CN104333838A - 微机电系统器件 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

微机电系统器件
技术领域
本发明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。
背景技术
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（comb sensor microphones），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。
发明内容
本发明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发明的实施例。
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0 fF开始，到3.5 fF。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-20 μm开始，到+20 μm。因此，0 μm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0 μm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0 dB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3.25 fF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假设为最大值。换言之，重叠面积A越大，电容越大。要注意到，对于其中使第一多个指状物关于第二多个指状物位移的情况，上面指示的用于电容c的公式仅是相对粗糙的近似。
如能够在图1的图表中看到的，各个指状物相对于彼此的位移，即负位移以及正位移这两者，可以导致减小的电容。在各个指状物位移-20 μm的情况下，电容趋近于零。此外，如能够在图1的图表中看到的，在包括+/- 2.5 μm至+/- 10 μm的位移的范围中，曲线近乎线性延续。
图2示出了MEMS器件10（例如，梳状传感器话筒）的示意图。MEMS器件10可以包括可运动振膜12，可运动振膜12包括第一多个指状物14，第一多个指状物14附接于振膜12并且从振膜12的周界的一部分向外突出。MEMS器件10还可以包括支撑部16，其中，振膜12可以经由弹性附接部弹性地附接至支撑部16。还包括对置电极布置18，对置电极布置18具有第二多个指状物20，第二多个指状物20按照与振膜12的第一多个指状物14的间隔开的相间错开关系而放置。第一多个和/或第二多个指状物中的指状物可以是固定的指状物。在图2中，振膜12被示出处于静止位置中，其中，建立第一多个指状物14和第二多个指状物20的指状物的表面的近似最大重叠。指状物的表面可以与振膜12的平面延伸基本正交。
关注图2中所示的MEMS器件10的布置并返回参照图1中所示的图表，在静止位置中（即，位移等于0 μm），MEMS器件10呈现每单位单元最大电容（即，3.25 fF）。
振膜12在图2中的箭头A1所指示的方向（向上方向）的位移可以导致图1的图表中的A1’所标示的箭头所指示的每单位单元的电容的减小。振膜12在图2中的A2所标示箭头所指示的方向（向下方向）的位移也可以导致图1的图表中的A2’所标示的箭头所指示的每单位单元的电容的减小。如能够在图1的表中看到的，振膜12的该上和下运动导致每单位单元电容在示出非线性特性的电容范围中持续延续。换言之，在静止位置中的各个指状物的100%重叠的情况下，MEMS器件10可以产生频率双倍的非线性信号。这对于MEMS器件（例如，梳状传感器话筒）功能性可能不是最佳的，梳状传感器话筒可能更需要大的线性工作动态范围。
