第二偏移，其中第一偏移處于與第二偏移不同的方向。在這種實施例中，差動mems聲換能器還包括：第四差動靜電梳齒驅(qū)動器，連接到可偏轉(zhuǎn)薄膜并且連接到第四錨定器，第四差動靜電梳齒驅(qū)動器包括多個叉指型靜電梳齒，所述多個叉指型靜電梳齒包括第一部分和第二部分，第一部分具有所述多個叉指型靜電梳齒之間的第一偏移，第二部分具有所述多個叉指型靜電梳齒之間的第二偏移，其中第一偏移處于與第二偏移不同的方向。在這種實施例中，矩形薄膜在矩形薄膜的第一拐角錨定到第五錨定器，在矩形薄膜的第二拐角錨定到第六錨定器，在矩形薄膜的第三拐角錨定到第七錨定器，在矩形薄膜的第四拐角錨定到第八錨定器，在矩形薄膜的第一邊緣連接到第一差動靜電梳齒驅(qū)動器，在矩形薄膜的第二邊緣連接到第二差動靜電梳齒驅(qū)動器，在矩形薄膜的第三邊緣連接到第三差動靜電梳齒驅(qū)動器，以及在矩形薄膜的第四邊緣連接到第四差動靜電梳齒驅(qū)動器。

根據(jù)實施例，一種加工mems裝置的方法包括：在襯底中形成多個溝槽；在所述多個溝槽中形成梳齒；形成連接到梳齒的第一子集的薄膜；形成連接到梳齒的第二子集的第一擴展層，其中第一擴展層包括第一本征應(yīng)力；形成連接到梳齒的第三子集的第二擴展層，其中第二擴展層包括第二本征應(yīng)力；在襯底中在梳齒、薄膜、第一擴展層和第二擴展層下方形成腔；以及在釋放蝕刻中釋放薄膜、第一擴展層和第二擴展層。第一本征應(yīng)力在釋放蝕刻期間使第一擴展層沿第一方向偏轉(zhuǎn)，以及第二本征應(yīng)力在釋放蝕刻期間使第二擴展層沿第二方向偏轉(zhuǎn)，其中第二方向不同于第一方向。這個方面的其它實施例包括對應(yīng)的系統(tǒng)、設(shè)備和處理器，每個系統(tǒng)、設(shè)備和處理器被配置為執(zhí)行實施例方法。

在各種實施例中，在所述多個溝槽中形成梳齒包括：在所述多個溝槽的側(cè)壁和底部沉積絕緣層；以及在溝槽中沉積導(dǎo)電材料。在這種實施例中，形成連接到梳齒的第一子集的薄膜可包括：在與在溝槽中沉積導(dǎo)電材料相同的沉積步驟期間在襯底的平坦部分上沉積導(dǎo)電材料；以及對襯底的平坦部分上的導(dǎo)電材料進行圖案化以形成薄膜。在一些實施例中，形成第一擴展層并且形成第二擴展層包括：沉積第一絕緣層；利用第一圖案對第一絕緣層進行圖案化；沉積第一導(dǎo)電層；沉積第二絕緣層；以及利用第二圖案對第二絕緣層進行圖案化，其中第二圖案不同于第一圖案。

根據(jù)在本文中描述的一些實施例，實施例換能器的優(yōu)點可包括低聲噪聲、低吸合風(fēng)險、差動轉(zhuǎn)化輸出信號、高靈敏度水平和大動態(tài)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)人員而言是顯而易見的。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)該包括任何這種修改或?qū)嵤├?/p>