微机电系统器件技术方案

公开了一种微机电系统器件。MEMS器件包括振膜，振膜包括第一多个指状物。对置电极布置包括第二多个指状物，第二多个指状物按照与振膜的第一多个指状物相间错开的关系放置。偏转器被配置为使振膜偏转，使得第一和第二多个指状物在除了指状物的表面的最大重叠之外的位置中位移。

【技术实现步骤摘要】
微机电系统器件
本专利技术的实施例提及微机电系统（MEMS）器件、静电换能器（transducer）和用于制造MEMS器件的方法。
技术介绍
电容器话筒可以起作用以将可运动话筒振膜的运动换能为电信号，其中，固定电极（通常称作背板）典型地平行于且紧密邻近于话筒振膜而放置。因此，振膜可以响应于输入声压而相对于背板运动。该运动可以导致该话筒的电容的依赖于声压的变化。电容的该变化可以进一步被转化为电信号。为了提高电容的动态范围，已知梳状传感器话筒（combsensormicrophones），其包括话筒振膜，话筒振膜可以包括板。该板可被固定构件弹性地支撑。可以在MEMS架构中制备该结构。通过围绕周蚀刻缝而同时至少在周界的一个位置处保留到衬底的连接完好无损，能够从周围的衬底中分离出振膜。相间错开的指状物可以被形成在振膜以及固定衬底两者处而同时典型地彼此间隔开。因此，可以在运动振膜和固定衬底之间建立可变电容，该电容依赖于振膜的运动而可变化。因此，能够制备梳状传感器话筒而导致平面内梳状传感器结构。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种MEMS器件，该MEMS器件包括：振膜，包括第一多个指状物；对置电极布置，包括第二多个指状物，第二多个指状物按照与振膜的第一多个指状物相间错开的关系放置；以及偏转器，被配置为使振膜偏转，使得第一多个指状物和第二多个指状物在除了指状物的表面的最大重叠之外的位置中位移。另一实施例提供了一种MEMS器件，该MEMS器件包括振膜、对置电极布置和附加到振膜的应力层。振膜包括第一多个指状物。对置电极布置包括按照与第一多个指状物相间错开的关系放置的第二多个指状物。应力层包括相比于振膜的材料呈现不同的固有应力的材料。另一实施例提供了一种静电换能器，静电换能器包括振膜，振膜包括第一多个指状物。静电换能器还包括对置电极布置，对置电极布置具有第二多个指状物，第二多个指状物按照与振膜的第一多个指状物相间错开的关系放置。静电换能器还包括偏转器，偏转器被配置为使振膜偏转以使得第一多个指状物和第二多个指状物在除了指状物的表面的最大重叠之外的位置中位移。静电换能器可以被配置为响应于振膜和对置电极布置的相对运动而产生输出信号。另一实施例提供了一种用于制造MEMS器件的方法，MEMS器件包括振膜和对置电极布置。该方法包括在表面上沉积振膜层。该方法还包括构造振膜层以形成相间错开的梳状驱动器，梳状驱动器包括分别附接到振膜和对置电极布置的第一和第二多个相间错开的指状物。该方法还包括：提供附加至振膜层的一部分的偏转器；以及执行释放蚀刻，释放蚀刻引起偏转器使振膜偏转并使第一和第二多个相间错开的指状物在除了指状物的表面的最大重叠之外的位置中位移。附图说明下面关于各图来描述本专利技术的实施例。图1示出了以下图表，该图表描绘了在静止位置中的各个指状物的约100%重叠的情况下梳状传感器话筒的每单元电容对照于振膜的指状物相对于对置电极布置的指状物的位移；图2示出了在静止位置中的各个指状物的约100%重叠的情况下的梳状传感器话筒布置的示意图；图3a在平面图中示出了梳状传感器话筒布局的例子；图3b在放大平面图中示出了图3a中的框A所围绕的梳状传感器话筒布局的区域；图3c示出了图3b中描绘的放大区域的示意性截面图；图4在平面图中示出了梳状传感器话筒布局的另一例子；图5a示出了在去除支撑部的部分之前图4中描绘的布局的示意性截面图；图5b示出了在去除支撑部的部分之后图4中描绘的布局的示意性截面图；图6a示出了另一例子中的梳状传感器话筒布局的放大区域，放大区域描绘了该布局的角部区域；图6b示意性地示出了图6a中描绘的布局的放大区域中的不同材料的沉积；图6c描绘了对图6a和图6b中描绘的布局的放大区域的有限元方法（FEM）模拟的绘图；图7示出了以下图表，该图表描绘在振膜的静止位置中各个指状物在100%重叠以外的位置中位移的情况下，梳状传感器话筒的每单元电容对照于振膜的指状物相对于对置电极布置的指状物的位移；图8a在平面图中示意性地描绘了对置电极布置的两个指状物之间夹着的振膜的单个指状物；图8b在截面图中示出了图8a中描绘的示意性布置；图9a示出了根据例子的在去除支撑部的部分之前平面内制造的梳状传感器话筒的一部分的示意性截面图；图9b示出了去除了支撑部的部分的图9a中描绘的示例性部分；图10示出了根据图9b中描绘的示例性示意布置而制造的平面图中的梳状传感器话筒的布局；图11a示出了根据例子的在去除支撑部的部分之前在平面内制造的梳状传感器话筒的一部分的示意性截面图；图11b示出了去除了支撑部的部分的图11a中描绘的示意性部分；图12a示出了根据图11b中描绘的示例性示意布置而制造的平面图中的梳状传感器话筒的布局；图12b在放大平面图中示出了图12a中的框B所围绕的梳状传感器话筒布局的区域；图13a示出了根据例子的在去除支撑部的部分之前在平面内制造的梳状传感器话筒的一部分的示意性截面图；图13b示出了去除了支撑部的部分的图13a中描绘的示例性部分；图14a示出了根据图13b中描绘的示例性示意布置而制造的平面图中的梳状传感器话筒的布局；图14b在放大平面图中示出了图14a中的框C所围绕的梳状传感器话筒布局的区域；图15a在用于举例说明应力层的沉积的截面图中示意性地示出了包括振膜的梳状传感器话筒的一部分；图15b在平面图中示出了图15a中描绘的部分，其中，振膜包括弯曲状元件；图16a-16d在用于举例说明应力层的不同沉积的截面图中分别示意性地示出了包括振膜的梳状传感器话筒的一部分；以及图17a-17c在用于举例说明应力层的不同沉积的截面图中分别示意性地示出了包括振膜的梳状传感器话筒的一部分。具体实施方式随后将参照图1-17c来讨论在此公开的教导的不同实施例。在附图中，相同的参考标号被提供给具有相同或类似功能的对象，从而在不同实施例内由相同参考标号所提及的对象可互换，并且描述可相互应用。参照图1，示出了以下图表，该图表描绘了在静止位置中的各个指状物的约100%重叠的情况下MEMS器件（例如，梳状传感器话筒）的电容对照于振膜的指状物相对于对置电极布置的指状物的位移。在该图表中，电容值被绘制于纵坐标轴上，从0fF开始，到3.5fF。各个指状物的相对于彼此的位移的值被绘制于横坐标轴上，从-20μm开始，到+20μm。因此，0μm的位移被限定为横坐标轴的中心。在图1的图表中所示的情况下，在MEMS器件的静止位置中，各个指状物彼此重叠100%。换言之，在MEMS器件处于静止位置的情况下，建立最大重叠。因此，MEMS器件的工作点OP被定位为以0μm为中心。要注意到，工作点OP表示静止位置中的各个指状物的位移，并给出关于所得到的电容值的信息。假设MEMS器件是梳状传感器话筒，在围绕该话筒的周围环境中0dB音量的情况下建立静止位置。如能够从图1的图表中看到的，在梳状传感器话筒被保持在静止位置中（即，各个指状物的100%重叠）的情况下，在各个指状物所限定的单位单元中建立3.25fF的最大电容。其原因在于，根据限定板形电容器（condenser）的电容的公式：c=ε0εr*在面积A假设为最大值的情况下（在其余量，即，相对介电常数εr和间隙宽度g，保持恒定的情况下），电容c假设为最大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电系统器件，包括：振膜，包括第一多个指状物；对置电极布置，包括第二多个指状物，所述第二多个指状物按照与所述第一多个指状物相间错开的关系放置；以及偏转器，被配置为使所述振膜偏转，使得所述第一多个指状物和所述第二多个指状物在除了所述指状物的表面的最大重叠之外的位置中位移。

