MEMS声换能器和提供MEMS声换能器的方法技术

本发明专利技术涉及MEMS声换能器和提供MEMS声换能器的方法。该MEMS声换能器包括第一背板和第二背板以及布置在第一背板和第二背板之间且由第一背板和第二背板之间的边缘固定部保持的膜。MEMS声换能器包括夹紧结构，夹紧结构被构造成，在施加有在工作状态下作用的静电力时，为膜在第一背板和第二背板之间并且与边缘固定部间隔地提供固定，并且在不存在静电力时解除所述固定。

【技术实现步骤摘要】
MEMS声换能器和提供MEMS声换能器的方法
本专利技术涉及MEMS声换能器、MEMS麦克风和用于提供MEMS声换能器的方法。
技术介绍
诸如麦克风和/或扬声器的声换能器可以构造为微机电系统(MEMS)。为此可以使用半导体材料，这使得可以在基片上制造声换能器。这种声换能器可以具有可移动的电极和至少一个静态电极。可移动的电极可以被设计为相对于静态电极偏转的膜。
技术实现思路
专利技术人已经认识到，与膜的边缘间隔地临时固定该膜能够在固定期间保持膜的位置，并且还在解除该固定的时间间隔期间实现膜的运动。这种运动可以实现减少或避免膜中的材料应力，从而可以获得膜振动的高精度。实施例提供MEMS声换能器，具有第一背板和第二背板以及布置在第一背板和第二背板之间且由第一背板和第二背板之间的边缘固定部保持的膜。MEMS声换能器包括夹紧结构，夹紧结构被构造成，在施加有在工作状态下作用的静电力时，为膜在第一背板和第二背板之间并且与边缘固定部间隔地提供固定，并且在不存在静电力时解除固定。实施例提供具有这种声换能器的MEMS麦克风。实施例提供了一种用于提供MEMS声换能器的方法。该方法包括提供第一背板和第二背板。该方法包括将膜布置在第一背板和第二背板之间，使得膜被第一背板和第二背板之间的边缘固定部保持。所述方法包括：布置夹紧结构，从而在施加有在工作状态下作用的静电力时，该夹紧结构为膜在第一背板和第二背板之间并且与边缘固定部间隔地提供固定，并且在不存在静电力时解除固定。附图说明在下文参考所附的视图阐释实施例。图示：图1a示出了根据一个实施例的在第一工作状态中的MEMS声换能器的示意性侧剖视图；图1b示出了在第二工作状态中的图1a中的MEMS声换能器的示意性侧剖视图；图2a示出了根据另一实施例的MEMS声换能器的示意性俯视图，MEMS声换能器包括补偿结构；图2b示出了图2a中的补偿结构的可能的实施方式的示意性侧剖视图；图3a示出了根据一个实施例的层堆叠的示意性侧剖视图，层堆叠包括基体、绝缘层和牺牲层；图3b示出了根据一个实施例的图3a中的层堆叠的示意性侧剖视图，其中凹部被嵌入在牺牲层的远离基体的侧部处；图3c示出了根据一个实施例的图3b中的层堆叠的示意性侧剖视图，层堆叠具有用于夹紧元件的附加凹部；图3d示出了根据一个实施例的图3c中的层堆叠的示意性侧剖视图，其中所述附加凹部的形状被改变；图3e示出了根据一个实施例的图3d中的层堆叠的示意性侧剖视图，其中膜、防粘突起和夹紧元件被布置在牺牲层上；图3f示出了根据一个实施例的用于形成夹紧元件的对于图3e备选的可行方案；图4示出了根据一个实施例的MEMS声换能器的示意性侧剖视图，MEMS声换能器可以基于根据图3e的层堆叠获得；并且图5示出了根据一个实施例的MEMS麦克风的示意性框图。具体实施方式在下文具体借助于附图更加详细地阐释当前了解的实施例之前，需要指出的是，相同的、功能相同或等效的元件、物体和/或结构在不同附图中设有相同的附图标记，使得在不同实施例中示出的对这些元件的描述是可互换的或可以相互应用。随后的实施例涉及MEMS声换能器，具有MEMS声换能器的MEMS麦克风以及用于制造MEMS声换能器的方法。MEMS声换能器既可以用于产生也可以用于感测膜偏移，因此后续实施方案肯定也可以运用到具有所描述的MEMS声换能器的MEMS扬声器。所说明的声换能器可以配置为与流体相互作用。例如在测量环境中，流体可以是气态，例如空气或其他气体。备选地或附加地，所描述的声换能器中的至少一个声换能器可以被配置为与液态流体例如水或任何其他液体相互作用。流体也能够指的是腐蚀性介质。为此，MEMS声换能器可以具有与流体接触的合适的抗蚀层。图1a示出处于第一(例如无电压的)工作状态中的MEMS声换能器10的示意性侧剖视图。MEMS声换能器10包括第一背板12a和第二背板12b，第一背板12a和第二背板12b在英文惯用语中也可以称为后板。此外，MEMS声换能器包括布置在背板12a和12b之间的膜14。膜14由第一背板和第二背板之间的边缘固定部16保持。边缘固定部16例如可以是用于将膜14固定在背板12a和12b之间的张紧部、粘合部或其他方案。在这里将紧固部理解为膜14与相邻结构例如基体的连接部，其虽然能实现一定运动，但限定了大致位置，例如可以通过钩扣原理获得。如果膜14例如被认为布置在x/y平面中，并且背板12a和12b沿正z和负z方向(也可称为厚度方向)布置，则边缘固定部16例如实现膜14沿着正z和/或负z方向的移动。边缘固定部16可以不完全布置在膜14的边缘区域处，也就是说，可能存在膜14边缘的裸露区域。边缘固定部16例如可以实现的是，膜在缺失边缘固定部16的位置处也可以在x/y平面中移动。此外，MEMS声换能器10包括夹紧结构，夹紧结构被构造成在施加有在MEMS声换能器10的工作状态下作用的静电力时，为膜14提供在第一背板12a和第二背板12b之间的固定。根据一个实施例，夹紧结构可以包括两个相对布置的夹紧元件18a和18b，夹紧元件被构造成当静电力作用在背板12a和12b上时固定膜14。该固定可以设置成与边缘固定部16横向间隔，大致沿着与边缘固定部偏置的x方向和/或y方向。该固定可以由背板12a和12b和/或平面进行，背板至少以背板12a或12b的至少50％、至少70％或至少80％的尺寸部分布置在该平面中。在此，与背板间隔应被理解为在背板和膜14之间至少保持布置有一个电绝缘层。夹紧结构可以构造成在没有静电力的情况下解除固定。在图1a所示的工作状态下，电压U1可以施加在背板12a和12b之间。例如，电压U1可以是0V或对应于MEMS声换能器10的非激活状态的另一个低值。如果背板之间的电压具有不同于0V的值，则可以在背板12a和12b之间获得静电力，该静电力使背板12a和12b朝向彼此移动。虽然边缘固定部16被示出为其与背板12a和12b连接并且布置在背板12a和12b之间，但是该边缘固定部也可以与背板中的至少一个背板间隔布置和/或横向沿着x和/或y方向与背板间隔布置。例如边缘固定部和背板可以通过共同的基体彼此连接，并且因此彼此直接无接触地布置。图1b示出处于第二工作状态(例如激活状态或运行就绪状态)中的MEMS声换能器10的示意性侧剖视图。为此，可以在背板12a和12b之间施加电压U2。电压U2可以是例如MEMS声换能器的工作电压，例如2.5V、3.3V、5V或任何其它值。基于背板12a和12b之间的电压U2，静电力FES可以作用在背板12a和/或12b上，使得背板12a和12b之间的间距与图1a中示出的状态相比减少距离22。在这里，例如当背板局部夹紧时，如例如在边缘处固定夹紧并且在其他位置处实施运动时那样，背板可能经受弯曲。夹紧结构被构造成为膜14提供固定，也即将膜14固定。这可以理解为，膜14沿z方向和/或x/y平面的运动自由度受到限制。这意味着，膜14被构造成在MEMS声换能器10的运行中沿着振动方向(例如z方向)振动。该固定可以限制膜14在与边缘固定部16间隔处的运动自由度。在一个实施例中，膜14的运动能力受到所述固定的限制，使得膜14不能移动。可以理解，当在膜14和/或背板12a和/或12b上施加足够大的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS声换能器(10；20；40)，包括：第一背板(12a)和第二背板(12b)；膜(14)，所述膜被布置在所述第一背板(12a)和所述第二背板(12b)之间，并且由所述第一背板(12a)和所述第二背板(12b)之间的边缘固定部保持；夹紧结构(38)，所述夹紧结构被构造成，在施加有在工作状态下作用的静电力(FES)时，为所述膜(14)在所述第一背板(12a)和所述第二背板(12b)之间并且与所述边缘固定部(16)间隔地提供固定，并且在不存在所述静电力(FES)时解除所述固定。

【技术特征摘要】
2017.03.10 DE 102017204006.81.一种MEMS声换能器(10；20；40)，包括：第一背板(12a)和第二背板(12b)；膜(14)，所述膜被布置在所述第一背板(12a)和所述第二背板(12b)之间，并且由所述第一背板(12a)和所述第二背板(12b)之间的边缘固定部保持；夹紧结构(38)，所述夹紧结构被构造成，在施加有在工作状态下作用的静电力(FES)时，为所述膜(14)在所述第一背板(12a)和所述第二背板(12b)之间并且与所述边缘固定部(16)间隔地提供固定，并且在不存在所述静电力(FES)时解除所述固定。2.根据权利要求1所述的MEMS声换能器，其中所述夹紧结构(38)与所述边缘固定部(16)横向间隔地布置，并且被构造成与所述边缘固定部(16)横向间隔地并且由所述背板(12a、12b)的平面(82)提供所述固定。3.根据权利要求1或2所述的MEMS声换能器，所述MEMS声换能器被设计用于工作频率范围，其中所述膜(14)在所述固定中被提供有所述工作频率范围所需的膜张紧。4.根据前述权利要求中任一项所述的MEMS声换能器，其中在所述膜(14)的中部区域(26)中提供所述固定。5.根据前述权利要求中任一项所述的MEMS声换能器，其中所述膜(14)被构造成在所述MEMS声换能器工作时沿着振动方向(z)振动，并且其中所述固定限制所述膜(14)在与所述边缘固定部(16)间隔处的运动自由度。6.根据前述权利要求中任一项所述的MEMS声换能器，其中所述夹紧结构(38)包括两个相对的夹紧元件(18a、18b)，所述夹紧元件被构造成在所述第一背板(12a)和所述第二背板(12b)之间施加有静电力(FES)时，将所述膜(14)夹紧在相对的所述夹紧元件之间的夹紧位置处，以便获得所述膜(14)的所述固定。7.根据权利要求6所述MEMS声换能器，其中所述两个相对的夹紧元件中的至少一个第一夹紧元件(18a、18b)沿着在所述第一背板(12a)和所述膜(14)之间的厚度方向(z)具有至少1μm和最大40μm的尺寸。8.根据权利要求6或7所述的MEMS声换能器，其中所述两个相对的夹紧元件中的第一夹紧元件(18a)或第二夹紧元件(18b)沿着平行于膜平面的方向(x，y)具有至少1μm和最大40μm的尺寸。9.根据权利要求6至8中任一项所述的MEMS声换能器，其中所述两个相对的夹紧元件(18a、18b)包括半导体材料。10.根据权利要求6至9中任一项所述的MEMS声换能器，其中所述两个相对的夹紧元件(18a、18b)被电绝缘地形成。11.根据权利要求6至10中任一项所述的MEMS声换能器，其中所述两个相对的夹紧元件中的第一夹紧元件(18a)与所述第一背板固定连接，并且其中所述两个相对的夹紧元件中的第二夹紧元件(18b)与所述第二背板(12b)固定连接。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·巴曾，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE