CN105744453B - 具有绝缘的导电板的电容式麦克风 - Google Patents

Abstract

本申请涉及具有绝缘的导电板的电容式麦克风。电容式麦克风可包括壳体、薄膜以及第一背板，其中第一绝缘层可以布置在第一背板的朝向薄膜的第一侧上，第二绝缘层可以布置在与第一背板的第一侧相反的第一背板的第二侧上。另外的绝缘层可以布置在第一背板中的多个冲孔中的至少一个冲孔的侧壁上。第一背板的每个导电表面可以由绝缘材料覆盖。

Description

具有绝缘的导电板的电容式麦克风

技术领域

各个实施例总体涉及具有至少一个导电背板的电容式麦克风，该导电背板部分或完全由绝缘材料封装。

背景技术

电容式硅麦克风设计成具有薄膜和一个或两个由气隙分开的背板。通过检测薄膜和背板之间的变化的电容，声音被转换成电信号，因为薄膜响应于声波而振动。因此要求电场横跨薄膜和背板电极。该电场通常由专用集成电路(ASIC)以施加在电极两端的偏置电压的形式提供。ASIC的输出典型为高欧姆的，以便支持具有高信噪比(SNR)和低电流消耗的高灵敏度麦克风。因此，薄膜和背板电极必须相互良好绝缘。

电极之间的绝缘减少和导致的电流泄漏可能由变成连接在电极之间的水分、残渣或其他微粒和污染引起。这些电流泄漏可导致增加的噪声、增加的电流消耗和/或麦克风系统的灵敏度损失。

许多当前的麦克风系统可以将绝缘层置于朝向薄膜的背板上，以便进一步使电极彼此绝缘。因此这可以防止从背板和薄膜的这一面的电流泄漏。然而，这不能防止从背板的相反侧或背板冲孔的侧壁的泄漏。因此，这些麦克风系统仍可能易受电流泄漏和任何由此引起的性能劣化。

可选地，薄膜本身可以覆盖一个或多个绝缘层，从而预防电流泄漏。然而，在薄膜上设置绝缘层可能影响薄膜的机械性能，薄膜应该是足够柔性的，以便准确地捕获声波振动。因此，此方法可能导致工艺诱导灵敏度变化的有限灵敏度。此外，在背板和传感器的其他部件之间的泄漏仍然可能导致上述的性能劣化。

发明内容

本申请的目的在于提供一种改进的麦克风系统，以克服上述问题。

根据本申请的一个方面，提供一种电容式麦克风，包括：壳体；薄膜；以及第一背板，其中第一绝缘层布置在所述第一背板的朝向所述薄膜的第一侧上，而且第二绝缘层布置在与所述第一背板的第一侧相反的所述第一背板的第二侧上。

根据本申请的另一方面，提供一种电容式麦克风，包括：薄膜；和第一冲孔背板，其中绝缘层布置在所述第一冲孔背板中的多个冲孔之一的外壁上。

根据本申请的另一方面，提供一种电容式压力传感器，包括：导电基底；和薄膜，其中第一绝缘层布置在所述薄膜的朝向所述导电基底的第一侧上，而且第二绝缘层布置在与所述薄膜的第一侧相反的所述薄膜的第二侧上。

根据本申请实施例的方案，可以防止麦克风系统中的电流泄漏并提高麦克风系统性能。

附图说明

在附图中，相同的附图标记通常表示不同附图中的相同部件。附图无需按比例绘制，相反，重点通常在于示出了本发明的原理。在以下描述中，本发明的各种实施例参考以下附图来描述，其中：

图1示出了单个背板电容式麦克风系统；

图2示出了双背板电容式麦克风系统；

图3示出了硅电容式麦克风系统；

图4示出了穿孔背板的平面视图；

图5示出了穿孔背板和薄膜的截面图；

图6示出了穿孔背板和薄膜的截面图；

图7示出了穿孔背板和薄膜的截面图；

图8示出了穿孔背板和薄膜的截面图；

图9示出了电容式压力传感器系统；

图10示出了电容式压力传感器系统的截面图；

图11示出了电容式压力传感器系统的截面图；

图12示出了单个背板电容式微型扬声器系统；

图13示出了双背板电容式微型扬声器系统；

图14示出了电容式微型扬声器系统的截面图；

图15示出了电容式微型扬声器系统的截面图；以及

图16示出了电容式微型扬声器系统的截面图。

具体实施方式

以下的详细描述涉及附图，其通过图示的方式示出了本发明可以实践的特定细节和实施例。

词语“示例性的”在此用于表示“用作例子、示例或图示”。在此描述为“示例性的”的任何实施例或设计不必解释为比其他实施例或设计更优选或更有利。

关于形成在侧面或表面“之上”的沉积材料使用的词语“之上”，在此可用于表示沉积材料可“直接形成在隐含侧或表面上”，例如直接接触隐含侧或表面。关于形成在侧面或表面“之上”的沉积材料使用的词语“之上”，在此可用于表示沉积材料可“间接形成在隐含侧或表面上”，其中一个或多个附加层布置在隐含侧或表面和沉积材料之间。

