半导体基气密阀及包括半导体基气密阀的耳机

技术领域

本公开涉及一种半导体基气密阀，更具体地涉及一种用于耳机的半导体基气密阀以及包括该半导体基气密阀的耳机。

背景技术

气密阀在科学实验、医疗设备、气体分析仪器等领域已有广泛应用，并且，具有微结构的气密阀也越来越多地出现在例如微型流控设备、微型实验室设备、微型医疗设备、微型喷射设备等微型设备中。耳机作为主要操控声音信号的音频设备，近年来发展为可以支持降噪模式和通透模式。通透模式指的是当用户希望在欣赏音乐等多媒体的同时保持对环境音的感知。例如，当用户佩戴耳机步行跨过人行道时，希望在听音乐的同时还可以听到附近的交通声。当前大多数耳机实现通透模式的方式是，由内置于耳机的麦克风捕获耳机外部的环境音、通过声音处理算法对捕获到的环境音进行处理、将处理后的环境音与来自音频源的声音混合、将混合后的声音传送到用户的耳道。然而在此过程中，可能由于麦克风对环境音捕获的精度不高、声音处理算法不足以准确地处理环境音等原因而导致用户最终听到的环境音有所失真。

发明内容

鉴于以上情况，本公开提供了一种能够实现气流开关的半导体基气密阀，当该半导体基气密阀用于耳机时，可以促进耳机实现通透模式。

根据本公开实施例的一方面，该半导体基气密阀可以包括：第一气孔层，具有第一通气孔；以及第二气孔层，包括具有第二通气孔的可位移部分以及支撑可位移部分的可变形支撑部分，其中可位移部分能够基于施加的电信号沿第一方向位移而改变第一通气孔与第二通气孔的相对位置，从而实现第一通气孔与第二通气孔之间的通气通道的开关。

可选地，该可变形支撑部分为弹簧部件。

可选地，第二通气孔的大小在可位移部分位移的过程中不发生变化。

可选地，第一方向为垂直于第一气孔层的方向；第一通气孔与第二通气孔在平行于第一气孔层的方向上错开；第一气孔层与第二气孔层绝缘；并且电信号使得第一气孔层与第二气孔层之间形成电压差。

可选地，第一气孔层自下而上包括基底、第一导电层和钝化层；半导体基气密阀还包括位于钝化层上方的牺牲层；第二气孔层位于牺牲层上方作为第二导电层，第二气孔层还包括锚定于牺牲层的锚定部分，可变形支撑部分连接锚定部分与可位移部分；并且牺牲层具有第一通孔，第一通孔在第一气孔层上的投影至少覆盖第一通气孔，第一通孔在第二气孔层上的投影至少覆盖可位移部分和可变形支撑部分。

可选地，第一方向平行于第一气孔层；第二气孔层还包括与可位移部分绝缘的固定部分；电信号使得可位移部分与固定部分之间形成电压差；并且第一通气孔与第二通气孔能够在第一方向上根据电信号错开或重叠。

可选地，第一气孔层与第二气孔层之间的间距小于第一预定值。

可选地，可位移部分包括第一梳状部；固定部分包括第二梳状部；并且第一梳状部的梳齿与第二梳状部的梳齿错位相对。

可选地，第一气孔层包括基底；半导体基气密阀还包括位于基底上方的牺牲层；第二气孔层位于牺牲层上方作为导电层；并且牺牲层具有第二通孔，第二通孔在第一气孔层上的投影至少覆盖第一通气孔，第二通孔在第二气孔层上的投影至少覆盖可位移部分和可变形支撑部分。

可选地，第一气孔层还包括位于基底上方的钝化层。

可选地，第二气孔层下表面包括一个或多个凸起。

可选地，一个或多个凸起中的至少一个凸起封闭环绕第二通气孔。

可选地，至少一个凸起与第一气孔层之间的间距小于第二预定值。

根据本公开实施例的另一方面，该半导体基气密阀包括：第一气孔层，具有第一通气孔；开关层，包括封闭的可位移部分以及支撑可位移部分的可变形支撑部分；以及第二气孔层，具有第二通气孔，其中可位移部分能够基于施加的电信号沿垂直于第二气孔层的方向位移而实现第一通气孔与第二通气孔之间的通气通道的开关。

可选地，可变形支撑部分为弹簧部件。

可选地，开关层和第二气孔层之间绝缘；电信号使得开关层和第二气孔层之间形成电压差；并且可位移部分在二气孔层上的投影至少覆盖第二通气孔。

可选地，第二气孔层下表面包括一个或多个第一凸起。

可选地，一个或多个第一凸起中的至少一个第一凸起封闭环绕第二通气孔。

可选地，开关层下表面包括一个或多个第二凸起。

可选地，第一气孔层包括基底；半导体基气密阀还包括位于基底上方的第一牺牲层；开关层位于牺牲层上方作为第一导电层，开关层的可位移部分上覆盖第一钝化层，开关层的可变形支撑部分具有第三通气孔；半导体基气密阀还包括位于开关层上方的第二牺牲层；第二气孔层位于第二牺牲层上方作为第二导电层；第一牺牲层具有第三通孔，第三通孔在第一气孔层上的投影至少覆盖第一通气孔，第三通孔在开关层上的投影至少覆盖可位移部分和可变形支撑部分；并且第二牺牲层具有第四通孔，第四通孔在第二气孔层上的投影至少覆盖第二通气孔，第四通孔在开关层上的投影至少覆盖可位移部分和可变形支撑部分。

可选地，第一气孔层还包括位于基底上方的第三导电层。

可选地，第一气孔层还包括位于第三导电层上方的第二钝化层。

根据本公开实施例的另一方面，提供一种耳机，包括上述任一种半导体基气密阀。

根据本公开实施例的半导体基气密阀可以采用半导体MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)技术实现气流的通断。当该半导体基气密阀应用于耳机中时，其可以充当允许或阻止耳机外部环境音穿透耳机进入用户耳道的开关，使用户听到真实自然的环境音，促进通透模式的实现。根据本公开实施例的半导体基气密阀还可以用于其他需要采用微结构对气流进行开关的设备中，例如，在MEMS麦克风中设置该半导体基气密阀可以对麦克风的气流进行开关，在MEMS实验室设备中设置该半导体基气密阀可以控制实验气体的流动，在MEMS喷射设备中设置该半导体基气密阀可以控制待喷射气体的喷射等。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。在不同的附图中，相同的附图标记代表相同的元素。

图1A示出根据本公开第一实施例的半导体基气密阀的示意截面图；

图1B示出根据本公开第一实施例的半导体基气密阀的示意俯视图；

图2A示出根据本公开第一实施例的半导体基气密阀在打开时的示意图；

图2B示出根据本公开第一实施例的半导体基气密阀在关闭时的示意图；

图3示出根据本公开第二实施例的半导体基气密阀的示意截面图；

图4A示出根据本公开第二实施例的半导体基气密阀在关闭时的示意图；

图4B示出根据本公开第二实施例的半导体基气密阀在打开时的示意图；

图5示出根据本公开第三实施例的半导体基气密阀的示意截面图；

图6A示出根据本公开第三实施例的半导体基气密阀在打开时的示意图；

图6B示出根据本公开第三实施例的半导体基气密阀在关闭时的示意图；

图7示出根据本公开第四实施例的半导体基气密阀的示意截面图；

图8A示出根据本公开第四实施例的半导体基气密阀在打开时的示意图；

图8B示出根据本公开第四实施例的半导体基气密阀在关闭时的示意图；

图9示出根据本公开第五实施例的半导体基气密阀的示意截面图；

图10A示出根据本公开第五实施例的半导体基气密阀在打开时的示意图；

图10B示出根据本公开第五实施例的半导体基气密阀在关闭时的示意图。

具体实施方式

下面将参考本公开的示例性实施例对本公开进行详细描述。然而，本公开不限于这里描述的实施例，其可以以许多不同的形式来实施。所描述的实施例仅用于使本公开彻底和完整，并全面地向本领域技术人员传递本公开的构思。所描述的各个实施例的特征可以互相组合或替换，除非明确排除或根据上下文应当排除。

除非另外定义，否则本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。

在本公开中，与空间位置相关的术语，例如，“上”、“下”、“上方”、“下方”等，仅用于描述一个部件与另一个部件的相对位置关系，而不限于自然空间的上下位置关系。除非另有说明，本公开中描述的上下位置关系以基底为基准，在基底上依次布置的各层，从基底开始称为“自下而上”。此外，“垂直于”或“平行于”某个层表示垂直于或平行于这个层的层平面(主平面)。某个层的层平面是该层与相邻层相接的平面，一般情况下，层平面用于形成功能部件，并且是该层的表面中面积最大的表面。

本公开提供如下第一至第五实施例的半导体基气密阀，但本公开不限于此。在不脱离本公开发明构思的情况下，可以在这些实施例基础上进行修改和变型而得到新的实施例。

第一实施例

图1A示出根据本公开第一实施例的半导体基气密阀1的示意截面图。图1B示出根据本公开第一实施例的半导体基气密阀1的示意俯视图。需要说明的是，图1A和图1B中省去了部分不影响本公开理解的部件，并且图1A的截面图和图1B的俯视图并未按照严格的投影关系来呈现，其仅用于示意性地示出与本公开实施例相关的特征的布置。图1B中显示了半导体基气密阀各层的结构，包括从俯视或仰视的角度被遮挡的结构。

如图1A和图1B所示，半导体基气密阀1可以包括第一气孔层11、第二气孔层12和牺牲层13。

第一气孔层11自下而上可以包括基底111、第一导电层112和钝化层113。第一气孔层11包括第一通气孔H1，其为贯穿基底111、第一导电层112和钝化层113的通孔。如图1B所示，第一通气孔H1包括多个扇形孔，但本公开不限于此，第一通气孔H1可以包括与所示出的不同的数量和形状的任意通孔。基底111可以作为构建半导体基气密阀1的基础。钝化层113一方面可以保护第一导电层112不受环境污染，另一方面可以维持第一气孔层11与第二气孔层12之间绝缘。

第二气孔层12可以包括可位移部分121(如图1A中的粗虚线框所示)、用于支撑可位移部分121的可变形支撑部分122(如图1A中的细虚线框所示)、以及用于将第二气孔层12锚定于牺牲层13上的锚定部分123。第二气孔层12可以作为第二导电层。

可位移部分121可以包括第二通气孔H2，其为贯穿第二气孔层12的通孔。如图1B所示，第二通气孔H2包括多个圆孔，但本公开不限于此，第二通气孔H2可以包括与所示出的不同数量和形状的任意通孔。第二通气孔H2与第一通气孔H1在平行于第一气孔层11的方向上错开。可位移部分121可被驱动为在垂直于第一气孔层11的方向上位移，第一通气孔H1与第二通气孔H2之间的相对位置随此位移被改变，从而第一通气孔H1与第二通气孔H2之间的通气通道的打开或关闭状态被改变。第二通气孔H2的大小在可位移部分121位移的过程中不发生变化。

可位移部分121和锚定部分123通过可变形支撑部分122弹性连接。该弹性连接使得可变形支撑部分122可以随可位移部分121的位移发生弹性形变，并在其恢复形变时可以带动可位移部分121回到初始位置。可变形支撑部分122可以使用任何能够发生弹性形变的结构和材料制成，例如，可变形支撑部分122可以是弹簧部件。图1B的可变形支撑部分122显示了一种示例性的弹簧部件，其在完整的半导体层(例如，多晶硅)上刻出多个交错的条形切口，从而该结构可以在受到外力的情况下可以容易地发生形变，例如拉伸或弯曲。

牺牲层13位于钝化层113上方，第二气孔层12位于牺牲层13上方。牺牲层13具有第一通孔V1。第一通孔V1在第一气孔层11上的投影至少覆盖第一通气孔H1，并且在第二气孔层12上的投影至少覆盖可位移部分121和可变形支撑部分122。如此，第一通气孔H1与第二通气孔H2之间形成的通气通道可以随可位移部分121在垂直于第一气孔层11的方向上的位移被打开或关闭，如后文结合图2A和图2B描述的。

锚定部分123可以经由锚定元件17锚定于下方的层，例如，锚定于牺牲层13，或者锚定于牺牲层13和钝化层113。例如，第二气孔层12可以经由与锚定部分123形成为一体的锚定元件17来与牺牲层13和钝化层113锚定在一起。如图1A所示，锚定元件17可以形成在牺牲层13的朝向第一通孔V1的一侧，并且锚定元件17可以从锚定部分123延伸至钝化层113内。当然，锚定元件17也可以仅延伸至钝化层113的上表面。作为其他实施例，锚定元件17也可以位于嵌于牺牲层13的材料内，而不位于牺牲层13朝向第一通孔V1的侧面。此外，锚定元件17的形状可以是任意合适的形状，例如其可以与牺牲层13的朝向第一通孔V1的侧面匹配，围绕第一通孔V1，从而定义出第一通孔V1，再例如，其也可以是非环绕的其他结构，例如，图1B中示出了卡扣形的锚定元件17。本公开不限定锚定部件123的具体结构和位置，其只要能够将第二气孔层12锚定于下方的层上即可。

可选的，为防止第二气孔层12与第一气孔层11粘连，半导体基气密阀1还可以在第二气孔层12的下表面包括一个或多个凸起124。进一步的，在一些实施例中，为了可位移部分121在半导体基气密阀1关闭(如图2B所示)的状态下更好地隔断第一通气孔H1和第二通气孔H2之间的通气通道，还可以在该一个或多个凸起124中设置至少一个凸起封闭环绕第二通气孔H2，即不间断地环绕第二通气孔H2。在一个示例中，如图1B所示，凸起124可以例如包括凸起124-1和124-2，其中凸起124-1不是封闭环绕的而是呈现为多个分段，凸起124-2是封闭环绕的。图中示出的凸起的数量和形状仅作为示例，本公开不限于此。

基于半导体基气密阀1的上述结构，可以通过在第一气孔层11和第二气孔层12之间形成电压差来驱动可位移部分121在垂直于第一气孔层11的方向上位移。下面描述实现该位移的一个示例，应当理解，还可以存在其他示例，只要能够在第一气孔层11和第二气孔层12之间形成适当的电压差即可。

可以通过在半导体基气密阀1上施加电信号来使得在第一气孔层11和第二气孔层12之间形成电压差。例如，如图1A所示，可以将第一导电层112连接到参考电压U

作为施加电信号的一个示例，如图1A所示，可以分别经由焊盘14和焊盘15将第一导电层112和第二气孔层12连接到参考电压U

下面结合图2A和图2B描述半导体基气密阀1的开关过程。

图2A示出根据本公开第一实施例的半导体基气密阀1打开时的示意图。图2B示出根据本公开第一实施例的半导体基气密阀1关闭时的示意图。

如图2A所示，焊盘14连接到参考电压U

如图2B所示，焊盘14连接到参考电压U

应当理解，第一电压差U

如此，根据本公开第一实施例的半导体基气密阀1可以通过施加电信号来实现气流的通断，因而可以很好地应用于需要采用微结构对气流进行开关的设备中，例如，可以用于耳机中来促进通透模式的实现。例如，耳机可设置有用于通透模式的开关，例如按动开关或拨动开关或软件开关(例如，在与耳机通信连接的智能手机上设置软件操作来控制通透模式的开启或关闭)。默认状态下，该按动开关或拨动开关或软件开关被置于关闭通透模式的位置，焊盘14连接到参考电压U

第二实施例

图3是根据本公开第二实施例的半导体基气密阀2的示意截面图。需要说明的是，图3中省去了部分不影响本公开理解的部件，仅是示意性地示出与本公开实施例相关的特征的布置。

如图3所示，半导体基气密阀2可以包括第一气孔层21、第二气孔层22和牺牲层23。

第一气孔层21可以包括基底211。第一气孔层21可以具有第一通气孔H1，其为贯穿基底211的通孔。

第二气孔层22可以包括可位移部分221(如图3中的粗虚线框所示)、用于支撑可位移部分221的可变形支撑部分222(如图3中的细虚线框所示)、以及与可位移部分221绝缘的固定部分223(如图3中的细点划线所示)。此外，类似于第一实施例，第二气孔层22还可以包括将第二气孔层22锚定于牺牲层23上的锚定部分224。锚定部分224包括两个部分，第一部分224-1与固定部分223连接以锚定固定部分223，第二部分224-2与可变形支撑部分222连接以锚定可变形支撑部分222。第二气孔层22作为导电层，可以由导电材料制成。

可位移部分221包括第二通气孔H2，其为贯穿第二气孔层22的通孔。第二通气孔H2与第一通气孔H1在平行于第一气孔层21的方向上可以处于错开的状态。在错开的状态下，气流不能穿过半导体基气密阀2，即半导体基气密阀2是关闭的。可以驱动可位移部分221沿平行于第一气孔层21的方向位移。第一通气孔H1与第二通气孔H2之间的相对位置可以随此位移被改变，从而第一通气孔H1与第二通气孔H2之间形成的通气通道的打开或关闭状态也随此位移被改变。第二通气孔H2的大小在可位移部分221位移的过程中可以不发生变化。

例如，可位移部分221可以包括位于其朝向固定部分223的端部的第一梳状部C1。固定部分223可以包括位于其朝向可位移部分221的端部的第二梳状部C2。第一梳状部C1具有朝向固定部分223突出的多个梳齿，第二梳状部C2具有朝向可位移部分221突出的多个梳齿，并且第一梳状部C1的多个梳齿与第二梳状部C2的多个梳齿错位相对，如图3中的局部放大图所示。第一梳状部C1的多个梳齿可以随可位移部分221在平行于第一气孔层21的方向上朝向固定部分223的位移而插入第二梳状部C2，同时第二通气孔H2随此位移移动至与第一通气孔H1至少部分重叠的位置。反之，第一梳状部C1的多个梳齿可以随可位移部分221在平行于第一气孔层21的方向上远离固定部分223的位移而退出第二梳状部C2，同时第二通气孔H2随此位移移动至与第一通气孔H1错开的初始位置。第一梳状部C1和第二梳状部C2中的至少一个的梳齿可以由绝缘材料制成，或者第一梳状部C1与第二梳状部C2之间可以具有绝缘间隔(例如空气间隔)，以使可位移部分221与固定部分223之间绝缘。应当理解，可位移部分221也可以采用第一梳状部C1和第二梳状部C2之外的其他结构，只要可以随可位移部分221的移动相互配合即可。

可位移部分221和锚定部分224的第二部分224-2通过可变形支撑部分222弹性连接。该弹性连接使得可变形支撑部分222可以随可位移部分221的位移发生弹性形变，并在其恢复形变时可以带动可位移部分221回到初始位置。类似于第一实施例，可变形支撑部分222可以使用任何能够发生弹性形变的结构和材料制成。可变形支撑部分222可以是弹簧部件，例如，采用图1B所示的弹簧部件。

牺牲层23位于第一气孔层21上方，第二气孔层22位于牺牲层23的上方。牺牲层23具有第二通孔V2，第二通孔V2在第一气孔层21上的投影至少覆盖第一通气孔H1。第二通孔V2在第二气孔层22上的投影至少覆盖可位移部分221和可变形支撑部分222。

可选的，为防止第二气孔层22与第一气孔层21粘连和/或为第二气孔层22提供支撑，可以在第二气孔层22的下表面包括一个或多个凸起225。进一步的，在一些实施例中，为了可位移部分221在半导体基气密阀2关闭(如图3或图4A所示)时更好地隔断第一通气孔H1和第二通气孔H2之间的通气通道，还可以在该一个或多个凸起225中设置至少一个凸起封闭环绕第二通气孔H2，即不间断地环绕第二通气孔H2。例如，凸起225可以包括凸起225-1和凸起225-2。凸起225-1可以是封闭环绕第二通气孔H2的凸起，类似于图1B所示的凸起124-2。凸起225-2可以不是封闭环绕而是呈现为多个分段的凸起，类似于图1B所示的凸起124-1。

基于半导体基气密阀2的上述结构，可以通过在可位移部分221和固定部分223之间形成电压差来驱动可位移部分221沿平行于第一气孔层21的方向位移。下面描述实现该位移的一个示例，应当理解，还可以存在其他示例，只要能够在可位移部分221和固定部分223之间形成适当的电压差即可。

例如，如图3所示，可以将锚定部分224的第一部分224-1连接到参考电压U

作为施加电信号的一个示例，如图3所示，可以经由设置在锚定部分224的第一部分224-1上方的焊盘24将固定部分223连接到参考电压U

第一气孔层21与第二气孔层22之间的间距可以被设置为小于第一预定值T1，即牺牲层23的高度小于第一预定值T1。如此设置的原因在于，在可位移部分321处于关闭状态(如图3和图4A所示)下，进入第一通气孔H1的气流有一部分可能经由牺牲层23的第二通孔V2侧向流动至第二通气孔H2，导致半导体基气密阀2关闭效果不佳。然而，若第一气孔层21与第二气孔层22之间的间距足够小，小到该侧向流动的气流量对于具体应用可忽略不计，则半导体基气密阀3能够实现良好关闭。可以通过试验或算法计算出在此情况下使得该侧向流动的气流量对特定应用不造成实质影响(例如，在耳机应用中，对用户听觉感受不造成实质影响)的最大间距值作为第一预定值T1。

在一些实施例中，如果在第二气孔层22的下表面包括封闭的凸起225-1的情况下，侧向气流可以被凸起225-1阻止，因此可以将凸起225-1与第一气孔层21之间的间距设置为小于第二预定值T2。同样可以通过试验或算法计算出在此情况下使得该侧向流动的气流量对特定应用不造成实质影响的最大间距值作为第二预定值T2。在此情况下，第一气孔层21与第二气孔层22之间的间距可以设置为小于或者不小于第一预定值T1。

附加地，除基底211之外，第一气孔层21还可以包括钝化层(未示出)。该钝化层可以保护基底211、加强基底211与第二气孔层22之间的绝缘性。

下面结合图4A和图4B描述半导体基气密阀2的开关过程。

图4A示出根据本公开第二实施例的半导体基气密阀2关闭时的示意图。图4B示出根据本公开第二实施例的半导体基气密阀2打开时的示意图。

如图4A所示，焊盘24连接到参考电压U

如图4B所示，焊盘24连接到参考电压U

应当理解，第二电压差U

如此，根据本公开第二实施例的半导体基气密阀2也可以通过施加电信号来实现气流的通断，因而可以很好地应用于需要采用微结构对气流进行开关的设备中，例如，可以用于耳机中来促进通透模式的实现。例如，耳机中可设置有用于通透模式的开关，例如按动开关或拨动开关或软件开关(例如，在与耳机通信连接的智能手机上设置软件操作来控制通透模式的开启或关闭)。默认状态下，该按动开关或拨动开关或软件开关被置于关闭通透模式的位置，焊盘24连接到参考电压U

第三实施例

图5示出根据本公开第三实施例的半导体基气密阀3，其是前述半导体基气密阀2的变形。

如图5所示，半导体基气密阀3与半导体基气密阀2的不同之处在于，在可位移部分221与固定部分223之间没有形成电压差的情况下，第一通气孔H1和第二通气孔H2在平行于第一气孔层21的方向上是至少部分重叠的。随着可位移部分221被驱动沿平行于第一气孔层21的方向位移，第一通气孔H1和第二通气孔H2之间的相对位置从至少部分重叠变成错开。

下面结合图6A和图6B描述半导体基气密阀3的开关过程。

图6A示出根据本公开第三实施例的半导体基气密阀3打开时的状态。图6B示出根据本公开第三实施例的半导体基气密阀3关闭时的状态。

如图6A所示，焊盘24连接到参考电压U

如图6B所示，焊盘24连接到参考电压U

应当理解，第三电压差U

如此，根据本公开第三实施例的半导体基气密阀3也可以通过施加电信号来实现气流的通断，因而可以很好地应用于需要采用微结构对气流进行开关的设备中，例如，可以用于耳机中来促进通透模式的实现。用于耳机中来促进通透模式的实现。例如，耳机中可设置有用于通透模式的开关，例如按动开关或拨动开关或软件开关(例如，在与耳机通信连接的智能手机上设置软件操作来控制通透模式的开启或关闭)。默认状态下，该按动开关或拨动开关或软件开关被置于关闭通透模式的位置，焊盘24连接到参考电压U

第四实施例

图7示出根据本公开第四实施例的半导体基气密阀4的示意截面图。需要说明的是，图7中省去了部分不影响本公开理解的部件，仅是示意性地示出与本公开实施例相关的特征的布置。

如图7所示，根据本公开第四实施例的半导体基气密阀4可以包括第一气孔层41、第一牺牲层42、开关层43、第二牺牲层44和第二气孔层45。

第一气孔层41可以包括基底411。第一气孔层41具有第一通气孔H1，其为贯穿基底411的通孔。

开关层43可以包括可位移部分431(如图7中的粗虚线框所示)、用于支撑可位移部分431的可变形支撑部分432(如图7中的细虚线框所示)、以及用于将开关层43锚定于第一牺牲层42的锚定部分433。可位移部分431是封闭的，不存在任何通孔。可位移部分431在其最上方包括第一钝化层4311。可变形支撑部分432具有第三通气孔H3。第三通气孔H3与第一通气孔H1在平行与第一气孔层41的方向上错开。可变形支撑部分432与可位移部分431弹性连接，使得其可以随可位移部分431的位移发生弹性形变，并在其恢复形变时带动可位移部分431回到初始位置。可变形支撑部分222可以是弹簧部件，例如，采用图1B所示的弹簧部件，则第三通气孔H3为该弹簧部件在开关层43上形成的贯穿开关层43的切口。开关层43作为第一导电层，可以由导电材料制成。

第二气孔层45具有第二通气孔H2，其为贯穿第二气孔层45的通孔。第二通气孔H2与第三通气孔H3在平行于第一气孔层42和开关层43的方向上错开。可位移部分431可以被驱动为沿垂直于第一气孔层41方向位移，从而实现第一通气孔H1和第二通气孔H2之间的通气通道的开关。第二气孔层45作为第二导电层，可以由导电材料制成。

第一牺牲层42位于基底411上方，且开关层43位于第一牺牲层42上方。第一牺牲层42具有第三通孔V3。第三通孔V3在第一气孔层41上的投影至少覆盖第一通气孔H1，并且在开关层43上的投影至少覆盖可位移部分431和可变形支撑部分432。

第二牺牲层44位于开关层43上方，且第二气孔层45位于第二牺牲层44上方。第二牺牲层44具有第四通孔V4。第四通孔V4在第二气孔层45上的投影至少覆盖第二通气孔H2，并且在开关层43上的投影至少覆盖可位移部分431和可变形支撑部分432。如此，第一通气孔H1和第二通气孔H2之间形成的通气通道可以随可位移部分431的位移而被打开或关闭。

基于半导体基气密阀4的上述结构，可以通过在开关层43和第二气孔层45之间形成电压差来驱动可位移部分431沿垂直于第一气孔层41的方向位移。下面描述实现此位移的一个示例，应当理解，还可以存在其他示例，只要能够在开关层43和第二气孔层45之间形成适当的电压差即可。

例如，如图7所示，可以将开关层43连接到参考电压U

作为施加电信号的一个示例，如图所示，可以经由焊盘46和焊盘47分别将开关层43和第二气孔层45连接到参考电压U

此外，与前述第一实施例类似，为防止开关层43与第二气孔层45粘连，第二气孔层45的下表面也可以包括一个或多个凸起451。此外，在一些实施例中，还可以在该一个或多个凸起451中设置至少一个凸起封闭环绕第二通气孔H2(类似于图1B中的凸起124-2)以在半导体基气密阀4关闭(如图8B所示)时更好地隔断第二通气孔H2和第三通气孔H3之间的通气通道。

下面结合图8A和图8B来描述半导体基气密阀4的开关过程。

图8A示出根据本公开第四实施例的半导体基气密阀4打开时的示意图。图8B示出根据本公开第四实施例的半导体基气密阀4关闭时的示意图。

如图8A所示，焊盘46连接到参考电压U

如图8B所示，焊盘46连接到参考电压U

应当理解，第四电压差U

如此，根据本公开第四实施例的半导体基气密阀4可以通过施加电信号来实现气流的通断，因而可以很好地应用于需要采用微结构对气流进行开关的设备中，例如，可以用于耳机中来促进通透模式的实现。例如，耳机中可以设置用于通透模式的按动开关或拨动开关或软件开关(例如，在与耳机通信连接的智能手机上设置软件操作来控制通透模式的开启或关闭)。默认状态下，该按动开关或拨动开关或软件开关被置于关闭通透模式的位置，焊盘46连接到参考电压U

第五实施例

图9示出根据本公开第五实施例的半导体基气密阀5，其是前述半导体基气密阀4的变形。

如图9所示，半导体基气密阀5与半导体基气密阀4的不同之处在于，半导体基气密阀5中的第一气孔层41除基底411之外还包括位于基底411上方的第三导电层412和位于第三导电层412上方的第二钝化层413，开关层43中的可位移部分431可以不包括第一钝化层4311，并且可位移部分431可以被驱动为在垂直于第一气孔层41的方向上朝向第一气孔层41位移，从而实现第一通气孔H1和第二通气孔H2之间的通气通道的开关。

此外，半导体基气密阀5与半导体基气密阀4的不同之处还可以在于，开关层43的下表面可以包括一个或多个凸起434以防止开关层43与第一气孔层41粘连。在一些实施例中，还可以在该一个或多个凸起434中设置至少一个凸起(类似于图1B中的凸起124-2)在第一气孔层41上的投影封闭环绕第一通气孔H1，以在半导体基气密阀5关闭(如图10B所示)时更好地隔断第三通气孔H3和第一通气孔H1之间的通气通道。

基于半导体基气密阀5的上述结构，可以通过在开关层43和第三导电层412之间形成电压差来驱动可位移部分431在垂直于第一气孔层41的方向上朝向第一气孔层41位移。下面描述实现此位移的一个示例，应当理解，还可以存在其他示例，只要能够在开关层43和第三导电层412之间形成适当的电压差即可。

例如，如图9所示，可以将第三导电层412连接到参考电压U

作为施加电信号的一个示例，可以与前述实施例类似地在合适的位置设置焊盘来将第三导电层412连接到参考电压U

下面结合图10A和图10B来描述半导体基气密阀5的开关过程。

图10A示出根据本公开第五实施例的半导体基气密阀5打开时的示意图。图10B示出根据本公开第五实施例的半导体基气密阀5关闭时的示意图。

如图10A所示，第三导电层412连接到参考电压U

如图10B所示，第三导电层412连接到参考电压U

应当理解，第五电压差U

如此，根据本公开第五实施例的半导体基气密阀5可以通过施加电信号来实现气流的通断，因而可以很好地应用于需要采用微结构对气流进行开关的设备中，例如，可以用于耳机中来促进通透模式的实现。例如，耳机中可以设置用于通透模式的按动开关或拨动开关或软件开关(例如，在与耳机通信连接的智能手机上设置软件操作来控制通透模式的开启或关闭)。默认状态下，该按动开关或拨动开关或软件开关被置于关闭通透模式的位置，第三导电层412连接到参考电压U

前面结合图1A至图10B描述了根据本公开第一至第五实施例的半导体基气密阀1至5的具体构造。下面以这些构造为基础，阐述根据本公开实施例的各方面。显然，本公开实施例的各个方面不限于上述第一至第五实施例的具体结构，并且第一至第五实施例中的特征可以互相组合，除非上下文明确表明不适用。

根据本公开实施例的第一方面，提供了一种半导体基气密阀，其包括：第一气孔层和第二气孔层，第一气孔层具有第一通气孔，第二气孔层包括具有第二通气孔的可位移部分以及支撑可位移部分的可变形支撑部分，其中可位移部分能够基于施加的电信号沿第一方向位移而改变第一通气孔与第二通气孔的相对位置，从而实现第一通气孔与第二通气孔之间的通气通道的开关。

例如，根据前述第一实施例的半导体基气密阀1、根据前述第二实施例的半导体基气密阀2和根据前述第三实施例的半导体基气密阀3分别包括第一气孔层11、21和第二气孔层12、22。第一气孔层11、21具有第一通气孔H1。第二气孔层12、22包括具有第二通气孔H2的可位移部分121、221和可变形支撑部分122、222。在半导体基气密阀1中，可位移部分121能够基于第一导电层112被施加参考电压U

在该第一方面中，第二通气孔的大小在可位移部分位移的过程中不发生变化。例如，半导体基气密阀1至3中的第二通气孔H2在可位移部分121、221位移的过程中不发生变化。

在该第一方面中，第一方向可以为垂直于第一气孔层的方向，并且在此情况下，第一通气孔与第二通气孔在平行于第一气孔层的方向上错开，第一气孔层与第二气孔层绝缘，并且所施加的电信号使得在第一气孔层与第二气孔层之间形成电压差。

例如，在半导体基气密阀1中，第一方向为垂直于第一气孔层11的方向。可位移部分121沿垂直于第一气孔层11的方向朝向第一气孔层11位移。第一通气孔H1与第二通气孔H2在平行于第一气孔层11的方向上错开。第一气孔层11含有钝化层113使得其与第二气孔层12之间绝缘。经由焊盘14施加到第一导电层112的参考电压U

在该第一方面中，在第一方向为垂直于第一气孔层的方向的情况下，第一气孔层自下而上包括基底、第一导电层和钝化层；钝化层上方具有牺牲层；第二气孔层位于牺牲层上方作为第二导电层，第二气孔层还包括锚定于牺牲层的锚定部分，可变形支撑部分连接锚定部分与可位移部分；并且牺牲层具有第一通孔，第一通孔在第一气孔层上的投影至少覆盖第一通气孔，第一通孔在第二气孔层上的投影至少覆盖可位移部分和可变形支撑部分。

例如，在第一半导体基气密阀1中，第一气孔层11自下而上包括基底111、第一导电层112和钝化层113。牺牲层13位于钝化层113上方。第二气孔层12位于牺牲层13上方作为第二导电层。第二气孔层12还包括锚定于牺牲层13的锚定部分123。可变形支撑部分122连接锚定部分123与可位移部分121。牺牲层13具有第一通孔V1。第一通孔V1在第一气孔层11上的投影至少覆盖第一通气孔H1，并且在第二气孔层12上的投影至少覆盖可位移部分121和可变形支撑部分122。

在该第一方面中，第一方向还可以为平行于第一气孔层的方向，第二气孔层还包括与可位移部分绝缘的固定部分，所施加的电信号使得可位移部分与固定部分之间形成电压差，并且第一通气孔与第二通气孔能够在第一方向上根据电信号错开或重叠。

例如，在半导体基气密阀2和3中，第一方向为平行于第一气孔层21的方向。可位移部分221沿平行于第一气孔层21的方向朝向固定部分223位移。第一气孔层22还包括固定部分223。可位移部分221中包含的第一梳状部C1和固定部分223中包括的第二梳状部C2中的至少一个由绝缘材料制成，使得固定部分223与可位移部分221绝缘。在半导体基气密阀2中，经由焊盘24施加到固定部分223的参考电压U

在该第一方面中，在第一方向为平行于第一气孔层的方向的情况下，第一气孔层包括基底；基底上方具有牺牲层；第二气孔层位于牺牲层上方作为导电层；并且牺牲层具有第二通孔，第二通孔在第一气孔层上的投影至少覆盖第一通气孔，第二通孔在第二气孔层上的投影至少覆盖可位移部分和可变形支撑部分。

例如，在半导体基气密阀2或3中，第一气孔层21包括基底211。牺牲层23位于基底211上方。第二气孔层22位于牺牲层上方作为导电层。牺牲层23具有第二通孔V2。第二通孔V2在第一气孔层21上的投影至少覆盖第一通气孔H1，并且在第二气孔层22上的投影至少覆盖可位移部分221和可变形支撑部分222。

根据本公开实施例的第二方面，提供了一种半导体基气密阀，其包括：第一气孔层、开关层和第二气孔层，该第一气孔层具有第一通气孔，该开关层包括封闭的可位移部分以及支撑可位移部分的可变形支撑部分，该第二气孔层具有第二通气孔，其中可位移部分能够基于施加的电信号沿垂直于第二气孔层的方向位移而实现第一通气孔与第二通气孔之间的通气通道的开关。

例如，根据前述第四实施例的半导体基气密阀4和根据前述第五实施例的半导体基气密阀5分别包括第一气孔层41、开关层43和第二气孔层45。第一气孔层41具有第一通气孔H1。开关层43包括封闭的可位移部分431和可变形支撑部分432。第二气孔层45具有第二通气孔H2。在半导体基气密阀4中，可位移部分431沿垂直于第二气孔层45的方向朝向第二气孔层45位移，从而遮挡第二通气孔H2以阻断第三通气孔H3与第二通气孔H2之间的通气通道。在半导体基气密阀5中，可位移部分431沿垂直于第二气孔层45的方向朝向第一气孔层41位移，从而遮挡第一通气孔H1以阻断第一通气孔H1与第三通气孔H3之间的通气通道。

在该第二方面中，开关层和第二气孔层之间可以绝缘，所施加的电信号可以使得在开关层和第二气孔层之间形成电压差，并且可位移部分可以在第二气孔层上的投影至少覆盖第二通气孔。

例如，在半导体基气密阀4或5中，由于第二牺牲层44和第一钝化层4311，开关层43和第二气孔层45之间可以是绝缘的。在半导体基气密阀4中，经由焊盘46施加的参考电压U

在该第二方面中，所施加的电信号也可以使得在开关层和第二气孔层之间形成电压差，并且可位移部分还可以在第一气孔层上的投影至少覆盖第一通气孔。例如，在半导体气密阀5中，施加在第三导电层412上的参考电压U

在该第二方面中，第一气孔层包括基底；基底上方具有第一牺牲层；开关层位于牺牲层上方作为第一导电层，开关层的可位移部分上覆盖第一钝化层，开关层的可变形支撑部分具有第三通气孔；开关层上方具有第二牺牲层；第二气孔层位于第二牺牲层上方作为第二导电层；第一牺牲层具有第三通孔，第三通孔在第一气孔层上的投影至少覆盖第一通气孔，第三通孔在开关层上的投影至少覆盖可位移部分和可变形支撑部分；并且第二牺牲层具有第四通孔，第四通孔在第二气孔层上的投影至少覆盖第二通气孔，第四通孔在开关层上的投影至少覆盖可位移部分和可变形支撑部分。

例如，在半导体基气密阀4和5中，第一气孔层41包括基底411。第一牺牲层42位于基底411上方。开关层43位于牺牲层42上方作为第一导电层。开关层43的可位移部分431上覆盖第一钝化层4311。开关层43的可变形支撑部分432具有第三通气孔H3。第二牺牲层44位于开关层43上方。第二气孔层45位于第二牺牲层44上方作为第二导电层。第一牺牲层42具有第三通孔V3。第三通孔V3在第一气孔层41上的投影至少覆盖第一通气孔H1。第三通孔V3在开关层43上的投影至少覆盖可位移部分431和可变形支撑部分432。第二牺牲层44具有第四通孔V4。第四通孔V4在第二气孔层45上的投影至少覆盖第二通气孔H2。第四通孔V4在开关层43上的投影至少覆盖可位移部分431和可变形支撑部分432。

根据本公开实施例的第三方面，提供了一种耳机。该耳机包括在前述第一方面和第二方面中的任一方面提供的半导体基气密阀。例如，该耳机可以包括前述半导体基气密阀1至5中的任何一个或多个。从而，根据本公开实施例的第三方面的耳机能够通过半导体基气密阀实现与外界的隔断或连通，从而实现降噪模式和通透模式的切换。

本公开中涉及的基底可以由例如硅、锗或任何其他合适的半导体材料制成，导电层可以由金属、多晶硅、氧化铟锡或任何其他合适的导电材料制成，钝化层可以由氮化硅、氧化硅、氮化铝、氧化铝或任何其他合适的钝化材料制成，牺牲层可以由氮化硅、氧化硅或任何合适的牺牲材料制成。

本公开中涉及的电路、器件、装置、设备的框图仅作为示例性的例子并不意图要求或暗示必须按照框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些电路、器件、装置、设备，只要能够实现所期望的目的即可。

本领域技术人员应该理解，上述的具体实施例仅是例子而非限制，可以根据设计需求和其它因素对本公开的实施例进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同的范围内，即属于本公开所要保护的权利范围。