CN107176584A - Mems器件和mems真空扩音器 - Google Patents

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Abstract

MEMS器件和MEMS真空扩音器。根据实施例，MEMS器件包括第一膜元件；与第一膜元件间隔开的第二膜元件；在第一和第二膜元件之间的低压区域，所述低压区域具有小于环境压强的压强；以及包括导电层的反电极结构，所述导电层被至少部分地布置在低压区域中或在低压区域中延伸。导电层包括在导电层的第一部分和导电层的第二部分之间提供电隔离的分段。

Description

MEMS器件和MEMS真空扩音器
技术领域
本发明的实施例涉及微机电系统（MEMS）器件。一些实施例涉及MEMS扩音器、MEMS声换能器。一些实施例涉及真空扩音器和/或真空扬声器。
背景技术
当设计例如压力传感器、加速度传感器、扩音器或扬声器之类的换能器（例如声换能器）时，实现换能器输出信号的高信噪比（SNR）一般可能是合乎需要的。换能器的持续小型化可提出关于期望高信噪比的新挑战。可以例如在移动电话、膝上型计算机和类似（移动或静止）设备中使用的扩音器和在某种程度上还有扬声器现今可被实现为半导体（硅）扩音器或微机电系统（MEMS）。为了有竞争力并提供预期性能，硅扩音器可能需要扩音器输出信号的高SNR。然而，将电容器扩音器作为示例，SNR一般可由电容器扩音器结构并由所得到的寄生电容限制。
寄生电容通常是干扰在膜和反电极（counter electrode）两者之间的电容的不希望的电容。因此，被预期响应于膜的移动而转换成电信号的电容值被干扰。例如，在MEMS器件被具体实施为双后板（backplate）扩音器的情况下，寄生电容可影响MEMS器件，使得电输出信号不提供可听声输入信号（即到达的声波）的足够正确的再现。
发明内容
本发明的实施例提供一种MEMS器件，其包括第一膜元件；与第一膜元件间隔开的第二膜元件；在第一和第二膜元件之间的低压区域，所述低压区域具有小于环境压强（ambient pressure）的压强（pressure）；以及包括导电层的反电极结构，所述导电层被至少部分地布置在低压区域中或在低压区域中延伸，其中导电层包括在导电层的第一部分和导电层的第二部分之间提供电隔离的分段。
另一实施例提供一种MEMS器件，其包括第一膜元件；与第一膜元件间隔开的第二膜元件；在第一和第二膜元件之间的低压区域，所述低压区域具有小于环境压强的压强；以及包括导电层的反电极结构，所述导电层被至少部分地布置在低压区域中或在低压区域中延伸，其中第一膜元件包括在第一膜元件的第一部分和第一膜元件的第二部分之间提供电隔离的分段，并且其中第二膜元件包括另一分段，其包括在第二膜元件的第一部分和第二膜元件的第二部分之间的电隔离。
附图说明
本文参考附加的绘图和图形来描述本发明的实施例。
图1a-b示出包括分段式反电极结构的MEMS扩音器的示意性截面图和示意性平面图；
图2a-e示出图1a-b的MEMS扩音器的分段区域的示意性部分截面；
图3a-c示出包括在不同的操作条件中的分段式反电极结构的真空MEMS扩音器（MEMS扬声器或MEMS声换能器）的示意性截面图；
图4a-b示出包括具有两个分段式导电层的反电极结构的真空MEMS扩音器（MEMS扬声器或MEMS声换能器）的示意性截面图；
图5a-c示出图4a-b的反电极结构和在分段式第一和第二导电层之间所得到的寄生电容的示意性部分截面图；
图6a-c示出包括在第一和第二导电层中的横向偏移的分段沟槽的分段式反电极结构的示意平面图；
图7a-d示出说明MEMS器件的读出配置的示意性电路图；以及
图8a-b示出包括第一和第二分段式膜元件的真空MEMS扩音器（MEMS扬声器或MEMS声换能器）的示意性截面图。
在使用附图更详细地讨论本发明之前，指出在附图和说明书中，相同的元件和具有相同的功能和/或相同的技术或物理效应的元件通常被提供有相同的参考数字或用相同的名称被标识，使得如在不同的实施例中说明的这些元件及其功能的描述是相互可互换的或可在不同的实施例中被应用于彼此。
具体实施方式
在下面的描述中，详细讨论了本发明的实施例，然而应该认识到的是，本发明提供许多适用的创造性概念，其可以在各种各样的特定MEMS器件中具体实施。所讨论的特定实施例仅仅说明制造和使用本发明的特定方式，并且并不限制本发明的范围。在实施例的下面的描述中，具有相同功能的相同或相似的元件具有与之相关的相同的参考符号或相同的名称，并且此类元件的描述将不针对每个实施例重复。而且，在下文中所述的不同实施例的特征可以互相组合，除非以其它方式特别提到。
在下文中，通常将关于在MEMS器件的上下文中的实施例来描述实施例，其中下面的描述还可应用于任何MEMS声换能器，例如（真空）扩音器或扬声器、压力传感器、加速度传感器、致动器等。
在本发明的各种实施例中，针对MEMS器件（例如扩音器）减小或消除寄生电容，在作为可移动结构的膜（或隔膜）之间具有低压区域，该运动将使用（例如静态）后板电极（或反电极）被电容地检测到。
根据一些实施例，进行后板电极的分段，目的是减小寄生电容，以便改进扩音器的性能。更具体地说，扩音器的信噪比（SNR）减小至（reduced by a factor），其中C0是有用电容，并且Cp是扩音器的寄生电容。因此，给定有用电容C0，减小的寄生电容Cp导致减小的因子k，并且因此导致换能器输出信号的增加的SNR。
根据实施例，可以减小MEMS扩音器（例如真空扩音器）的寄生电容，同时维持高的机械鲁棒性。真空扩音器的静电极由（第一）导电层制成，其通过（第一）窄间隙在外部分和内部分中被分裂，其中绝缘层可在导电层的顶部上形成。导电层的外部分可以电连接到可移动结构（即膜或隔膜）。在静电极包括另一（第二）导电层的情况下，此导电层也借助于另一（第二）窄间隙在内部分和外部分中被分裂。在这种情况下，第一和第二窄间隙优选地一个从另一个移动或偏移，使得它们不相对于后板电极的主表面的垂直突出部重叠。该两个导电层的外部分可以电连接到可移动结构，该运动将使用后板电极被电容地检测到。
作为变体，分段可以替代地或另外地应用于可移动结构，即（多个）可移动膜或（多个）隔膜。（多个）膜的外部分可以被电连接到后板结构。
图1a-b示出包括分段式反电极结构的MEMS扩音器的示意性截面图和示意性平面图。图1b示出相对于如由图1a中的虚线“AA”指示的交叉平面的图1a的MEMS器件100的平面图。图1b中的虚线“BB”指示图1a的截面图的交叉平面。
图1a-b示意性示出包括第一膜（或隔膜）元件102、与第一膜元件102间隔开的第二膜（或隔膜）元件104的MEMS器件100（例如真空MEMS扩音器）的概念。低压区域106（例如真空区域或近真空区域）位于第一膜元件102和第二膜元件104之间，其中低压区域106具有小于环境压强的（气体）压强。反电极结构（或后板结构）108包括（至少一个）导电层110，其至少部分地布置在低压区域106中或在低压区域106中延伸。导电层包括分段112，其在导电层110的第一部分110a和导电层110的第二部分110b之间提供电绝缘。
为了允许区别地读出MEMS器件100，外部分110b可以包括两个电隔离部分110b-1、110b-2。因此，单个导电层的电隔离外部分110b-1、110b-2分别电连接到可移动膜元件102、104之一以避免该两个膜元件102、104的短路。例如，通过对反电极110的内部分110a进行偏置，可以区别地读出该两个膜元件102、104。
如上面指示的，反电极结构108可包括至少一个导电层110，其中关于图1a-b、2a-e和3a-c的下面的描述涉及包括例如一个导电层的反电极结构，其中下面的解释同样地适用于例如具有反电极结构的布置，所述反电极结构具有两个电隔离/绝缘导电层。
如在图1a中进一步示出的，（可选的）间隔物元件113、114 可以被布置在第一膜元件102和反电极结构108之间以及在第二膜元件104和反电极结构108之间，以用于将第一和第二膜元件102、104保持在离反电极结构108的预定义距离中。