图3a在平面图中示出了MEMS器件10（例如，梳状传感器话筒）。图3b示出了MEMS器件10的放大区域。图3c示出了根据例子的MEMS器件布局的放大区域的示意性截面图。振膜12可以被塑形为基本上为包括四个长边的矩形。可以沿着振膜12的每个长边的部分布置振膜12的第一多个（固定）指状物14，指状物14向外延伸。对置电极布置18可以包括第二多个（固定）指状物20，第二多个指状物20按照与振膜12的第一多个指状物14相间错开的关系而放置。在该例子中，支撑部16可以在该布局布置的四个角部处放置。因此，振膜12可以附接于支撑部16，而同时可上和下（进入附图平面和到附图平面之外）弹性地运动。
图3b示出了表示图3a中的框BL_A所围绕的布局的区域的MEMS器件10的放大区域。特别地，图3b示出了以下放大图，该放大图示出了MEMS器件10的四个支撑部16之一。如上面提到的，振膜12可以通过弹性附接部弹性地附接于支撑部。此外，MEMS器件10可以包括偏转器（诸如应力层22），偏转器被配置成在MEMS器件10的静止位置中使振膜12偏转，使得第一14和第二20多个指状物（参照图2）分别可以在除了指状物的表面的最大重叠之外的位置中位移。偏转器所引起的振膜的偏转典型地至少在振膜平面的法线（即，正交）方向上。换言之，偏转可以包括正交分量。偏转器所引起的振膜的偏转还可以被视作关于振膜平面非平行。还可构想响应于偏转器沿着关于振膜平面的倾斜方向的动作的振膜偏转或位移。振膜的偏转可以限定位移特性上的新静止位置，该静止位置处于电容的基本线性区段之一中。例如，在图3a所示的MEMS器件10中，在新静止位置中，可以由偏转器在到附图平面之外的方向上抬起振膜12。另外地，振膜12能够被偏转器压下以在进入附图平面的方向上偏转。MEMS器件10还可以包括固定部26，固定部26用于将振膜12的弹性附接部径向地附加到支撑部。
相比于上面参照图1和图2描述的情况，MEMS器件10的静止位置中的第一14和第二20多个指状物的该位移可以引起指状物呈现除最大电容之外的每单位单元电容。与上面参照图1和图2描述的情况相反，在MEMS器件的静止位置中，电容能够处于示出线性特性的范围中。基于上面限定的振膜12的（被位移的）静止位置，如上面已关注图3a和3b所提到的，使振膜12上和下运动可以导致以下效果：响应于该运动，电容基本线性变化。
图3c在平面图中示出了图3b中描绘的MEMS器件布局的放大区域的示意性截面图。应力层22可以被放置到包括振膜12的弹性附接部24在内的振膜12的一部分上。此外，应力层22可以被放置为与支撑部16的至少一个区段重叠。应力层22可以被直接或间接地附加到振膜12。
应力层22可以由相比于振膜12的材料呈现不同的固有应力的材料构成。能够从介电材料中选择应力层22的材料。在半导体技术中，示例性介电材料包括氧化物、SiN、Si3N4、SixNyO、聚酰亚胺纤维等。此外，能够从诸如多晶硅、铝或铜的半导体或导电材料中选择应力层22。
可以从用于将振膜12连接到MEMS器件的传感器电极的导电或半导体材料中选择振膜12的材料。在半导体技术中，示例性导电材料可以包括单晶硅（体或SOI）、多晶硅或者如铝、AlSiCu等的金属。
应力层22和振膜12可以分别选自以下材料，该材料当结合到彼此时创建相对于彼此的力F，该力F导致应力层22相对于振膜12的收缩或膨胀。该现象可以称作双态（bimorphic）层应力。应力层22可以是关于振膜12的下层或上层。以替换的方式，可以提供下应力层和上应力层两者，在该情况下，上应力层可以经历相对于振膜12的收缩，而下应力层可以经历相对于振膜12的膨胀，或反之亦然。
例如，当结合到彼此时包括不同应力水平的材料的有利组合可以包括多晶硅和氮化硅。要注意到，在这些材料结合到彼此的情况下，多晶硅能够呈现关于单晶硅的100 MPa的收缩或膨胀的力，而氮化硅能够呈现关于单晶硅的1000 MPa的收缩的力。因此，氮化硅SiN的高固有应力可以引起振膜12的弹性附接部24弯曲。在这些材料（多晶硅和氮化硅）结合到彼此的情况下，弹性附接部24可以在到应力层22的方向上弯曲。换言之，在图3c的示意性表示中振膜12可以向上偏转。
当结合到彼此时包括不同应力水平的材料的另一有利组合可以包括多晶硅和酰亚胺。在这些材料结合到彼此的情况下，弹性附接部24可以在朝着应力层22的方向上弯曲。因此，振膜12也可以向上偏转。
当结合到彼此时包括不同应力水平的材料的另一有利组合可以包括多晶硅和氧化物。在这些材料结合到彼此的情况下，弹性附接部24可以在朝着多晶硅的方向上弯曲。在该情况下，振膜12可以在图3c的示意性表示中向下偏转。
