運(yùn)行換能器系統(tǒng)1700的實(shí)施例方法的方框圖。步驟1710包括通過聲學(xué)上耦接至第一換能器元件和第二換能器元件的聲音端口接收聲信號。根據(jù)實(shí)施例，每個換能器元件包括背板和隔膜。步驟1720包括生成在換能器元件的隔膜處的差分信號，以及步驟1730包括放大該差分信號。
[0067]圖18a示出了包括麥克風(fēng)1802、集成電路(IC) 1804、封裝板1806和蓋1808的實(shí)施例頂側(cè)端口麥克風(fēng)封裝1800的橫截面。根據(jù)各種實(shí)施例，麥克風(fēng)1802制造在相同的IC1804上，并位于聲音端口 1812之下。在其他實(shí)施例中，聲音端口可位于封裝的其他部分中，并且可在麥克風(fēng)之上或不在麥克風(fēng)之上。IC 1804可通過球形柵格陣列(BGA，ball gridarray) 1810被附接至封裝板1806。如圖所示，蓋1808可被附接至封裝板1806，并且可包括封裝聲音端口 1812。
[0068]在各種實(shí)施例中，麥克風(fēng)1802是MEMS麥克風(fēng)。麥克風(fēng)1802可包括多個換能器元件，或可包括多個分開的麥克風(fēng)芯片，每個芯片具有單個換能器或多個換能器。在替換實(shí)施例中，麥克風(fēng)1802可被制造在分開的IC上，并通過其他的BGA、電子晶片級BGA (eWLB, electronic wafer level BGA)或本領(lǐng)域已知的任何方法鍵合至IC 1804。IC1804可以是任何集成電路、ASIC、FPGA或類似芯片。
[0069]圖18b示出了包括麥克風(fēng)1822、集成電路(IC) 1824、封裝1826和蓋1828的另一個實(shí)施例頂側(cè)端口麥克風(fēng)封裝1820的橫截面。根據(jù)各種實(shí)施例，麥克風(fēng)1822和IC 1824被附接至蓋1828。如上文中參考其他附圖所詳細(xì)描述的，聲音端口 1832聲學(xué)上耦接至麥克風(fēng)1822的腔體或共享的腔體。例如，蓋1828可被附接至封裝1826，并且封裝1826可包括用于耦接至電子系統(tǒng)(比如，在手機(jī)封裝中或PCB上的埋置系統(tǒng))的電連接1834。IC1824可通過內(nèi)部布線1836被耦接至麥克風(fēng)1822。其他的電連接可將IC 1824耦接至電連接1834。該電連接可包括在蓋1828和封裝1826中的軌跡，和/或其他的內(nèi)部布線(未示出)。在各種實(shí)施例中，蓋1828和封裝1826可包括PCB。
[0070]在各種實(shí)施例中，麥克風(fēng)1802和1822可根據(jù)任一本文所描述的實(shí)施例實(shí)施，并且更具體地，可根據(jù)如上所述圖8a-8d、圖9和圖10實(shí)施。因此，麥克風(fēng)1802和1822可包括許多換能器或MEMS換能器元件、襯底、墊片和/或載體芯片。在替換的實(shí)施例中，麥克風(fēng)1802和1822是其他類型的MEMS換能器。在各種實(shí)施例中，封裝板1806、封裝1826、蓋1808和蓋1828可由PCB、陶瓷、聚合物、玻璃、合成物、金屬、半導(dǎo)體或其任何組合組成。
[0071]本文所描述的一個實(shí)施例包括具有第一微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)換能器元件、第二MEMS換能器元件和半導(dǎo)體襯底的MEMS。第一 MEMS換能器元件、第二 MEMS換能器元件布置在半導(dǎo)體襯底的頂面處，并且半導(dǎo)體襯底包括聲學(xué)上被耦接至第一 MEMS換能器元件和第二 MEMS換能器元件的共享的腔體。進(jìn)一步的實(shí)施例包括耦接至第一 MEMS換能器元件和第二 MEMS換能器元件的偏置生成器以及具有耦接至第一 MEMS換能器元件和第二 MEMS換能器元件的輸入端的放大器。在此情況下，放大器提供其輸出端上的差分輸出信號。
