微机电系统的制作方法

微机电系统【技术领域】1.本发明涉及电声转换装置领域，尤其涉及一种应用于电声转换装置的微机电系统。背景技术：2.现有的微机电系统一般设置有位于一个对电极相对侧的双膜。在双膜之间形成一个密封空间，该密封空间可以处于跟周围大气不同的压力下。如果密封空间内的压力显著地降低到大气压以下，如，小于大气压的10％，则气流通过对电极的声阻尼将显著降低。声阻尼的降低将导致麦克风信噪比(snr)的增加。现有的微机电系统设有两个平面膜，两个平面膜之间通过一系列支柱连接。3.然而，由于密封空间内的压力小于大气压力，因此膜之间会存在显著的压力差，这会导致膜在支柱之间变形并产生局部拉伸应力从而增加膜的刚度，这使得设计一种使支柱之间的变形降至最低同时还允许双膜结构响应传入的声压的双膜结构成为一项重大挑战。4.因此，需要提供一种经过改进的微机电系统，其能够克服上述问题。技术实现要素：5.本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种高水平的声音顺应性和灵敏度的微机电系统。6.为达到上述目的，本发明提供一种微机电系统，包括：7.间隔层，其具有多个沿第一方向延伸的支撑壁和对电极壁，所述对电极壁和支撑壁在第二方向上交替设置，在相邻的对电极壁和支撑壁之间形成有狭槽用以隔开支撑壁和对电极壁；8.第一波纹状导电膜片，包括在第二方向交替设置的多个第一波峰和第一波谷；9.第二波纹状导电膜片，包括在第二方向交替设置的多个第二波峰和第二波谷；10.其中，第一波纹状导电膜片和第二波纹状导电膜片分别位于间隔层的相对侧以形成腔体，第一波峰分别与第二波谷对齐，第一波谷分别与第二波峰对齐；11.间隔层收容于所述腔体内，其支撑壁分别夹在对齐的第一波谷与第二波峰之间；12.所述微机电系统还包括形成于对齐的第一波峰和第二波谷与相邻的支撑壁之间的腔室；对电极壁分别悬置在相应的腔室中。13.作为一种优化，所述腔室是气密密封的，内部压力小于外部大气。14.作为一种优化，所述腔室的内部压力小于0.2atm。15.作为一种优化，所述腔室是真空的。16.作为一种优化，所述第一波纹状导电膜片由导电材料制成或包括其上设置有导电元件的绝缘膜；和/或17.第二波纹状导电膜片由导电材料制成或包括其上设置有导电元件的绝缘膜。18.作为一种优化，所述对电极壁包括单个导体，使得在所述第一波纹状导电膜片和所述单个导体之间形成第一电容，并且在所述第二波纹状导电膜片和所述单个导体之间形成第二电容。19.作为一种优化，所述对电极壁包括面向所述第一波纹状导电膜片的第一表面和面向所述第二波纹状导电膜片的第二表面，另包括分别设置在所述第一和第二表面上的导电元件，使得第一电容形成于第一波纹状导电膜片与设置在间隔层第一表面上的导电元件之间，第二电容形成于第二波纹状导电膜片和设置在间隔层第二表面上的导电元件之间。20.作为一种优化，所述第一波峰和波谷在第二方向均匀地分布。21.作为一种优化，所述第一波峰和波谷在第二方向不均匀分布。22.作为一种优化，相邻支撑壁之间的距离大于20um。23.作为一种优化，所述第一波纹状导电膜片还包括多个沿第二方向延伸的辐条，在第二方向交替设置的第一波峰和第一波谷中的每一个都在第一方向的两个相邻辐条之间延伸，从而形成蜘蛛形。24.作为一种优化，所述第一波峰和波谷设置在同心圆弧。25.作为一种优化，所述第一波峰和第一波谷沿第一方向按弧形延伸，相邻的第一波峰彼此间隔开，相邻的第一波谷彼此间隔开，使得在其间形成沿第二方向延伸的辐杆。26.作为一种优化，所述第一波峰和波谷中的每一个都跨越具有30至90度角的弧。27.作为一种优化，所述第一波纹状导电膜片具有圆形结构，包括多个部分，每个部分包括在第二方向交替设置的一组第一波峰和第一波谷，相邻部分通过沿第一波纹导电膜的直径方向延伸的辐杆相互连接。28.作为一种优化，第一凹槽形成于所述第一波谷的远离所述间隔层的表面。29.作为一种优化，所述间隔层还包括在第二方向延伸的多个辐条，对电极壁分别连接在相邻辐条之间，支撑壁通过狭槽与反电极壁和辐条断开。30.作为一种优化，所述间隔层具有圆形结构并且包括多个部分，每个部分包括在第二方向上交替设置的一组对电极壁和支撑壁，彼此通过沿间隔层的直径方向延伸的辐条相互连接的相邻部分；对电极壁分别连接在相邻辐条之间，支撑壁通过狭槽与对电极壁和辐条断开。31.作为一种优化，所述对电极壁穿孔设有狭缝或孔。