MEMS部件和用于制造的方法技术

提出MEMS部件，其具有结晶的基体(GK)，凹口(AN)和包围这个凹口的结构化的构造(A)，其中在第一功能层(MN)中结构化开口(OG)，开口的有效开口截面根据第一功能层(MN)两侧的压力差变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】MEMS部件和用于制造的方法
技术介绍
为了测量压力及特别是用作麦克风，可以把设计成传感器的MEMS装置投入使用。 这些MEMS传感器可以按照电容器原理工作，并且然后具有电导通的隔膜和以一定距离所 布置的固定电极。由于隔膜偏移所变化的电容可以检测成测量值。 MEMS麦克风的敏感度另外通过其隔膜的机械稳定性确定。为了即使细小的压力差 能够被探测，人们努力使用薄而轻的可偏移的隔膜。然而这有缺点，即这些隔膜在高声压或 者快速的压力增加的影响下会被损伤。此外隔膜和/或者固定电极会被折断并且因此麦克 风或者压力传感器就会被毁坏。 敏感度对于快速增加的高压力最好能够减少的可能性在于，压力平衡开口在薄膜 上设置而且这个压力平衡开口要制定得足够大，因此能够对太高的相对压力更快速地消 除。然而这会导致在麦克风响应中的较高的下极限频率LLF(Lower Limiting Frequency)。 因此麦克风的噪声（Noise)就会增加而信噪比SNR会被减少。因而低频带也会被限制并且 所以对低频率的敏感度就会受影响。而LLF值被调整到越高时，隔膜损伤或者固定电极损 伤的风险在快速压力增加或者高压力差时就会越低。但是同时传感器的性能就会显著地降 低。
技术实现思路
因此本专利技术的任务是，给出作为压力传感器或者麦克风使用的MEMS部件，其隔膜 对于快速增长直至高声压也有比熟知的解决方案更好的稳定性，同时在此不会使传感器的 性能显著地变坏。部分任务在于，用简单的生产方式来提供这样的部件。 这个任务根据本专利技术通过按照权利要求书1的MEMS部件解决。本专利技术的有利扩 展方案在其他权利要求书中得以显现。 MEMS部件是基于这样的思想，压力平衡开口不会持续性地变大，而是这样来设定 的，即它是可变的且它的开口截面是根据增大的压力差来变化的。 MEMS部件具有结晶的基体，该基体用作MEMS结构的载体并且用作为其他的MEMS 结构的可结构化的材料。该部件的基体具有凹槽。在基体之上布置有结构化的构造，其包 含一个或者多个功能层而且覆盖凹口。在该构造的第一个功能层中开口被结构化，其有效 的开口截面根据该层两侧的压力差而变化。 这种变化的开口可以采用减压阀的功能。 简单的作为阀工作的开口得以通过阀瓣来实现，其在压力的作用下会打开，或者 其根据作用的压力的高度会打开相应的量。这样的止回阀的简单移位通过在构造的覆盖凹 口的层的二维缝隙模型的结构化成功实现，这里是在第一功能层。通过该缝隙模型构成阀 瓣。该阀瓣以第一端与其余的第一功能层相连。在另一端，阀瓣是自由结构化，使得它在单 侧作用在层上的压力载荷下与其自由结构化的端可以从层的平面翻出。在第一端该阀瓣通 过连接桥与剩余功能层连接。因此该连接桥的宽度可以如此选择，使得合适的弹簧常数以 及因此期望的阀瓣的偏转特性根据压力的增加得到调整。 该缝隙模型跟随阀瓣的边线，其中阀瓣在三个方向上是与余下的功能层连续分离 的。在第一端(对应于第四方向）缝隙模型仅沿着边线的部分切断层，使得缝隙模型在其长 度的超过75%上跟随边线。换句话说这意味着，在例如方形阀瓣的情况下阀瓣的宽度比连 接桥的宽度更大，连接桥连接阀瓣与功能层的剩余面区域。 在较早设计成长形延伸的形式的阀瓣的情况下缝隙模型在其长度的明显较大的 部分(例如超过80%，超过90%或有利超过95%)跟随边线。这导致，连接桥的宽度并且因此 抵抗阀瓣的偏移的力常数可以保持较小。 缝隙模型可以定义任意边线。除了有角的基本形式以外圆形边线或部分圆形边线 以及混合形式和其他形式也适合用于阀瓣的边线。在阀瓣在其上通过连接桥与其余功能层 相连的第一端上边线不通过这里中断的缝隙模型而是通过缝隙模型的端之间的最短连接 线定义。