如还在图1a中示出的，第一膜元件102包括可移置（可移动）部分102a和固定部分102b，并且其中第二膜元件104包括可移置或可移动部分104a和固定部分104b。第一膜元件102的固定部分102b例如被机械地连接到第一间隔物元件113，其中第二膜元件104的固定部分104b被机械地连接（附着）到第二间隔物114。而且，反电极结构108例如被固定（夹）在第一和第二间隔物元件113、114之间。因此，导电层110的第一部分110a被布置在第一膜元件102的可移置部分102a和第二膜元件104的可移置部分104a之间。
因此，导电层110的第一部分110a是导电层的中间或中心部分，其中导电层110的第二部分110b是导电层110的边缘或边部分。因此，中间或中心部分110a可以被视为导电层110的“电活性”部分并且促成有用电容C0和由此的传感器输出信号的有用信号分量。
因此，组合地形成有用电容C0的可变有效电容CA和CB分别被形成。可变有效电容CA在第一膜元件102的可移置部分102a和反电极结构108（即导电层110的第一部分110a）之间形成，其中可变有效电容CB在第二膜元件104的可移置部分104a和反电极结构108（即导电层110的第一部分110a）之间形成。
如可选地在图1a中所示的，导电层110的第二部分110b可借助于第一连接元件118电耦合到第一膜元件102，并借助于第二连接元件120电耦合到第二膜元件104。第一和第二膜元件102、104可以被机械地耦合。此外，第一和第二膜元件102、104还可以被电气地耦合或者可以被电气地去耦（绝缘）。
第一或第二膜元件102、104的（可选）机械耦合导致一种配置，其中第一和第二膜元件102、104之一的移置也由于机械耦合而导致其它膜元件的对应移置。因此，第一和第二膜元件102、104的移置“并行地”发生。
低压区域106位于在第一和第二膜元件102、104之间形成的密封腔内。更具体地说，密封腔可以由第一和第二膜元件102、104以及第一和第二间隔物元件113、114限制。在较低压区域106中的压强实质上是真空或接近真空。
如上面示意性示出的，第一膜元件102（和/或第二膜元件104）可以暴露于环境压强和可能的声压PSOUND。膜元件的此侧还可被视为MEMS器件100的声接收主表面。如果被机械地耦合的话，第一膜元件102的移置还可导致第二膜元件104的对应移置。低压区域106可以具有一般可小于环境压强或标准气压的压强。
更具体地说，根据实施例，在低压区域中的压强可以实质上是真空或近真空。替代地，在低压区域中的压强可以小于环境压强或标准气压的约50%（或40%、25%、10%或1%）。标准气压一般可以是101.325 kPa或1013.25 毫巴。在低压区域中的压强还可以被表示为例如小于50、40、30或小于10kPa的绝对压强。
图1b示出采用平面图的形式的示例图，所述平面图为相对于如由图1a中的虚线“AA”指示的交叉平面的图1a的MEMS器件100的平面图。图1b中的虚线“BB”指示图1a的截面图的交叉平面。
如图1b中所示，第一和第二膜元件102、104、反电极结构108和分段112仅作为示例被示为具有正方形形式。替代地，这些元件还可包括圆形圆周形式或任何其它几何上合适的（多边形）圆周形式或设计。
如在图1b中示例地示出的，导电层110的分段112（分段元件）是在导电层110中的圆周窄间隙或凹部（例如采用分段沟槽的形式）。
因此，图1a-b示出包括分段式反电极结构108的MEMS器件100，例如MEMS真空扩音器，即反电极结构包括分段式导电层110。导电层110的分段112可布置成提供在导电层110的第一（“活性”）部分110a和导电层110的第二（实质上“非活性”）部分110b之间的电隔离。
在第一膜102的可移置部分102a和导电层110的第一（活性）部分110a之间和在第二膜104的可移置部分104a和导电层110的第一（活性）部分110a之间观察到可变有效电容CA和CB。因此，有效电容CA和CB关于第一和第二膜元件102、104的可移置部分102a、104a相对于包括导电层110的反电极结构108的移动而改变，其中第一和第二膜元件102、104的移置的移动由例如在环境中的说话、音乐等所引起的声压变化PSOUND生成。
在图1a-b的MEMS器件100的情况下，第一和第二膜元件102、104和反电极结构108可具有矩形形状，其中还有采用圆周窄间隙/凹部的形式的分段112（即分段凹部112）也可包括例如矩形圆周形状。然而，在另一配置中，第一和第二膜元件102、104和反电极结构108也可具有圆形形状，其中分段也可圆形地形成。然而，应变得清楚的是，独立于第一和第二膜元件102、104和/或反电极结构108的形状，在导电层110中的圆周窄间隙112可具有任何适当的（圆形、矩形、（几乎封闭的）多边形）圆周形状。反电极结构108的（至少一个）导电层110可由导电材料（例如多晶硅或任何金属化）制成或可包括导电材料（例如多晶硅或任何金属化）。通过反电极结构108的分段的提供，寄生电容可以被极大地减小，因为可以分别电连接到第一和第二膜元件的导电层110的分离和绝缘的第二（非活性）部分110b并不（或至少以大幅度减小的方式）促成寄生电容CP的创建。因此，MEMS器件100的电容可包括在第一膜元件102的可移置部分102a和导电层110的第一部分110a之间创建的有效电容CA以及在第二膜元件104的可移置部分104a和反电极结构108（即导电层110的第一部分110a）之间的另一有效电容CB。
基于此方法，可以本质上消除或至少实质上减小任何（仍然残留的）寄生电容CP。
图2a-e现在以示例性形式提供如由图1a中的虚线圆112a指示的分段112的几个放大图示。
图2a示出一种配置，其中导电层110由隔离层116覆盖（至少在相邻于分段112的区域中），其中在导电层110中的间隙112至少部分地被填充隔离层116的材料，使得在导电层110的第一部分110a和第二部分110b之间提供电隔离。
图2b示出分段112的配置，其中在导电层110的第一和第二部分110a、110b之间的间隙112完全被填充隔离层116的材料。
图2c示出分段112的配置，其中在导电层110的第一和第二部分110a、110b之间的间隙112完全被填充隔离层116的材料，并且其中导电层110（至少在相邻于分段112的区域中）完全被嵌入在隔离层116的材料内。
图2d示出一种配置，其中隔离层116覆盖（至少在相邻于分段112的区域中）导电层110，即第一和第二部分110a、110b，其中在导电层110的第一和第二部分110a、110b之间的间隙112没有隔离层116的任何隔离材料（即并不包括任何隔离材料）。
图2e示出一种配置，其中（只有）在导电层110的第一和第二部分110a、110b之间的间隙112被填充形成分段112的绝缘材料，从而在导电层110的第一和第二部分110a、110b之间提供电绝缘。
如在图2a-d中所示的，隔离层116（隔离支撑物或隔离支撑层116）可以被设置（至少在相邻于分段112的区域中）在导电层110（即导电层110的第一和第二部分110a、110b）上。隔离层116可以被设置在导电层110的整个区域之上或仅仅在导电层110的一部分或不同区段之上。隔离层116可以被设置在面向第一膜元件102的导电层110的表面区域上或者可以被设置在面向第二膜元件104的表面区域上。隔离层116可以包括二氧化硅、氮化硅、高k电介质，例如氮氧化硅、聚酰胺或其组合。
如上面示出的，导电层110的第一部分110a和第二部分110b可以使用至少部分地包含隔离层116的隔离材料的隔离间隙或隔离沟槽来彼此隔离。更具体地说，分段沟槽112可以被填充介电材料，例如二氧化硅、氮化硅或高k介电材料，例如氮氧化硅。
如图2e中所示，在导电层110的第一和第二部分110a、110b之间的间隙可以被填充环境流体或气体，例如空气。
图3a-c示出包括在不同的操作条件中的分段式反电极结构108的真空MEMS扩音器（MEMS扬声器或MEMS声换能器）100的示意性截面图，以用于解释其功能。
如图3a中所示，一个或多个柱状物（柱或支柱）122 机械地耦合第一膜元件102和第二膜元件104。更具体地说，至少一个柱状物122机械地耦合在第一膜元件102的可移置部分102a和第二膜元件104的可移置部分104a之间。
在一个或多个柱状物是导电的情况下，它们提供在第一和第二膜元件102、104之间的机械和电气耦合。在一个或多个柱状物是电绝缘的情况下，它们提供在第一和第二膜元件102、104之间的机械耦合和电气去耦。
柱状物（柱或支柱）122一般不接触或触碰反电极结构108，但是更确切地说可经由在反电极结构108中的开口或孔124 通过反电极结构108，即（至少一个）导电层110。在图3a中示意性示出的实现示例中，柱状物122可与第一和第二膜元件102、104整体地形成。因此，第一膜元件102、第二膜元件104和柱状物122可以形成相同材料（例如多晶硅（poly硅））的整体结构。然而，这并不意味着第一膜元件102、第二膜元件104和柱状物122需要在MEMS器件100的制造期间同时形成。更确切地说，可在（第一）沉积过程期间首先在衬底126的表面上（或在例如蚀刻停止层之类的辅助层的表面上）形成第二膜元件104可以是可能的。随后，可以在随后的（第二）沉积过程期间和可能地在另一随后的（第三）沉积过程期间形成柱状物122以及最终还有的第一膜元件102。在替代的实现示例中，柱状物122可以具有与第一和第二膜元件102、104不同的材料。第一隔膜元件102可具有可以面向声音的到达方向的主表面。在衬底126中的凹部或孔128形成相邻于第二膜元件104的背部腔（backside cavity）128。
请注意，尽管如在图3a-c中描绘的反电极结构108的三个中心部分似乎“浮”在低压区域106内，但是它们一般可以附着到在图3a-c的绘制平面之上和/或之下的反电极结构的圆周，如由虚线所指示的。
图3a示出在其静止位置处的MEMS器件100（MEMS扩音器），例如当没有声波到达膜元件102、104时，这将使膜元件102、104偏转（deflect）或移置。图3b和3c示出通过示例性MEMS器件100的示意性截面图，其中MEMS器件100可以被暴露于到达的声压PSOUND。图3b示出这样的情况，其中与在背部腔128内的参考压强（reference pressure）相比，包括第一和第二膜元件102、104以及柱状物122的膜布置可以由于由相邻于第一膜元件102的上侧处的声音引起的相对过压而被下推。在图3c中，在声音接收侧处的压强可以低于在背部腔128内的压强，使得膜布置102、104、122 可以向上偏转。因此，膜结构根据到达的声信号PSOUND而相对于反电极结构（定子）108向上和向下移动。
作为实现选项，膜布置102、104、122可以包括用于在环境大气和背部腔128之间的静压均衡的所谓的通风孔（在图3a-c中未示出）。可选的通风孔可以具有例如在膜布置的中间的矩形（或正方形）截面或圆形截面。因此，此类通风孔可以被配置成便于在环境压强和背部腔128之间的静压均衡。而且，作为另一选项，多个通风孔可以被布置在膜布置中。
图4a-b示出例如采用真空MEMS扩音器或MEMS扬声器形式的MEMS声换能器的另一MEMS器件200的示意性截面图，其包括具有两个分段式导电层（即第一分段式导电层110和第二分段式导电层210）的分段式反电极结构108。
如图4a中所示，反电极结构108包括（第一）导电层110和另一（第二）导电层210，其中第二导电层210与第一导电层110电隔离。另一分段212提供在第二导电层210的第一部分210a和第二导电层210的第二部分210b之间的电隔离。此外，绝缘层202可布置在反电极结构108的第一和第二导电层110、210之间，以用于提供第一和第二导电层110、210的另一部分110a、210a的绝缘和分离。
另一分段212（第二导电层210的分段）也是在第二导电层210中的圆周窄间隙（第二窄间隙）。
如在图4a中进一步示出的，（可选的）间隔物元件113、114可布置在第一膜元件102和反电极结构108之间以及在第二膜元件104和反电极结构108之间，以用于将第一和第二膜元件102、104保持在离反电极结构108的预定义距离中。
如还在图4a中示出的，第一膜元件102包括可移置（可移动）部分102a和固定部分102b，并且其中第二膜元件104包括可移置或可移动部分104a和固定部分104b。第一膜元件102的固定部分102b例如机械地连接到第一间隔物元件113，其中第二膜元件104的固定部分104b机械地连接（附着）到第二间隔物114。而且，反电极结构108例如被固定（夹）在第一和第二间隔物元件113、114之间。因此，第一导电层110的第一部分110a被布置在第一膜元件102的可移置部分102a和第二膜元件104的可移置部分104a之间。
因此，第一导电层110的第一部分110a是导电层的中心或中间部分，其中第一导电层110的第二部分110b是导电层110的边缘部分。因此，中心部分110a可被视为第一导电层110的“电活性”部分，并且促成有用电容C0且因此促成传感器输出信号的有用信号分量。此外，第二导电层110的第一部分210a是第二导电层210的中心或中间部分，其中第二导电层210的第二部分210b是第二导电层210的边缘部分。因此，中间部分210a可被视为导电层210的“电活性”部分，并且促成有用电容C0且因此促成传感器输出信号的有用信号分量。
因此，分别形成组合地形成有用电容C0的可变有效电容CA和CB。在第一膜元件102的可移置部分102a和反电极结构108（即第一导电层110的第一部分110a）之间形成可变有效电容CA，其中在第二膜元件104的可移置部分104a和反电极结构108（即第二导电层210的第一部分210a）之间形成可变有效电容CB。
如可选地在图4a中示出的，第一导电层110的第二部分110b可借助于第一连接元件118电耦合到第一膜元件102，其中第二导电层210的第二部分210b可借助于第二连接元件120电耦合到第二膜元件104。第一和第二膜元件102、104可被机械地耦合。此外，第一和第二膜元件102、104也可被电气地耦合或可被电气地去耦（绝缘）。
此外，可提供用于电连接第一和第二导电层110、210的第二部分110b和210b的可选的电连接230。
第一和第二膜元件102、104的（可选）机械耦合导致一种配置，其中第一和第二膜元件102、104中的一个的移置也由于机械耦合而导致其它膜元件的对应移置。因此，第一和第二膜元件102、104的移置（基本上）“并行地”发生。
低压区域106位于在第一和第二膜元件102、104之间形成的密封腔内。更具体地说，密封腔可由第一和第二膜元件102、104以及第一和第二间隔物元件113、114限制。在较低压区域106中的压强实质上是真空或接近真空。
如上面示意性示出的，第一膜元件102（和/或第二膜元件104）可暴露于环境压强和可能的声压PSOUND。膜元件的此侧也可被视为MEMS器件100的声接收主表面。如果被机械地耦合的话，第一膜元件102的移置还可导致第二膜元件104的对应移置。低压区域106可具有一般可小于环境压强或标准气压的压强。
如在图4a中示例性示出的，第一和第二导电层110、210的分段112、212（分段元件）是在相应的第一和第二导电层110、210中的圆周窄间隙或凹部（例如采用分段凹部的形式）。
在第一膜102的可移置部分102a和第一导电层110的第一（活性）部分110a之间以及在第二膜104的可移置部分104a和第二导电层210的第一（活性）部分110a之间观察到可变有效电容CA和CB。因此，有效电容CA和CB基于第一和第二膜元件102、104的可移置部分102a、104a相对于包括导电层110、210的反电极结构108的移动∆x1、∆x2以电容变化∆CA和∆CB的形式改变，其中例如由说话、音乐等所引起的声压变化PSOUND来生成第一和第二膜元件102、104的移动或移置∆x1、∆x2。
在图4a-b的MEMS器件100的情况下，第一和第二膜元件102、104和反电极结构108可具有矩形形状，其中还有采用圆周窄间隙/凹部的形式的分段112，212（即分段凹部112、212）也可包括矩形形状。然而，应变得清楚的是，第一和第二膜元件102、104和反电极结构108可具有圆形形状，其中分段也可圆形地形成。然而，应变得清楚的是，独立于第一和第二膜元件和/或反电极结构108的形状，在第一导电层110和第二导电层210中的圆周窄间隙可具有任何适当的（圆形、矩形、（几乎封闭的）多边形）圆周形状。反电极结构108的（至少一个）导电层110可由导电材料制成或可包括导电材料，所述导电材料例如多晶硅或任何金属化。通过反电极结构108的分段的提供，寄生电容可极大地减小，因为可以分别电连接到第一和第二膜元件的第一导电层110的分离和绝缘的第二（非活性）部分110b和第二导电层210的第二（非活性）部分210b并未（或至少以大幅度减小的方式）促成寄生电容的创建。因此，MEMS器件100的电容作为整体可以包括在第一膜元件102的可移置部分102a和反电极结构108（即第一导电层110的第一部分110a）之间创建的有效电容CA以及在第二膜元件104的可移置部分104a和反电极结构108（即第二导电层210的第一部分210a）之间的另一有效电容CB。
基于此方法，可在本质上消除或至少显著地减小（仍然残留的）寄生电容CP。
如上面指示的，MEMS器件200的反电极结构108可包括两个导电层110、210，其中涉及包括例如一个导电层的反电极结构的关于图2a-e的上面的描述也同样适用于MEMS器件200的第二导电层210（以及另一隔离层216）。
因此，另一隔离层216可以例如被设置在面向第二膜元件104的第二导电层210的表面区域上。隔离层216可包括二氧化硅、氮化硅、高k电介质，例如氮氧化硅、聚酰胺或其组合。
如在图4a中示例性示出的，在第二导电层210中的第二窄间隙212被填充隔离材料。然而，下面关于图5a和5b示例性示出关于第一窄间隙112和第二窄间隙212的另一可选实现。
第二导电层210的第一部分210a是第二导电层210的中心或中央部分，其中第二导电层210的第二部分210b是第二导电层的边缘或边部分。第一膜元件102包括可移置部分102a和固定部分102b，其中第二膜元件104包括可移置部分104a和固定部分104b。因此，第一导电层110的第一部分110a面向第一膜元件102的可移置部分102a，并且其中第二导电层210的第一部分210a面向第二膜元件104的可移置部分104a。而且，第一间隔物113（第一间隔物元件）布置在第一膜元件102和第一导电层110之间，其中第二间隔物114（第二间隔物元件）在其相应的边缘部分处被布置在第二膜元件104和第二导电层210之间。如图4a中所示，在第一导电层110中的圆周窄间隙112位于（相对于垂直突出部）第一间隔物元件113外面，其中在第二导电层210中的圆周间隙112相对于垂直突出部位于第二间隔物元件114内部。然而，第一和第二窄间隙112和212的此配置仅仅是示例性实现，其中基于反电极结构108的必要的结构鲁棒性，第一和第二窄间隙112、212相对于彼此和相对于第一和第二间隔物元件113、114的相对位置可以适当地被修改（adapt），如其在下面详细地被描述的。
在下文中，距离d1描述在第一窄间隙112（的相邻边缘）和第一间隔物元件113（相对于垂直突出部）之间的距离，距离d2描述在第二窄间隙212（的相邻边缘）和第二间隔物元件114（相对于垂直突出部）之间的距离，其中距离d3描述在第一和第二窄间隙112和212（的相邻边缘）之间的距离（相对于垂直突出部并假设在第一和第二窄间隙之间的基本上恒定的距离）。还在下面的图5c中示出距离。
下面的评估将进一步示出将关于在所得到的反电极结构108的必要鲁棒性与源自反电极结构108的所得到的寄生电容之间的折衷（tradeoff）来产生距离d1、d2和d3的特别选择的值。更具体地说，选择的距离d1和d2越大且相等，则源自第一和第二导电层110、210的所得到的寄生电容就越小。然而，在相同的关系中，如果距离d1和d2增加，则所得到的有用电容CA、CB由于第一膜元件102的可移置部分102a和第二膜元件104的可移置部分104a的相应地减小的（活性）区域而减小。而且，在第一和第二窄间隙112、212之间的距离d3越大，则反电极结构108的所得到的机械鲁棒性就越大，然而具有第一和第二导电层110、210的非对称电特性。
在第一导电层110中的圆周窄间隙112相对于垂直突出部横向偏移到第二导电层210的圆周窄间隙212时，在第一和第二导电层110、210中的第一和第二窄间隙112、212被布置在非重叠配置中。
图4b示出包括分段式反电极结构108的真空MEMS扩音器200的示意性截面图，所述分段式反电极结构108具有两个分段式导电层110、210。更具体地说，图4b的真空MEMS扩音器的图示不同于图3a-c中的图示，因为与图3a-c的一个分段式导电层110形成对照，分段式反电极结构108包括两个分段式导电层110、210。因此，在图3a-c的上下文中的解释同样适用于图4a-b的布置，其具有例如反电极结构108，所述反电极结构108具有两个电隔离/绝缘导电层110、210。
图5a-b示出图4a-b的反电极结构108的示例性分段区域的示意性部分截面图。
如图5a中所示，分段是通过第一和第二导电层110、210以及绝缘层202的间隙112、212。因此，在第一和第二窄间隙112和212（的相邻边缘）之间的距离d3是零。如在图5a中所示，间隙112基本上不被填充为仅薄的（可选的）绝缘层116，其覆盖第一导电层110的第一主表面和间隙12的表面。而且，可包括氮化物材料的另一（可选的）绝缘层216可布置在第二导电层210的主表面区域上。可以选择第一和第二可选绝缘层116、216的厚度，以用于实现所得到的反电极结构108的足够的机械强度或鲁棒性。
图5b示出一种配置，其中第一和第二圆周窄间隙112、212彼此横向偏移（距离d3）。可以用可选的绝缘层116覆盖圆周窄间隙112和第一导电层110的第一主表面区域。而且，第二圆周窄间隙212 可延伸到第二导电层210并至少部分地进入/通过隔离层202。在图5b的此配置中，绝缘层202被部分地中断。可以通过在MEMS器件（即真空MEMS扩音器）之下的衬底中的腔106的释放蚀刻期间蚀刻绝缘层202来实现具有部分中断的绝缘层202的第二圆周间隙212的此结构。
例如，可以执行绝缘层202的蚀刻，同时蚀刻存在于由两个膜限定的腔106内的材料。背部腔128可以（比绝缘层202的蚀刻）更迟地被蚀刻，并且背部腔128的蚀刻不干扰绝缘层202。
执行第二圆周窄间隙212的绝缘层202的材料的至少部分去除提供与其中它被填充氧化物材料的情况相比的处于第二窄间隙212水平的更低的寄生电容。
图5c示意性示出由分段式第一和第二导电层110、210引起的所得到的和剩余的（最占优势的）寄生电容CP1-3。由于第一和第二导电层110、210的分段和在到第一膜元件102的第一导电层110的第二部分110b和到第二膜元件104的第二导电层的第二部分210b之间的电连接，所得到的寄生电容可以极大地减小，因为第一和第二导电层110、210的隔离（分离）部分110b、210b仅少量地促成寄生电容的创建。所得到的减小的电容是在第一导电层的第一和第二部分110a、110b之间的CP1、在第二导电层210的第一和第二部分210a、210b之间的CP2、以及在第一导电层110的第二导电部分110b和第二导电层的第一部分110a之间的CP3。
距离d1描述在第一窄间隙112（的相邻边缘）和第一间隔物元件113（相对于垂直突出部）之间的距离，距离d2描述在第二窄间隙212（的相邻边缘）和第二间隔物元件114（相对于垂直突出部）之间的距离，其中距离d3描述在第一和第二窄间隙112和212（的相邻边缘）之间的距离（相对于垂直突出部并假设在第一和第二窄间隙之间的基本上恒定的距离）。
寄生电容CP3基于在第一和第二窄间隙112、212之间的位移（距离d3）。当增加的距离d3提供所得到的的反电极结构108的增加的机械鲁棒性时，距离d3应被选择为尽可能小以限制在第一导电层的第二部分110b和第二导电层的第一部分210a之间的寄生电容CP3，如在图5c中指示的。
在下文中，描述在距离d1、d2和d3与所得到的的寄生电容CP1、CP2和CP3之间的示例性关系。例如，寄生电容Cp1基本上与窄间隙112的宽度和长度、层110的厚度和处于间隙112的水平的材料的介电系数成比例。同样适用于寄生电容Cp2。寄生电容Cp1和Cp2可一般>0.1pF（0,1pF）。例如，寄生电容Cp3与距离d3、分段线的长度（因此它以这种方式取决于中心部分110a的尺寸）和绝缘层202的材料的介电系数成比例。例如，对于1mm正方形反电极结构108和4µm的距离d3，寄生电容Cp3 是大约1pF（对比没有分段的5至10倍的寄生电容）。
因为MEMS器件100的输出信号的所得到的信噪比取决于下面的关系1/(1 + c0/cp)，所以变得清楚的是基于CP1、CP2和CP3的组合的增加的有用电容C0和减小的寄生总电容CP导致增加的信噪比SNR。
在下文中，下面描述了关于图1a-b、2a-e、3a-c、4a-b和 5a-c描述的不同元件的一些示例性和典型的尺寸和材料。
第一膜元件102可以被形成为包括多晶硅的导电层，其中该层可以具有在0.5 µm的范围中的厚度，一般从0.1到2 µm、从0.2到1 µm、或从0.3到0.7 µm。第二膜元件104可被形成为包括多晶硅的导电层，其中该层可具有在0.5 µm的范围中的厚度、一般从0.1到2 µm、从0.2到1 µm、或从0.3到0.7 µm。
第一导电层110可被形成为包括多晶硅的导电层，其中该层可具有在0.5 µm的范围中的厚度，一般从0.1到2 µm、从0.2到1 µm、或从0.3到0.7 µm。第二导电层210可被形成为包括多晶硅的导电层，其中该层可具有在0.5 µm的范围中的厚度，一般从0.1到2 µm、从0.2到1 µm、或从0.3到0.7 µm。
第一和第二间隔物元件113、114的厚度和因而在第一膜元件102和反电极结构108之间以及在第二膜元件104和反电极结构108之间的距离（即在可移动部分和静电极之间的间隙）在2 µm的范围中、一般在0.5和5 µm之间、在1和3 µm之间、或在1.5和2.5 µm之间。
在第一和第二导电层110和210之间（即在两个静电极110、210之间）的可包括氧化物材料的绝缘层202的厚度在0.3 µm的范围内、并且一般在0.1到1 µm之间、在0.2到5µm之间、或在0.25到0.35 µm之间。氧化物材料可以是例如二氧化硅SiO2。
至少部分地分别覆盖第一导电层110和第二导电层210（即在顶部上和在静电极堆叠之下）的第一和第二可选层116、216的厚度在0.1 µm的范围内、且一般在0.03到0.3µm之间、在0.05到0.2µm之间、或在0.07到0.13µm之间。可选的绝缘层116、216可包括氮化硅（SiN）。
第一和第二膜元件102、104以及反电极结构（即可移动和静态膜/层）可以具有（圆周）几何形状，比如圆、椭圆、正方形、矩形，并可具有在1 mm的范围内的横向尺寸（平均外径）、且一般在0.1到5 mm之间、在0.5到2 mm之间、或在0.8到1.5 mm之间。
窄间隙112、212（优选地）位于被锚定区域（即第一和第二间隔物元件113、114的锚定区域）外部，其中在外部窄间隙（的相邻边缘）和相关锚定区域（即相对于第一导电层110的第一间隔物元件和相对于第二导电层210的第二间隔物元件114）之间的距离（d1或d2）可以在10µm的典型范围内、一般在1和20 µm之间、在5和15 µm之间、或在8和12 µm之间，但是例如还可以从1 µm变化到相应的膜元件102、104的半径的一半。
至少一个或两个窄间隙112、212还可位于锚定区域内部，即相对于横向突出部在第一或第二间隔物元件113、114之下（下面）。然而，第一和/或第二窄间隙112、212的此类布置可提供所得到的反电极结构的增加的机械鲁棒性，但是可导致增加的寄生电容。
在下文中，关于对剩余的寄生电容所得到的影响来讨论窄间隙112、212的一些典型尺寸。窄间隙112、212的横向尺寸一般在0.1和10 µm之间、在1.0和8 µm之间、或在3和5 µm之间的范围内。窄间隙的横向尺寸描述在第一和第二导电层110、210的第一和第二部分110a-110b、210a-210b之间的距离。第一和第二窄间隙的横向尺寸被选择成充分地足够大，以便将剩余寄生电容CP1或CP2最小化。在第一和第二导电层110、210中的第一和第二窄间隙112、212可以相对于反电极结构108的垂直突出部彼此横向偏移，即可布置在非重叠配置中。
两个窄间隙112、212的此类非重叠配置能够避免所得到的反电极结构108的任何机械弱点。然而，横向位移（距离d3）应尽可能小，以便减小剩余寄生电容CP3。因此，距离d3的典型尺寸在几微米的范围内。两个窄间隙112、212可相对于垂直突出部位于由第一和第二间隔物元件113、114形成的锚定区域内部。然而，为了减小所得到的寄生电容CP1、CP2，两个窄间隙112、212中的至少一个应位于锚定区域115、117外部（例如，参见图6a-b）。
为了提供在第一和第二导电层110、210之间的剩余寄生电容CP3之间的平衡，在第一和第二窄间隙112、212之间的距离d3可以“反转（invert）”，如例如下面在图6b中所指示的。
为了避免第一和第二窄间隙112、212的任何交叉（相对于垂直突出部），（距离d3的）位移的反转可在相应电极（第一或第二导电层110、210）中的孔的水平处或在电极（第一或第二导电层110、210）的边缘处完成，例如其中相应的电极被锚定。在电极（第一和/或第二导电层110、210，例如为了释放目的）中的孔的情况下，相应的窄间隙112、212（分段）应避免具有一般或至少0.5 µm的距离的这些孔。分段线的形状可适于避免孔，例如借助于分段线（窄间隙）的正弦形式。
图6a-c示出包括在第一和第二导电层110、210中的横向偏移的分段沟槽/间隙112、212的分段式反电极结构108及其一部分的示意性平面图。
如图6a和6b中所示，在第一导电层110中的（几乎封闭的）圆周窄间隙112相对于在第二导电层210中的圆周窄间隙212的垂直突出部横向偏移到在第二导电层210中的圆周窄间隙212。因此，在第一和第二导电层中的第一和第二圆周窄间隙112、212布置在非重叠配置中（相对于到第二导电层210中的圆周窄间隙212上的第一导电层110中的圆周窄间隙112的垂直突出部）。因此，实现了在第一和第二导电层110、210中的第一和第二圆周窄间隙112、212的非交叉配置。
关于图6a-c，应注意，所指示的圆周窄间隙112、212 相对于图6a-c的绘图平面位于不同的（垂直地偏移的）平面中。锚定区域限定在第一膜元件102和反电极结构108之间和在第二膜元件104和反电极结构108之间的间隔物元件113、114的区域。
如在图6a中示出的，连接元件118、120（即到相应的第一和第二膜元件102、104的布线）位于反电极结构108的同侧区域处。
如图6b中所示，反电极结构108包括在反电极结构108的两个对角相对的位置处。基于图6b的此配置，第一圆周窄间隙112可以被划分在第一和第二部分间隙112a、112b中，并且第二圆周窄间隙212可以被划分在第一和第二部分间隙212a、212b中。在第一窄间隙112a、212a相对于到锚定区域115、117的相应距离或相对于反电极结构108的边缘布置在“镜像配置”中时且由于第二部分间隙112b、212b相对于彼此的镜像配置，在第一和第二导电层之间的剩余寄生电容可以（基本上）被平衡。更具体地说，形成相对于反电极结构的边缘的第一和第二圆周窄间隙112 (= 112a + 112b), 212 (= 212a + 212b)的“位移反转”以平衡剩余寄生电容。
如图6c中关于反电极结构108的放大部分视图所示出的，开口或孔108a可被提供在第一和第二导电层110、210中的至少一个中。例如，可以由于应力解除原因来提供在第一和/或第二导电层110、210中的孔108a。为了避免所得到的反电极结构108的机械鲁棒性的不希望的降低，第一和第二圆周窄间隙112、212可以具有路线，例如类似正弦（sinus）的路线，以避免连接或交叉在反电极结构108的第一和/或第二导电层110、210中的（多个）孔108a。如图6c中所示，第一和第二（垂直偏移的）圆周窄间隙112、212被布置为类似正弦分段线。应注意的是，相应分段线的任何另一适当的形状（例如Z字形等）可被选择和修改，以便避免第一和/或第二圆周窄间隙112、212接触或交叉在反电极结构108中的多个孔中的至少一个。因此，在第一和第二窄间隙112、212之间的距离d3应大于孔108a的直径并小于长度L（其为孔108a的直径加上在孔108a之间的距离）。
关于在第一和/或第二导电层110、210中的分段线的形状的上面的解释相应地适用于当分段在第一和/或第二膜元件102、104中被提供时的情况，如下面将关于图8a-b对其进行描述的。
图7a-d示出说明上面所述的MEMS器件100（真空MEMS扩音器）的不同的示例性读出配置的不同的示意性电路图。
图7a示出说明具有反电极结构108的MEMS器件100的另一示例性读出配置的示意性电路图，所述反电极结构108具有一个有源导电层110。
如图7a中所示，第一导电层110的第一部分110a与电位V1连接，使得第一部分110a被用电压V1极化。可移动结构102、104（即第一和第二膜元件102、104）由差分放大器306读出，其中第一和第二膜元件102、104每个连接到差分放大器306的不同输入连接，差分放大器306提供输出信号SOUT。因此，图7a提供具有一个导电层的真空MEMS扩音器的差分读出配置。
关于图7a的配置，应注意，机械地耦合在第一和第二膜元件102和104之间的、用于提供在第一和第二膜元件102和104之间的机械耦合的柱状物122（在图7a中未示出）不应提供在第一和第二膜元件102，104之间的电连接，以用于允许第一和第二膜元件102，104的差分读出配置。因此，假设柱状物的导电部分通过绝缘材料与膜元件102、104分离，则确保在第一和第二膜元件102，104之间的机械耦合的柱状物122不提供在该两个膜元件之间的电连接，其中柱状物122可由绝缘材料制成，所述绝缘材料比如硅、氮化物、氧化硅、聚合物或前述材料的组合或前述材料与导电层（例如硅）的组合。
关于具有作为反电极结构108的单个导电层110的真空MEMS扩音器100的差分读出配置，应注意，（单个）导电层110（即反电极）在外部分110b和内部分110a中分裂，其中外部分110b包括两个电隔离部分110b-1、110b-2。因此，单个导电层的电隔离外部分110b-1、110b-2分别电连接到可移动膜元件102、104之一以避免两个膜元件102、104的短路。通过偏置反电极110的内部分110a，两个膜元件102、104可被差分地读出。
作为替代和可能的实现，可移动膜元件102可以电连接到单个导电层110的外部分110b（例如在一个部分中），其中另一膜元件104不电连接到单个导电层110的外部分110b。作为另一可能的实现，可移动膜元件104可以电连接到单个导电层110的外部分110b（例如在一个部分中），其中另一膜元件102不电连接到单个导电层110的外部分110b。
图7b示意性示出MEMS扩音器可如何电连接到电源电路和读出放大器的示例。图7b示出可能的连接的示例，其中其它的布置和配置也可以是可能的。
在图7b中，第一和第二膜元件102、104可由膜连接302连接（例如接地）到电参考电位VREF（例如地电位）。第一导电层的第一部分110a可以电连接到第一电源电路307的第一连接304且也连接到放大器306的第一输入。第一电源电路307包括电压源308（提供第一电位V1）和具有非常高的电阻（几千兆欧姆或更高）的电阻器310。放大器306可以是差分放大器。第二导电层210的第一部分210a可以电连接到第二电源电路313的第二连接312和放大器306的第二输入。第二电源电路313包括第二电压源314（提供第二电位V2）和一般具有与第一电阻器310约相同的电阻的第二电阻器316。第一和第二电源电路307、313对照电参考电位VREF（例如地电位）分别电气地偏置第一和第二导电层110、210的第一部分110a、210a。
当膜结构可响应于到达的声压而偏转时，由于分别在第一膜元件102和第一导电层110的第一部分110a之间以及在第二膜元件104和第二导电层210的第一部分210a之间的变化的电容CA、CB，在第一和第二导电层110、210的第一部分110a、210a处的电位可在相反的方向上改变。这在图7b中由可分别在放大器306的第一和第二输入中馈送的第一波形317和第二波形318示意性示出。放大器306可基于在第一和第二连接304和312处的输入信号（特别是输入信号的差异）来生成放大的输出信号320。放大的输出信号320然后可以被供应到另外的部件以用于随后的信号处理，例如模数转换、滤波等。
图7c示出MEMS器件100的另一示例性读出配置的另一示意性电路图。如在图7c中所示，第一和第二膜元件102、104与电压源350连接以对第一和第二膜元件102、104施加参考电位V。这为极化提供了可移动结构（即第一和第二膜元件102、104）的电位V。此外，第一和第二导电层110、210的第一部分110a、210a分别连接到差分放大器306的不同输入连接，以用于提供MEMS器件100（真空MEMS扩音器）的差分读出配置。因此，根据图7c的配置，可由放大器306提供膜结构102、104响应于到达的声压/声信号的偏转和对应的输出信号SOUT，指示可移动结构102、104的当前偏转。
因此，可移动部分102、104（即第一和第二膜元件102、104）被用电压V1极化，其中在静电极108（即第一和第二导电层110、210的第一部分110a、210a）上进行差分感测/读出。
图7d示出MEMS器件100的另一说明性读出配置的示意性电路图。更具体地说，如图7d中所示，第一导电层的第一部分110a连接到第一电位V1，即被用第一电压V1极化，其中第二导电层210的第一部分210a连接到第二电位V2，使得第二导电层的第一部分210a被用第二电压V2极化。
可移动结构102、104（即第一和第二膜元件102、104）被连接到（单端）放大器309的公共输入连接，以用于基于所配置的单端读出来提供放大的输出信号SOUT。由于第一和第二导电层110、210的第一部分110a、210a的极化，膜结构102、104的偏转导致在第一和第二膜元件102、104处的电位，其可以用叠加方式被馈送到放大器309的输入。
总之，例如，静态膜（反电极结构108）的两个电极（第一和第二导电层110、210的第一部分110a、210a）被用不同的电压V1、V2极化到相反的电压，其中V2 =-V1。因此，可基于单端放大器配置（单端读出）来读出可移动结构。
图8a-b示出例如MEMS声换能器（真空MEMS扩音器或MEMS真空扬声器）之类的另一示例性MEMS器件的示意性截面图，所述MEMS器件包括第一分段式膜元件402和第二分段式膜元件404。
MEMS器件（真空MEMS扩音器）400包括第一膜元件402和与第一膜元件402间隔开的第二膜元件404。低压区域406位于第一和第二膜元件402、404之间，其中低压区域406具有小于环境压强的压强。反电极结构408包括至少部分地布置在低压区域406中或在低压区域406中延伸的导电层410。第一膜元件402包括分段412，所述分段412在第一膜元件402的第一部分402a和第一膜元件402的第二部分402b之间提供电隔离。第二膜元件404包括另一分段424，所述另一分段424在第二膜元件404的第一部分404a和第二膜元件404的第二部分404b之间提供电隔离。
第一膜元件402的分段412是在第一膜元件402中的圆周窄间隙，其中第二膜元件404的分段424是在第二膜元件404中的另一（第二）圆周窄间隙。第一膜元件402的第一部分402a是第一膜元件402的中间或中心部分，其中第一膜元件402的第二部分402b是第一膜元件402的边缘/边部分。第二膜元件404的第一部分404a是第二膜元件404的中间或中心部分，其中第二膜元件404的第二部分404b是第二膜元件404的边缘/边部分。如在图8a中所示，第一膜元件402可至少部分地用隔离材料416覆盖或被嵌入在隔离材料416中，其中第二膜元件404也可以用另一绝缘材料420覆盖或被嵌入在另一绝缘材料420中。
第一膜元件402的第一部分402b和第二膜元件404的第一部分404b通过第一和第二连接422、423与导电层410电连接。
因此，连接元件422、423提供在（多个）静电极410和分段式膜402、404的外部分402b、404b之间的电连接。如图8a中所示，反电极结构408（后板）可以是简单的均匀导电层410。
MEMS器件400还可包括用于机械地耦合第一膜元件与第二膜元件402、404的一个或多个柱状物（未在图8a-b中示出）。在反电极结构408具有单个导电层410的情况下，柱状物（未在图8a中示出）确保在两个膜元件402、404之间的机械耦合但不是电连接。因此，柱状物可至少部分地由绝缘材料制成。
而且，第一间隔物元件413被布置在第一膜元件402和反电极结构408之间，其中第二间隔物元件414被布置在第二膜元件404和反电极结构408之间。此外，在第一膜元件402中的圆周窄间隙412 位于第一间隔物元件413外部，其中在第二膜元件404中的第二圆周窄间隙424 也位于第二间隔物元件414外部。
如图8b中所示，反电极结构408可包括另一导电层411，其中第二导电层411借助于绝缘层415与第一导电层410电隔离。
第一膜元件402的第二部分402b例如借助于连接或布线422与第一导电层410电耦合，其中第二膜元件404的第二部分404b例如借助于电连接元件或布线423电连接到第二导电层411。而且，可选的电连接430可以被提供在第一和第二导电层410、411之间。
此外，提供在第一和第二膜元件402、404之间的机械耦合的一个或多个柱状物（未在图8b中示出）也可以是导电的，以用于还提供在第一和第二膜元件402、404之间、且特别是在第一和第二膜元件402、404的第一部分402a、404a之间的电连接。
关于如图8a-b中所示的真空MEMS扩音器，应注意，如图7a-d中所示的MEMS器件100的不同的读出配置对应地适用于如关于图8a-b所述的真空MEMS扩音器400。
除了MEMS器件400（如图8a-b中所示）的膜元件402、404和MEMS器件100和200（如图1-7中所示）的反电极结构108的特定分段之外，（图8a-b的）MEMS器件400的元件的特征、尺寸和材料与（图1-7）的MEMS器件100或200的元件是可比较的。更具体地说，在附图和说明书中，通常为相同的元件和具有相同功能和/或相同技术或物理效果的元件提供相同的参考数字和/或相同的名称，使得如在不同实施例中所示的这些元件及其功能的描述是相互可互换的或可在不同的实施例中应用于彼此。
而且，基本上相同或（至少）可比较的读出配置可应用于如图1-7中所示的MEMS器件100和200，并应用于如图8a-b中所示的MEMS器件400。例如，当与图7a-d的所实现的读出配置进行比较时，在图8a-b中的MEMS器件400的可能的读出配置可以（仅）包括相对于例如到参考电位V和读出电路的其相应连接的在膜和反电极之间的反转（或交换）。
例如，对于在图8a中的MEMS器件400，导电层410可被极化，即被提供有参考电位V，其中第一和第二膜元件402、404（未电连接）可被差分地读出。替代地，第一和第二膜元件402、404可被极化，即被提供有参考电位V，其中导电层410可以被单端读出。
对于在图8b中的MEMS器件400，第一和第二膜元件402、404可被极化，即被提供参考电位V，并可被电连接，其中第一和第二导电层410、411（未电连接）可被差分地读出。替代地，对于在图8b中的MEMS器件400，第一和第二导电层410、411（未电连接）可被不同地极化，即被提供不同的参考电位V1、V2，其中第一和第二膜元件402、404（其可被电连接）可以被单端读出。
尽管已经详细地描述了本发明及其优点，应理解的是，可在本文作出各种改变、替换和变更而不偏离如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。
而且，本申请的范围并不旨在被限制到说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施例。如本领域中的普通技术人员将根据本发明的公开容易地认识到的，可以根据本发明来利用执行与本文所述对应实施例实质上相同的功能或实现实质上相同的结果的目前存在或稍后开发的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在在它们的范围内包括此类过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。

Claims (58)

1.一种MEMS器件，包括：
第一膜元件；
第二膜元件，其与所述第一膜元件间隔开；
低压区域，其在所述第一和第二膜元件之间，所述低压区域具有小于环境压强的压强；以及
包括导电层的反电极结构，所述导电层被至少部分地布置在所述低压区域中或在所述低压区域中延伸，其中所述导电层包括在所述导电层的第一部分和所述导电层的第二部分之间提供电隔离的分段。
2.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中所述导电层的所述分段是在所述导电层中的圆周窄间隙。
3.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中所述第一膜元件包括可移置部分和固定部分，其中所述第二膜元件包括可移置部分和固定部分，并且其中所述导电层的所述第一部分布置在所述第一膜元件的所述可移置部分和所述第二膜元件的所述可移置部分之间。
4.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中所述导电层的所述第一部分是所述导电层的中心部分，并且其中所述导电层的所述第二部分是所述导电层的边缘部分。
5.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中所述导电层的所述第二部分电耦合到所述第一膜元件和所述第二膜元件。
6.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中所述第一和第二膜元件被机械地耦合。
7.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中所述第一和第二膜元件被电连接。
8.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中一个或多个柱状物机械地耦合在所述第一膜元件和所述第二膜元件之间。
9.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中在较低压区域中的压强实质上是真空。
10.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中所述低压区域在密封腔内，所述密封腔形成在所述第一膜元件和所述第二膜元件之间。
11.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中所述反电极结构包括另一导电层，其中另一分段提供在所述另一导电层的第一部分和所述另一导电层的第二部分之间的电隔离，并且其中所述另一导电层的所述第一部分与所述第一导电层的所述第一部分电隔离。
12.根据权利要求11所述的MEMS器件，其中一个或多个柱状物机械地耦合在所述第一和第二膜元件之间，并且其中所述一个或多个柱状物是导电的以用于在所述第一和第二膜元件之间提供机械和电耦合。
13.根据权利要求12所述的MEMS器件，其中所述另一导电层的所述第一部分是所述另一导电层的中心部分，并且其中所述另一导电层的所述第二部分是所述另一导电层的边缘部分。
14.根据权利要求12所述的MEMS器件，其中所述第一膜元件包括可移置部分和固定部分，其中所述第二膜元件包括可移置部分和固定部分，其中所述导电层的所述第一部分面向所述第一膜元件的所述可移置部分，并且其中所述另一导电层的所述第一部分面向所述第二膜元件的所述可移置部分。
15.根据权利要求12所述的MEMS器件，其中所述导电层的所述第二部分电连接到所述第一膜元件，并且其中所述另一导电层的所述第二部分电连接到所述第二膜元件。
16.根据权利要求12所述的MEMS器件，其中所述另一导电层的所述分段是在所述另一导电层中的圆周窄间隙。
17.根据权利要求16所述的MEMS器件，其中第一间隔物元件布置在所述第一膜元件和所述导电层之间，其中第二间隔物元件布置在第二膜元件和另一导电层之间，并且其中在所述导电层中的所述圆周窄间隙位于所述第一间隔物元件外部，并且在另一导电层中的所述圆周窄间隙位于所述第二间隔物元件外部。
18.根据权利要求16所述的MEMS器件，其中在所述导电层中的所述圆周窄间隙相对于垂直突出部横向偏移到另一导电层中的圆周窄间隙。
19.根据权利要求16所述的MEMS器件，其中在所述导电层中的所述圆周窄间隙和在另一导电层中的所述圆周窄间隙布置在非重叠配置中。
20.根据权利要求16所述的MEMS器件，其中导电层中的圆周窄间隙和另一导电层中的圆周窄间隙中的至少一个被完全填充隔离材料。
21.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中MEMS器件是MEMS扩音器。
22.根据权利要求8所述的MEMS器件，其中所述一个或多个柱状物包括电绝缘材料以用于在所述第一膜元件和所述第二膜元件之间提供电隔离。
23.根据权利要求1所述的MEMS器件，还包括：
被配置成处理由所述第一膜元件的偏转和所述第二膜元件的偏转生成的信号的电路。
24.根据权利要求1所述的MEMS器件，还包括：
用于以第一电压V1偏置反电极结构的导电层的第一部分的第一电压源，以及
用于读出由第一膜元件的偏转和第二膜元件的偏转生成的信号的读出电路。
25.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中所述反电极结构包括第一导电层和第二导电层，所述MEMS器件还包括：
用于以第一电压V1偏置第一导电层的第一部分的第一电压源，
用于以第二电压V2偏置第二导电层的第一部分的第二电压源，以及
用于读出由第一膜元件的偏转和第二膜元件的偏转生成的信号的读出电路。
26.根据权利要求25所述的电容性MEMS器件，其中所述第一导电层的所述第一部分和所述第二导电层的所述第一部分未电连接，并且其中第一和第二电压V1，V2是不同的。
27.根据权利要求25所述的电容性MEMS器件，其中所述第一导电层的所述第二部分和所述第二导电层的所述第二部分电连接到所述第一和第二膜元件。
28.根据权利要求1所述的MEMS器件，还包括：
用于以参考电势偏置第一膜元件和第二膜元件的参考电压源，以及
用于读出由第一膜元件的偏转和第二膜元件的偏转生成的信号的读出电路。
29.根据权利要求1所述的MEMS器件，还包括：
用于以第一电压V1偏置第一膜元件的第一电压源，
用于以第二电压V2偏置第二膜元件的第二电压源，以及
用于读出由第一膜元件的偏转和第二膜元件的偏转生成的信号的读出电路。
30.一种MEMS器件，包括：
第一膜元件；
第二膜元件，其与所述第一膜元件间隔开；
低压区域，其在第一和第二膜元件之间，所述低压区域具有小于环境压强的压强；以及
反电极结构，其包括第一导电层，所述第一导电层至少部分地布置在所述低压区域中或在所述低压区域中延伸，
其中所述第一膜元件包括在所述第一膜元件的第一部分和所述第一膜元件的第二部分之间提供电隔离的分段，并且
其中所述第二膜元件包括另一分段，所述另一分段包括在所述第二膜元件的第一部分和所述第二膜元件的第二部分之间的电隔离。
31.根据权利要求30所述的MEMS器件，其中所述第一膜元件的所述分段是在所述第一膜元件中的圆周窄间隙，并且其中所述第二膜元件的所述分段是在所述第二膜元件中的圆周窄间隙。
32.根据权利要求30所述的MEMS器件，其中所述第一膜元件的所述第一部分是所述第一膜元件的中心部分，并且其中所述第一膜元件的所述第二部分是所述第一膜元件的边缘部分，并且其中所述第二膜元件的所述第一部分是所述第二膜元件的中心部分，并且其中所述第二膜元件的所述第二部分是所述第二膜元件的边缘部分。
33.根据权利要求30所述的MEMS器件，其中所述第一膜元件的所述第一部分和所述第二膜元件的所述第一部分电耦合到所述第一导电层。
34.根据权利要求30所述的MEMS器件，其中一个或多个柱状物机械地耦合在所述第一膜元件和所述第二膜元件之间。
35.根据权利要求30所述的MEMS器件，其中所述反电极结构包括与所述第一导电层电隔离的另一导电层，并且其中所述第一膜元件的所述第二部分电连接到所述第一导电层，并且其中所述第二膜元件的所述第二部分电连接到另一导电层。
36.根据权利要求35所述的MEMS器件，其中一个或多个柱状物机械地耦合在所述第一膜元件和所述第二膜元件之间，并且其中一个或多个柱状物是导电的以用于提供在所述第一和第二膜元件之间的机械和电耦合。
37.根据权利要求31所述的MEMS器件，其中第一间隔物元件布置在所述第一膜元件和所述反电极结构之间，其中第二间隔物元件布置在所述第二膜元件和所述反电极结构之间，并且其中在所述第一膜元件中的所述圆周窄间隙位于所述第一间隔物元件之外，并且在所述第二膜元件中的所述圆周窄间隙位于所述第二间隔物元件之外。
38.根据权利要求30所述的MEMS器件，其中所述MEMS器件是MEMS扩音器。
39.根据权利要求30所述的MEMS器件，其中所述一个或多个柱状物包括电绝缘材料，以用于在所述第一膜元件和所述第二膜元件之间提供电隔离。
40.根据权利要求30所述的MEMS器件，还包括：
被配置成处理由所述第一膜元件的偏转和所述第二膜元件的偏转生成的信号的电路。
41.根据权利要求30所述的MEMS器件，还包括：
用于利用参考电压来偏置反电极结构的导电层的参考电压源，以及
用于读出由第一膜元件的偏转和第二膜元件的偏转生成的信号的读出电路。
42.根据权利要求41所述的电容性MEMS器件，其中所述第一膜元件的所述第二部分和所述第二膜元件的所述第二部分电连接到所述反电极结构的所述导电层。
43.根据权利要求30所述的MEMS器件，所述MEMS器件进一步包括：
用于以第一电压V1偏置第一膜元件的第一部分的第一电压源，用于以第二电压V2偏置第二膜元件的第一部分的第二电压源，以及
用于读出由第一膜元件的偏转和第二膜元件的偏转生成的信号的读出电路。
44.根据权利要求43所述的电容性MEMS器件，其中所述第一和第二膜元件并未电连接，并且其中所述第一和第二电压V1，V2是不同的。
45.根据权利要求43所述的电容性MEMS器件，其中所述第一膜元件的所述第二部分和所述第二膜元件的所述第二部分电连接到所述反电极结构的所述导电层。
46.一种读出MEMS器件的方法，所述MEMS器件包括第一膜元件，与所述第一膜元件间隔开的第二膜元件，在所述第一和第二膜元件之间的低压区域，所述低压区域具有小于环境压强的压强，以及反电极结构，包括至少部分地布置在低压区域中或在低压区域中延伸的导电层，其中所述导电层包括在所述导电层的第一部分和所述导电层的第二部分之间提供电隔离的分段，所述方法包括：
提供由所述第一膜元件的偏转和所述第二膜元件的偏转生成的信号。
47.根据权利要求46所述的方法，还包括：
用第一电压V1偏置反电极结构的导电层的第一部分，以及
读出信号。
48.根据权利要求47所述的方法，其中所述反电极结构包括第一导电层和第二导电层，所述方法还包括：
以第一电压V1偏置第一导电层的第一部分，
以第二电压V2偏置所述第二导电层的所述第一部分，以及
读出信号。
49.根据权利要求48所述的方法，其中所述第一导电层的所述第一部分和所述第二导电层的所述第一部分并不电连接，并且其中所述第一和第二电压V1，V2是不同的。
50.根据权利要求48所述的方法，其中所述第一导电层的第二部分和所述第二导电层的第二部分电连接到所述第一和第二膜元件。
51.根据权利要求46所述的方法，还包括：
用参考电势偏置所述第一膜元件和所述第二膜元件，并且
读出信号。
52.根据权利要求46所述的方法，还包括：
以第一电压V1偏置第一膜元件，
以第二参考电位V2偏置第二膜元件，并且
读出信号。
53.一种读出MEMS器件的方法，所述MEMS器件包括第一膜元件，与所述第一膜元件间隔开的第二膜元件，在所述第一和第二膜元件之间的低压区域，所述低压区域具有小于环境压强的压强，以及反电极结构，其包括至少部分地布置在低压区域中或在低压区域中延伸的第一导电层，其中第一膜元件包括在所述第一膜元件的第一部分和所述第一膜元件的第二部分之间提供电隔离的分段，并且其中所述第二膜元件包括另一分段，所述另一分段包括在第二膜元件的第一部分和所述第二膜元件的第二部分之间的电隔离，所述方法包括：
提供由所述第一膜元件的偏转和所述第二膜元件的偏转生成的信号。
54.根据权利要求53所述的方法，还包括：
用参考电压Vref偏置所述反电极结构的导电层，并且
读出所述信号。
55.根据权利要求53所述的方法，其中所述第一膜元件的所述第二部分和所述第二膜元件的所述第二部分电连接到所述反电极结构的所述导电层。
56.根据权利要求53所述的方法，所述MEMS器件还包括：
以第一电压V1偏置所述第一导电层的第一部分，
以第二电压V2偏置所述第二导电层的第一部分，并且
读出信号。
57.根据权利要求55所述的方法，其中所述第一膜元件的所述第一部分和所述第二膜元件的所述第一部分并未电连接，并且其中第一和第二电压V1，V2是不同的。
58.根据权利要求55所述的方法，其中所述第一膜元件的第二部分和所述第二膜元件的第二部分电连接到所述反电极结构的导电层。
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