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用于MEMS麦克风的压力检测系统及方法

文献发布时间:2023-06-19 18:37:28


用于MEMS麦克风的压力检测系统及方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域,具体而言涉及一种用于MEMS麦克风的压力检测系统及方法。

背景技术

MEMS(Micro Electro Mechanical System,微机电系统)麦克风主要包括振膜与背极板,且振膜与背极板之间具有间隙。声音作用于振膜时会导致振膜振动、变形,振膜与背极板之间的间隙将会改变,使得振膜与背极板之间的电容值发生改变,从而电容值的变化可以转换为电信号输出。

为了进一步提高MEMS麦克风的性能,部分MEMS麦克风中通过设置封闭空腔来降低寄生电容和环境噪音的干扰,例如双振膜麦克风,利用两层振膜分别与背极板构成电容结构,两层振膜之间具有低压封闭空腔。MEMS麦克风封闭空腔内的压力越小(也即真空度越高),就能够越有效地降低寄生电容和环境噪音的干扰。因此,需要提供压力检测系统及方法来准确检测MEMS麦克风中的封闭空腔的压力。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题,根据本申请的第一方面,提供了一种用于MEMS麦克风的压力检测系统,其中,待检测器件包括衬底、位于所述衬底上的背极板层、位于所述背极板层上且中部具有第一空腔的第一支撑层、位于所述第一支撑层上的第一振膜层、位于所述背极板层上且中部具有第二空腔的第二支撑层、位于所述第二支撑层上的第二振膜层和密封部,其中,所述第一振膜层中具有第一释放孔,所述第二振膜层中具有第二释放孔,所述密封部封闭所述第二释放孔,以在所述背极板层、所述第二支撑层、所述第二振膜层和所述密封部之间形成封闭空腔;

压力检测系统包括:

封闭腔体,所述封闭腔体用于容纳所述待检测器件;

电容检测单元,所述电容检测单元用于检测所述背极板层与第一振膜层之间的第一电容值,以及所述背极板层与第二振膜层之间的第二电容值;

降压单元,所述降压单元用于降低所述封闭腔体内的压力;

压力检测单元,所述压力检测单元用于检测所述封闭腔体内的压力值。

示例性地,所述待检测器件被配置为:通过所述密封部封闭所述第二振膜层中的所述第二释放孔形成所述封闭空腔时,所述第二振膜层和所述背极板层的正对面积与所述第一振膜层和所述背极板层的正对面积存在第一预设比例关系,所述第二振膜层和所述背极板层的距离与所述第一振膜层和所述背极板层的距离存在第二预设比例关系,所述背极板层和所述第一振膜层之间的电容值与所述背极板层和所述第二振膜层之间的电容值存在第三预设比例关系,其中,所述第三预设比例关系由所述第二预设比例关系和所述第二预设比例关系确定。

示例性地,所述待检测器件被配置为:通过所述密封部封闭所述第二振膜层中的所述第二释放孔形成所述封闭空腔时,所述第二振膜层和所述背极板层的正对面积与所述第一振膜层和所述背极板层的正对面积相等,所述第二振膜层和所述背极板层的距离与所述第一振膜层和所述背极板层的距离相等,所述背极板层和所述第一振膜层之间的电容值与所述背极板层和所述第二振膜层之间的电容值相等。

示例性地,所述压力检测系统还包括:

控制器,所述控制器与所述电容检测单元、所述降压单元和所述压力检测单元连接,用于在所述待检测器件容纳于所述封闭腔体中时,控制所述降压单元逐步降低所述封闭腔体内的压力,获取所述第一电容值、所述第二电容值和所述压力值,并输出所述第一电容值和所述第二电容值满足所述第三预设比例关系时的所述压力值。

示例性地,所述降压单元包括连接于所述封闭腔体的真空泵或抽气风机;

所述电容检测单元包括万用表或电容检测仪;

所述压力检测单元包括设置于所述封闭腔体中的气体压力传感器或设置于所述封闭腔体上的压力表。

示例性地,所述压力检测系统还包括:

增压单元,所述增压单元用于增大所述封闭腔体内的压力。

示例性地,所述增压单元包括连接于所述封闭腔体的增压泵。

示例性地,所述衬底的材质包括硅;

所述背极板层的材质包括多晶硅;

所述第一支撑层和所述第二支撑层的材质均包括氧化硅;

所述第一振膜层和所述第二支撑层的材质均包括多晶硅;

所述密封部的材质包括氮化硅。

根据本申请的第二方面,提供了一种用于MEMS麦克风的压力检测方法,包括:

提供待检测器件,所述待检测器件包括衬底、位于所述衬底上的背极板层、位于所述背极板层上且中部具有第一空腔的第一支撑层、位于所述第一支撑层上的第一振膜层、位于所述背极板层上且中部具有第二空腔的第二支撑层、位于所述第二支撑层上的第二振膜层和密封部,其中,所述第一振膜层中具有第一释放孔,所述第二振膜层中具有第二释放孔,所述密封部封闭所述第二释放孔,以在所述背极板层、所述第二支撑层、所述第二振膜层和所述密封部之间形成封闭空腔;

将所述待检测器件置于封闭腔体中,检测所述背极板层与第一振膜层之间的第一电容值,检测所述背极板层与第二振膜层之间的第二电容值,检测所述封闭腔体内的压力值;

逐步降低所述封闭腔体中的压力,根据所述第一电容值、所述第二电容值和所述封闭腔体内的压力值确定所述封闭空腔中的压力值。

示例性地,所述待检测器件被配置为:通过所述密封部封闭所述第二振膜层中的所述第二释放孔形成所述封闭空腔时,所述第二振膜层和所述背极板层的正对面积与所述第一振膜层和所述背极板层的正对面积存在第一预设比例关系,所述第二振膜层和所述背极板层的距离与所述第一振膜层和所述背极板层的距离存在第二预设比例关系,所述背极板层与所述第一振膜层之间的电容值与所述背极板层与所述第二振膜层之间的电容值存在第三预设比例关系,其中,所述第三预设比例关系由所述第二预设比例关系和所述第二预设比例关系确定。

示例性地,所述逐步降低所述封闭腔体中的压力,根据第一电容值、所述第二电容值和所述封闭腔体内的压力值确定所述封闭空腔中的压力值,包括:

逐步降低所述封闭腔体中的压力,直至所述第一电容值和所述第二电容值满足所述第三预设比例关系;

获取所述第一电容值和所述第二电容值满足所述第三预设比例关系时所述封闭腔体内的压力值,所述封闭空腔中的压力值为所述第一电容值和所述第二电容值满足所述第三预设比例关系时所述封闭腔体内的压力值。

示例性地,所述待检测器件被配置为:通过所述密封部封闭所述第二振膜层中的所述第二释放孔形成所述封闭空腔时,所述第二振膜层和所述背极板层的正对面积与所述第一振膜层和所述背极板层的正对面积相等,所述第二振膜层和所述背极板层的距离与所述第一振膜层和所述背极板层的距离相等,所述背极板层与所述第一振膜层之间的电容值与所述背极板层与所述第二振膜层之间的电容值相等。

示例性地,所述提供待检测器件,包括:

提供衬底;

在所述衬底上沉积背极板层;

在所述背极板层上沉积所述第一支撑层和所述第二支撑层;

在所述第一支撑层上沉积第一振膜层,在所述第二支撑层上沉积第二振膜层;

刻蚀所述第一振膜层形成所述第一释放孔,刻蚀所述第二振膜层形成所述第二释放孔;

通过所述第一释放孔刻蚀所述第一支撑层形成所述第一空腔,通过所述第二释放孔刻蚀所述第二支撑层形成所述第二空腔;

在所述第二振膜层上形成所述密封部,所述密封部封闭所述第二释放孔。

示例性地,所述逐步降低所述封闭腔体中的压力,根据所述第一电容值、所述第二电容值和所述封闭腔体内的压力值确定所述封闭空腔中的压力值之前,还包括步骤:

将所述封闭腔体中的当前压力增大至预设压力。

示例性地,所述衬底的材质包括硅;

所述背极板层的材质包括多晶硅;

所述第一支撑层和所述第二支撑层的材质均包括氧化硅;

所述第一振膜层和所述第二支撑层的材质均包括多晶硅;