[0072]在各種實(shí)施例中，偏置生成器包括耦接至第一 MEMS換能器元件并配置為提供第一偏置電壓的第一偏置生成器以及耦接至第二 MEMS換能器元件并配置為提供第二偏置電壓的第二偏置生成器。放大器和偏置生成器可被布置在集成電路(IC)上，并且可電耦接至第一 MEMS換能器元件和第二 MEMS換能器元件。在一些實(shí)施例中，放大器和偏置生成器可被集成在襯底上。第一 MEMS換能器元件可包括多個第一 MEMS換能器元件，并且第二 MEMS換能器元件可包括多個第二 MEMS換能器元件。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，MEMS還可包括耦接至共享的腔體的單個聲音端口。
[0073]根據(jù)實(shí)施例，MEMS包括覆蓋第一半導(dǎo)體襯底內(nèi)的第一腔體的布置在第一半導(dǎo)體襯底的頂面處的第一 MEMS換能器元件、覆蓋第二半導(dǎo)體襯底內(nèi)的第二腔體的布置在第二半導(dǎo)體襯底的頂面處的第二 MEMS換能器元件、具有共享的腔體的第三襯底以及具有聲音端口的第四襯底。第一襯底和第二襯底可被布置在第三襯底上，至少以第一腔體的一部分和第二腔體的一部分覆蓋共享的腔體。第三襯底可不同于第一半導(dǎo)體襯底和第二半導(dǎo)體襯底。此外，第三襯底可布置在第四襯底上，共享的腔體的至少一部分覆蓋聲音端口。第四襯底可不同于第一半導(dǎo)體襯底、第二半導(dǎo)體襯底和第三襯底。
[0074]在各種實(shí)施例中，第三襯底可包括載體芯片，并且第四襯底可包括印刷電路板(PCB) ?共享的腔體可寬于聲音端口。在一些實(shí)施例中，第一襯底和第二襯底是同一個襯底。MEMS還看包括耦接至第一 MEMS換能器元件和第二 MEMS換能器元件以及放大器的偏置生成器。放大器可具有耦接至第一 MEMS換能器元件和第二 MEMS換能器元件的輸入端以及配置為提供差分輸出信號的輸出端。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，第一 MEMS換能器元件包括多個第一MEMS換能器元件，并且第二 MEMS換能器元件包括多個第二 MEMS換能器元件。
[0075]根據(jù)實(shí)施例，一種操作聲換能器系統(tǒng)的方法包括使用第一換能器元件和第二換能器元件通過共享聲音端口接收聲信號、在第一換能器元件和第二換能器元件的輸出端處生成第一差分信號，以及以放大器放大第一差分信號。此外，該方法還包括在放大器的輸出端處生成第二差分信號。在一些實(shí)施例中，接收聲信號包括通過在襯底中形成的并聲學(xué)上耦接至共享聲音端口的單個腔體接收聲信號。在此實(shí)施例中，第一換能器元件和第二換能器元件在腔體之上的襯底上形成。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，生成在第一換能器元件和第二換能器元件處的第一差分信號包括生成來自第一換能器元件的第一信號和生成來自第二換能器元件的第二信號。第二信號可與第一信號是反相的。
[0076]根據(jù)實(shí)施例，一種制造換能器系統(tǒng)的方法包括:(I)在半導(dǎo)體層的頂面上形成第一 MEMS麥克風(fēng)和第二 MEMS麥克風(fēng)，(2)將第一蝕刻掩模鋪設(shè)在半導(dǎo)體襯底的底面上，(3)將第二蝕刻掩模鋪設(shè)在半導(dǎo)體襯底的底面上，根據(jù)第二掩模從半導(dǎo)體襯底的底面蝕刻半導(dǎo)體襯底的一部分，并在第一 MEMS麥克風(fēng)和第二 MEMS麥克風(fēng)的底側(cè)暴露之前停止蝕刻，以及