以此相应地边线在阀瓣第一端至少在连接桥的区域中具有直边缘。在其他情况下 它可在两个端上是部分或完全圆形。但是边线还可以具有两个，三个或四个拐角。 缝隙模型总是跟随阀瓣的边线直至连接桥形成的区域。可能的是，可为相同阀瓣 设置两个或多个相互分开某距离布置的连接桥。在这种情况下缝隙模型沿着阀瓣的边线多 次打通并且构成与其余功能层的一定数量的连接桥。 一个或多个连接桥的宽度连同层的材料常数一起确定偏转阀瓣所需的力。较小弹 簧常数导致较快的阀瓣偏转，该较快的阀瓣偏转此后已经在阀瓣两侧或者第一功能层两侧 的较低压力差的情况下实现。因此实现由阀瓣形成的阀的较快速打开。 在非偏转状态中缝隙模型（也就是缝隙模型的缝隙的功能层的平面中测定的面） 确定开口的大小并且因此压力平衡的速度。通过（外部）边线定义的阀瓣的大小然后确定 开口的最大截面积。这个截面积越大，压力平衡可以进行得越快。 但是还可能的是，多个开口并且因此多个阀瓣设置在层中。在这种情况下还可能 的是，设置具有不同面积的不同阀瓣，具有不同的通过一个或多个连接桥宽度确定的弹性 元件的不同阀瓣或具有不同形状的边线的不同阀瓣。附加地可以改变开口方向。这可以实 现，其方式为阀瓣沿其翻开的轴角度上相对彼此布置。在具有平行轴的多个阀瓣的情况下 阀瓣的开口方向可以改变180°。 如果不同阀瓣具有不同弹簧常数，则阀瓣的总压力有关的反应性能，也就是全体 阀瓣的总开口截面与压力上升的依赖性可以以期望的方式适应。例如当设置已经在较小压 力差下打开的具有较小弹簧常数但是相对较小基面的第一阀瓣时合适的性能可以达到。因 为通常第一较大压力差可以导致损害隔膜，开口截面的快速提高有利的，这以较大阀瓣面 在第二阀瓣时达到，但是其分别具有较大弹簧常数或者宽的连接桥。 在MEMS部件的实施中具有开口的功能层设定成电导通并且设计作为部件的隔 膜。平行并且与具有开口的功能层一定距离地在构造中作为另外功能层布置打通的固定 电极。在此隔膜是第一功能层，该第一功能层遮盖凹口并且由此在凹口中包围剩余容积 (Riickvolumen)。这种MEMS部件可作为压力传感器或麦克风使用。打通的固定电极可以在 构造中接近基体布置作为隔膜。但是还可能的是，固定电极布置在隔膜内部，也就是在隔膜 的从基体指向前的侧上。在每种情况下打通的固定电极具有孔模型或形成栅，通过栅MEMS 部件的隔膜与周围环境相连，使得充满环境中的压力也紧贴隔膜。剩余容积通过其内闭合 的大气提供反压力，反压力抵抗隔膜的偏移以及还有阀瓣的偏移。 MEMS部件的隔膜可以根据压力梯度向两侧偏转。还在隔膜向外太大偏移的情况下 可以产生对隔膜的损坏，该损坏通过阀瓣的提出的扩展方案避免。 用提出MEMS部件(其中有拐角的第一功能层的凹口其有效开口截面根据层两侧 的压力差改变的开口被结构化）较快压力平衡在快速上升或下降外部压力的情况下实现。 这导致，甚至例如设计成隔膜的第一功能层的动态性能可保持平坦太大的尖峰。缓慢上升 或下降压力然后通过经由缝隙模型提供的开口减少或者平衡。关于阀瓣的大小和弹簧常数 作为隔膜工作的层的最大偏移可以如此调整，使得不可能损害第一或还有另外功能层。 在其内部阀瓣以值得重视的程度打开的极限压力Pe可通过阀瓣的弹簧常数调整。 这种极限压力然后可以根据期望应用和其期望敏感度几乎任意调整。 对于麦克风应用这个值可以在0.05和LOObar之间，在0. 1和0.8bar之间，在 0. 15和本文档来自技高网...

【技术保护点】
MEMS部件‑具有结晶的基体(GK)，所述结晶的基体具有凹口(AN)‑具有所述基体上的结构化的构造(A)，所述构造包括至少一个第一(MN)或多个功能层并且遮盖所述凹口，‑其中在所述构造的第一功能层中在凹口上的区域中结构化开口(OG)，所述开口的有效开口截面根据第一功能层两侧的压力差变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PHO罗姆巴赫，
申请(专利权)人：埃普科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE