01c，并且MEMS換能器402可包括電容式MEMS麥克風(fēng)402a-402co該示例僅作例證，因?yàn)镸EMS換能器401和402可包括其他類型的轉(zhuǎn)換元件以及在每個(gè)MEMS換能器中可包括任何數(shù)量的元件。MEMS換能器401和402通過(guò)兩個(gè)偏置電壓源422和424產(chǎn)生偏置，從而線412和414上的信號(hào)可以是反相的并形成差分信號(hào)。根據(jù)各種實(shí)施例，放大器塊405接收線412和414上的差分信號(hào)，用放大器410放大該差分信號(hào)，并且提供線416和418上放大的差分輸出信號(hào)。
[0036]參考圖2-4，換能器系統(tǒng)200、300和400是示出換能器和接口電路的各種配置的實(shí)施例。這些實(shí)施例可被本領(lǐng)域的設(shè)計(jì)者或工程師理解而根據(jù)系統(tǒng)需求彼此結(jié)合或替代。根據(jù)各種實(shí)施例，所示的MEMS換能器可包括耦接至共享的聲信號(hào)的聲換能器。
[0037]圖5示出了與換能器系統(tǒng)MEMS相連接的實(shí)施例換能器接口電路500的簡(jiǎn)化方框圖。接口電路500可被實(shí)施為IC或分立部件，并且包括偏置生成器522和524以及放大器510。在所示實(shí)施例中，放大器510是差分放大器。在其他實(shí)施例中，可使用各種放大器配置。接口電路500通過(guò)線512和514從換能器系統(tǒng)MEMS接收轉(zhuǎn)換的電信號(hào)，并且通過(guò)線523和525將來(lái)自正偏置生成器522和負(fù)偏置生成器524的偏置電壓提供給換能器系統(tǒng)MEMS。在一些實(shí)施例中，正偏置生成器522和負(fù)偏置生成器524可在具有兩個(gè)輸出電壓的單一塊中實(shí)施。
[0038]根據(jù)各種實(shí)施例，放大器510放大在線512和514上所接收的轉(zhuǎn)換的電信號(hào)，并在線516和518上提供差分輸出信號(hào)。在一些實(shí)施例中，接口電路500可與換能器系統(tǒng)MEMS制造在相同的裸片上。在其他實(shí)施例中，換能器系統(tǒng)MEMS和接口電路500可制造在分開(kāi)的裸片上，并且可附接至相同的芯片或附接在相同封裝中。
[0039]圖6示出了包括放大器610和615的實(shí)施例換能器接口電路600的更詳細(xì)的方框圖，放大器610和615從聲換能器601接收轉(zhuǎn)換的電信號(hào)、放大該電信號(hào)并且向端子616和618提供輸出差分信號(hào)。在所示實(shí)施例中，接口電路600被實(shí)施為1C，并且包括其他的功能塊，其包括狀態(tài)機(jī)630、低壓差調(diào)節(jié)器(LDO)632、帶隙(bandgap)電壓基準(zhǔn)634、振蕩器(OSC) 636、控制器和內(nèi)存塊640、電荷泵(CP) 622和624、激波恢復(fù)638以及偏置電壓650。接口 IC根據(jù)系統(tǒng)要求可包括其他的功能塊或更少的功能塊，并且接口電路600僅僅以說(shuō)明實(shí)施例為目的。
[0040]根據(jù)所示實(shí)施例，電荷泵622和624是如早前討論的偏置電壓生成器的特定實(shí)施。電荷泵622可向端子623提供負(fù)偏置電壓，并且電荷泵626可向端子625提供正偏置電壓。在所示實(shí)施例中，聲換能器601被示意性地示為雙背板MEMS麥克風(fēng)。在各種實(shí)施例中，聲換能器601可被實(shí)施為在本文中討論的任何配置或其組合。根據(jù)聲換能器601的實(shí)施方式，放大器610和615以及電荷泵622和624被配置為匹配。在所示實(shí)施例中，放大器610和615是具有相同增益AB的單端(single ended)放大器。聲換能器601通過(guò)端子625被電荷泵624偏置，并且可向輸入端612和614提供差分信號(hào)。
