集成电路和电容式换能器偏置电路制造技术

本发明专利技术涉及集成电路和电容式换能器偏置电路。本公开描述了在麦克风组件中提供DC偏置电压的设备和方法。具体地，这种设备的一个实现方式可以在包括直流(DC)偏置电路的集成电路上实现。DC偏置电路可以联接至换能器并被配置成将DC偏置信号供应至换能器。DC偏置电路包括多级电荷泵和低通滤波器(LPF)电路。多级电荷泵包括制造有深沟槽隔离(DTI)的晶体管。荷泵包括制造有深沟槽隔离(DTI)的晶体管。荷泵包括制造有深沟槽隔离(DTI)的晶体管。

【技术实现步骤摘要】
集成电路和电容式换能器偏置电路


[0001]本公开总体上涉及麦克风组件，诸如但不限于具有微机电系统(MEMS)换能器及其电路的麦克风组件。

技术介绍

[0002]具有将声音转换成由集成电路调节或处理的电信号的换能器的麦克风通常与蜂窝电话、个人计算机和物联网(IoT)设备以及其它主机设备集成。一些这种换能器需要施加直流(DC)偏置电压才能工作。需要增大的偏置电压，以使换能器技术不断发展。

技术实现思路

[0003]本专利技术的一方面涉及集成电路，所述集成电路用于与电容式微机电系统换能器通过接口连接并调节由所述电容式微机电系统换能器输出的信号，所述集成电路包括：信号调节电路，所述信号调节电路的输入端能够电连接至所述电容式微机电系统换能器的输出端，所述信号调节电路具有输出端；换能器偏置电路，所述换能器偏置电路包括：电荷泵电路，所述电荷泵电路包括介于所述电荷泵电路的输入端与输出端之间的多个级联电荷泵级，各个电荷泵级包括联接至第一半导体器件的电容器，所述第一半导体器件位于第一阱区中，所述第一阱区嵌入基板中并掺杂有P型或N型材料，围绕所述第一阱区设置使所述第一阱区的至少一部分与所述基板绝缘的第一深沟槽隔离阻挡件；高压静电放电保护电路，所述高压静电放电保护电路联接至所述电荷泵电路的输出端；以及滤波器，所述滤波器联接至所述电荷泵电路的输出端。
[0004]本专利技术的另一方面涉及电容式换能器偏置电路，所述电容式换能器偏置电路包括：电荷泵电路，所述电荷泵电路包括介于输入端与输出端之间的多个级联电荷泵级，所述多个级联电荷泵级包括多个半导体器件，各个半导体器件位于基板的P阱区或N阱区内，所述P阱区或所述N阱区通过深沟槽隔离阻挡件沿着所述P阱区或所述N阱区的周界与所述基板电绝缘；并且所述多个级联电荷泵级被配置成输出至少60伏的直流电压；高压静电放电保护电路，所述高压静电放电保护电路联接至所述电荷泵电路的所述输出端；以及滤波器，所述滤波器联接至所述电荷泵电路的所述输出端。
附图说明
[0005]结合附图，根据以下描述和所附权利要求，本公开的目的、特征和优点将变得更加完全显而易见。附图仅描绘了代表性的实施方式，因此不被认为限制本公开的范围，本公开的描述包括附加的特异性和细节。
[0006]图1是麦克风组件的截面图。
[0007]图2是音频电路的示意图。
[0008]图3是电荷泵级的示例的示意图。
[0009]图4是低通滤波器电路的示例的示意图。
[0010]图5是静电放电电路的示例的示意图。
[0011]图6是包括深沟槽隔离(DTI)的第一晶体管工艺的侧剖视图。
[0012]图7是来自图6的基板的俯视图。
[0013]图8是图6的包括来自图3的电荷泵级的多个晶体管的基板的俯视图。
[0014]图9是包括DTI和埋设绝缘层的晶体管工艺的侧剖视图。
[0015]图10是包括DTI和埋设阱的晶体管工艺的侧剖视图。
[0016]图11是包括共享DTI的晶体管工艺的侧剖视图。
[0017]图12是包括共享DTI的晶体管工艺的基板的俯视图。
[0018]图13是在DTI环内包括多个阱的晶体管工艺的侧剖视图。
[0019]图14是在DTI环内包括多个阱的晶体管工艺的基板的俯视图。
具体实施方式
[0020]本公开描述了麦克风组件和其它设备及其方法，该麦克风组件和其它设备包括具有深沟槽隔离(DTI)以及连接至麦克风或其它设备的换能器的输入端的输出端的DC偏置电路。越来越需要占地面积越来越小的麦克风组件。包括具有低机械顺应性的小型微机电(MEMS)模块(例如，换能器)的麦克风组件可以允许MEMS模块表现出期望的特性(诸如力平衡和/或极其小型化)。然而，低机械顺应性可能会限制麦克风组件的灵敏度和信噪比(SNR)。为了提高灵敏度和SNR，可以增大DC偏置电压，使得麦克风中的电场也增大。然而，增大DC偏置电压受到DC偏置电路内的晶体管的击穿电压和麦克风组件内的可用空间的限制。因此，本公开描述了一种DC偏置电路，该DC偏置电路可以输出超过50伏的电压，同时保持较小的占位面积。
[0021]DC偏置电路可以包括多个晶体管。晶体管中的各个晶体管在基板(例如，P型基板)内的N阱或P阱内形成、设置或产生。晶体管的击穿电压(例如，N阱和P阱在基板之间的击穿电压)对电荷泵可以被设计成生成多高的电压施加了限制。施加该限制是因为高于击穿电压的电压将导致向基板的过多泄漏，这将降低电荷泵的输出电压和/或损坏集成电路上的电路。深沟槽隔离实现了N阱与P阱之间更好的水平和垂直绝缘，并增大了击穿电压。本文公开的设备和方法可以用于将DC偏置电路的DC偏置电压增大到高于50伏的电压，以便提高具有机械顺应性较低的换能器的麦克风组件的灵敏度和信噪比(SNR)。
[0022]图1是麦克风组件100的截面图，其中实现了具有DTI的DC偏置电路。麦克风组件100通常包括电声换能器102，该电声换能器102联接至设置在壳体110内的电路103。换能器被配置成响应于感测到声活动而生成电信号。换能器可以是使用微机电系统(MEMS)制造或其它已知的或未来的技术实现的电容器件、压电器件或其它换能器件。电路可以由一个或更多个集成电路(例如，具有模拟和数字电路的专用集成电路(ASIC)和执行音频处理(例如，关键字/命令检测、噪声抑制、认证
…
)的分立离散数字信号处理器(DSP))实现。
[0023]壳体110包括基板116和联接至基板116的上表面120的盖118。盖118沿着盖18的周界固定至基板116。盖118和基板116一起规定了内部部分122(例如，空腔等)。盖118可以包括大气均衡通风口126(例如，开口、洞等)，该大气均衡通风口提供壳体110周围的环境与内部部分122之间的流体连通。大气均衡通风口126防止对壳体110和/或麦克风组件110的其它部件的损坏，该损坏原本可能由于麦克风组件110周围环境中的极端温度和/或压力波动
而发生。
[0024]基板116包括声端口128，该声端口128与MEMS换能器100对准，以使得MEMS换能器100通过声端口128暴露于压力变化。在各种例示性实施方式中，MEMS换能器100与声端口128之间的相对位置可以不同。例如，声端口128可以形成在盖118中而不是基板116中，并且换能器102可以与声端口128相邻。在这些情况下，换能器102可以与图1中所示的情况相反。
[0025]换能器102基于通过声端口128(例如，通过振膜108的移动或位移)传送至换能器102的压力变化来生成电信号。压力变化可以是周围大气压(例如，麦克风组件110周围环境的压力)变化和/或由诸如声音的声刺激引起的压力变化。电路103经由引线和迹线130联接至换能器102，以在它们之间形成电连接。电路103被配置成接收和处理由换能器102产生的信号。来自换能器102的信号可以被电路103处理成表示所感测的声活动的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成电路，所述集成电路用于与电容式微机电系统换能器通过接口连接并调节由所述电容式微机电系统换能器输出的信号，所述集成电路包括：信号调节电路，所述信号调节电路的输入端能够电连接至所述电容式微机电系统换能器的输出端，所述信号调节电路具有输出端；换能器偏置电路，所述换能器偏置电路包括：电荷泵电路，所述电荷泵电路包括介于所述电荷泵电路的输入端与输出端之间的多个级联电荷泵级，各个电荷泵级包括联接至第一半导体器件的电容器，所述第一半导体器件位于第一阱区中，所述第一阱区嵌入基板中并掺杂有P型或N型材料，围绕所述第一阱区设置使所述第一阱区的至少一部分与所述基板绝缘的第一深沟槽隔离阻挡件；高压静电放电保护电路，所述高压静电放电保护电路联接至所述电荷泵电路的输出端；以及滤波器，所述滤波器联接至所述电荷泵电路的输出端。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述电容器联接至第二半导体器件，所述第二半导体器件联接至所述第一半导体器件，所述第二半导体器件位于第二阱区中，所述第二阱区嵌入所述基板中并掺杂有与所述第一阱区的P型或N型材料互补的P型或N型材料，围绕所述第二阱区的至少一部分设置第二深沟槽隔离阻挡件。3.根据权利要求2所述的集成电路，其中，所述电容器联接至第二半导体器件，所述第二半导体器件联接至所述第一半导体器件，所述第二半导体器件位于第二阱区中，所述第二阱区嵌入所述基板中并掺杂有与所述第一阱区的P型或N型材料互补的P型或N型材料，围绕所述第二阱区的至少一部分设置所述第一深沟槽隔离阻挡件。4.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述第一半导体器件或所述第二半导体器件包括二极管或晶体管。5.根据权利要求1所述的集成电路，其中，围绕所述第一阱区的外围设置所述第一深沟槽隔离阻挡件，并且在所述第一阱区下方在所述基板...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：美商楼氏电子有限公司，
类型：发明
国别省市：