CN107539942A - 微机械结构和用于制造微机械结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微机械结构和用于制造微机械结构的方法。根据各种实施例的微机械结构可包括：衬底；和功能结构，布置在衬底处；其中所述功能结构包括功能区域，所述功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中功能区域的至少一部分具有处于从大约5 GPa到大约70 GPa的范围中的弹性模量。

Description

微机械结构和用于制造微机械结构的方法
技术领域
各种实施例一般地涉及微机械结构和用于制造微机械结构的方法。
背景技术
术语微机电系统(MEMS)或微机械系统/结构经常用于表示组合电气和机械部件的小集成装置或系统。当关注微机械部分时，术语“微机械系统”可被用于描述这样的小集成装置或系统：所述小集成装置或系统包括一个或多个微机械元件，并且可能包括电气部件和/或电子部件，但未必包括电气部件和/或电子部件。
微机械系统可被用作例如致动器、换能器或传感器。微机械系统或结构(MMS)可包括可偏转结构(诸如，薄膜)。微机电结构(MEMS)可包括一个或多个微机械结构，所述一个或多个微机械结构的可偏转结构可被以电气方式偏转(致动器)。替代地或者另外，MEMS可响应于MMS的可偏转结构的偏转而提供电信号(传感器)。
可移动微观结构(诸如，例如用于微换能器(例如，麦克风或微型扬声器)的薄膜或用于原子力显微镜(AFM)的悬臂)可能特别地在它们的悬挂点或区域或者在对于所述结构的功能而言是重要的区域需要如下材料：该材料允许根据特定应用而修改静态弯曲特性/偏转行为和在谐振条件下的动态行为这两者。
非常软的AFM悬臂(例如，由聚合物制成)可导致低谐振频率，这又减小最大扫描速度和采样速率。例如，在例如用于测量有机物质(比如，有机细胞)的机械灵敏样本的领域中，非常软的AFM悬臂可减小损害样本的风险。另外，可能不会把激光器用在用于读出振荡/弯曲的液体中，而可能需要集成在悬臂梁上的传感器元件(主要是压阻应变传感器)。然而，在非常软的材料的情况下，这可能具有这样的效果：由于基底材料的极端的柔软性，可被传递给悬臂梁的基底材料的扩展和压缩由于感测材料的高机械刚度而仅被检测到非常有限的量(例如，在应变传感器的情况下)。
软聚合物(诸如，例如SU8)可另外在环境条件下具有有限的稳定性。例如，它们可表现出在制造期间的高收缩、在操作期间的吸水和/或老化现象。另外，与标准半导体材料相比，它们可具有非常高的热膨胀系数(CTE)(例如，与具有大约2.56 ppm/℃的CTE的Si相比，SU8具有大约52 ppm/℃的CTE)，并且可能仅存在很小的影响它们的弹性性质的可能性(例如，SU8的弹性模量是大约2 GPa)。
发明内容
根据各种实施例的微机械结构可包括：衬底；和功能结构，布置在衬底处；其中所述功能结构包括功能区域，所述功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中功能区域的至少一部分具有处于从大约5 GPa到大约70 GPa的范围中的弹性模量。
附图说明
在附图中，相同的标号通常在不同视图中始终表示相同的部分。附图不必符合比例，而是重点通常在于图示本发明的原理。在下面的描述中，参照下面的附图描述本发明的各种实施例，在所述附图中：
图1示出图示各种材料的密度和弹性模量(杨氏模量)的示图；
图2示出图示碳的量对所获得的弹性模量和硬度的影响的示图；
图3示出图示沿着衬底方向的另外的RF场对所获得的弹性模量和硬度的影响的示图；
图4示出图示通过将磷注入到硅中来减小硅的弹性模量的示图；
图5A至5D各自在示意性剖视图中示出根据各种实施例的方法，图示微机械结构中的功能结构的可能的实现方式；
图6A至6C各自在示意性剖视图中示出根据各种实施例的方法，图示微机械结构中的功能结构的可能的实现方式；
图7A至7D各自示出根据各种实施例的圆形薄膜中的功能结构的可能实现方式的示意性顶视图或底视图；
图8A至8C各自示出根据各种实施例的圆形薄膜中的功能结构的可能实现方式的示意性顶视图或底视图；
图9A至9C各自示出根据各种实施例的圆形薄膜中的功能结构的可能实现方式的示意性顶视图或底视图；
图10A至10D各自示出根据各种实施例的矩形薄膜中的功能结构的可能实现方式的示意性顶视图或底视图；
图11A至11D各自示出根据各种实施例的矩形薄膜中的功能结构的可能实现方式的示意性顶视图或底视图；
图12A至12D各自示出根据各种实施例的矩形薄膜中的功能结构的可能实现方式的示意性顶视图或底视图；
图13A至13D各自示出根据各种实施例的矩形薄膜中的功能结构的可能实现方式的示意性顶视图或底视图；
图14A至14D各自示出根据各种实施例的悬臂结构中的功能结构的可能实现方式的示意性剖视图；
图15A至15B各自示出根据各种实施例的方法的可能实现方式的示意性剖视图；
图16A至16C各自示出根据各种实施例的功能结构的可能实现方式的示意性剖视图；
图17A至17C各自在示意性剖视图中示出根据各种实施例的方法，图示微机械结构中的功能结构的可能的实现方式；和
图18A至18D各自在示意性剖视图中示出根据各种实施例的方法，图示微机械结构中的功能结构的可能的实现方式。
具体实施方式
下面的详细描述参照附图，所述附图作为说明示出了可实施本发明的特定细节和实施例。
词语“示例性”在本文中被用于表示“用作示例、实例或说明”。在本文中描述为“示例性”的任何实施例或设计未必被解释为优选或优于其它实施例或设计。
关于形成在侧面或表面“上方”的沉积材料使用的词语“在...上方”可在本文中被用于表示：沉积材料可“直接”形成在暗示的侧面或表面上，例如与暗示的侧面或表面直接接触。关于形成在侧面或表面“上方”的沉积材料使用的词语“在...上方”可在本文中被用于表示：沉积材料可“间接”形成在暗示的侧面或表面上，其中一个或多个另外的层被布置在暗示的侧面或表面和沉积材料之间。
关于结构或元件(例如，晶片、衬底、载体、区域、层)的“侧向”延伸或“沿侧向”相邻使用的术语“侧向”可在本文中被用于表示沿着结构或元件的表面的延伸或位置关系。这意味着：衬底的表面(例如，载体的表面、晶片的表面、支撑件的表面)可用作基准，通常被称为衬底的主处理表面(或者载体或晶片或支撑件的主处理表面)。另外，关于结构、元件或区域的“宽度”使用的术语“宽度”可在本文中被用于表示结构、元件或区域的侧向延伸。另外，关于结构、元件或区域的高度使用的术语“高度”可在本文中被用于表示结构沿着垂直于衬底的表面(例如，垂直于衬底的主处理表面)的方向的延伸。关于层的“厚度”使用的术语“厚度”可在本文中被用于表示所述层的垂直于沉积所述层所在的支撑件(材料)的表面的空间延伸。如果所述支撑件的表面平行于衬底的表面(例如，平行于主处理表面)，则沉积在支撑件上的层的“厚度”可与层的高度相同。另外，“垂直”结构可被称为沿垂直于侧向方向(例如，垂直于衬底的主处理表面)的方向延伸的结构，并且“垂直”延伸可被称为沿着垂直于侧向方向的方向的延伸(例如，垂直于衬底的主处理表面的延伸)。
关于一组元件的短语“...中的至少一个”可在本文中被用于表示包括所述元件的组中的至少一个元件。例如，关于一组元件的短语“...中的至少一个”可在本文中被用于表示下面的选择：列出元件之一、多个列出元件之一、多个个体列出元件或多个多种列出元件。
微机电系统(MEMS)可包括微机械系统(MMS)，所述微机械系统(MMS)可被用作用于使其部件偏转以例如致动其它部件的致动器。其它MMS系统可被用作传感器，并且被配置为感测其各部分的机械偏转。因此，MMS传感器和/或致动器可包括诸如一个或多个薄膜和/或一个或多个悬臂的部件。
声换能器可被实现为微机电结构(MEMS)。一种类型的声换能器可以是麦克风，所述麦克风被配置为感测声压级的变化和/或由所述变化产生的力并且提供代表感测到的变化的电信号。可通过使薄膜结构偏转来感测声压变化，所述薄膜结构被布置以使得通过偏转薄膜结构来修改电场，所述修改例如可测量为MEMS的电压的变化和/或MEMS的电阻抗的变化。另一类型的声换能器可以是扬声器，所述扬声器被配置为响应于薄膜结构的偏转而产生声压级的变化。可通过产生力的电信号(例如，借助于电场)来引入所述偏转。声换能器可被配置为用作麦克风和/或扬声器。MEMS声换能器可被配置为用作微型扬声器和/或麦克风。
通常，按照硅技术制造实现为MEMS的麦克风和/或微型扬声器。硅微加工的麦克风可例如包括电容换能器或由电容换能器形成，所述电容换能器包括在声场中移动的柔性薄膜和称为背板的静态多孔电极。替代地，压电元件可在麦克风中被致动或在微型扬声器中用作致动器。
通常，微机械结构的功能区域可由电路元件驱动或感测。功能区域和电路元件可例如通过电动力(例如，以电容方式)来彼此耦合。替代地或者另外，功能区域和电路元件可被以压电方式或以电阻方式耦合。例如，电路元件可包括电极或压电换能器，或者可由电极或压电换能器形成。
互补换能器是微型扬声器，所述微型扬声器需要被致动，以使得例如通过电容致动来实现大的行程位移以驱动大的排气量并且因此驱动可接受的声压。
微机械结构的可偏转部件(诸如，声换能器的薄膜)可在固定(夹住)部分被夹住(即，固定)并且在可偏转部分可振动或偏转。
各种实施例的一方面在于能够通过在微观结构中(例如，在微观结构的功能区域中，例如在一些实施例中在微观结构的夹住区域或悬挂区域)使用柔软材料和/或柔软部分或区域来实现可移动(例如可偏转，例如可弯曲，例如柔性，例如可振动)微观结构(诸如，例如用于微换能器(例如，麦克风或微型扬声器)的薄膜或例如用于原子力显微镜(AFM)的悬臂)的优化或至少显著的改进。
根据各种实施例，如在本文中在诸如“柔软材料”、“柔软部分”、“柔软区域”等的表述中所使用的术语“柔软”可包括或表示这样的材料(例如，具有杂质的基底材料)、部分(例如，功能区域的至少一部分)、区域(例如，功能区域)等：所述材料、部分、区域的弹性模量小于大约70 GPa(千兆帕斯卡)，例如处于大约5 GPa到大约70 GPa的范围中，例如处于大约5GPa到大约60 GPa的范围中，例如处于大约10 GPa到大约60 GPa的范围中，例如处于大约10GPa到大约50 GPa的范围中，例如处于大约10 GPa到大约40 GPa的范围中，例如处于大约10GPa到大约30 GPa的范围中，例如处于大约15 GPa到大约25 GPa的范围中，例如大约20GPa。
根据各种实施例，如在本文中在诸如“柔软材料”、“柔软部分”、“柔软区域”等的表述中所使用的术语“柔软”可包括或表示这样的材料(例如，具有杂质的基底材料)、部分(例如，功能区域的至少一部分)、区域(例如，功能区域)等：所述材料、部分、区域的硬度小于大约20 GPa(千兆帕斯卡)，例如处于从大约1 GPa到大约20 GPa的范围中，例如处于从大约1GPa到大约15 GPa的范围中，例如处于从大约1 GPa到大约 10 GPa的范围中，例如处于从大约1 GPa到大约 5GPa的范围中。
各种实施例的一方面在于(例如，局部地)修改可移动微观结构的机械性质，例如弯曲性质，例如偏转性质。
各种实施例的一方面在于提供一种具有沿侧向修改的硬度、弹性和/或刚度的可移动微观结构。例如，用于可移动微观结构的功能区域的基底材料的硬度、弹性和/或刚度可沿侧向变化。例如，微观结构的功能区域的厚度可沿侧向变化(具有侧向梯度)以便在功能区域中获得微观结构的硬度、弹性和/或刚度方面的侧向变化。例如，可提供在其边缘具有较小厚度的微观结构(例如，在其悬挂或夹住点或区域具有较小厚度的薄膜或悬臂)。例如，微观结构的功能区域的材料成分可沿侧向变化以便在功能区域中获得微观结构的硬度、弹性和/或刚度方面的侧向变化(例如，在例如薄膜或悬臂的悬挂或夹住点或区域的局部减小的硬度或刚度)。例如，微观结构的基底材料中的凹槽可填充有与基底材料相比更柔软的材料以便在功能区域中获得微观结构的硬度、弹性和/或刚度方面的侧向变化(例如，在例如薄膜或悬臂的悬挂或夹住点或区域的局部减小的硬度、弹性和/或刚度)。夹住点或区域可表示与悬挂区域或与衬底物理接触的部分。
根据各种实施例，刚度(例如，悬臂的刚度)可被理解为弯曲刚度。弯曲刚度可表示构件针对弯曲变形的抵抗能力。弯曲刚度可被定义为施加的力除以偏转。更一般地讲，刚度可被理解为分数施加的力除以位移(例如，在施加所述力时)。
各种实施例的一方面在于如上所述由作为柔软材料的基底材料形成可移动微观结构的至少一部分(例如，微观结构的功能区域的至少一部分，例如薄膜或悬臂的至少一部分)。在一些实施例中，可通过沉积工艺(例如，气相沉积工艺，例如化学气相沉积(CVD)工艺(例如，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺)或物理气相沉积(PVD)工艺(例如，溅射沉积工艺))来形成柔软材料。
各种实施例的一方面在于在可移动微观结构形成之后局部地修改可移动微观结构的基底材料(例如，硅材料，例如多晶硅)以例如软化至少一部分中的基底材料。在一些实施例中，可借助于将杂质注入到基底材料中然后例如退火来实现这种修改。在一些实施例中，可在微观结构中(例如，在微观结构的功能区域中，例如在微观结构的薄膜或悬臂中，例如在薄膜或悬臂的悬挂或夹住点或区域)局部地减小微观结构的弹性模量(也被称为杨氏模量)。
根据各种实施例，基底材料、杂质和/或它们的化学组合可以是无机和/或非聚合材料。替代地或者另外，基底材料可包括半导体材料(例如非晶半导体材料和/或氢化半导体材料)和/或金属材料或由半导体材料(例如非晶半导体材料和/或氢化半导体材料)和/或金属材料形成。
微机械结构和用于制造微机械结构的方法可提供悬臂(例如，用于原子力显微镜)，所述悬臂组合更高的最大扫描速度(和采样速率)以及最小化的损伤例如用于测量有机物质(比如，有机细胞)的机械灵敏样本的风险。
图1示出图示各种材料(特别地，各种金属、绝缘体和聚合物)以及氢化非晶碳化硅(a-SiC:H)材料的密度和弹性模量(杨氏模量)的示图100。聚合物通常具有处于从大约0.1GPa到大约2 GPa的范围中的弹性模量和大多小于大约2 g/cm3的密度。另一方面，金属、半导体和绝缘体通常具有处于从大约70 GPa到大约300 GPa的范围中的弹性模量和直至超过大约20 g/cm3的密度(在金属的情况下)。
可从示图100(“间隙”)看出，仅可存在很少的具有处于从大约3 GPa到大约70 GPa的范围101中的弹性模量和/或超过大约20 g/cm3的密度的材料。
各种实施例的一方面在于为可用作一侧的极软聚合物(例如，SU8)以及另一侧的金属(通常具有相对高的密度)和相对硬的半导体直至极硬材料(诸如，晶体SiC或金刚石)之间的桥梁(换句话说，填充间隙101)的微机械结构提供材料。
另一方面，可在如下实现中看到各种实施例的一方面：具有处于从大约20 GPa到大约70 GPa的范围中(例如，处于从大约20 GPa到大约50 GPa的范围中，例如处于从大约20GPa到大约30 GPa的范围中)的弹性模量的材料，以及替代地，具有高密度(例如，大于大约20 g/cm3)和低弹性模量(例如，小于大约20 GPa，例如小于大约10 GPa，例如小于大约5GPa，例如小于大约3 GPa)的材料，可能对于基于可移动微观结构(诸如，悬臂或薄膜)的应用而言尤其令人感兴趣。
各种实施例因此提供前述材料的应用。另外，各种实施例提供用于制造前述材料的方法。
到目前为止，聚合物已被用于制造柔软悬臂。在这种情况下，光学方法(使用激光束)主要适合于悬臂振荡的读出，因为悬臂基底材料的应变(扩展和/或压缩)由于悬臂基底材料的极端的柔软性而仅在非常小的程度上被传递给位于悬臂上的弯曲传感器(诸如，压阻应变仪)。因此，应变敏感元件可能由于它们的增强的机械刚度而强烈主导悬臂的总体偏转。对于测量或检测有机物质，或在光学读出难以实现的液体中，实际上需要柔软悬臂。此外，聚合物针对环境条件的稳定性仅是有限的。例如，聚合物可表现出下面效果中的一个或多个：蒸发、从环境吸水、针对严酷条件的有限的稳定性、老化效果。另外，与通常使用的半导体材料相比，聚合物具有非常高的热膨胀系数(CTE)(例如，与具有大约2.56 ppm/℃的CTE的Si相比，SU8具有大约52 ppm/℃的CTE)，并且仅存在很小的修改它们的弹性性质的可能性(SU8的弹性模量是大约2 GPa)。因此，到目前为止，结合弯曲传感器使用聚合物悬臂，即使这导致不那么有利的信噪比(SNR)。
传统薄膜(例如，用于微换能器，例如麦克风或扬声器)可使用“弹簧”效果，其中可借助于薄膜的悬挂区域中的波纹来实现所述“弹簧”效果。这种效果可增加薄膜的可扩展性。薄膜的这些波纹(即，侧向修改)可能需要相对高的加工努力。
各种实施例可实现例如薄膜或悬臂的微观结构(微机械结构)的定义区域的“软化”。这可改进或优化微观结构的扩展特性，而不需要侧向修改(诸如，前述波纹)。这可减少微观结构的加工努力。替代地或者另外，这可导致微观结构的精度的增加。
各种实施例的一方面在于借助于合适的方法来提供柔软材料(例如，填充上述材料间隙101的材料)。各种实施例的一方面在于在微机械结构中(例如，在MEMS(微机电系统)部件中)使用已借助于随后的修改(也被称为“修改步骤”，例如，借助于引入基底材料或借助于注入)而变得更柔软的材料。在一些实施例中，可借助于另外/随后的退火工艺或步骤(例如，在修改步骤中或在修改步骤之后)来进一步改进或优化材料的性质。在一些实施例中，一种或多种柔软(或软化)材料可被用于微观结构(例如，薄膜或悬臂)的整个区或区域。在一些实施例中，一种或多种柔软(或软化)材料被用于微观结构的功能区域。在一些实施例中，一种或多种柔软(或软化)材料可被局部地用于可能例如对于微观结构的弯曲特性的优化而言是重要的微观结构的区或区域。在一些实施例中，一种或多种柔软(或软化)材料可被用于微观结构(例如，薄膜或悬臂)的悬挂区或区域。
根据各种实施例，与传统解决方案相比，可利用显著更低的加工努力来增强或优化可移动微观结构(例如，薄膜或悬臂)的扩展和/或弯曲特性。
各种实施例的一方面在于应用由两种或更多种元素制成的柔软化合物材料或已通过随后的修改(修改步骤)而被软化(变软)的化合物材料以改进或优化可移动微观结构(例如，薄膜、悬臂等)的性质。
各种实施例提供用于柔软可移动微观结构的制造方法。
各种实施例提供用于生产化合物材料的方法，所述化合物材料可例如被用于可移动微观结构(例如，用于薄膜或悬臂结构)。
根据各种实施例，借助于用于微系统技术的工艺(例如，借助于沉积工艺，例如气相沉积工艺，例如化学气相沉积(CVD)工艺(例如，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺)或物理气相沉积(PVD)工艺)，可生产所述化合物材料。这可允许沉积条件或参数(例如，温度、(局部)压力、气体焊剂等)的大的变化。这可例如允许材料性质的调整或微调。例如，通过使用合适的沉积工艺和/或处理条件，可获得比较柔软的材料。
根据一些实施例，所述化合物材料可包括氢化非晶碳化硅(a-SiC:H)或者可以是氢化非晶碳化硅(a-SiC:H)。
图2示出图示碳的量对通过PECVD而沉积的非晶富氢碳化硅(a-SiC:H)的所获得的弹性模量和硬度的影响的示图200。在一个或多个替代实施例中，其它多原子非金属可被用于掺杂(诸如，磷)。
在应用合适的沉积条件(例如，在图2中示出的情况下的高碳含量)时，可获得具有非常低的弹性模量(例如，根据一些实施例，处于从大约25 GPa到大约100 GPa的范围中)的材料组合，这可能有益于期望的应用。然而，与作为基准的SU8相比，在前述沉积条件下获得的层可耐老化并且耐温直至大约400℃的温度，并且可具有可显著更接近硅的CTE的热膨胀系数(CTE)，所述硅的CTE是大约2.56 ppm/℃。例如，碳化硅(SiC)可具有大约2.77 ppm/℃的CTE，这接近硅的CTE。相比之下，铝具有大约23.1 ppm/℃的CTE，并且SU8具有大约52ppm/℃的CTE。
因此，沉积的层或材料的机械性质(例如，弹性模量、硬度和/或刚度)可受到所述层或材料中的Si/C成分的影响。替代地，或者另外，沉积的层或材料的性质(例如，弹性模量、硬度和/或刚度)可受到所述层或材料中的氢含量的影响。借助于在沉积工艺中反应添加H2，可例如调整沉积的层或材料的氢含量。
根据各种实施例，可根据维氏硬度表(DIN EN ISO 6507-1)理解硬度(也被称为机械硬度)。可在国际单位制中以千兆帕斯卡(GPa)或以无量纲量表上的对应单位(也被称为维氏角锥值(HV)或金刚石角锥硬度(DPH))给出维氏硬度，它们可(近似地)根据HV=100*GPa彼此转换。例如，5 GPa可对应于510 HV，或者20 GPa可对应于2040 HV。
根据一些实施例，可通过PECVD工艺/系统实现金属化合物的沉积。替代地，可使用MOCVD(金属有机CVD)工艺/系统或PVD工艺/系统。