32.本发明另提供一种电声转换装置，包括上述的微机电系统，以及电连接到所述微机电系统的专用集成电路。33.本发明的微机电系统具有高水平的声音顺应性(声载荷下的膜片位移)，同时由于封闭空间内的减压与大气压力之间的高压差而对变形具有抵抗力。这种高声音顺应性允许高麦克风灵敏度。【附图说明】34.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本发明领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：35.图1所示为一种与本发明示例性实施例相关的微机电系统。36.图2是图1的微机电系统的部分剖视图。37.图2a所示为本发明另一示例性实施例的微机电系统的部分剖视图。38.图3所示为图1的微机电系统的间隔层。39.图4所示为应用图1的微机电系统的电声转换装置。【具体实施方式】40.具体实施方式部分将参考附图对本发明作进一步说明。应当注意，在所有附图中，具有相似结构或功能的元件由相似的参考数字表示。本文描述的实施例并非旨在作为各种其他实施例的详尽说明或描述，或作为对权利要求的范围或一些其他实施例的范围的限制。此外，所示出的实施例不需要具有所表现的所有方面或优点。41.参考图1和图2，一个微机电系统10包括一个间隔层30、分别设置在间隔层30的相对侧的第一波纹状导电膜片50和第二波纹状导电膜片70。42.所述间隔层30位于由第一和第二膜片50、70间隔形成的腔体80内。间隔层30包括多个对电极壁32、支撑壁34和位于相邻对电极壁32和支撑壁34之间的狭槽36。微机电系统10还包括分别设置在对电极壁32相对的第一和第二表面上的导电元件322、324，导电元件322、324被用作对电极。所述间隔层30还包括多个辐条37，该辐条37被配置为将对电极壁32安装到电声转换装置100(如图4所示)的底座。狭槽36分别围绕对应的对电极壁32并在间隔层30的深度方向穿过间隔层30，从而将支撑壁34分别与对电极壁32和辐条37分开。对电极壁32和支撑壁34沿第一方向延伸，于本发明中，该第一方向亦表述为圆周方向，或纵向方向；对电极壁32、狭槽36和支撑壁34在第二方向交替设置,于本发明中，第二方向亦被表述为径向或横向；辐条37在第二方向延伸。43.第一波纹状导电膜片50包在第二方向交替设置的多个第一波峰52和多个第一波谷54。第一凹槽54从相邻的第一波峰52向间隔层30下沉。第一凹槽56相应地形成于第一波谷54的远离间隔层30的一个表面。第一波峰52分别与对电极壁32对齐。第一波谷54分别与支撑壁34对齐。第一波纹状导电膜片50可以由导电材料制成或者包括在其上提供了导电元件的一个绝缘膜。例如，第一波纹状导电膜片50包括一个氮化硅膜，其中多晶硅电极形成在膜片50的面向间隔层30的表面上以提供导电。44.第二波纹状导电膜片70包括在第二方向交替设置的多个第二波峰72和多个第二波谷74。第二波峰72从第二波谷74在向间隔层30的方向下沉。相应地，一个第二凹槽76形成于第二波峰72的远离间隔层30的表面。第二波谷74分别与对电极壁32对齐。第二波峰72分别与支撑壁34对齐。优选地，第二波纹状导电膜片70与第一波纹状导电膜片50关于间隔层30对称。第二波纹状导电膜片70可由导电材料制成或包括其上设置有导电元件的绝缘膜。例如，第二波纹状导电膜片70包括氮化硅膜，多晶硅电极形成在膜片70的面向间隔层30的表面上以提供导电。实际上，支撑壁34可以与第一波纹状导电膜片50或第二波纹状导电膜片70一体构造；或者，支撑壁34可以与对电极壁32形成一体，然后形成狭槽36以将支撑壁34与对电极壁32分开；也可以在第一波纹状导电膜片50和第二波纹状导电膜片70组装在一起之后，在其第一波谷54和第二波峰72之间形成支撑壁34。45.第一波谷54和第二波峰72分别与支撑壁34的相对表面接触，即，支撑壁34分别夹在对应的第一波谷54和第二波峰72之间。腔室38分别形成在对齐的第一波峰52、第二波谷74和相邻的支撑壁34之间。在一些实施例中，腔室38与外部大气和真空密封；或者，腔室38内的压力可处于减压大气中，例如小于0.2atm。在一些实施例中，腔室38内的压力等于0.1atm。对电极壁32通过辐条37悬置在相应的密封腔室38中。第一波峰52与对电极壁32的导电元件322间隔开；从而在其间形成第一电容。第二波谷74与对应的对电极壁32的导电元件324间隔开，从而在其间形成第二电容。第一波峰52和第二波谷74相对于对应的对电极壁32可响应于施加在其上的压力而位移，以改变第一波峰52和第二波谷74与间隔层30的对应对电极壁32之间的距离，从而电容变化和电信号相应地输出。或者，对电极壁32包括单个导体，使得在第一波纹状导电膜片50和单个导体之间形成第一电容并且在第二波纹状导电膜片50和单个导体之间形成第二电容。在一些实施例中，对电极壁32穿孔设有狭缝或孔326，如图2a所示，狭缝或孔326被设置为促进空气/气体通过对电极壁32。46.优选地，对电极壁32和支撑壁34为圆弧状并且设置在跨度小于360度的同心弧上。第一波峰52、第一波谷54和第二波峰72、第二波谷74为圆弧状，并且设置在跨度小于360度的同心弧上。在本实施例中，间隔层30、第一波纹状导电膜片50和第二波纹状导电膜片70为圆形。辐杆58非常窄并且每个狭槽36、第一波峰52、第一波谷54、第二波峰72和第二波谷74跨越大致60度。即，第一波纹状导电膜片50在其圆周方向上被分成六个部分。每个部分包括在第一波纹状导电膜片50的径向方向上交替设置的一组第一波峰52和第一波谷54。相邻部分通过沿第一波纹状导电膜片50的直径方向延伸的辐杆58来相互连接。47.优选地，第一波谷54沿第一波纹状导电膜片50的径向方向均匀设置，相邻支撑壁34之间的距离d大于20um。相应地，第二波纹状导电膜片70被分成六个部分，每个部分包括沿第二波纹状导电膜片70的径向方向设置的一组第二波峰72和第二波谷74。相邻部分通过沿第二波纹状导电膜片70的直径方向延伸的辐杆58相互连接。48.优选地，第二波谷74在第二波纹状导电膜片70的径向方向均匀设置。间隔层30分为六个部分，每个部分包括沿间隔层30的径向方向设置的一组同心圆弧状对电极壁32和支撑壁34。相邻部分通过沿间隔层30的直径方向延伸的辐条37相互连接。圆弧状对电极壁32的相对的两端分别连接到对应的辐条37，使得对电极壁32分别悬置在相邻的辐条之间。支撑壁34通过狭槽36与对电极壁32和辐条37断开。或者，间隔层30、第一波纹状导电膜片50和第二波纹状导电膜片70可以被分成其他数量的部分，例如四部分或八部分等等。这些部分可以在微机电系统10的径向方向上均匀或不均匀地设置。在其他一些实施例中，间隔层30、第一波纹状导电膜片50和第二波纹状导电膜片70可以具有其他形状，例如方形、六边形、八边形等。49.间隔层30被容纳于在第一和第二波纹状导电膜片50、70之间形成的腔体80中。第一和第二波纹状导电膜片50、70的外围可以锚定到电声转换装置100的底座。在本实施例中，第一波纹状导电膜片50为上膜片，第二波纹状导电膜片70为安装在基板(未示出)上的下膜片。50.在本发明中，由于膜片50、70内的残余应力的减少，在薄膜片50、70中形成的波纹结构有助于增加应用本发明的微机电系统10的麦克风的声音顺应性。膜片50、70的第一波谷54和第二波峰72通过间隔层30的相应支撑壁34连接在一起。因此，不需要额外的连接支柱/柱子来加强膜片50、70。第一和第二膜片50、70靠得更近，因此第二惯性矩较低。51.第一波峰52和第二波谷74的远离间隔层30的外表面被配置为接收大气压力。在平行于膜片50、70的位移方向的截面中，第一波峰52和第二波谷74的外表面略呈弧形，并由相邻的波谷54、波峰74锚固在两侧，这使得微机电系统10由于大气压力变形的易感性要小得多。这使得膜片50、70可以使用更薄的材料，其变形程度与当前的微电子机械系统相同，从而形成更柔顺的结构。52.根据本发明上述实施例的微机电系统具有高水平的声音顺应性(声载荷下的膜片位移)，同时由于封闭空间内的减压与大气压力之间的高压差而对变形具有抵抗力。这种高声音顺应性允许高麦克风灵敏度。53.图4示出了应用微机电系统10的电声转换装置100。电声转换装置100还包括与微机电系统10电连接的专用集成电路(asic)90。电声转换装置100可以是微机电系统或扬声器。54.虽然结合一个或多个实施例对本发明进行了描述，但是上述实施例的描述仅用于使本领域技术人员能够实践或使用本发明。本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以进行各种修改。上述实施例不应理解为对本发明的限制，本发明的范围通过参考下面的权利要求来确定。