[0041]例如，在接口電路600之內(nèi)，狀態(tài)機(jī)630可向開(kāi)關(guān)644和646提供控制信號(hào)，以根據(jù)運(yùn)行的各種模式(比如，啟動(dòng)、低功率、常規(guī)和激波恢復(fù))通過(guò)偏置電壓650偏置輸入端612和614。激波恢復(fù)638也可向開(kāi)關(guān)646和644提供控制信號(hào)。低壓差調(diào)節(jié)器632可向整個(gè)接口電路600提供調(diào)節(jié)的電壓，并且?guī)峨妷夯鶞?zhǔn)634可提供參考電壓。例如，振蕩器636可被用于所有的同步塊(比如，狀態(tài)機(jī)630與控制器和存儲(chǔ)器640)?？刂破骱痛鎯?chǔ)器640可設(shè)置接口電路600之內(nèi)的電壓、閾值以及各種其他塊的運(yùn)行模式。根據(jù)一些實(shí)施例，控制器和存儲(chǔ)器640可存取可編程存儲(chǔ)器中的設(shè)置和值，并且通過(guò)分布在整個(gè)各種功能塊中的控制信號(hào)設(shè)置接口電路600。電荷泵622和624可被配置為向端子623和625提供用于聲換能器偏置的各種偏置電壓。
[0042]圖7示出了被實(shí)施為單背板電容式MEMS麥克風(fēng)的實(shí)施例MEMS換能器700的示意圖，該單背板電容式MEMS麥克風(fēng)包括均被制造在襯底710上的有孔的背板702和可偏離膜或隔膜704。在所示的實(shí)施例中，遍及背板702具有孔，以允許氣壓均衡。背板702和隔膜704制造在襯底710中的腔體714之上。在各種實(shí)施例中，腔體714在聲學(xué)上耦接至封裝或芯片中的聲音端口(未示出)。通過(guò)焊盤708實(shí)現(xiàn)電耦接至隔膜704，通過(guò)焊盤706實(shí)現(xiàn)電耦接至背板702，以及通過(guò)焊盤712實(shí)現(xiàn)電耦接至襯底710。
[0043]根據(jù)實(shí)施例，聲波通過(guò)聲音端口進(jìn)入換能器系統(tǒng)并傳播至腔體714中。聲波導(dǎo)致隔膜704的偏離和振動(dòng)，改變隔膜704和背板702之間的距離。因?yàn)楸嘲?02和隔膜704均由導(dǎo)電材料制成，該兩個(gè)結(jié)構(gòu)形成電容器的平行板電極。當(dāng)隔膜704被聲波移動(dòng)時(shí)，背板702和隔膜704之間的電容隨著距離的變化而改變，并且因此在焊盤706上可測(cè)量到輸出電壓的變化。該輸出電壓可被饋送給接口電路，并且MEMS換能器700可與多個(gè)本文所描述的其他MEMS換能器耦接。隔膜和背板的尺寸、分開(kāi)距離、位移、輸出電壓和聲壓強(qiáng)水平之間的數(shù)學(xué)關(guān)系對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是眾所周知的。
[0044]圖8a-8d示出了具有頂視圖800、820、840和860和橫截面801、821、841和861的實(shí)施例聲音端口配置的示意圖。圖8a示出了一種實(shí)施例麥克風(fēng)，其在信號(hào)聲音端口 804之上具有制造在相同的裸片上并布置在襯底(比如，載體芯片810)上的兩個(gè)換能器元件802。在各種實(shí)施例中，載體芯片810可包括除載體芯片之外的其他襯底類型。在一些實(shí)施例中，載體芯片810是半導(dǎo)體襯底。
[0045]圖8b示出了一實(shí)施例麥克風(fēng)，其具有在聲音端口 804之上具有制造在分開(kāi)的裸片上并且布置在附接至墊片或第二載體芯片808的載體芯片810上的兩個(gè)換能器元件802。對(duì)于在聲音端口 804之上的相同裸片上制造多個(gè)MEMS，這種相同配置也是有可能的。
[0046]圖8c示出了在聲音端口 804之上具有制造在相同裸片之上并布置在載體芯片810上的四個(gè)換能器元件802的實(shí)施例麥克風(fēng)。為了更好的傳播聲音，襯底810中的區(qū)812可被移除(例如，被蝕刻)。
[0047]圖8d示出了在聲音端口 804之上具有制造在相同裸片803之上并且布置襯底844b上的兩個(gè)換能器元件802的實(shí)施例麥克風(fēng)。襯底844b被附接至襯底844a。在所示實(shí)施例中，襯底844b和襯底844a可以是PCB、封裝或外殼的第一層和第二層。在特定實(shí)施例中，襯底844a和844b均是PCB。襯底844a和襯底844b可由PCB材料、環(huán)氧、塑料、合成物、金屬、玻璃、陶瓷或其任何組合制成。如圖所示，襯底844b可具有布置在兩個(gè)換能器元件802下面的開(kāi)口 845b，并且襯底844ab可具有布置在襯底844b的開(kāi)口 845b下面的更窄的開(kāi)口 845a。聲音端口 804可被形成于包括襯底844a和襯底844b中的開(kāi)口 845a和845b的腔體中。根據(jù)各種實(shí)施例，襯底844a和844b可以是相同的封裝或者PCB。在該實(shí)施例中，開(kāi)口 845a和845b可以是蝕刻成的、鉆孔成的，或者以本領(lǐng)域已知的任何方法形成的。例如，在另一個(gè)實(shí)施例中，襯底844a和844b可以是兩個(gè)分開(kāi)的結(jié)構(gòu)(比如，襯底或者PCB)。在該實(shí)施例中，開(kāi)口 845a和845b可在襯底844a和844b通過(guò)鉆孔、蝕刻或其他機(jī)制被結(jié)合在一起時(shí)形成，或者開(kāi)口 845a和845b可在襯底844a和844b通過(guò)類似機(jī)制結(jié)合在一起之前形成。在一些實(shí)施例中，襯底844a和/或襯底844b可以是由任何半導(dǎo)體材料、金屬、塑料、氧化物、任何復(fù)合材料和/或其任何組合組成的半導(dǎo)體襯底。
[0048]在圖8a_8d中的各種實(shí)施例麥克風(fēng)可被附接至具有與外部聲音端口(未示出)對(duì)準(zhǔn)的聲音端口 804的封裝。在一些實(shí)施例中，在PCB中載體芯片810可在聲音端口之上的PCB上布置。載體芯片810也可以是換能器元件802所附接至的封裝或電路板的一部分。在各種實(shí)施例中，載體芯片810和第二載體芯片808可以是半導(dǎo)體材料(比如，硅)、印刷電路板(PCB)、聚合物、玻璃、鋁或合成物。在一些實(shí)施例中，載體芯片810和第二載體芯片808不由相同材料制成。圖8a-8d中所示的聲音端口配置是說(shuō)明性的，并且可延伸為包括所需的任何數(shù)量的換能器元件、墊片或載體芯片、和/或封裝附件。在所描述的實(shí)施例中，載體芯片810和第二載體芯片808可以是任何形狀(例如，環(huán)形)，并且并不受所描述的矩形截圖限制。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，聲音端口 804和/或腔體714以聲導(dǎo)材料進(jìn)行填充。
[0049]圖9示出了包括步驟910、920、930、940和950的實(shí)施例制造順序900的示意圖。在所示實(shí)施例中，MEMS換能器902被制造在襯底904上。襯底904可包括許多材料，并被示為體硅(bulk silicon)。制造順序900中的步驟910包括將蝕刻掩模905放置在襯底904上，與MEMS換能器902相對(duì)。在各種實(shí)施例中，將蝕刻掩模905放置在襯底904上可包括沉積光刻抗蝕劑層、根據(jù)由蝕刻掩模905定義的圖案暴露光刻抗蝕劑，并使光刻抗蝕劑顯影。在其他實(shí)施例中，將蝕刻掩模905放置在襯底904上可包括沉積