根据一些实施例，可使用其它材料或材料组合，诸如例如a-C:H(sp2杂化)、a-SiN:H、非晶氢化氧化硅(a-SiO:H)、a-SiCO:H、铝(Al)、镓(Ga)、锗(Ge)、铟(In)、砷酸盐(As)、锑(Sb)、镉(Cd)、碲(Te)、硒(Se)、锌(Zn)或它们与硅(Si)、碳(C)、氮(N)、氧(O)和/或氢(H)的组合。
根据各种实施例，借助于高频(RF)场沿着衬底方向的等离子体成分的叠加(在PECVD期间)还可以能够实现柔软材料的生产或有助于柔软材料的生产，如下面的附图中所示。
图3在示图300中示出沿着衬底方向的另外的RF场对沉积的材料或层(例如，a-SiC:H层)的所获得的弹性模量和硬度的影响。从所述附图可看出，在示出的示例中，可借助于RF场的叠加来获得弹性模量从大约175 GPa到大约103 GPa的大约40%的减小。不限于理论，等离子体成分的软化效果可归因于等离子体的破坏点阵键(例如，SiC键)的能力。
根据一些实施例，可结合已经导致低弹性模量的沉积条件使用上述RF场叠加技术。在这种情况下，叠加技术和沉积条件的组合可产生弹性模量的甚至更低的值，例如处于从大约5 GPa到大约20 GPa的范围中的弹性模量。可结合在本文中提及的任何材料组合来使用上述RF场叠加技术。
根据一些实施例，用于沉积工艺的工艺气体可包括或者可以是CH4、C2H2、N2和/或氢(H2)等。工艺气体可被配置为与沉积的材料或层发生化学反应，例如被并入在所述材料或层中(例如，通过形成化合物材料，比如碳化物或氮化物)。通常，工艺气体可包括下面的至少一种：氮、碳和/或氢。
根据一些实施例，可在沉积工艺中添加惰性气体(比如，氦(He))。工艺气体可被配置为针对沉积的材料或层在化学上是惰性的，例如与工艺气体相比发生少得多的反应。
根据一些实施例，可在层或材料的沉积之后应用可选的退火工艺或步骤。例如，通过化学和/或结晶重新组织，这可例如进一步优化层性质。退火工艺或步骤中的退火温度可例如大于大约300℃(例如，大于大约600℃)和/或处于从大约300℃到大约2000℃的范围中，例如处于从大约400℃到大约1000℃的范围中，例如大约600℃。退火工艺或步骤中的退火时间段可例如处于从大约1飞秒到大约10小时的范围中，例如处于从大约1飞秒到大约100飞秒的范围中(例如，如果经激光器应用退火)，或者例如处于从大约0.5小时到大约10小时的范围中(例如，如果经熔炉应用退火)。
根据各种实施例，例如，借助于将杂质引入到材料或层中，可调整材料或层的机械性质(也被称为“修改步骤”)。例如，在沉积之后，通过掺杂工艺(例如，注入工艺)和/或通过扩散工艺，可例如引入杂质。可选的另外的退火工艺或步骤(例如，在退火温度，例如，在大于或等于600℃的温度)可例如通过化学和/或结晶重新组织(比如，消除注入缺陷)而允许机械(和电气)性质的进一步改进或优化。
图4在示图400中作为示例示出了借助于将磷注入到硅中来减小硅的弹性模量。根据一个或多个实施例，至少一种化学元素可被注入(例如，不同于磷或除了磷之外)。
根据各种实施例，可应用将磷(P)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、硼(B)、氟(F)或本领域中同样已知的任何其它可注入杂质中的至少一个注入到任何前述材料或材料组合(即，a-SiC:H等)中。通过注入剂量(并且可能通过随后的退火步骤)，可例如调整所获得的材料(即，在注入所述一种或多种杂质之后)的弹性模量、硬度(或柔软性)和/或刚度。根据一些实施例，注入剂量可处于从1014 cm-2到1019 cm-2的范围中，但根据一些实施例也可采用其它注入剂量。
根据一些实施例，借助于注入和/或借助于退火，可设置或调整所述层的所获得的应力或张力(拉应力)。
注入/掺杂的有益效果可以是在层内局部地改变或影响层特性或性质的可能性。另外，通过选择合适的注入条件(例如，注入能量和/或剂量)和/或通过退火，可设置或调整掺杂分布图。
图5A、图5B、图5C和图5D各自在示意性剖视图(例如，垂直于功能平面的横截面)中示出根据各种实施例的方法。
所述方法可在500a中包括：提供衬底102。根据各种实施例，衬底102可包括各种类型的半导体材料或由各种类型的半导体材料形成，所述各种类型的半导体材料包括IV族半导体(例如，硅或锗)、化合物半导体(例如，III-V族化合物半导体(例如，砷化镓))或其它类型，包括例如III族半导体、V族半导体或聚合物。在实施例中，衬底由硅(掺杂或未掺杂)制成，在替代实施例中，衬底是绝缘体上硅(SOI)晶片。作为替代方案，任何其它合适的半导体材料能够被用于衬底，例如半导体化合物材料(诸如，磷化镓(GaP)、磷化铟(InP)、碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN))以及任何合适的三元半导体化合物材料或四元半导体化合物材料(诸如，砷化铟镓(InGaAs))。
所述方法还可在500b中包括：将功能结构104布置在衬底102处(例如，布置在衬底102中或布置在衬底102上方)。功能结构104可包括功能区域104r或由功能区域104r形成(功能区域104r包括至少一个层或由至少一个层形成)。功能区域104r可被配置为响应于作用于功能区域104r的信号(例如，机械信号和/或电磁信号)而偏转(例如，偏转到垂直于功能区域104r的延伸的方向，换句话说，偏转到垂直于功能平面X1、X2的方向)。所述信号可包括力(例如，电磁力和/或机械力)或由力(例如，电磁力和/或机械力)形成。功能区域104r可沿着功能平面X1、X2和/或平行于功能平面X1、X2而延伸。
作为示例，功能结构104可包括至少一个层和/或基底材料或由至少一个层和/或基底材料形成。为了可偏转，可在相对侧(例如，在与衬底102相对的第一侧111和第二侧113)露出功能区域104r。例如，凹槽102o或开口102o可被形成在衬底102中以在第二侧113露出功能区域104r。另外，功能结构104可包括至少一个夹住区域1002，所述至少一个夹住区域1002可由衬底102支撑(例如，通过与衬底102物理接触)。
所述方法还可在500c中以及在500d中包括：形成功能区域104r的具有处于从大约5 GPa到大约70 GPa的范围中的弹性模量的至少一部分106。所述至少一部分106可包括至少一个部分106或由至少一个部分106形成，所述至少一个部分106例如一个部分106、两个部分106、三个部分106、四个部分106、五个部分106或超过五个部分106。
例如，在500c中或在500d中，可例如在形成功能结构104(例如，它的功能区域104r)之后执行修改步骤。修改步骤可包括：例如，通过改变化学成分(例如，通过杂质的注入和杂质的反应添加中的至少一种)来在所述至少一部分106中(例如，局部地)修改功能区域104r的机械性质(例如，弹性模量、机械硬度和/或刚度)。改变化学成分可包括：(例如，在所述至少一部分106中)将杂质添加到功能区域104r，例如添加到功能区域104r的基底材料。所述杂质可包括下面的至少一种杂质或由下面的至少一种杂质形成：磷、碳、氮、氧、硼、氟、镓、锗、砷。