如本文所用的，“电路”可以被理解为任何种类的逻辑实施实体，其可以是专用电路系统或存储器中存储的处理器执行软件、固件或其任意组合。此外，“电路”可以是硬接线逻辑电路或可编程逻辑电路，例如可编程处理器，例如微处理器(例如复杂指令集计算机(CISC)处理器或简化指令集计算机(RISC)处理器)。“电路”还可以是处理器执行软件，例如任何种类的计算机程序，例如使用虚拟机代码的计算机程序，例如Java。将在下面更详细地介绍的各个功能的任何其他种类的实施方式也可以理解为“电路”。它还可以理解为任何两个(或更多)描述的电路可以合并成一个电路。

根据此公开的各个方面，一个或多个背板的导电部分可以完全或部分封装在绝缘材料中，以防止背板和薄膜电极之间的电流泄漏。绝缘材料的适当放置可以减少或避免由污染物所引起的这样的泄漏，污染物例如水分、残渣或其他微粒。

如同先前详述一样，当前的电容式麦克风可具有背板，其中绝缘材料布置在背板朝向薄膜的表面上。然而，这样的系统仍然易受引起电流泄漏的污染物的影响，污染物通过变成嵌入在背板和薄膜的相对的非绝缘表面之间而引起电流泄漏。泄漏路径还可以在污染物之间产生，污染物变成卡在背板和薄膜中形成的冲孔的导电侧壁之间。因此，进一步将绝缘材料布置在背板的脆弱表面上可以减少或完全消除由这样的泄漏路径所引起的不良效应。

图1示出了电容式麦克风系统100。电容式麦克风系统100可包括薄膜110、下背板120、背板冲孔130、开口腔140、基底150、支撑层160以及电接触件101-103。电容式麦克风系统100可以相应地是单个背板电容式麦克风系统。薄膜110可以通过气隙与下背板120分离，如图1所示。开口腔140可以形成在基底150中，基底150可以是由硅制成的晶片基底。声波可以通过开口腔140和接触薄膜110进入。薄膜110可以基本是柔性的，并因此可以经受由入射的声波所引起的振动。下背板120可以是结构上刚性的，并且当声波穿过背板冲孔130时可以保持基本固定。

薄膜110和下背板120可以电连接到电接触件101-103之一，这些电接触件可以形成在支撑层160中。支撑层160可以由绝缘材料制成，还可以用于安装薄膜110和下背板120并提供对薄膜110和下背板120的支撑。偏置电压可以通过电接触件101-103提供至薄膜110和下背板120，从而在薄膜110和下背板120之间产生电场。偏置电压可以由例如专用集成电路(ASIC)的部件提供，如稍后参照图3描述。ASIC还可通过电接触件101-103之一提供电压至基底150。

薄膜110和下背板120因此可以形成电容器，当薄膜110振动时，该电容器的电容变化。薄膜110的振动可以有效地改变由薄膜110和下背板120形成的导电板之间的距离，同时电容器上的电荷保持几乎不变。通过观察电容器两端的电压变化，可以检测到任何由此引起的电容变化，该电容器两端的电压可以在提供的偏置电压上下变化。电容式麦克风系统100因此可以通过使用连接到电接触件101-103的例如ASIC的部件来监控电压变化，由此转换入射在薄膜110上的声波。

可选地，电容式麦克风系统100可包括上背板(未示出)，其代替下背板120。上背板可位于薄膜110的与图1布置的下背板120相反的侧上。

图2示出了另一电容式麦克风系统200。与图1的电容式麦克风系统100相比，电容式麦克风系统200可包括两个背板(上背板230和下背板270)，并因此可以是双背板电容式麦克风。电容式麦克风系统200还可以包括薄膜210、上背板冲孔230、下背板冲孔260、开口腔240、基底250、支撑层280以及电接触件201-204。例如ASIC的外部部件可以经由电接触件201-204在薄膜210、上背板220和下背板270两端提供偏置电压。ASIC还可以提供电压至基底250。类似于电容式麦克风系统100，薄膜210可以经受由入射的声波所引起的振动。因此，在薄膜210和上背板220之间以及在薄膜210和下背板270之间的相应电容可以随着薄膜210和背板之间的距离波动而变化。电容的任何变化可以电压波动的形式由例如ASIC的外部部件检测，该外部部件也连接到电接触件201-204。如在电容式麦克风系统100中那样，可以使用波动的电压测量来将入射在薄膜210上的声波转换为电信号。

图3示出了硅电容式麦克风系统300。硅电容式麦克风系统300可包括帽盖结构302、薄膜304、背板306、背板冲孔308、开口腔310、声音端口312、第一基底314、第二基底316、ASIC 318、支撑层322以及焊线320。根据硅晶片蚀刻技术，硅电容式麦克风系统300可以形成在硅晶片外。

硅电容式麦克风系统300示出为仅具有下背板(背板306)，并且因此可以是在操作上类似于电容式麦克风系统100的单个背板电容式麦克风。可选地，还可以将上背板设置在薄膜304之上(未示出)，在这种情况下，硅电容式麦克风系统300可以用作例如电容式麦克风系统200中那样的双背板电容式麦克风。

帽盖结构302可以用作壳体，并且可以在硅电容式麦克风系统300的内部部件周围形成保护结构。帽盖结构302在声音端口312处可具有开口，其可以形成为穿过第二基底316。声波可通过声音端口312进入硅电容式麦克风系统300，并穿过形成在第一基底314中的开口腔310。因此，声波可以接触薄膜304，从而引起薄膜304振动。如关于电容式麦克风系统100详述的，偏置电压可以经由连接到焊线320的电接触件(未标记)提供至薄膜304和背板306两端，从而使用薄膜304和背板306作为导电板有效地形成电容器。因此，通过观察电容式电极(薄膜304和背板306)两端的变化，可以将声波转换为电信号。ASIC 318可以被用于提供偏置电压至薄膜304和背板306，并且因此还可以测量任何电压波动，以便将通过声音端口312进入的声波转换为电信号。ASIC 318还可以提供电压至第一基底314，并且可以类似地通过第二基底316接收外部电源。

可选地，硅电容式麦克风系统300可包括上背板(未示出)，其代替背板306。上背板可位于薄膜304的与图3布置的背板306相反的侧上。

图4示出了背板306的示例性平面图。多个背板冲孔308可以形成在背板306中。每个背板冲孔308可以具有基本类似的尺寸和形状，如图4所示。在实施例中，每个背板冲孔308可以是例如大约8μm开口。可选地，每个背板冲孔308可以具有基本不同的尺寸和形状。此外，每个背板冲孔308可定向为对称的网格状的方式，如图4所示。在实施例中，每个背板冲孔308可以被隔开大约0.7μm。可选地，每个背板冲孔308在背板306两端以非对称的形式分布。许多这样的变化是可能的，而且所示实施例不限于这个方面。

图5示出了薄膜304和背板306的截面图，背板306包括背板冲孔308。如图5所示，顶部绝缘层502和底部绝缘层504可以布置在背板306的顶表面和底表面上。绝缘层502和504的应用可防止薄膜304和背板306之间的电流泄漏，如现在将描述的。

例如，污染物微粒506可以变成嵌入在背板306和薄膜304之间。污染物微粒506可以是例如水分、残渣或硅电容式麦克风系统300可能暴露于的其他类似微粒。

如图5所示，顶部绝缘层502可以形成污染物微粒506和背板306之间的物理阻挡。因此，薄膜304和背板306之间的电流泄漏可被基本防止或抑制。因此，硅电容式麦克风系统300可以降低电容式电极薄膜304和背板406之间的电流泄漏发生的可能性以及负面影响。薄膜304和背板306之间的电流泄漏可能导致降低的敏感度、增加的噪声、和/或增加的电流损耗。

底部绝缘层504可以布置在背板306的底表面上。该附加的绝缘层可以进一步保护硅电容式麦克风系统300免于电流泄漏，例如避免微粒在背板306和薄膜304的底表面之间形成电流泄漏。

尽管通过用绝缘层502和504封装背板306的顶表面和底表面而提供附加的保护，但硅电容式麦克风系统300仍然可以易受电流泄漏。图6示出了其中形成电流泄漏的示例场景，其中泄漏路径延伸自背板冲孔308的一个或多个侧壁。如图6所示，污染物微粒608可以变为嵌入在背板306和薄膜304之间。污染物微粒608可以接触形成在背板306中的背板冲孔308之一的侧壁，其可以不由绝缘覆盖并且是暴露的导电面。因此，电流泄漏路径可以通过污染物微粒608而形成为从背板306至薄膜304。

如图7所示，来自背板冲孔308的侧壁的泄漏路径可通过用侧壁绝缘层702和704覆盖背板冲孔308的侧壁来防止。可选地，侧壁绝缘层702和704可以部分或者完全覆盖背板冲孔308的一个或多个侧壁，从而防止污染物微粒608支持到薄膜304的泄漏路径。因此，背板冲孔308的暴露导电表面的部分或全部可以用绝缘材料覆盖。如图7所示，绝缘材料的这种放置可以进一步防止电流泄漏。

图7示出了实施例，其中背板306可以通过绝缘层502、504、702、704完全封装在绝缘材料中。在示例场景中，完全封装背板306可以提供有效的保护，以免于由例如污染物微粒506和608的污染物微粒引起的电流泄漏。在各种实施例中，绝缘材料可以布置为完全覆盖背板306中形成的每个背板冲孔308的每个侧壁。绝缘材料可以额外布置为完全封装背板306的顶表面和底表面。因此，背板306可以完全封装在绝缘材料中。可选地，绝缘材料可以仅布置在导电的背板306的表面上。

背板306可以由导电材料形成，例如硅。背板306还可以由掺杂多晶硅(无定形的或结晶的)、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层形成。背板306可具有例如约300nm的厚度，例如330nm。可选地，背板306可以是从几个nm厚，例如用于金属背板，到约2μm厚。

布置在背板306上的绝缘层可以是大约140nm厚。例如，绝缘层可以是从例如几个nm厚至例如200nm-300nm厚至例如500nm厚。在实施例中，布置在背板306上的绝缘层的不同区域可具有不同的厚度。例如，背板306的顶表面上的顶部绝缘层502可具有与底部绝缘层502或侧壁绝缘层704或702之一不同的厚度。在进一步的实施例中，绝缘层的不同区域的厚度可基于背板306最易受电流泄漏的区域进行选择。例如，顶部绝缘层502可选择为比底部绝缘层504具有更高的厚度。

硅电容式麦克风系统300可以额外包括上背板802，其布置在薄膜304的与背板306的相反侧上，如图8所示。上背板802可以额外具有绝缘层，例如布置在上背板802的一个或多个表面上的上背板绝缘层804。如图8所示，一个或多个上背板绝缘层804可以布置在上背板冲孔806之一的侧壁上。一个或多个上背板绝缘层804可以附加地布置在上背板802的顶表面和/或上背板802的底表面上。如图8所示，上背板802可以与背板306类似的方式完全用上背板绝缘层804封装。类似地，相关放置以及上背板绝缘层804的厚度可以改变。

因此，用图8所示的绝缘层封装上背板802和背板306二者可以减少或防止通过污染物微粒的电流泄漏路径引起的不良效应。因此，双背板电容式麦克风对电流泄漏的鲁棒性可以通过绝缘层的适当放置而改进。

代替绝缘层的各种变型也是可能的。例如，图3的背板306可以仅部分封装在绝缘材料中。因此，绝缘材料可以仅布置在形成在背板306中的背板冲孔308的某些侧壁上，从而背板冲孔的一些侧壁可以不由绝缘材料保护。这可以降低制造成本，同时仍保持基本保护程度，以便于由于保持被覆盖的侧壁所引起的电流泄漏。

此外，形成在背板306中的背板冲孔308的侧壁上布置的绝缘层可以不覆盖侧壁的整个表面。例如，绝缘层可以仅仅覆盖最接近于薄膜304的侧壁的部分。类似于如上所述，制造成本可以被减小，因为绝缘材料的需求减少，同时仍然保持高保护程度，因为部分封装背板306。

因此，电容式麦克风系统300可以包括壳体(例如302)、薄膜(例如304)以及第一背板(例如306)。第一绝缘层可以布置在第一背板朝向薄膜的第一侧上。第二绝缘层可以布置在与第一背板的第一侧相对的第一背板的第二侧上。

第一背板可以位于薄膜的与形成在壳体中的声音端口相反的一侧上。第一背板可以替代地位于与形成在壳体中的声音端口相同的一侧上。

第一背板还可以是穿孔的，并因此可具有形成在第一背板的顶侧到第一背板的底侧的多个冲孔。

在实施例中，另外的绝缘层(例如704和/或702)可以布置在第一背板的每个导电表面上。第一背板的每个导电表面可以由绝缘材料例如另外的绝缘层完全覆盖。

另外的绝缘层可以布置在第一背板中的多个冲孔(例如308)中的至少一个冲孔的侧壁上。在又一实施例中，第一背板中的多个冲孔中的至少一个冲孔的每个侧壁可以由绝缘材料覆盖。第一背板中的多个冲孔中的一个或多个冲孔的每个侧壁的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。第一背板中的每个冲孔的每个侧壁可以由绝缘材料完全覆盖。因此，背板的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

电容式麦克风还可以包括第二背板(例如，参照图2的上背板230详述的802)。第二背板可以布置在薄膜的与第一背板相反的侧上。

另外的绝缘层(例如804)可以布置在第二背板的第一侧或第二背板的第二侧上。可选地，另外的绝缘层(例如804)可以布置在第二背板的第一侧和第二背板的第二侧二者上，其中第二侧是与第二背板的第一侧相反的第二背板的一侧。

另外的绝缘层(例如804)可以布置在第二背板中的多个冲孔中的至少一个冲孔的外壁上。第二背板的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。第一背板和第二背板二者的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

电容式麦克风还可进一步包括电路(例如318)，该电路被配置为提供偏置电压至薄膜、第一背板和/或第二背板(如果存在)。

电容式麦克风可以是电容式硅麦克风。第一背板可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物或一个或多个碳层组成。

薄膜还可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物或一个或多个碳层或任意其它适合的材料组成。

第一绝缘层可以由氮化硅、氧化硅或介电材料组成。另外的绝缘层和材料还可以由氮化硅、氧化硅或介电材料组成。

电容式麦克风还可以是驻极体电容式麦克风。因此，薄膜或背板之一可以由驻极体材料组成，而其它可以覆盖在绝缘材料中，以便防止电流泄漏。

可选地，电容式麦克风可包括薄膜和第一冲孔背板，其中绝缘层布置在第一冲孔背板中的多个冲孔之一的外壁上。第一冲孔背板可以位于薄膜的与声音端口相反的一侧上，声音端口形成在设置于薄膜和第一冲孔背板周围的壳体中。可选地，第一冲孔背板可位于与声音端口相同的一侧上，声音端口形成在设置于薄膜和第一冲孔背板周围的壳体中。

另外的绝缘层可以布置在第一冲孔背板中的多个冲孔中的至少一个冲孔的每个外壁上。第一冲孔背板的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

第一绝缘材料可以布置在第一冲孔背板的第一侧上，其中第一冲孔背板的第一侧朝向薄膜。第二绝缘层可以布置在第一冲孔背板的第二侧上，其中第一冲孔背板的第二侧是与第一侧相反的第一冲孔背板的一侧。因此，第一冲孔背板的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

电容式麦克风可包括第二冲孔背板。因此，第二冲孔背板中的多个冲孔之一的外壁可以覆盖有绝缘材料。绝缘材料可以另外布置在第二冲孔背板的第一侧或第二冲孔背板的第二侧上，其中第二冲孔背板的第二侧是与第一侧相对的侧。绝缘材料可以布置在第二冲孔背板的第一侧和第二冲孔背板的第二侧上。第二冲孔背板的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

电容式麦克风可以是电容式硅麦克风。因此，第一背板和/或第二背板(如果存在)可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层组成。薄膜还可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层组成。除了任何其他存在的绝缘材料之外，第一绝缘层可以由氮化硅、氧化硅或介电材料组成。

电容式麦克风还可进一步包括电路，该电路被配置为提供偏置电压至薄膜和第一背板和/或第二背板(如果存在)。

电容式麦克风可以是驻极体电容式麦克风。

图9示出了根据又一实施例的电容式压力传感器系统900。电容式压力传感器系统900可包括导电基底906和薄膜902。电容式压力传感器系统900还可包括电接触件908，其可以形成在支撑层904中。电接触件908可连接到外部电部件，例如ASIC。连接的ASIC可以提供偏置电压至薄膜902和导电基底906。施加的偏置电压可在薄膜902和导电基底906之间产生电场，从而可以实现具有薄膜902和导电基底906作为电极的电容式系统。

入射在薄膜902上的压力波可引起薄膜902振动，因而改变薄膜902和导电基底906之间的距离。电容式压力传感器系统900因此可经受薄膜902和导电基底906之间的电容的波动，这可以通过监控电接触件908处的输出电压而观察。因此压力波可以用例如连接到电接触件908的ASIC的部件测量，并且可以因此转换成电信号。

类似于上述电容式麦克风系统，污染物微粒可以变成嵌入在导电板(薄膜902和导电基底906)之间，从而引起电流泄漏。电流泄漏可通过降低灵敏度、增加噪声以及增加电流消耗而负面地影响电容式压力传感器系统900的性能。

图10示出了电容式压力传感器系统1000。电容式压力传感器系统1000可包括导电基底1006和薄膜1002。薄膜1002可以被穿孔，如图10所示，并且因此可具有一个或多个薄膜冲孔1014。可选地，薄膜1002可不被穿孔，并且因此可以被完全封闭(未示出)。

如图10所示，第一绝缘层1008可以布置在薄膜1002的背离导电基底1006的顶侧上。第二绝缘层1010可以布置在与朝向导电基底1006的薄膜1002的顶侧相反的薄膜1002的底侧上。因此，第一绝缘层1008和第二绝缘层1010的存在可防止由污染物微粒引起的电流泄漏。如图10所示，污染物微粒1004可变成嵌入在薄膜1002的部分和导电基底1006之间。然而，第二绝缘层1010可布置在薄膜1002的底侧上，并且可以防止形成在薄膜1002和导电基底1006之间的电流泄漏。从薄膜1002的顶侧直接到基底1006的电流泄漏可以类似地通过第二绝缘层1008的存在而防止。

如图10所示，电容式压力传感器系统1000仍然易受从薄膜1002中的一个或多个冲孔1014的侧壁的电流泄漏影响。污染物微粒1012可以变为嵌入在薄膜1002和导电基底1006之间，并且可以因此引起从薄膜1002中的冲孔1014的暴露导电侧壁的电流泄漏。

另外的绝缘层(例如1116)可以因此布置在薄膜(例如1102)的多个冲孔(例如1114)中的至少一个冲孔的侧壁上，如图11所示。因此，可以防止薄膜1102和导电基底1106之间的微粒1112引起的潜在电流泄漏。

为了进一步防止电流泄漏，薄膜中的多个冲孔中的一个冲孔的每个侧壁可以通过绝缘材料(例如1116)覆盖。另外的绝缘表面可以布置在薄膜的每个导电表面上。在另一示例性实施例中，薄膜的每个导电表面可以通过绝缘材料完全覆盖。

电容式压力传感器系统1100的电容式压力传感器可以是硅压力传感器。因此，薄膜(例如1102)可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层组成。类似地，导电基底(例如1106)还可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物或一个或多个碳层组成。第一绝缘层(例如1108)和第二绝缘层(例如1110)可以由氮化硅、氧化硅或介电材料组成。

图12示出了根据又一示例性实施例的电容式微型扬声器系统1200。电容式微型扬声器系统1200可包括薄膜1210、下背板1220、背板冲孔1230、开口腔1240、基底1250、支撑层1260以及电接触件1201-1203。电接触件1201-1203可以形成在支撑层1260中，并且可以提供外部电信号至薄膜1210、下背板1220以及基底1250。外部电信号可由外部部件提供，例如ASIC。附加的ASIC可以提供变化的电信号，其又可以调整薄膜1210和下背板1220之间的电场。在电场中的这种调整可以因此在导电薄膜1210上产生一种力，使它相对于下背板1220被推动或拉动。薄膜1210的这些振动可以引起声波，因此电容式微型扬声器系统1200可以用于转换电信号为声音。

可选地，电容式微型扬声器系统1200可以具有上背板(未示出)，其代替下背板1220。上背板可以位于薄膜1210的与位于图12中的下背板1220相反的一侧上。

图13示出了电容式微型扬声器系统1300的实施例，其中电容式微型扬声器系统1300具有上背板1330和下背板1370。上背板1330和下背板1370可以被穿孔，因此上背板冲孔1320和下背板冲孔1360可以分别形成在上背板1330和下背板1370上。电容式微型扬声器系统1300可以另外包括薄膜1310、开口腔1340、基底1350以及支撑层1380。电接触件1301-1304可以形成在支撑层1380中，并且可以用于从例如ASIC的外部部件提供外部电信号至薄膜1310、上背板1330、下背板1370以及基底1350。这样的外部电信号可以在上述的导电部件之间产生电场，并且可通过引起薄膜1310振动而将电信号转换为声波。

类似于上述的电容式麦克风和压力传感器，电容式微型扬声器系统1200和1300的性能可能受到污染物微粒引起的电流泄漏的损害。图14示出了一个实施例，其中电容式微型扬声器系统1200的下背板1220可以用绝缘材料覆盖，以便防止或减少源自污染物微粒的电流泄漏。如图14所示，第一绝缘层1440和第二绝缘层1450可以分别布置在下背板1220的顶侧和下背板1220的底侧。因此，第一绝缘层1440和第二绝缘层1450可以防止由污染物微粒1402产生的电流泄漏，污染物微粒可变成嵌入在下背板1220和薄膜1210之间。

然而，如图15详述，污染物微粒1502可以变成嵌入在下背板1220和薄膜1210之间，使得污染物微粒1502在下背板1220中的多个冲孔1230之一的侧壁和薄膜1210之间产生电流泄漏。因此，电容式微型扬声器系统1200的性能可能受到损害。

因此，另外的绝缘层1602可以布置在下背板1220中的冲孔1230之一的侧壁上，如图16所示。另外的绝缘层可以通过保护下背板1220的导电表面而防止例如污染物微粒1502的污染物微粒引起的电流泄漏。例如绝缘层1602的至少一个另外的绝缘层可以因此布置在下背板1220中的多个冲孔1230中的至少一个冲孔的侧壁上。

在又一实施例中，下背板1220中的多个冲孔(例如1230)之一的每个侧壁可以由绝缘材料覆盖。另外的对于电流泄漏的防护可以通过用绝缘材料部分或者完全覆盖下背板1220的每个导电表面提供。

电容式微型扬声器系统1200可具有另外的上背板，例如关于电容式微型扬声器系统1300详述的。因此，电容式微型扬声器系统1200可具有上背板，其以类似于背板1220的方式用绝缘材料封装，以便保护这两个背板免受电流泄漏。

因此，另外的绝缘层可以布置在第二背板的第一侧或第二背板的第二侧上。在另一示例性实施例中，第三绝缘层可以布置在第二背板的朝向薄膜的第一侧上，第四绝缘层可以布置在与第二背板的第一侧相反的第二背板的第二侧上。

另外的绝缘层可以布置在第二背板中的多个冲孔中的至少一个冲孔的至少一个侧壁上。

第一背板可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、碳化物、或一个或多个碳层组成。第二背板还可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、碳化物、或一个或多个碳层组成。

类似地，薄膜可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、碳化物、或一个或多个碳层组成。

第一绝缘层、第二绝缘层和/或另外的绝缘层可以由氮化硅、氧化硅、或介电材料组成。

根据示例性实施例的电容式麦克风系统可以因此包括壳体、薄膜以及第一背板。第一绝缘层可以布置在第一背板的朝向薄膜的第一侧上。第二绝缘层可以布置在与第一背板的第一侧相反的第一背板的第二侧上。

第一背板可以位于薄膜的与形成在壳体中的声音端口相反的一侧上。第一背板可选地位于薄膜的与形成在壳体中的声音端口相同的一侧上。

第一背板还可以是穿孔的。因此第一背板可具有从第一背板的第一侧形成到第一背板的第二侧的多个冲孔。

在实施例中，另外的绝缘层可以布置在第一背板的每个导电表面上。第一背板的每个导电表面可以由绝缘材料例如另外的绝缘层完全覆盖。

另外的绝缘层可以布置在第一背板中的多个冲孔中的至少一个冲孔的侧壁上。在又一实施例中，第一背板中的多个冲孔中的至少一个冲孔的每个侧壁可以由绝缘材料覆盖。第一背板中的多个冲孔中的一个或多个冲孔的每个侧壁的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。第一背板中的每个冲孔中的每个侧壁可以由绝缘材料完全覆盖。因此，背板的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