【技术特征摘要】
2013.07.22 US 13/947,8231.一种微机电系统器件，包括：振膜，包括具有第一多个指状物的可被释放的部分；对置电极布置，包括第二多个指状物，所述第二多个指状物按照与所述第一多个指状物相间错开的关系放置，其中所述第二多个指状物是相对于具有所述第一多个指状物的所述可被释放的部分可运动的；支撑部，其中所述振膜被通过弹性附接部弹性地附接到所述支撑部，从而所述振膜的所述可被释放的部分是相对所述支撑部可运动的；以及偏转器，被直接或间接地附加到所述振膜并且被配置为使所述振膜偏转，使得所述第一多个指状物和所述第二多个指状物在除了所述指状物的表面的最大重叠之外的静止位置中位移，其中所述偏转器包括结合到所述振膜的表面的应力层，并且其中所述应力层的介电材料和所述振膜的材料被选择以使得所述应力层的介电材料的相比于所述振膜的材料而不同的固有应力引起所述弹性附接部弯曲并且引起所述振膜偏转。2.根据权利要求1所述的微机电系统器件，其中，所述应力层和所述振膜分别选自以下材料，所述材料当被结合到彼此时创建相对于彼此的力，导致所述应力层的收缩或膨胀。3.根据权利要求2所述的微机电系统器件，其中，所述应力层和所述振膜的材料分别被选择为使得所述应力层的收缩或膨胀导致所述振膜的偏转。4.根据权利要求1所述的微机电系统器件，其中，所述振膜的材料包括多晶硅、铝或铜，并且其中所述应力层的介电材料包括氧化物、SiN、Si3N4、SixNyO或聚酰亚胺。5.根据权利要求1所述的微机电系统器件，其中，在与所述振膜的表面平行的平面中，所述偏转器被配置为分别使所述第一多个指状物和所述第二多个指状物的平面偏移。6.根据权利要求1所述的微机电系统器件，其中，所述偏转器被配置为使静止位置中的所述第一多个指状物和所述第二多个指状物的相对的表面的重叠面积在40%至60%的范围内偏移。7.根据权利要求1所述的微机电系统器件，其中，所述支撑部包括用于支撑所述对置电极布置的部分，从而所述第二多个指状物被相对该部分固定。8.根据权利要求7所述的微机电系统器件，其中，所述偏转器被布置于以下位置中，该位置重叠于所述支撑部的至少一部分处。9.根据权利要求7所述的微机电系统器件，其中，所述弹性附接部包括具有弯曲配置的振膜的一部分。10.根据权利要求7所述的微机电系统器件，其中，所述弹性附接部包括具有皱纹配置的振膜的一部分。11.根据权利要求10所述的微机电系统器件，其中，所述偏转器包括结合到所述振膜的表面的应力层，并且所述应力层由相比于所述振膜的材料呈现不同的固有应力的材料构成，其中，所述应力层结合到对于所述振膜的平面为平面内的皱纹振膜的部分。12.根据权利要求7所述的微机电系统器件，其中，所述振膜被配置为基本为矩形形状。13.根据权利要求12所述的微机电系统器件，其中，所述振膜在包括所述振膜的至少一个长边的附接位置中弹性地附接至所述支撑部。14.根据权利要求13所述的微机电系统器件，其中，所述第一多个指状物附接至所述振膜的与所述附接位置相对的周界。15.根据权利要求12所述的微机电系统器件，其中，所述振膜在包括所述振膜的每个长边的部分的位置中附接至所述支撑部。16.根据权利要求15所述的微机电系统器件，其中，所述第一多个指状物附接至所述振膜的包括所述振膜的每个长边的部分的周界。17.根据权利要求12所述的微机电系统器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：A德赫，M纳瓦茨，
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