微机电系统管芯和微机电系统装置的制作方法

本公开总体涉及微机电系统(mems)管芯，更具体地涉及具有双振膜介电传感器的mems管芯。

背景技术：

1、众所周知，在mems装置的制造中，通常以晶片的形式在单批工艺中制造多个装置。代表单个mems装置的批处理晶片的单个部分被称为管芯。因此，可以在单批处理的晶片中制造多个mems管芯，然后分割或以其他方式分离以用于进一步的制造步骤或用于它们的最终用途，例如但不限于包括用作声换能器或麦克风的其他部分。

2、在现有mems电容传感器中，限定了两个导电电极，这两个导电电极包括被标识为振膜的可移动元件和被标识为背板的固定元件。响应于声音输入，可移动元件相对于背板的运动产生调制电容。

技术实现思路

1、本技术的一方面涉及一种微机电系统mems管芯，所述微机电系统mems管芯包括：第一振膜；第二振膜；第一多个电极，所述第一多个电极中的每一个设置在所述第一振膜上；第二多个电极，所述第二多个电极中的每一个设置在所述第二振膜上；固定介电元件，所述固定介电元件设置在所述第一振膜与所述第二振膜之间并且包括多个孔；以及第三多个电极，所述第三多个电极中的每一个包括：第一导电层，所述第一导电层邻近所述第一多个电极中的至少一个设置在所述第一振膜上；第二导电层，所述第二导电层邻近所述第二多个电极中的至少一个设置在所述第二振膜上，以及导电引脚，所述导电引脚延伸穿过所述多个孔中的一个孔，并且将所述第一导电层电连接至所述第二导电层，其中，所述微机电系统mems管芯基于由所述第一振膜和所述第二振膜相对于所述固定介电元件的移动引起的电容变化来生成一个或更多个信号。

2、所述固定介电元件没有导电层。

3、所述第一多个电极的至少子集彼此电连接，所述第二多个电极的至少子集彼此电连接，并且所述第三多个电极的至少子集彼此电连接。

4、所述第一振膜具有第一面以及与所述第一面相反的第二面；所述第二振膜具有第一面以及与所述第一面相反的第二面；所述第一振膜的第一面面对所述第二振膜的第一面；并且，所述微机电系统mems管芯还包括：第一连接器焊盘，所述第一连接器焊盘设置在所述第一振膜的第二面上，并与所述第一多个电极的至少第一子集电连接；第二连接器焊盘，所述第二连接器焊盘设置在所述第一振膜的第二面上，并与所述第二多个电极的至少第一子集电连接；以及第三连接器焊盘，所述第三连接器焊盘设置在所述第一振膜的第二面上，并与第三多个电极的至少第一子集电连接。

5、在所述第一振膜和所述第二振膜之间限定相对于大气压的低压区域。

6、所述第一振膜具有第一面以及与所述第一面相反的第二面；所述第二振膜具有第一面以及与所述第一面相反的第二面；所述第一振膜的第一面面对所述第二振膜的第一面；所述低压区域由所述第一振膜的第一面和所述第二振膜的第一面限定；所述微机电系统mems装置还包括：密封通道，所述密封通道延伸穿过所述第一振膜和所述第二振膜；其中，所述密封通道在所述第一振膜的第二面和所述第二振膜的第二面之间提供流体连通；并且其中，所述密封通道被配置成维持所述低压区域。

7、所述第一多个电极和所述第二多个电极中的每一者以及所述第三多个电极的所述第一导电层和所述第二导电层中的每一者包括长宽比为至少5比1的条带。

8、所述条带平行，并且其中，所述第一多个电极的条带和所述第三多个电极的条带并排交替地布置在所述第一振膜上，并且所述第二多个电极的条带和所述第三多个电极的条带并排交替地布置在所述第二振膜上。

9、本技术的另一方面涉及一种微机电系统mems装置，所述微机电系统mems装置包括：上述的微机电系统mems管芯；所述微机电系统mems装置还包括：电压源，所述电压源电连接到所述第三多个电极的至少第一子集，以向所述第三多个电极的至少所述第一子集提供相对于地的电压偏置；差分放大器；第一电连接，所述第一电连接在所述第一多个电极的至少第一子集与所述差分放大器的第一输入端之间；以及第二电连接，所述第二电连接在所述第二多个电极的至少第一子集与所述差分放大器的第二输入端之间。

10、本技术的另一方面涉及一种微机电系统mems装置，所述微机电系统mems装置包括：如上所述的微机电系统mems管芯；集成电路ic；以及壳体，所述壳体包括：基座，所述基座具有第一表面和相反的第二表面；盖，所述盖附接至所述基座的所述第一表面，其中，所述盖和所述基座限定所述壳体的内部；以及端口，所述端口允许压力波进入所述内部，其中，所述微机电系统mems管芯设置在所述壳体的所述内部内；并且其中，所述集成电路ic设置在所述壳体的所述内部并电连接到所述微机电系统mems管芯。

11、所述端口延伸穿过所述基座，并且所述微机电系统mems管芯设置在所述端口上方。

12、本技术的另一方面涉及一种微机电系统mems管芯，所述微机电系统mems管芯包括：第一振膜；第二振膜，其中，在所述第一振膜与所述第二振膜之间限定低压区域；第一多个电极，所述第一多个电极中的每一个设置在所述第一振膜上；第二多个电极，所述第二多个电极中的每一个设置在所述第二振膜上；没有导电层的固定介电元件，所述固定介电元件设置在所述第一振膜和所述第二振膜之间，并且包括多个孔；以及第三多个电极，所述第三多个电极中的每一个包括：第一导电层，所述第一导电层邻近所述第一多个电极中的至少一个设置在所述第一振膜上；第二导电层，所述第二导电层邻近所述第二多个电极中的至少一个设置在所述第二振膜上；以及导电引脚，所述导电引脚延伸穿过所述多个孔中的一个孔，并将所述第一导电层电连接到所述第二导电层；所述导电引脚提供结构完整性以防止所述第一振膜和所述第二振膜塌陷到所述固定介电元件上；所述微机电系统mems管芯还包括：密封通道，所述密封通道延伸穿过所述第一振膜和所述第二振膜；其中，所述微机电系统mems管芯基于由所述第一振膜和所述第二振膜相对于所述固定介电元件的移动引起的电容变化来生成一个或更多个信号。

13、所述第一振膜具有第一面以及与所述第一面相反的第二面；所述第二振膜具有第一面以及与所述第一面相反的第二面；所述第一振膜的第一面面对所述第二振膜的第一面；并且所述微机电系统mems管芯还包括：第一连接器焊盘，所述第一连接器焊盘设置在所述第一振膜的第二面上，并与所述第一多个电极的至少第一子集电连接；第二连接器焊盘，所述第二连接器焊盘设置在所述第一振膜的第二面上，并与所述第二多个电极的至少第一子集电连接；以及第三连接器焊盘，所述第三连接器焊盘设置在所述第一振膜的第二面上，并与所述第三多个电极的至少第一子集电连接。

14、所述第一振膜具有第一面以及与所述第一面相反的第二面；所述第二振膜具有第一面以及与所述第一面相反的第二面；并且所述第一振膜的第一面面对所述第二振膜的第一面；其中，所述密封通道在所述第一振膜的第二面和所述第二振膜的第二面之间提供流体连通；并且其中，所述密封通道被配置成维持所述低压区域。

15、所述第一多个电极和所述第二多个电极中的每一者以及所述第三多个电极的所述第一导电层和所述第二导电层中的每一者包括长宽比为至少5比1的条带，其中，所述条带平行，并且其中，所述第一多个电极的条带和所述第三多个电极的条带并排交替地布置在所述第一振膜上，并且所述第二多个电极的条带和所述第三多个电极的条带并排交替地布置在所述第二振膜上。

16、本技术的另一方面涉及一种微机电系统mems装置，所述微机电系统mems装置包括：如上所述的微机电系统mems管芯；电压源，所述电压源电连接到所述第三多个电极的至少第一子集，以向所述第三多个电极的所述第一子集提供相对于地的电压偏置；差分放大器；第一电连接，所述第一电连接在所述第一多个电极的至少第一子集与所述差分放大器的第一输入端之间；以及第二电连接，所述第二电连接在所述第二多个电极的至少第一子集与所述差分放大器的第二输入端之间。

17、本技术的另一方面涉及一种微机电系统mems装置，所述微机电系统mems装置包括：如上所述的微机电系统mems管芯；集成电路ic；以及壳体，所述壳体包括：基座，所述基座具有第一表面以及相反的第二表面；盖，所述盖附接至所述基座的所述第一表面，其中，所述盖和所述基座限定所述壳体的内部；以及端口，所述端口允许压力波进入所述内部，其中，所述微机电系统mems管芯设置在所述壳体的所述内部内；其中，所述集成电路ic设置在所述壳体的所述内部并电连接到所述微机电系统mems管芯；并且其中，所述端口延伸穿过所述基座，并且所述微机电系统mems管芯设置在所述端口上方。

18、本技术的另一方面涉及一种微机电系统mems管芯，所述微机电系统mems管芯包括：第一振膜；第二振膜；第一电极，所述第一电极设置在所述第一振膜上；第二电极，所述第二电极设置在所述第二振膜上；固定介电元件，所述固定介电元件设置在所述第一振膜与所述第二振膜之间并且包括孔，其中，所述固定介电元件与任何电极隔离；以及第三电极，所述第三电极包括：第一导电层，所述第一导电层设置在所述第一振膜上；第二导电层，所述第二导电层设置在所述第二振膜上；以及导电引脚，所述导电引脚延伸穿过所述孔，并将所述第一导电层电连接到所述第二导电层；所述导电引脚提供结构完整性以防止所述第一振膜和所述第二振膜塌陷到所述固定介电元件上；其中，所述mems管芯基于由所述第一振膜和所述第二振膜相对于所述固定介电元件的移动引起的电容变化来生成一个或更多个信号。

19、在所述第一振膜和所述第二振膜之间限定相对于大气压的低压区域。

20、本技术的又一方面涉及一种微机电系统mems装置，所述微机电系统mems装置包括：如上所述的微机电系统mems管芯；电压源，所述电压源电连接到所述第三电极，所述电压源向所述第三电极提供相对于地的电压偏置；以及差分放大器，所述差分放大器包括电连接到所述第一电极的第一输入端和电连接到所述第二电极的第二输入端；所述差分放大器的所述第一输入端和所述第二输入端各自具有大于1千兆欧姆的输入阻抗，并且在每个输入端处建立dc偏置电平，所述dc偏置电平小于相对于地电位的电源电平。

21、所述dc偏置电平小于相对于地的所述电源电平的一半。