所述密封部的材质包括氮化硅。

根据本申请的用于MEMS麦克风的压力检测系统及方法,能够根据第一振膜层、第二振膜层和背极板层之间的电容随封闭腔体内的压力变化,准确地获取背极板层、第二支撑层、第二振膜层和密封部之间形成的封闭空腔的压力,进而,只要让该封闭空腔与MEMS麦克风中的封闭空腔具有相同的压力,就可以准确地获得MEMS麦克风中的封闭空腔的压力。

附图说明

本申请的下列附图在此作为本申请的一部分用于理解本申请。附图中示出了本申请的实施例及其描述,用来解释本申请的装置及原理。在附图中,

图1为根据本申请一实施例的压力检测系统的结构示意图;

图2为根据本申请一实施例的待检测器件的结构示意图;

图3为根据本申请一实施例的压力检测方法的流程示意图。

附图标记说明:

100-待检测器件,110-衬底,120-背极板层,130-第一支撑层,130’-支撑层,131-第一空腔,140-第二支撑层,141-第二空腔,150-第一振膜层,151-第一释放孔,160-第二振膜层,161-第二释放孔,170-密封部;

200-封闭腔体;

300-降压单元;

400-压力检测单元。

具体实施方式

在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本申请发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是,本申请能够以不同形式实施,而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地,提供这些实施例将使公开彻底和完全,并且将本申请的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中,为了清楚,层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白,尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分,这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此,在不脱离本申请教导之下,下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等,在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白,除了图中所示的取向以外,空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”,当在该说明书中使用时,确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时,术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

这里参考作为本申请的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样,可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的所示形状的变化。因此,本申请的实施例不应当局限于在此所示的特定形状,而是包括由于例如制造导致的形状偏差。因此,图中显示的实质上是示意性的,它们的形状并不意图显示器件的实际形状且并不意图限定本申请的范围。

参照附图1对根据本申请一实施例的用于MEMS麦克风的压力检测系统进行示例性说明。该压力检测系统用于对待检测器件100中的封闭空腔内的压力值进行检测。

待检测器件100包括衬底110、位于衬底110上的背极板层120、位于背极板层120上且中部具有第一空腔131的第一支撑层130和位于第一支撑层130上的第一振膜层150,第一振膜层150中具有第一释放孔151,第一释放孔151贯穿第一振膜层150,从而,第一空腔131为开放的空腔,其通过第一释放孔151与外部连通。待检测器件100还包括位于背极板层120上且中部具有第二空腔141的第二支撑层140、位于第二支撑层140上的第二振膜层160和密封部170,第二振膜层160上具有第二释放孔161,第二释放孔161贯穿第二振膜层160,密封部170封闭第二释放孔161,以在背极板层120、第二支撑层140、第二振膜层160和密封部170之间形成封闭空腔。参见附图2,在本申请一实施例中,第一支撑层130和第二支撑层140可以为同一支撑层130’,该支撑层130’中具有互不连通的第一空腔131和第二空腔141,第一振膜层150和第二振膜层160分别位于第一空腔131和第二空腔141处的支撑层130’上,且相互分离。在一些实施例中,背极板层120可以包括位于衬底110上且相互分离的第一背极板层和第二背极板层,第一支撑层130和第二支撑层140分别位于第一背极板层和第二背极板层上。

该压力检测系统包括待封闭腔体200、电容检测单元(图中未示出)、降压单元300和压力检测单元400。

封闭腔体200内具有容纳空间,该容纳空间用于容纳待检测器件100。封闭腔体200可以具有打开状态和封闭状态,当其处于打开状态时,封闭腔体200内的容纳空间与外部连通,从而可以将待检测器件100放入封闭腔体200内的容纳空间中;当其处于封闭状态时,封闭腔体200内的容纳空间与外部隔绝,成为一个封闭的空间。在一些实施例中,该封闭腔体200可以包括底板、在周向上环绕底板的侧壁和位于侧壁远离底板一侧的顶板,底板和侧壁固定连接,例如通过焊接等方式。顶板可开合地设置于侧壁远离底板一侧,与侧壁可以通过卡扣结构实现可开合地连接。当顶板打开时,封闭腔体200处于打开状态,可以将待检测器件100放置于底板上,使其位于由底板和侧壁限定的空间中;当顶板闭合时,封闭腔体200处于闭合状态,顶板封闭侧壁远离底板的一端,使底板、侧壁和顶板包围的空间成为封闭空间,放置于底板上的待检测器件100位于该封闭空间内。

电容检测单元与背极板层120、第一振膜层150和第二振膜层160连接,用于检测背极板层120与第一振膜层150之间的第一电容值,以及背极板层120与第二振膜层160之间的第二电容值。具体地,电容检测单元可以为电容检测仪、万用表或其他合适的能够检测电容的器件。电容检测单元可以设置在封闭腔体200内部或封闭腔体200外部。在一些实施例中,背极板层120、第一振膜层150和第二振膜层160上均连接有焊盘(PAD),电容检测单元通过焊盘与背极板层120、第一振膜层150和第二振膜层160电连接。在一些实施例中,当背极板层120包括位于衬底110上且相互分离的第一背极板层和第二背极板层时,电容检测单元与第一背极板层和第一振膜层150连接,以检测第一背极板层与第一振膜层150之间的第一电容值;电容检测单元与第二背极板层和第二振膜层160连接,以检测第二背极板层与第二振膜层160之间的第二电容值。

降压单元300用于降低封闭腔体200内的压力。具体地,降压单元300可以为连接于封闭腔体200的真空泵,其可以通过在封闭腔体200处于封闭状态时通过对其进行抽气的方式使封闭腔体200内的压力逐步降低。在一些实施例中,降压单元300也可以为连接于封闭腔体200的抽气风机或其它合适的能够降低封闭腔体200内的压力的器件。

压力检测单元400用于检测封闭腔体200内的压力值。具体地,压力检测单元400可以为设置于封闭腔体200上的压力表。在一些实施例中,压力检测单元400可以为设置于封闭腔体200内的气体压力传感器。

由于待检测器件100中背极板层120、第一支撑层130和第一振膜层150之间具有开放的空腔,开放的空腔内的压力始终与待检测器件100外部的环境压力相等,因此,背极板层120与第一振膜层150之间的第一电容值不会随着待检测器件100外部的环境压力的变化而变化。而背极板层120、第二支撑层140、第二振膜层160和密封件之间具有封闭空腔,在待检测器件100外部的环境压力发生变化时,外部环境与封闭空腔内的压差的变化会使得第二振膜发生相应形变,从而背极板层120与第二振膜层160的距离也会随着环境压力的变化而变化,背极板层120与第二振膜层160之间的第二电容值也会相应随着待检测器件100外部的环境压力的变化而变化。从而只要将待检测器件100置于封闭腔体200中,在封闭腔体200处于封闭状态时,从当前环境压力(例如0.1MPa,或者非当前环境压力的其它初始压力)开始逐步降低封闭腔体200中的压力,就可以根据第一电容值、第二电容值和封闭腔体200内的压力值确定封闭空腔中的压力值。

在本申请实施例中,待检测器件100被配置为:通过密封部170封闭第二振膜层160上的第二释放孔161形成封闭空腔时(也即封闭空腔内部压力与外部压力相等时),第二振膜层160和背极板层120的正对面积与第一振膜层150和背极板层120的正对面积相等,第二振膜层160和背极板层120的距离与所述第一振膜层150和所述背极板层120的距离相等。此时,第二振膜层160和背极板层120之间的电容值等于第一振膜层150和背极板层120之间的电容值。需要说明的是,这里的正对面积和距离是指第一振膜层150(第二振膜层160)和背极板层120形成平行板电容器的有效面积和距离。从而,只要将待检测器件100置于封闭腔体200中,在封闭腔体200处于封闭状态时,从当前环境压力(例如0.1MPa,或者非当前环境压力的其它初始压力)开始通过降压单元300逐步降低封闭腔体200中的压力,直至第二电容值等于第一电容值,此时封闭腔体200内的压力与封闭空腔内的压力相等,只要通过压力检测单元400获取封闭腔体200内的压力值,就可以得到封闭空腔内的压力值。该压力值也即通过密封部170封闭第二振膜层160上的第二释放孔161形成封闭空腔时,封闭空腔内的压力值。

在本申请实施例中,压力检测系统还包括控制器。该控制器可以为单片机或其它合适的控制器件。控制器与电容检测单元、降压单元300和压力检测单元400连接,用于:在待检测器件100容纳于封闭腔体200中时,控制降压单元300逐步降低封闭腔体200内的压力,获取第一电容值、第二电容值和封闭腔体200内的压力值,然后实时判断第二电容值是否等于第一电容值,当第二电容值等于第一电容值时,输出第二电容值等于第一电容值时封闭腔体200内的压力值。该压力值即封闭空腔内的压力值,也即通过密封部170封闭第二振膜层160上的释放孔形成封闭空腔时,封闭空腔内的压力值。在一些实施例中,控制器可以连接至一显示器,控制器可以将第二电容值等于第一电容值时封闭腔体200内的压力值输出至显示器进行显示。控制器的设置可以实现封闭空腔内的压力值的自动检测。

在其它一些实施例中,待检测器件100可以被配置为:通过密封部170封闭第二振膜层160上的第二释放孔161形成封闭空腔时(也即封闭空腔内部压力与外部压力相等时),第二振膜层160和背极板层120的正对面积为与第一振膜层150和背极板层120的正对面极的一半,第二振膜层160和背极板层120的距离与第一振膜层150和背极板层120的距离相等。此时,第二振膜层160和背极板层120之间的电容值等于第一振膜层150和背极板层120之间的电容值的一半。从而,只要将待检测器件100置于封闭腔体200中,在封闭腔体200处于封闭状态时,从当前环境压力(例如0.1MPa,或者非当前环境压力的其它初始压力)开始逐步降低封闭腔体200中的压力,直至第二电容值等于第一电容值的一半,此时封闭腔体200内的压力与封闭空腔内的压力相等,只要通过压力检测单元400获取此时封闭腔体200内的压力值,就可以得到封闭空腔内的压力值。也就是说,待检测器件可以被配置为:通过密封部170封闭第二振膜层160上的第二释放孔161形成封闭空腔时(也即封闭空腔内部压力与外部压力相等时),第二振膜层160和背极板层120的正对面积与第一振膜层150和背极板层120的正对面积存在第一预设比例关系(例如1:1,1:2,2:1或其它合适的比例关系)第二振膜层160和背极板层120的距离与第一振膜层150和背极板层120的距离存在第二预设比例关系(例如1:1,1:2,2:1或其它合适的比例关系)。第一预设比例关系和第二预设比例关系确定后,第一振膜层150和背极板层120之间的电容值与第二振膜层160和背极板层120之间的电容值之间的第三比例关系也就相应确定了(可以基于平行板电容器的电容计算公式进行确定)。从而,只要将待检测器件100置于封闭腔体200中,在封闭腔体200处于封闭状态时,从当前环境压力(例如0.1MPa,或者非当前环境压力的其它初始压力)开始通过降压单元300逐步降低封闭腔体200中的压力,直至第一电容值和第二电容值满足第三比例关系,此时封闭腔体200内的压力与封闭空腔内的压力相等,只要通过压力检测单元400获取封闭腔体200内的压力值,就可以得到封闭空腔内的压力值。该压力值也即通过密封部170封闭第二振膜层160上的第二释放孔161形成封闭空腔时,封闭空腔内的压力值。相应地,与电容检测单元、降压单元300和压力检测单元400连接的控制器可以用于:在待检测器件100容纳于封闭腔体200中时,控制降压单元300逐步降低封闭腔体200内的压力,获取第一电容值、第二电容值和封闭腔体200内的压力值,然后实时判断第一电容值和第二电容值是否满足第三比例关系,当第一电容值和第二电容值满足第三比例关系时,输出第二电容值等于第一电容值时封闭腔体200内的压力值。该压力值即封闭空腔内的压力值,也即通过密封部170封闭第二振膜层160上的释放孔形成封闭空腔时,封闭空腔内的压力值。

在一些实施例中,该压力检测系统还可以包括增压单元,增压单元用于增大封闭腔体200内的压力,以便在通过降压单元300降低封闭腔体200内的压力之前,先通过增压泵将封闭腔体200内的压力增大至预设压力。具体地,增压单元可以为连接于封闭腔体200的增压泵或其它合适的增压器件,其可以通过在封闭腔体200处于封闭状态时对其进行充气的方式使封闭腔体200内的压力增加。

参照附图3对根据本申请一实施例的用于MEMS麦克风的压力检测方法进行示例性说明,该压力检测方法可以基于如上所述的压力检测系统,其包括如下步骤:

S100:提供待检测器件100。

具体地,在本申请实施例中,步骤S100具体包括:

S101:提供衬底110。

具体地,在本申请实施例中,衬底110可以为硅衬底110,其材质包括硅。在其它一些实施例中,衬底110的材质可以是以下所提到的材料中的至少一种:Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeC、InAs、GaAs、InP、InGaAs或者其它III/V化合物半导体,还包括这些半导体构成的多层结构等,或者衬底110可以为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。

S102:在衬底110上沉积背极板层120。

具体地,背极板层120的材质可以包括但不限于多晶硅。在本申请实施例中,背极板层120为多晶硅层。在其它一些实施例中,背极板层120可以有多层,其可以包括多晶硅层和至少一层氮化硅层。需要说明的是,本申请中的提到的沉积的具体方式可以为化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)或其它合适的沉积工艺,本领域技术人员可以根据待沉积的材料选择相应的沉积工艺。

S103:在背极板层120上沉积第一支撑层130和第二支撑层140。

具体地,第一支撑层130和第二支撑层140的材质相同,可以均为氧化硅。需要说明的是,此时的第一支撑层130和第二支撑层140为完整的层,其中部不具有第一空腔131和第二空腔141。

S104:在第一支撑层130上沉积第一振膜层150,在第二支撑层140上沉积第二振膜层160。

具体地,第一支撑层130和第二支撑层140的材质相同,可以均为单晶硅或多晶硅。需要说明的是,此时的第一振膜层150和第二振膜层160为完整的层,其中部不具有第一释放孔151和第二释放孔161。

S105:刻蚀第一振膜层150形成第一释放孔151,刻蚀第二振膜层160形成第二释放孔161。

具体地,可以通过干法刻蚀、湿法刻蚀或其它合适的刻蚀方式在第一振膜层150和第二振膜层160上分别形成第一释放孔151和第二释放孔161。第一释放孔151和第二释放孔161的数量可以为多个。

S106:通过第一释放孔151刻蚀第一支撑层130形成第一空腔131,通过第二释放孔161刻蚀第二支撑层140形成第二空腔141。

具体地,可以通过第一释放孔151和第二释放孔161向第一支撑层130和第二支撑层140注入BOE(Buffered Oxide Etch,缓冲氧化物刻蚀)溶液、HF(氢氟酸)气或HF溶液的方式来刻蚀第一支撑层130和第二支撑层,形成第一空腔131和第二空腔141。在本申请实施例中,第一空腔131和第二空腔141形成后,第二振膜层160和所述背极板层120的正对面积与第一振膜层150和背极板层120的正对面积相等,第二振膜层160和背极板层120的距离与第一振膜层150和所述背极板层120的距离相等。

S107:在第二振膜层160上形成密封部170,密封部170封闭第二释放孔161。

具体地,密封部170的材质可以包括但不限于氮化硅,可以通过等离子气体增强化学气相沉积的方式或其它合适的方式在第二振膜层160上形成密封部170,以封闭第二释放孔161,从而在背极板层120、第二支撑层140、第二振膜层160和密封部170之间形成封闭空腔。

S200:将待检测器件100置于封闭腔体200中,检测背极板层120与第一振膜层150之间的第一电容值,检测背极板层120与第二振膜层160之间的第二电容值,检测封闭腔体200内的压力值。

具体地,在封闭腔体200处于打开状态时,将通过步骤S100形成的待检测器件100置于封闭腔体200中,同时将电容检测单元与背极板层120、第一振膜层150和第二振膜层160连接,然后将封闭腔体200切换至封闭状态。通过电容检测单元检测背极板层120与第一振膜层150之间的第一电容值、背极板层120与第二振膜层160之间的第二电容值。通过设置封于闭腔体上或封闭腔体200内的压力检测单元400检测封闭腔体200内的压力值。

S300:逐步降低封闭腔体200中的压力,根据第一电容值、第二电容值和所述封闭腔体200内的压力值确定所述封闭空腔中的压力值。

具体地,可以通过连接于封闭腔体200的降压单元300逐步降低封闭腔体200中的压力。在本申请实施例中,由于密封部170封闭第二振膜层160上的第二释放孔161形成封闭空腔时,第二振膜层160和背极板层120的正对面积与第一振膜层150和背极板层120的正对面积相等,第二振膜层160和背极板层120的距离与第一振膜层150和背极板层120的距离相等。因此,通过密封部170封闭第二振膜层160上的第二释放孔161形成封闭空腔时,第二振膜层160和背极板层120之间的电容值等于第一振膜层150和背极板层120之间的电容值。从而,在步骤S300中,可以逐步降低封闭腔体200中的压力,直至第二电容值等于第一电容值。然后获取第二电容值等于第一电容值时封闭腔体200内的压力值,该压力值即封闭空腔内的压力值。也即通过密封部170封闭第二振膜层160上的第二释放孔161形成封闭空腔时,封闭空腔内的压力值。

在其它一些实施例中,待检测器件可以被配置为:通过密封部170封闭第二振膜层160上的第二释放孔161形成封闭空腔时,第二振膜层160和背极板层120的正对面积与第一振膜层150和背极板层120的正对面积存在第一预设比例关系(例如1:1,1:2,2:1或其它合适的比例关系)第二振膜层160和背极板层120的距离与第一振膜层150和背极板层120的距离存在第二预设比例关系(例如1:1,1:2,2:1或其它合适的比例关系)。第一预设比例关系和第二预设比例关系确定后,第一振膜层150和背极板层120之间的电容值与第二振膜层160和背极板层120之间的电容值之间的第三比例关系也就相应确定了(可以基于平行板电容器的电容计算公式进行确定)。则在步骤S300中,可以逐步降低封闭腔体200中的压力,直至第一电容值和第二电容值满足第三比例关系。然后获取第一电容值和第二电容值满足第三比例关系时封闭腔体200内的压力值,该压力值即封闭空腔内的压力值。也即通过密封部170封闭第二振膜层160上的第二释放孔161形成封闭空腔时,封闭空腔内的压力值。

在一些实施例中,在步骤S200之后,步骤S300之前,进行步骤S210:将封闭腔体200中的当前压力增大至预设压力。

具体地,可以通过增压单元(连接于封闭腔体200的增压泵或其它合适的增压器件)将处于封闭状态的封闭腔体200中的当前压力增大至预设压力(例如1Mpa或其它合适的压力),从而在步骤S300中可以从较大的初始压力开始逐步降低封闭腔体200中的压力,进而能在更大的压力范围内对封闭空腔内的压力进行检测。

对于具有封闭空腔的MEMS麦克风,例如双振膜麦克风,其封闭空腔内的真空度越高(也即压力越小),就可以越有效降低寄生电容和环境噪音的干扰。在不破坏其结构的情况下,目前难以检测其封闭空腔内的压力(真空度)。但是只要让MEMS麦克风中的封闭空腔与待检测器件100中的封闭空腔具有相同的压力(真空度),就可以通过本申请的压力检测系统及方法检测出待检测器件100中的封闭空腔内的压力(真空度),来获得MEMS麦克风中的封闭空腔的压力(真空度)。具体地,可以形成该MEMS麦克风结构的同时形成本申请的待检测器件100,使待检测器件100中的封闭空腔与MEMS麦克风中的封闭空腔通过相同的工艺和设备形成(也即待检测器件100和MEMS麦克风均通过相同的工艺和设备形成密封部170封闭振膜上的释放孔,从而形成封闭空腔,待检测器件100和MEMS麦克风可以共用一个衬底),就可以使待检测器件100中的封闭空腔的内的压力(真空度)与MEMS麦克风中的封闭空腔内的压力(真空度)保持一致。从而,通过本申请的压力检测系统及方法检测出待检测器件100中的封闭空腔内的压力(真空度)就是MEMS麦克风中的封闭空腔的压力(真空度)。从而,通过本申请的压力检测系统及方法,可以在不破坏MEMS麦克风结构的情况下,准确有效地检测出MEMS麦克风(例如双振膜麦克风)中的封闭空腔中的压力(真空度),进而可以确保MEMS麦克风的中的封闭空腔中的压力(真空度)满足要求。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例,应理解上述示例实施例仅仅是示例性的,并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改,而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。

在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的设备和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备,或一些特征可以忽略,或不执行。

在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。

类似地,应当理解,为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个,在对本申请的示例性实施例的描述中,本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该本申请的方法解释成反映如下意图:即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如相应的权利要求书所反映的那样,其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解,除了特征之间相互排斥之外,可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述,本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。

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