电容式麦克风还可以包括第二背板。第二背板可以布置在薄膜的与第一背板相反的侧上。

另外的绝缘层可以布置在第二背板的第一侧或第二背板的第二侧上。可选地，另外的绝缘层可以布置在第二背板的第一侧和第二背板的第二侧上，其中第二侧是与第二背板的第一侧相反的第二背板的一侧。

另外的绝缘层可以布置在第二背板中的多个冲孔中的至少一个冲孔的外壁上。第二背板的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。第一背板和第二背板中的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

电容式麦克风还可进一步包括电路，该电路被配置为提供偏置电压至薄膜、第一背板和/或第二背板(如果存在)。

电容式麦克风可以是电容式硅麦克风。第一背板可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物或一个或多个碳层组成。

薄膜还可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物或一个或多个碳层或任意其它适合的材料组成。

第一绝缘层可以由氮化硅、氧化硅、或介电材料组成。另外的绝缘层和材料还可以由氮化硅、氧化硅、或介电材料组成。

电容式麦克风还可以是驻极体电容式麦克风。因此，薄膜或背板之一可以由驻极体材料组成，而其它可以覆盖在绝缘材料中，以便防止电流泄漏。

可选地，电容式麦克风可包括薄膜和第一冲孔背板，其中绝缘层布置在第一冲孔背板中的多个冲孔之一的外壁上。另外的绝缘层可以布置在第一冲孔背板中的多个冲孔中的至少一个冲孔的每个外壁上。第一冲孔背板的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

第一冲孔背板可以位于薄膜的与声音端口相反的一侧上，声音端口形成在设置于薄膜和第一冲孔背板周围的壳体中。可选地，第一冲孔背板可位于薄膜的与声音端口相同的一侧上，声音端口形成在设置于薄膜和第一冲孔背板周围的壳体中。

第一绝缘材料可以布置在第一冲孔背板的第一侧上，其中第一冲孔背板的第一侧朝向薄膜。第二绝缘材料可以布置在第一冲孔背板的第二侧上，其中第一冲孔背板的第二侧是与第一侧相反的第一冲孔背板的一侧。因此，第一冲孔背板的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

电容式麦克风可包括第二冲孔背板。因此，第二冲孔背板中的多个冲孔之一的外壁可以覆盖有绝缘材料。绝缘材料可以另外布置在第二冲孔背板的第一侧或第二冲孔背板的第二侧上，其中第二冲孔背板的第二侧是与第一侧相反的侧。绝缘材料可以布置在第二冲孔背板的第一侧和第二冲孔背板的第二侧上。第二冲孔背板的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

电容式麦克风可以是电容式硅麦克风。因此，第一背板和/或第二背板(如果存在)可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层组成。薄膜还可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层组成。除了任何其他存在的绝缘材料之外，第一绝缘层可以由氮化硅、氧化硅、或介电材料组成。

电容式麦克风还可进一步包括电路，该电路被配置为提供偏置电压至薄膜和第一背板和/或第二背板(如果存在)。

电容式麦克风可以是驻极体电容式麦克风。

根据示例性实施例的电容式压力传感器可包括导电基底和薄膜。

第一绝缘层可以布置在薄膜的朝向导电基底的第一侧上。第二绝缘层可以布置在与薄膜的第一侧相反的薄膜的第二侧上。

另外的绝缘层可以布置在薄膜中的多个冲孔中的至少一个冲孔的侧壁上。薄膜中的多个冲孔之一的每个侧壁可由绝缘材料覆盖。在另一示例性实施例中，另外的绝缘层可以布置在薄膜的每个导电表面上。薄膜的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

电容式压力传感器可以是硅压力传感器。薄膜可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层组成。导电基底可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层组成。第一绝缘层和第二绝缘层可以由氮化硅、氧化硅或介电材料组成。

根据示例性实施例的硅麦克风可包括薄膜和第一背板。第一绝缘层可以布置在第一背板的朝向薄膜的第一侧上。第二绝缘层可以布置在与第一背板的第一侧相反的第一背板的第二侧上。

第一背板可以位于薄膜的与形成在壳体中的声音端口相反的一侧上，壳体设置在薄膜和第一背板周围。第一背板可选地位于薄膜的与形成在壳体中的声音端口相同的一侧上，壳体设置在薄膜和第一背板周围。

另外的绝缘层可以布置在第一背板中的多个冲孔中的至少一个冲孔的侧壁上。

第一背板中的多个冲孔之一的每个侧壁可由绝缘材料覆盖。第一背板的每个导电表面可以由绝缘材料覆盖。第一背板的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

硅麦克风可包括在薄膜的与第一背板相反的一侧上的第二背板。另外的绝缘层可以布置在第二背板的第一侧或第二背板的第二侧上。

可选地，第三绝缘层可以布置在第二背板的朝向薄膜的第一侧上，第四绝缘层可以布置在与第二背板的第一侧相反的第二背板的第二侧上。

另外的绝缘层可以布置在第二背板中的多个冲孔中的至少一个冲孔的至少一个侧壁上。

第一背板可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层组成。薄膜可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层组成。第一绝缘层和第二绝缘层可以由氮化硅，氧化硅、或介电材料组成。

根据另外的示例性实施例，可以提供硅微机械(MEMS)器件。硅MEMS器件可包括薄膜和第一背板，其中第一绝缘层布置在第一背板的朝向薄膜的第一侧上，第二绝缘层布置在与第一背板的第一侧相反的第一背板的第二侧上。

第一背板可以位于薄膜的与形成在壳体中的声音端口相反的一侧上，壳体设置在薄膜和第一背板周围。第一背板可选地位于薄膜的与形成在壳体中的声音端口相同的一侧上，壳体设置在薄膜和第一背板周围。

另外的绝缘层可以布置在硅MEMS器件的第一背板中的多个冲孔中的至少一个冲孔的侧壁上。可选地，第一背板中的多个冲孔中的一个或多个冲孔的每个侧壁可以由绝缘材料覆盖。在另外的示例性实施例中，第一背板的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

硅MEMS器件可以是电容式硅麦克风。可选地，硅MEMS器件可以是电容式硅微型扬声器。

硅MEMS器件的第一背板可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层组成。薄膜可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层组成。第一绝缘层和/或任何另外的绝缘材料可以由氮化硅、氧化硅、或介电材料组成。

在另一个实施例中，硅MEMS器件可以设置为包括薄膜、第一冲孔背板以及绝缘层，绝缘层布置在第一冲孔背板中的多个冲孔之一的至少一个外壁上。

第一冲孔背板可以位于薄膜的与声音端口相反的一侧上，声音端口形成在设置于薄膜和第一冲孔背板周围的壳体中。可选地，第一冲孔背板可位于薄膜的与声音端口相同的一侧上，声音端口形成在设置于薄膜和第一冲孔背板周围的壳体中。

第一冲孔背板中的多个冲孔之一的每个外壁可以由绝缘材料覆盖。在另外的实施例中，第一冲孔背板的每个导电表面可以由绝缘材料完全覆盖。

硅MEMS器件可以是电容式硅麦克风。

可选地，硅MEMS器件可以是电容式硅微型扬声器。

硅MEMS器件的第一冲孔背板可以由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层组成。薄膜可以同样由掺杂硅、掺杂多晶硅、金属、硅化物、碳化物、或一个或多个碳层组成。

绝缘层和/或另外的绝缘材料可以由氮化硅、氧化硅、或介电材料组成。

尽管已经参考详细实施例具体示出和描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，其中可以作出各种形式和细节的变化，而不脱离所附权利要求限定的本发明的主旨和范围。本发明的范围因此是由所附权利要求指示，而且因此旨在涵盖落入权利要求的等同范围和意义内的所有变化。

Claims (9)

1.一种电容式麦克风，包括：

壳体，包括声音端口；

薄膜；以及

第一背板，其中所述第一背板是穿孔的并且位于所述薄膜与所述声音端口之间，并且其中第一绝缘层布置在所述第一背板的朝向所述薄膜的第一侧的、位于所述声音端口正上方的至少一部分上，而且第二绝缘层布置在与所述第一背板的第一侧相反的所述第一背板的第二侧的、位于所述声音端口正上方的至少一部分上。

2.根据权利要求1所述的电容式麦克风，其中另外的绝缘层布置在所述第一背板的每个导电表面上。

3.根据权利要求2所述的电容式麦克风，其中所述第一背板的每个导电表面由绝缘材料完全覆盖。

4.根据权利要求1所述的电容式麦克风，其中另外的绝缘层布置在所述第一背板中的多个冲孔中的至少一个冲孔的侧壁上。

5.根据权利要求4所述的电容式麦克风，其中所述第一背板中的所述多个冲孔中的至少一个冲孔的每个侧壁由绝缘材料覆盖。

6.根据权利要求1所述的电容式麦克风，进一步包括电路，所述电路被配置为提供偏置电压至所述薄膜和所述第一背板。

7.一种电容式麦克风，包括：

薄膜；

第一冲孔背板；

第二冲孔背板，位于所述薄膜的与所述第一冲孔背板相反的一侧上；

壳体，包括声音端口，所述壳体包围所述薄膜、所述第一冲孔背板和所述第二冲孔背板；

第一绝缘层和第二绝缘层，所述第一绝缘层布置在所述第一冲孔背板的朝向所述薄膜的第一侧的、位于所述声音端口正上方的至少一部分上，并且所述第二绝缘层布置在与所述第一冲孔背板的第一侧相反的所述第一冲孔背板的第二侧的、位于所述声音端口正上方的至少一部分上；以及

第三绝缘层和第四绝缘层，所述第三绝缘层布置在所述第二冲孔背板的朝向所述薄膜的第一侧的、位于所述声音端口正上方的至少一部分上，以及所述第四绝缘层布置在与所述第二冲孔背板的第一侧相反的所述第二冲孔背板的第二侧的、位于所述声音端口正上方的至少一部分上。

8.根据权利要求7所述的电容式麦克风，其中所述第一冲孔背板的每个导电表面由绝缘材料完全覆盖。

9.根据权利要求7所述的电容式麦克风，其中所述第二冲孔背板的每个导电表面由绝缘材料完全覆盖。