要注意到，振膜12或者向上或者向下的预偏转（pre-deflection）是依赖于MEMS器件10的各个应用的设计选择。
应力层22和振膜12可以被布置为使得应力层22的收缩或膨胀可以导致振膜12的偏转。在图3a所示的例子中，在与振膜12的表面平行（即，与附图平面平行）的平面中，应力层22可以被配置为通过引起振膜12的位移或偏转而使第一14和第二20多个指状物的平面相对彼此偏移。
返回参照图3c，弹性附接部24被示出为包括振膜12的具有皱纹配置的部分。该皱纹配置可以辅助使振膜12在向上或向下方向上偏转或位移。而在图3c中，弹性附接部24被示出为包括振膜12的具有皱纹配置的部分，可构想辅助使振膜12在向上或向下方向上偏转的其它配置。如能够在图3b中看到的，弹性附接部24的皱纹可以具有四分之一环形形状。可构想允许弹性附接部24的收缩或膨胀的其它形状。
图4在平面图中示出了MEMS器件10布局。图5a和图5b示出了图4中沿着线A4-A4的截取的示意性截面图。图5a和图5b示出了使能振膜12到新静止位置的位移的方案。在该方案中，可以通过双态层应力和振膜12的至少一部分（即，弹性附接部24_1、24_2）的皱纹形状来实现振膜12的位移。
如能够在图5a中看到的，可以通过在预先形成的支撑部16的表面上沉积材料来形成振膜12。振膜12可以由包括多晶硅的材料制成。然后，应力层22_1、22_2可以结合到振膜12的表面。特别地，应力层22_1、22_2可以被沉积在振膜12的两个末端侧上。应力层22_1、22_2可以由包括氮化硅的材料制成。图5b示出了上述的组件，其中，可以去除支撑部16的部分，使得支撑部16_1、16_2可以被保留在振膜12的末端侧处。要注意到，支撑部16（参照图5a）可以用作为被蚀刻的牺牲层，从而支撑部16_1、16_2可以保留在振膜12的末端侧处。通过去除支撑部16的部分，振膜12可以被释放以向上运动。
在蚀刻支撑部16的部分之后，振膜12可以在向上方向上偏转。其原因在于，应力层22_1、22_2可以由相比于振膜12的材料（例如，多晶硅）呈现固有应力的材料（例如，氮化硅）构成，其中，应力层22_1、22_2可以被沉积在重叠在保留的支撑部16_1、16_2的至少部分处的位置上。此外，弹性附接部24_1、24_2的皱纹形状分别可以允许振膜12的膨胀，使得振膜12能够相对容易地向上偏转。通过将应力层22_1、22_2的材料结合到振膜12的材料而呈现的不同固有应力可以导致应力层22_1、22_2相对于振膜12的收缩，该收缩可以导致振膜12的末端侧处的弯曲力矩。这些弯曲力矩接进而可以导致基本向上定向的力，如图5b中的箭头F1、F2所示意性指示的那样。
图6a示出了MEMS器件10的平面图，该平面图描绘了放大的包括弹性附接部24的振膜12的一部分。弹性附接部24可以是有皱纹的以允许振膜12的偏转。还可以包括应力层22，应力层22可以结合到振膜12的表面。如上所提到的，应力层22和振膜12可以分别选自以下材料：该材料当结合到彼此时创建相对于彼此的力，导致应力层22的收缩。该收缩导致弯曲力矩，导致以下力，该力与弹性附接部24的皱纹形状相关联地可以使振膜12弹性地向上（例如，在到附图平面之外的方向上）位移。
图6b是与图6a中所示的图对应的示意图，其中，图6b描绘了为应力层22和振膜的弹性附接部24选择的材料。在该例子中，振膜可以由多晶硅构成，而应力层可以由氮化硅SiN构成。
图6c描绘了基于有限元方法（FEM）的模拟的绘图。在该绘图中，在弹性附接部的附近强调振膜的位移。该模拟基于包括约100 μm的锚固长度（anchor length）的变量、46 μm的氮化硅覆盖和皱纹数量N=3。基于这些参数，振膜经历4.5 μm的偏移。
图7描绘了绘制以下曲线的图表：该曲线表示MEMS器件的单位单元的电容对照于可运动到彼此的MEMS器件的各个指状物的位移。该图表对应于图1中描绘的图表。
然而，对比于图1中所示的图表，MEMS器件的工作点OP被定位为基本上集中于示出线性特性的工作范围OR。要注意到，工作点OP可以表示静止位置中的各个指状物的位移，并且可以给出关于所得到的电容值的信息。