根据各种实施例，基底材料可包括至少一种下面的材料或由至少一种下面的材料形成：多晶硅、非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)、非晶氢化碳(a-C:H)、非晶氢化氮化硅(a-SiN:H)、非晶氢化碳氧化硅(a-SiCO:H)、铝、镓、锗、铟、砷、锑、镉、碲、硒、锌或它们与硅、碳、氮、氧、氢中的至少一个的组合(例如，化合物)。例如，功能区域104r的所述至少一部分106可包括a-SiC:H或由a-SiC:H形成。
修改步骤可包括：在所述至少一部分106(也被称为至少第一部分106，例如至少一个第一部分106)中减小功能区域104r的弹性模量(也被称为杨氏模量)。替代地或者另外，修改步骤可包括：在所述至少一部分106中减小硬度、弹性(弹性模量)和/或刚度中的至少一个。
功能区域104r可在500c中提供薄膜(也被称为隔膜)。薄膜可被配置为在远离衬底102或相应夹住区域1002的中心部分中提供最大偏转。薄膜可被理解为刚性结构元件(诸如，板)，所述刚性结构元件(诸如，板)在一个或多个圆周区域锚定到它跨越的(例如，沿侧向设置的和/或周围的)支撑件。当经受机械负载时，薄膜通过力矩和剪切应力而将负载传递给压紧它的支撑件。薄膜可由衬底102支撑。
功能区域104r可在500d中提供悬臂。悬臂可被配置为在悬臂的开口端502提供最大偏转。开口端502可例如通过间隙而与衬底102分开。悬臂可被理解为如下刚性结构元件诸如横梁或板：仅在一端或一个区域锚定到它从中伸出的(例如，沿侧向设置的)支撑件。当经受机械负载时，悬臂通过力矩和剪切应力而将负载传递给压紧它的支撑件。悬臂可由衬底102支撑。与支撑件相反，悬臂可包括开口端502(换句话说，无支撑端或区域)。
功能区域104r的至少一部分106的弹性模量、刚度和/或机械硬度中的至少一个可小于与功能区域104r的所述至少一部分106相邻的功能区域104r的至少另一部分108(也被称为至少第二部分108，例如至少一个第二部分108)的相应弹性模量、刚度和/或机械硬度(例如，小于所述至少另一部分108的弹性模量、刚度和/或机械硬度的大约75%、50%、25%，或小于所述至少另一部分108的弹性模量、刚度和/或机械硬度的大约10%)。替代地或者另外，功能区域104r的所述至少一部分106的弹性模量可处于从大约5 GPa到大约70 GPa的范围中，例如处于从大约10 GPa到大约60 GPa的范围中。所述至少另一部分108可包括至少一个部分108或由至少一个部分108形成，所述至少一个部分108例如一个部分108、两个部分108、三个部分108、四个部分108、五个部分108或超过五个部分108。
微机械结构可在微尺度上被用于微机电系统(MEMS)，诸如麦克风和/或扬声器。MEMS麦克风可具有至少一个电极和隔膜，并且可被配置为换能器。
根据各种实施例，微机械结构可被按照半导体技术形成。例如，半导体芯片可包括微机械结构。换句话说，微机械结构可被实现在半导体芯片中(例如，可以是半导体芯片的一部分)，例如单片集成。可在衬底102(例如，作为晶片102或载体102的一部分或者是晶片102或载体102)中或在所述衬底102上处理半导体芯片(也可被称为芯片、管芯或微芯片)。半导体芯片可包括在半导体技术处理或加工期间形成的一个或多个微机械结构。衬底102可以是半导体芯片的一部分，例如，衬底可以是芯片的半导体主体的一部分或者可形成芯片的半导体主体。可选地，微机械结构可以是芯片上的集成电路的一部分，或者可以电气方式耦合到芯片上的集成电路。
根据各种实施例，通过从晶片的切口区域去除材料(也被称为对晶片进行切片或切割)，可从晶片分割衬底102(例如，微机械结构的衬底，例如半导体芯片的半导体衬底)。例如，通过划线折断、解理、刀片切片、激光切片、等离子体切片或机械锯切(例如，使用切片机)，可处理从晶片的切口区域去除材料。换句话说，可通过晶片切片工艺来分割衬底102。在晶片切片工艺之后，衬底102(或完成的微机械结构)可被按照电气方式接触并且例如由模制材料密封到芯片载体(也可被称为芯片壳体)中，所述芯片载体可随后适合用于电子装置(诸如，传感器或换能器)。例如，半导体芯片可通过导线而被接合到芯片载体。替代地或者另外，半导体芯片(所述半导体芯片可被接合到芯片载体)可被安装(例如，焊接)在印刷电路板上。
根据各种实施例，微机械结构可被配置为执行下面的至少一种操作：响应于发送给电极(例如，背板)的电信号而提供用于致动功能结构(例如，隔膜或悬臂)的力，和/或响应于功能结构的致动而提供电信号。通常，微机械结构可被配置为将机械能转换成电能，反之亦然。换句话说，微机械结构可用作换能器。微机械结构(例如，它的功能区域104r)的尺寸(例如，直径或侧向宽度)可以处于从大约几微米(µm)到大约几毫米(mm)的范围中，例如处于从大约10 µm到大约5 mm的范围中，例如处于从大约100 µm到大约2 mm的范围中，例如大约1 mm，例如处于0.5 mm到1.5 mm的范围中，或者替代地，小于大约1 mm，例如小于大约500 µm，例如小于大约100 µm。
根据各种实施例的微机械结构可被用作传感器(例如，微传感器)，所述传感器用于感测机械信号并且产生代表机械信号的电信号。替代地，微机械结构可被用作用于基于电信号产生机械信号的致动器。例如，微机械结构可被用作麦克风或扬声器(扩音器)。
所述方法可以可选地在500c中以及在500d中包括：例如，通过使功能区域104r达到退火温度，对功能区域104r(例如，它的具有引入的杂质的基底材料)进行退火。
图6A、图6B和图6C各自在示意性剖视图(例如，垂直于功能平面的横截面)中示出根据各种实施例的方法。
所述方法可在600a中包括：提供衬底102(例如，如前所述配置)。
所述方法还可在600b和600c中包括：将功能结构104布置在衬底102处(例如，布置在衬底102中或布置在衬底102上方)。功能区域104r可在600b中提供薄膜(也被称为隔膜)并且在600c中提供悬臂。
所述方法还可在600b中以及在600c中包括：形成具有处于从大约5 GPa到大约70GPa的范围中的弹性模量的功能区域104r的至少一部分106。例如，在600b中以及在600c中，可在将功能结构104布置在衬底102处之前执行将杂质注入到基底材料中。例如，包括杂质的基底材料可被沉积在衬底102上方以形成功能结构104。因此，整个功能区域104r可包括杂质。换句话说，整个功能区域104r可由功能区域104r的所述至少一部分106形成。
基底材料和杂质可被如前所述配置。换句话说，利用基底材料中的杂质的增加的浓度(例如，原子比例或重量比例)，可减小基底材料的弹性模量、刚度和/或机械硬度中的至少一个。
所述方法可以可选地在600b中以及在600c中包括：例如，通过使功能区域104r达到退火温度，对功能区域104r(例如，它的具有引入的杂质的基底材料)进行退火。