(4)移除第二掩模，并且根據(jù)第一蝕刻掩模蝕刻半導(dǎo)體襯底的一部分，直至第一 MEMS麥克風(fēng)和第二 MEMS麥克風(fēng)的底側(cè)被暴露。第一蝕刻掩模包括與MEMS麥克風(fēng)對準(zhǔn)的第一開口，并且第二蝕刻掩模包括與第一 MEMS麥克風(fēng)和第二 MEMS麥克風(fēng)對準(zhǔn)并對應(yīng)于第一 MEMS麥克風(fēng)和第二 MEMS麥克風(fēng)的第二開口和第三開口。
[0077]根據(jù)實(shí)施例，一種換能器系統(tǒng)，包括第一機(jī)械剛性背板、與第一機(jī)械剛性背板鄰近的并被配置為電耦接至第一偏置電壓的第一可偏離隔膜、第二機(jī)械剛性背板、與第二機(jī)械剛性背板鄰近的并被配置為電耦接至第二偏置電壓的第二可偏離隔膜以及具有電耦接至第一機(jī)械剛性背板和第二機(jī)械剛性背板的輸入端的放大器。在一些實(shí)施例中，放大器具有配置為提供差分輸出信號的輸出端。放大器可以是差分放大器。
[0078]在各種實(shí)施例中，換能器系統(tǒng)還包括配置為生成第一偏置電壓和第二偏置電壓的偏置電壓生成器。第一偏置電壓可不同于第二偏置電壓。此外，放大器和偏置電壓生成器可布置在集成電路(IC)上。在一個實(shí)施例中，第一機(jī)械剛性背板和第一可偏離隔膜包括多個第一機(jī)械剛性背板和多個第一可偏離隔膜，并且第二機(jī)械剛性背板和第二可偏離隔膜包括多個第二機(jī)械剛性背板和多個第二可偏離隔膜。
[0079]在各種實(shí)施例中，第一機(jī)械剛性背板和第二機(jī)械剛性背板是雙背板MEMS麥克風(fēng)，并且第一可偏離隔膜和第二可偏離隔膜是雙背板MEMS麥克風(fēng)的單個隔膜。在另一個實(shí)施例中，放大器包括第一單端放大器和第二單端放大器。第一單端放大器可具有與第二單端放大器的第二增益基本相等小大和相反符號的第一增益。
[0080]根據(jù)實(shí)施例，MEMS包括具有在第二腔體之上布置的第一腔體的印刷電路板(PCB)和與第一腔體鄰近地布置在PCB的頂面處的MEMS換能器。第一腔體可大于第二腔體。此夕卜，MEMS換能器包括半導(dǎo)體襯底、布置在半導(dǎo)體襯底的頂面處的覆蓋在半導(dǎo)體襯底中形成的第三腔體的第一 MEMS換能器元件，以及布置在半導(dǎo)體襯底的頂面處的覆蓋在半導(dǎo)體襯底中形成的第四腔體的第二 MEMS換能器元件。在此實(shí)施例中，第一腔體、第二腔體、第三腔體和第四腔體全部聲學(xué)上進(jìn)行耦接。在各種實(shí)施例中，PCB包括包括第一腔體的第一層和包括第二腔體的第二層。第一 MEMS換能器元件和第二 MEMS換能器元件可一起包括雙背板MEMS麥克風(fēng)或者一起形成雙背板MEMS麥克風(fēng)。
[0081]本文所描述的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)可包括存在干擾時(shí)的魯棒性能(robustperformance)，以低二階失真(low 2nd order distort1n)、用于具有高動態(tài)范圍的給定供應(yīng)電壓的大的信號擺幅(signal swing)的線性換能器操作，以及在高聲壓水平(HSL, highsound level)條件下的良好性能。具有雙背板MEMS的實(shí)施例可有利于使用拓?fù)渖系暮唵蜛SIC和高空間利用率。多個單背板MEM