参照图7中所示的图表，假设MEMS器件可以被配置为梳状传感器话筒（参照图2）。还假设附接至可运动振膜的多个指状物和附接至对置电极布置的多个指状物可以相对彼此在静止位置中位移约5 μm。每单位单元电容约为2 fF。
在该假设下，音量引发的压力变化所引起的振膜的运动例如可以导致在2 μm至9 μm之间的范围中变动的工作点。因此，电容值可以在约3 fF和约0.9 fF之间的范围中变化。在该工作范围内，可以假设在振膜顺应性Cm = 22 nm/Pa处最大声压可以约等于200 Pa（等同于声压水平140 dBSPL）。
相比于图1中所示的图表，在图7所示的图表中描绘的工作点可以关于相对大的动态线性工作范围而集中。
要注意到，在图1和图7的图表中给出的电容值代表在可运动到彼此的两个指状物的两个表面之间建立的单个板电容器（plate capacitor），提及为单位单元UC。图8a更详细地示出了该布置。特别地，图8a示出了相间错开的第一指状物和第二指状物的区段的平面图。在该布置中，附接至振膜12的第一多个固定指状物的一个第一指状物14_1以间隔开的相间错开的关系夹在附接至对置电极布置18的第二多个固定指状物的两个第二指状物20_1、20_2之间（参照图2）。各个指状物之间的距离g全部大约相等。此外，第一指状物14_1可以延伸跨过以下线：该线平行于第二指状物20_1和20_2的延长线且集中于该延长线而延续。此外，第一和第二指状物14_1、20_1和20_2中的每个的厚度d可以全部大约相同。在该布置中，第一指状物14_1可以在与附图平面垂直的方向上相对于第二指状物20_1、20_2可运动。
图8b在截面图中示出了图8a中描绘的布置。该图示出了静止位置中的振膜12在向上方向上被偏转，使得附接至振膜12的第一指状物14_1在除了指状物14_1和20_2的表面的最大重叠之外的位置中位移。基于该位移，每单位单元的电容的工作点OP集中于示出基本线性特性的动态范围（参照图7）。
例如，假设指状物的高度H全部相同，位移的量可以约为指状物14_1、20_2的高度H的一半（半重叠）。在该例子中，偏转器可以被配置为将第一和第二多个指状物的重叠面积设置在50%重叠内。优选地，第一和第二多个指状物的重叠面积/高度可以被选择为在一个指状物的面积/高度的40%到60%的范围中偏移。
图9a和图9b在沿图10的线A10-A10截取的示意性截面图中示出了用于制造MEMS器件10的例子。图9a和图9b中的截面图的左部分示出了包括相间错开的指状物14和20的梳状传感器话筒。截面图的右部分示出了具有应力层22的弹性附接部。支撑部16的表面（例如，牺牲层）可以被预先形成，使得形成振膜12的材料可以被沉积在平面内的该表面上。振膜12的材料可以选自多晶硅。此外，形成对置电极布置18的材料可以被沉积在支撑部16的表面上。振膜12以及对置电极布置18这两者分别被形成为包括整体附接的各个指状物14、20。此外，应力层22可以在与各个指状物14、20相对的位置处沉积在振膜12的表面上。
图9b示出了在去除了除了在与各个指状物14、20相对的位置处用于支撑对置电极布置18的部分（支撑部16_1）和用于支撑振膜12的部分（支撑部16_2）之外的支撑部16的部分之后图9a中所示的布置。在通过蚀刻去除支撑部16的部分之后，振膜12可以被释放以向上偏转。应力层22的氮化硅层的双态属性和振膜12的多晶硅层可以引起层12、22从多晶硅层起朝着氮化硅层收缩。该收缩可以导致箭头F所指示的力，该力F可以引起振膜12在被释放的同时向上运动。结果，在该布置的振膜侧上，附接至振膜12的第一多个固定指状物14的第一指状物可以相对于附接至对置电极布置18的第二多个固定指状物20的第二指状物向上偏转。换言之，在MEMS器件10的静止位置中，指状物14和20可以在除了指状物14、20的表面的最大重叠之外的外置中位移。因此，那些指状物14、20所形成的单位单元的电容在具有线性特性的范围中变化（参照图7）。
图10在基于图9a和图9b中示意性示出的布置的平面图中示出了MEMS器件10布局，例如，梳状传感器话筒。在该例子中，振膜12可以在包括MEMS器件10的长边之一的位置（在该例子中，在MEMS器件10的右边上）中附接至支撑部。相间错开的指状物可以被布置在相对的长边上（在该例子中，在MEMS器件10的左边上）。应力层22可以被布置在振膜12的右边处，在此处，振膜12可以附接至支撑部。
图11a和11b在示意图中示出了用于制造MEMS器件10的另一例子。在该图中，振膜12可以经由弹性附接部24_1、24_2被MEMS器件10的角部区域所支撑。弹性附接部24_1、24_2可以具有皱纹形状。图11a示出了平面内的支撑部16的表面上沉积的振膜12的材料。此外，在振膜12的两个末端侧，应力层22_1、22_2分别可以结合到振膜12的表面。应力层22_1、22_2的布置可以视作相对于振膜12的上应力层。作为替换，下应力层也可以是可行的。作为另一替换，上应力层和下应力层这两者也可以是可行的。
图11b示出了例如通过牺牲蚀刻去除了除了用于支撑振膜12的支撑部16_1、16_2（MEMS器件10的角部区域）之外的支撑部的部分的图11a中描绘的布置。去除了支撑部16的部分，振膜12可以被释放，并因此能够向上运动。氮化硅层和多晶硅层的双态属性可以引起这些层从多晶硅层向氮化硅层收缩，该收缩可以导致振膜12的两末端侧上的弯曲力矩。由于弯曲力矩的原因，力F可以被施加于振膜12，使得振膜可以在向上方向上运动。该向上运动可以跟随有或伴随有振膜12的弹性附接部24_1、24_2的膨胀，由于弹性附接部24_1、24_2的皱纹形状可以促进该膨胀。
图12a和图12b示出了使用在图11a和图11b中所示的并且上述的配置而制造的MEMS器件10布局，例如，梳状传感器话筒布局。
在该例子中，矩形振膜12的每个长边均可以包括第一多个（固定）指状物的一部分。此外，矩形对置电极布置的每个长边均可以包括按照与附接至振膜12的第一多个指状物间隔开的相间错开的关系放置的第二多个（固定）指状物的一部分。在该例子中，振膜12可以被支撑在MEMS器件10的每个角部处。
图12b在放大图中示出了该布局的角部之一的附近（参照图12a的框BL_B）。如能够看到的，弹性附接部24_2可以延伸跨过图11a和11b中示意性示出的布置的一部分。对比于图10中所示的布局，MEMS器件10的四个长边中的每个均可以装配有形成电容单元的各个指状物。因此，相比于图10中所示的示例性布局，图12a和图12b中所示的布局可以允许更高的电容范围。图12a中所示的布局的最大电容可以约为图10中所示的布局的最大电容的四倍。
图13a和图13b示出了与图11a和图11b中所示的布置类似的示例性布置。图13a和图13b中所示的布置与稍后的布置的不同之处在于，弹性附接部24_1、24_2可以被定向为形成到彼此的直角。
图14a和图14b示出了使用图13a和图13b中所示的并且上述的配置而制造的MEMS器件10布局，例如，梳状传感器话筒布局。
如能够在图14b中最好地看到的，弹性附接部24_2的第一延伸A可以被MEMS器件10的角部的第一区域所支撑，而弹性附接部24_1的第二延伸B可以被MEMS器件10的该角部的第二区域所支撑，而MEMS器件10的该角部的第一和第二区域两者被定位成彼此相邻。此外，延伸A和B这两者均可以按该方式相对彼此布置以形成直角，其中使交叉点位于振膜12上。该布置可以不同于图12a和图12b中所示的布置，在该布置中，弹性附接部可以直径上对置地（diametrically opposed）放置。
图15a和图15b在截面图和平面图两者中均示出了MEMS器件10的例子的局部视图。在该例子中，应力层22可以在与支撑部16的至少一部分处重叠的区域中结合在振膜12的表面上。此外，在该例子中，振膜12的弹性附接部24可以包括具有弯曲配置的部分。该弯曲配置可以提供改进的弹性特性。
图16a至16d分别在截面图中示出了具有双态特征的替换的锚固的情况。在这些图中，应力层22可以在与支撑部16的至少一部分重叠的位置中结合到振膜12的表面。在图16a中，省略了将应力层结合到振膜12的其它部分。
基于如图16b所示的以及上面提到的布置，弹性附接部24的皱纹形状的下部分被提供有应力层22_1至22_4。基于图16c中所示的并且上面提到的布置，弹性附接部24的皱纹形状的上部分被提供有应力层22_1至22_3。基于图16d中所示的并且上面提到的布置，弹性附接部24的皱纹形状的上部分和下部分这两者均被提供有应力层22_1至22_7.
图17a至17c示出了以下布置：该布置与图16a至16d中所示的布置的不同之处在于，可以省略应力层在振膜12的表面上的结合，该结合是为了在支撑部16的至少一部分处重叠。基于该布置并且如图17a中所示，弹性附接部24的皱纹形状的下部分可以被提供有应力层22_1至22_4。
基于如图17b中所示的以及上面提到的布置，弹性附接部24的皱纹形状的上部分可以被提供有应力层22_1至22_3。图17c示出了组合图17a和图17b中所示的布置的布置。换言之，弹性附接部24的皱纹形状的下部分和上部分这两者可以被提供有应力层22_1至22_7。
图16a至17c中所示的不同布置能够用于应对MEMS器件10的不同要求。
尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但是清楚的是，这些方面也表示相应方法的描述，其中，块或装置对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，方法步骤的上下文中描述的方面也表示相应装置的特征或项目或相应块的描述。
对于本发明的原理来说，上述实施例仅是说明性的。要理解到，对于本领域的技术人员来说，在此描述的细节以及布置的修改和变化将是明显的。因此，意图仅受所附专利权利要求的范围的限制，而不受通过在此的实施例的描述和解释而呈现的特定细节的限制。

Claims (25)

1. 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。
2. 根据权利要求1所述微机电系统器件，其中，所述偏转器包括结合到所述振膜的表面的应力层，所述应力层由相比于所述振膜的材料而呈现不同固有应力的材料构成。
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。
4. 根据权利要求3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。
5. 根据权利要求2所述的微机电系统器件，其中，所述振膜的材料包括多晶硅，并且所述应力层的材料包括氮化硅。
6. 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。
7. 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所述第一多个指状物和所述第二多个指状物的重叠面积在40%至60%的范围内偏移。
8. 根据权利要求1所述的微机电系统器件，还包括支撑部，其中，所述振膜通过弹性附接部弹性地附接至所述支撑部。
9. 根据权利要求8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。
10. 根据权利要求1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。
11. 根据权利要求1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。
12. 根据权利要求11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。
13. 根据权利要求1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。
14. 根据权利要求13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位置中弹性地附接至所述支撑部。
15. 根据权利要求14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。
16. 根据权利要求13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。
17. 根据权利要求16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。
18. 根据权利要求13所述的微机电系统器件，其中，所述振膜在包括所述振膜的角部的位置处弹性地附接至所述支撑部。
19. 根据权利要求18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所述振膜的部分，所述皱纹配置至少部分地在联接相对角部的方向上延伸。
20. 根据权利要求19所述的微机电系统器件，其中，所述第一多个指状物附接至包括所述振膜的每个长边的所述振膜的周界。
21. 根据权利要求1所述的微机电系统器件，其中，所述微机电系统器件被配置为响应于所述振膜和所述对置电极布置的相对运动而产生输出信号。
22. 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；
应力层，附加至所述振膜，所述应力层包括相比于所述振膜的材料呈现不同的固有应力的材料。
23. 根据权利要求22所述的微机电系统器件，其中，所述振膜的材料包括多晶硅，而所述应力层的材料包括氮化硅。
24. 一种静电换能器，包括：
振膜，包括第一多个指状物；
对置电极布置，具有第二多个指状物，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。
25. 一种用于制造微机电系统器件的方法，所述微机电系统器件包括振膜和对置电极布置，所述方法包括：
在表面上沉积振膜层；
构造所述振膜层以形成相间错开的梳状驱动器，所述梳状驱动器包括分别附接到所述振膜和所述对置电极布置的第一和第二多个相间错开的指状物；
提供附加至所述振膜层的一部分的偏转器；以及
执行释放蚀刻，所述释放蚀刻引起所述偏转器使振膜偏转并使所述第一和第二多个相间错开的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。
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