用于感测压力波以及环境压力的变化的mems传感器结构的制作方法_4

文档序号:8925649阅读:来源:国知局
施例,电极元件206可以从腔室203延伸经过弹性结构302中的该至少一个空隙308并且被固定和/或集成在支撑结构210中。
[0090]根据各个实施例,如图3A所示,电极元件206可以是基本上X形的。根据各个实施例,电极元件206可以通过以基本上X形的方式从电极元件206的中心部分延伸的四个臂,被固定和/或附连到支撑结构210。根据各个实施例,电极元件206可以通过对于给定应用可能被期望的任何其他数目的臂,被固定和/或附连到支撑结构210。
[0091]根据各个实施例,如图3A至图3E所示,弹簧支撑元件306可以被实现为双槽(trough)结构。根据各个实施例,双槽可以被实现为,其中两个槽被布置为使得第一槽的谷部(valley)被定向到第一方向并且第二槽的谷部被定向到可以是与第一方向相反的方向的第二方向。
[0092]根据各个实施例,如图3A至图3E所示,弹性结构302中的至少一个空隙308可以被布置在支撑结构210的一个或多个角部处,使得弹簧支撑结构306的布置在该至少一个空隙308的两侧中的每一侧的部分并不相遇。换言之,弹性结构302中的至少一个空隙308还可以包括间隙弹簧支撑元件306,经过其电极元件206可以机械耦合和/或电耦合到支撑结构210。
[0093]根据各个实施例,如图3A所示,弹性结构302可以包括至少一个通风孔洞310。
[0094]根据各个实施例,该至少一个通风孔洞310可以被形成在弹簧支撑元件306中。根据各个实施例,至少一个通风孔洞310可以被配置用于促进环境压力与空腔212之间的静态压力均衡。
[0095]根据各个实施例,第一膜结构202和第二膜结构204分别可以由于环境压力与腔室203内的压力之间的压力差而偏移,腔室203内的压力可能小于环境压力并且可以基本上是真空。
[0096]根据各个实施例,如图3B所示,当没有压力波分别入射在第一膜结构202上或者第二膜结构204上时,第一膜结构202和第二膜结构204可以处于静止位置和/或中性位置。
[0097]根据各个实施例,如图3B所示,电极元件206可以包括包封层314。包封层314可以由各种电介质组成或者可以包括各种电介质,该各种电介质诸如是各种电介质材料,诸如例如,氧化硅、氮化硅、正硅酸乙酯、硼磷硅酸盐玻璃、和各种等离子体氧化物。根据各个实施例,包封层314可以由各种半导体材料组成或者可以包括各种半导体材料,该各种半导体材料诸如是二氧化硅、锗、硅锗、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌、或者其他元素和/或化合物半导体(例如,诸如例如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体、或I1-VI化合物半导体、或三元化合物半导体、或四元化合物半导体),正如对于给定应用可能期望的。
[0098]根据各个实施例,如图3C和图3D所示,当压力波312分别入射在第一膜结构202或第二膜结构204上时,第一膜结构202和第二膜结构204可以偏转和/或振荡。根据各个实施例,由于第一膜结构202和第二膜结构204可能偏转和/或振荡,因而第一感测间隙SI和第二感测间隙S2可能变动离开它们的静止位置距离。根据各个实施例,随着第一感测间隙SI和第二感测间隙S2变动,第一膜结构202与电极元件206之间的电容可以同样地变动,进一步地,第二膜结构204与电极元件之间的电容也可以变动。根据各个实施例,所述电容的变动可以用于确定压力波312的持续时间和/或强度,例如,其中双膜MEMS传感器结构200可以被配置为MEMS麦克风,将声波转换成可用的电信号。
[0099]根据各个实施例,如图3E所示,腔室203之外的增加的环境压力P+可以引起第一膜结构202和第二膜结构204朝向电极元件206偏转。根据各个实施例,随着第一膜结构202和第二膜结构204朝向电极元件206偏转,第一感测间隙SI和第二感测间隙S2可以远变动离开它们的静止位置距离。根据各个实施例,随着第一感测间隙Si和第二感测间隙S2变动,第一膜结构202与电极元件206之间的电容可以同样地变动,进一步地,第二膜结构204与电极元件之间的电容也可以变动。根据各个实施例,所述电容的变动可以用于确定包围双膜MEMS传感器结构200的环境压力的变化,例如其中双膜MEMS传感器结构200可以被配置为MEMS压力传感器。
[0100]根据各个实施例,如图6所示,腔室203外的环境压力(用附图标记602标志)的变化可以引起第一膜结构202和第二膜结构204偏转,如果环境压力602增加则朝向电极元件206,或者如果环境压力602降低则背离电极元件206。根据各个实施例,电信号可以由于第一膜结构202和第二膜结构204的偏转而生成。信号然后可以由示例性处理电路600比较并且转换成如针对给定应用(例如,感测压力的变化)期望的可用信息。
[0101]根据各个实施例,如图6所示,入射在腔室203上的声波(未示出)可以引起腔室相对于电极元件206偏转,例如如图1B所示,随着腔室203由于声波的作用而偏转,第一膜结构202可以在基本上朝向电极元件206的方向上偏转,而第二膜结构204可以在与第一膜结构202基本上相同的方向上同步地被偏转,因而可以远离电极元件206移动。
[0102]根据各个实施例,电信号可以由于膜结构202和膜结构204相对于电极元件206的移动而生成。信号然后可以由处理电路600比较,并且转换为如针对给定应用期望的可用信息(例如,感测可能入射在传感器结构200上的压力波的幅度的变化)。根据各个实施例,由于膜结构202和膜结构204的移动而生成的信号可以数学符号相反并且彼此异相。
[0103]根据各个实施例,示例性处理电路600可以能够比较从传感器结构200接收到的信号,并且比较那些信号以便能够实现对传感器结构200周围的环境压力的变化以及可能入射在传感器结构200上的压力波的幅度的同步感测。
[0104]根据各个实施例,如图7所示,传感器结构200和示例性处理电路600的组合可以被实现和/或概念化为等效电路700。
[0105]根据各个实施例,如图8所示,一种处理由于膜结构202和膜结构204的移动而生成的电信号的方法800可以包含至少以下步骤。第一,如802所示,由于第一膜结构202和第二膜结构204的移动可以生成至少两个电信号。第二,如804所示,可以将该至少两个电信号从传感器结构200向示例性处理电路600发送。第三,如806所示,示例性电路装置600可以处理该至少两个电信号。根据各个实施例,对该至少两个电信号的处理可以包括,从由于第二膜结构204的移动而生成的信号的幅度减去由于第一膜结构202的移动而生成的信号的幅度。由示例性处理电路600进行的该减法的结果可以是第一结果信号806。根据各个实施例,第一结果信号806的幅度可以与可能入射在传感器结构200上的压力波的幅度成比例。换言之,可以从可以由于第二膜结构204的移动而生成的电信号的幅度减去可以由于第一膜结构202的移动而生成的电信号的幅度,并且该减法的结果可以是第一结果信号806,第一结果信号806又可以与由可能入射在传感器结构200上的压力波施加的声压级(SPL)成比例。根据各个实施例,对该至少两个电信号的处理可以包括,将由于第一膜结构202的移动而生成的信号的幅度添加到由于第二膜结构204的移动而生成的信号的幅度。由示例性处理电路600进行的该加法的结果可以是第二结果信号808。根据各个实施例,第二结果信号808的幅度可以与传感器结构200的腔室203外的环境压力602的变化成比例。换言之,可以由于第一膜结构202的移动而生成的电信号的幅度可以被添加到可以由于第二膜结构204的移动而生成的电信号的幅度,并且该加法的结果可以是第二结果信号804,第二结果信号804又可以与传感器结构200的腔室203外的环境压力602的变化成比例。
[0106]根据各个实施例,如图9所示,等效电路700可以被实现在各种电子设备中,例如,蜂窝电话900。根据各个实施例,传感器结构200可以经由示例性处理电路600向蜂窝电话900传输信息。例如,示例性处理电路600可以被配置用于将第一结果信号806传输至进一步的处理电路系统,诸如可以是蜂窝电路900的主处理芯片的微处理器902。另外,示例性处理电路600可以同样地被配置用于向微处理器902传输第二结果信号808。进一步地,示例性处理电路600可以被配置用于向微处理器902分别传输第一结果信号806和第二结果信号808两者。另外,示例性处理电路600可以被配置用于向各种附加处理设备传输信号的任何组合,正如对于给定应用可能被期望的。根据各个实施例,等效电路700可以被实现在各种其他电子设备中,诸如全球定位系统(GPS)设备、用户身份识别模块(SIM)卡、数字图像采集设备、以及各种其他设备,正如对于给定应用可
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