图7A、图7B、图7C和图7D各自在示意性顶视图或底视图中(换句话说，例如从第一侧垂直于功能平面X1、X2的观看方向)示出根据各种实施例的功能结构。功能结构可包括示例性地具有圆形形状的功能区域104r。除了示出的圆形形状之外，功能区域104r可具有其它形状，诸如矩形、椭圆形、多边形形状或者其组合。替代地或者另外，功能区域104r可被形成为凸出或凹入弯曲区域。
功能结构700a可包括所述至少一部分106(也被称为至少第一部分106)和所述至少另一部分108(也被称为至少第二部分108)，或者由二者形成。功能区域104r的所述至少第二部分108可位于功能区域104r的边缘或边框附近(例如，包括边缘或边框)。例如，功能区域104r的所述至少第一部分106可包括超过大约90%(例如，超过大约95%或超过大约99%)的功能区域104r(例如，作为面积测量)，或由超过大约90%(例如，超过大约95%或超过大约99%)的功能区域104r(例如，作为面积测量)形成。替代地或者另外，功能区域104r的所述至少第一部分106的直径可大于功能区域104r的所述至少第二部分108的直径的大约90%(例如，大于大约95%或大于大约99%)。
功能结构700b可包括功能区域104r的所述至少第一部分106和功能区域104r的所述至少第二部分108或由功能区域104r的所述至少第一部分106和功能区域104r的所述至少第二部分108形成。例如，功能区域104r的所述至少第一部分106可包括小于大约90%(例如，小于大约50%或小于大约25%)的功能区域104r(例如，作为面积测量)，或由小于大约90%(例如，小于大约50%或小于大约25%)的功能区域104r(例如，作为面积测量)形成。替代地或者另外，功能区域104r的所述至少第一部分106的直径可小于功能区域104r的所述至少第二部分108的直径的大约90%(例如，小于大约50%或小于大约25%)。
功能结构700c可包括布置在功能区域104r的两个第二部分108之间的功能区域104r的所述至少一个第一部分106，或由布置在功能区域104r的两个第二部分108之间的功能区域104r的所述至少一个第一部分106形成。
功能结构700d的功能区域104r可由所述至少第一部分106形成。
根据各种实施例，功能区域104r的所述第二部分108或每个第二部分108中(例如，在它的基底材料中)的杂质的浓度(例如，原子比例或重量比例)可小于功能区域104r的所述第一部分106或每个第一部分106中(例如，在它的基底材料中)的杂质的原子比例或重量比例(例如，小于功能区域104r的所述第一部分106或每个第一部分106中的杂质的原子比例或重量比例的大约75%、50%、25%、10%或大约0%)。
图8A、图8B和图8C各自在示意性顶视图或底视图中(换句话说，例如从第一侧垂直于功能平面X1、X2的观看方向)示出根据各种实施例的功能结构。功能结构可包括示例性地具有圆形形状的功能区域104r。除了示出的圆形形状之外，功能区域104r可具有其它形状，诸如矩形、椭圆形、多边形形状或者其组合。替代地或者另外，功能区域104r可被形成为凸出或凹入弯曲区域。
功能结构800a(例如，它的功能区域104r)可包括蜂窝结构或由蜂窝结构形成，蜂窝结构包括具有蜂窝802的形状的多个第一部分106。蜂窝结构可完全延伸穿过功能区域104r，其中根据替代实施例，蜂窝结构可仅延伸穿过功能区域104r的一部分。蜂窝802可具有多边形形状(诸如，六边形形状)。功能区域104r的所述至少第二部分108可被设置在蜂窝802之间。
在替代实施例中，功能结构800a(例如，它的功能区域104r)可包括蜂窝结构，蜂窝结构包括具有蜂窝802的形状的多个第二部分108。功能区域104r的所述至少第一部分106可被设置在蜂窝802之间。
功能结构800b可包括具有星形形状的功能区域104r的至少第二部分108，例如第二部分108从中心部分延伸到功能区域104r的外周(作为说明，边框)。例如，通过相对于彼此旋转例如诸如45°的角度的多个菱形形状，可获得所述星形形状，其中一对菱形形状可被沿对角线方向布置在功能区域104r上。例如，功能区域104r可在星形形状的末端(横梁或辐肋(ray))或在功能区域104r的设置在星形形状的末端之间的所述多个第一部分106被夹住到衬底102或安装到衬底102。
功能结构800c可包括功能区域104r的多个第一部分106。所述多个第一部分106中的每个第一部分可被形成为环形结构，所述环形结构在一个或多个环参数方面(例如，在相应环的它们的直径、中心点和/或宽度方面)不同和/或在一个或多个环参数方面(例如，在它们的中心点和/或宽度方面)一致。例如，所述多个第一部分106可被相对于彼此和/或相对于功能区域104r的中心部分以同心方式设置。作为说明，功能区域104r的所述多个第一部分106可形成多环结构。所述多个第一部分106中的相邻的第一部分可通过所述至少第二部分108中的至少一个第二部分108而彼此分开。
图9A、图9B和图9C各自在示意性顶视图或底视图中(换句话说，例如从第一侧垂直于功能平面X1、X2的观看方向)示出根据各种实施例的功能结构。功能结构可包括示例性地具有圆形形状的功能区域104r。除了示出的圆形形状之外，功能区域104r可具有其它形状，诸如矩形、椭圆形、多边形形状或者其组合。替代地或者另外，功能区域104r可被形成为凸出或凹入弯曲区域。
功能结构900a可包括圆形结构或由圆形结构形成，所述圆形结构包括具有圆圈902的形状的多个第二部分108。圆形结构可完全延伸穿过功能区域104r，其中根据替代实施例，圆形结构可仅延伸穿过功能区域104r的一部分。圆圈902可具有圆形形状。功能区域104r的所述至少第一部分106可被设置在圆圈902之间。
在替代实施例中，功能结构900a(例如，它的功能区域104r)可包括圆形结构或由圆形结构形成，圆形结构包括具有圆圈902的形状的多个第一区域106。功能区域104r的所述至少第二部分108可被设置在圆圈902之间。
功能结构900b可包括具有星形形状的功能区域104r的至少一个第一部分106，例如第一部分106从中心部分延伸到功能区域104r的外周。例如，功能区域104r可在星形形状的末端(横梁或辐肋)或在功能区域104r的设置在星形形状的末端之间的多个第二部分108被夹住到衬底102或安装到衬底102。
功能结构900c可包括功能区域104r的多个第二部分108。所述多个第二部分108中的每个第二部分108可被形成为环形结构，所述环形结构例如在一个或多个环参数方面(例如，在相应环的它们的直径、中心点和/或宽度方面)不同和/或在一个或多个环参数方面(例如，在它们的中心点和/或宽度方面)一致。例如，所述多个第二部分108可被相对于彼此和/或相对于功能区域104r的中心部分以同心方式设置。作为说明，功能区域104r的所述多个第二部分108可形成多环结构。所述多个第二部分108中的相邻的第二部分可通过所述至少第一部分106中的至少一个第一部分106而彼此分开。
图10A、图10B、图10C和图10D各自在示意性顶视图或底视图中(换句话说，例如从第一侧垂直于功能平面X1、X2的观看方向)示出根据各种实施例的功能结构。功能结构可包括示例性地具有矩形(例如，正方形)形状的功能区域104r。除了示出的矩形形状之外，功能区域104r可具有其它多边形形状或圆形(例如，椭圆形)形状或者其组合。替代地或者另外，功能区域104r可被形成为凸出或凹入弯曲区域。
功能区域104r可在夹住区域1002被夹住。微机械结构(例如，它的功能结构)可被用于声音转化装置，例如麦克风或扬声器。
功能结构1000a(例如，它的功能区域104r)可包括多个(例如，四个)第二部分108或由多个(例如，四个)第二部分108形成，第二部分108具有可通过相对地布置的四个双曲线结构的叠加来获得的形状，每个双曲线结构位于两个夹住区域1002之间。所述多个(例如，四个)第二部分108可通过所述至少第一部分106而彼此分开。可选地，在功能区域104r的中心部分中，可布置包括第二部分108的圆形结构。通常，通过两个或更多个几何结构或形状的叠加和/或两个或更多个几何结构或形状的相减，可获得所述第一部分106或每个第一部分106的形状。类似地，通过两个或更多个几何结构或形状的叠加和/或两个或更多个几何结构或形状的相减，可获得所述第二部分108或每个第二部分108的形状。
功能结构1000b可包括功能区域104r的至少一个第一部分106或由功能区域104r的至少一个第一部分106形成，第一部分106具有可通过沿对角线方向布置在夹住区域1002之间的两个椭圆形结构的叠加来获得的形状。其余功能区域104r可由相应第二部分108形成。
功能结构1000c可包括功能区域104r的至少一个第一部分106，第一部分106具有与功能区域104r的形状类似的形状。在附图中可见，所述至少一个第一部分106可被形成为方形，所述方形具有比功能区域104r和功能区域104r的所述至少一个第二部分108中的至少一个的对应边缘长度小的边缘长度。作为示例，功能区域104r的所述至少一个第一部分106的边缘和功能区域104r(例如，它的至少第二部分108)的边缘可基本上彼此平行。功能区域104r的所述至少一个第一部分106可被设置在功能区域104r的中心部分中(例如，由它的至少第二部分108包围)，或形成功能区域104r的中心部分(例如，由它的至少第二部分108包围)。
功能结构1000d可包括具有圆形形状的功能区域104r的至少一个第一部分106，或由具有圆形形状的功能区域104r的至少一个第一部分106形成。功能区域104r的所述至少一个第一部分106可被设置在功能区域104r的中心部分中(例如，由它的至少第二部分108包围)。
图11A、图11B、图11C和图11D各自在示意性顶视图或剖视图中(换句话说，例如从第一侧垂直于功能平面X1、X2的观看方向)示出根据各种实施例的功能结构。
功能结构1100a可包括功能区域104r的至少一个第一部分106或由功能区域104r的至少一个第一部分106形成，第一部分106具有可通过节省功能区域104r的形状区域来获得的形状，其中可由椭圆、圆圈或一个或多个椭圆或它们的一部分来形成功能区域104r的所述形状区域，其中例如圆圈的中心或者椭圆或每个椭圆的特殊点可被设置在功能区域104r之外。
功能结构1100b可包括功能区域104r的至少一个第一部分106或由功能区域104r的至少一个第一部分106形成，第一部分106具有可通过节省功能区域104r的形状区域来获得的形状，其中可由菱形(例如，正方形)或它们的一部分来形成功能区域104r的所述形状区域，其中例如正方形或每个正方形或者菱形或每个菱形的中心可被设置在功能区域104r之外。
功能结构1100c可包括功能区域104r的至少一个第一部分106或由功能区域104r的至少一个第一部分106形成，第一部分106具有与功能区域104r的形状(例如，方形)类似的形状，所述形状具有比功能区域104r(例如，它的至少第二部分108)的对应边缘长度小的边缘长度。作为示例，功能区域104r的所述至少一个第一部分106的边缘和功能区域104r(例如，它的至少第二部分108)的边缘可相对于彼此倾斜。功能区域104r的所述至少一个第一部分106可被设置在功能区域104r的中心部分中(例如，由它的至少第二部分108包围)，或形成功能区域104r的中心部分(例如，由它的至少第二部分108包围)。功能区域104r的所述至少一个第一部分106可例如相对于功能区域104r旋转45°的角度。替代地，所述角度可处于0°和360°、0°和180°之间或0°和90°之间的范围中。
功能结构1100d可包括具有星形形状的功能区域104r的所述至少第一部分106，例如第一部分106从中心部分延伸到功能区域104r的外周，例如延伸到夹住区域1002。例如，通过相对于彼此旋转例如诸如45°的角度的多个菱形形状，可获得所述星形形状，其中一对菱形形状可被沿对角线方向布置在功能区域104r上。
图12A、图12B、图12C和图12D各自在示意性顶视图或底视图中(换句话说，例如从第一侧垂直于功能平面X1、X2的观看方向)示出根据各种实施例的功能结构。
功能结构1200a、1200b、1200c和1200d可类似于图10A至图10D中示出的那些功能结构，其中功能区域104r的所述第一部分106或每个第一部分106被与功能区域104r的所述第二部分108或每个第二部分108交换。
图13A、图13B、图13C和图13D各自在示意性顶视图或底视图中(换句话说，例如从第一侧垂直于功能平面X1、X2的观看方向)示出根据各种实施例的功能结构。
功能结构1300a、1300b、1300c和1300d可类似于图11A至图11D中示出的那些功能结构，其中功能区域104r的所述第一部分106或每个第一部分106被与功能区域104r的所述第二部分108或每个第二部分108交换。
图14A、图14B、图14C和图14D各自在示意性顶视图或底视图中(换句话说，例如从第一侧垂直于功能平面X1、X2的观看方向)示出根据各种实施例的功能结构。所述微机械结构(例如，它的功能结构)或每个微机械结构(例如，它的功能结构)可包括悬臂或由悬臂形成。功能区域104r可被形成为例如具有矩形(例如，方形)形状或横截面的横梁或板。功能区域104r可由微机械结构的夹住区域1002支撑。
功能结构1400a的功能区域104r可(完全)由所述至少第一部分106(例如，它的材料成分)形成。
功能结构1400b可包括位于夹住区域1002附近(例如，延伸到夹住区域1002中)的功能区域104r的至少一个第一部分106。另外，功能结构1400b可包括远离夹住区域1002(例如，位于悬臂的开口端附近)的功能区域104r的至少一个第二部分108。可选地，夹住区域1002可包括至少一个另外的第二部分108。例如，功能结构1400b可包括设置在两个第二部分108之间的至少一个第一部分106。
功能结构1400c可包括例如设置在功能区域104r的至少一个第二部分108和夹住区域1002之间的功能区域104r的多个第一部分106。功能区域104r的第一部分106可各自被形成为条纹结构，其中条纹结构在它们的宽度方面彼此不同。替代地，至少两个条纹结构可具有相等的宽度。
功能结构1400d可包括具有三角形形状的至少一个第一部分106。例如，所述三角形形状的边缘可位于夹住区域1002附近，例如与夹住区域1002物理接触。具有三角形形状的所述至少一个第一部分106可被设置在功能区域104r的两个第二部分108之间(例如，每个第二部分108具有三角形形状)。换句话说，具有三角形形状的所述至少一个第一部分106的延伸可随着与夹住区域1002的距离而减小。
图15A和图15B各自在剖视图(例如，垂直于功能平面X1、X2的横截面，例如平行于平面X1、X3或平面X2、X3的横截面)中示出根据各种实施例的微机械结构。
微机械结构1500a可包括功能区域104r(被配置为隔膜)，功能区域104r可响应于作用于功能区域104r的力而相对于衬底偏转。换句话说，功能区域104r可被配置为响应于所述力而被致动。
所述力可包括例如由机械相互作用(诸如，压力梯度p，例如机械波(包括声波或音波)、压力(诸如，表压))引起的机械力。可在外部从微机械结构提供所述机械力，即所述机械力可不源自于微机械结构。导电部件(例如，电极或传感器)可响应于功能区域104r的致动而提供电信号。电信号可代表功能区域104r上的力，例如功能区域104r的致动(例如，电信号可与所述力成比例)。
替代地或者另外，所述力可包括例如由电磁场(电场相互作用)引起的电磁力。电磁场可由发送给微机械结构1500a的电信号产生。例如，电磁力可包括库仑力或静电力或由库仑力或静电力形成，或者可以是磁场相互作用(例如，磁力，诸如洛伦兹力等)。
根据各种实施例，功能区域104r可在下面的至少一个方面包括侧向梯度：它的弹性模量、硬度、刚度、杂质浓度(例如，杂质的原子比例)和密度。所述梯度可局部地改变功能区域104r的机械性质。因此，如针对微机械结构1500b示例性所示，偏转特性w0(或相应弯曲特征)可在所述至少一部分106和所述至少另一部分108之间不同。
图16A、图16B和图16C各自在剖视图(例如，垂直于功能平面X1、X2的横截面，例如平行于平面X1、X3或平面X2、X3的横截面)中示出根据各种实施例的方法。
所述方法可在1600a中包括：在衬底102上方形成层1602(也被称为功能层1602)。可选地，所述方法可在1600a中包括：在衬底102和层1602之间形成介电层1604。层1602可包括基底材料(例如，非晶半导体材料(例如，a-SiC:H)或外延半导体材料)或由基底材料(例如，非晶半导体材料(例如，a-SiC:H)或外延半导体材料)形成。介电层1604的电导率可小于层1602和衬底102中的至少一个的电导率。
所述方法还可在1600b中包括：在层1602上方形成掩模1606。掩模1606可包括例如在所述至少一部分106中露出层1602的至少一个开口(例如，每个第一部分106一个开口)。所述方法还可在1600b中包括：使用掩模1606将杂质注入1608到层1602中，例如注入到所述至少一部分106中。作为说明，所述掩模可防止杂质被引入到层1602的至少另一部分108中。
作为示例，将杂质注入到基底材料中可包括离子注入工艺，或通过离子注入工艺来实现。例如，离子注入工艺可包括将(例如，碳、氧和/或氮中的至少一种的)杂质离子注入到层1602中。
所述方法还可在1600c中包括：去除掩模1606。例如，通过如在本文中所述的那样在相对侧露出层1602，可进一步处理叠层1604、1606以形成包括层1602或由层1602形成的功能区域104r。
图17A、图17B和图17C各自在剖视图(例如，垂直于功能平面 X1、X2的横截面)中示出根据各种实施例的微机械结构1700a、1700b、1700c。
根据各种实施例，微机械结构(例如，被配置为电容麦克风)可包括通过间隙(例如，气隙)而彼此分开的薄膜124和至少一个背板122(例如，一个或两个背板122)。薄膜124和所述至少一个背板122可与衬底102或所述至少一个夹住区域1002耦合(例如，与衬底102或所述至少一个夹住区域1002物理接触)。可选地，作为说明，薄膜124可具有拉应力以在操作期间抵消薄膜124和所述至少一个背板122之间的吸引静电力。为了达到高灵敏度和高SNR(信噪比)，薄膜124可被配置为提供具有高振幅的电信号。因此，通过作为说明经过提供“柔软”部分106(图17A-17C中未示出，参见例如图15B)而在薄膜124中形成所述至少一部分106，可增加薄膜124的偏转。
通过在薄膜124上施加力(例如，由产生所述力的电信号引入或由产生所述力的压力梯度引入)，薄膜124和所述至少一个背板122的平衡可变化，引起薄膜124的偏转。
微机械结构1700a、1700b、1700c可包括电接触垫1702以用于以电气方式接触，例如以电气方式接触薄膜124和所述至少一个背板122中的至少一个。经由电接触垫1702，由微机械结构1700a、1700b、1700c产生的电信号可被读出。替代地或者另外，微机械结构1700a、1700b、1700c可由提供给电接触垫1702的电信号驱动。作为说明，薄膜124和所述至少一个背板122可形成具有电容性阻抗的电容性元件。背板122可提供微机械结构的电极。
图18A、图18B、图18C和图18D各自在示意性剖视图(例如，垂直于功能平面X1、X2的横截面)中示出根据各种实施例的方法。
所述方法可在1800a中包括：提供衬底102(例如，如前所述配置)。
所述方法还可在1800b和1800c中包括：将功能结构104布置在衬底102处(例如，布置在衬底102中或布置在衬底102上方)。功能结构104可包括功能层或由功能层形成。功能结构104可包括功能区域104r或由功能区域104r形成，功能区域104r可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转。
与功能区域104r的至少第二部分108相比，功能区域104r的至少第一部分106可具有更小的厚度104t(垂直于功能平面X1、X2的延伸)，例如小于第二部分108的厚度的大约90%(例如，小于第二部分108的厚度的大约75%、大约50%、大约25%、大约10%或小于第二部分108的厚度的大约5%)。这可以能够实现这样的情况：与在所述至少第二部分108中相比，功能区域104r的弹性模量和机械硬度中的至少一个在所述至少第一部分106中较低。
作为示例，所述方法还可在1800b和1800c中包括：例如，通过蚀刻、铣削(例如，离子铣削，例如反应离子铣削)(也被称为其它消减制造方法)，在所述至少第一部分106中减薄功能区域104r。
在一个或多个实施例中，功能结构104可包括如1800c中所示的薄膜或如1800d中所示的悬臂梁。
在一个或多个实施例中，所述至少第一部分106可位于薄膜或悬臂梁的悬挂或夹住点或区域(功能区域104r和悬挂区域1002的界面)。换句话说，所述至少第一部分106可在它的夹住点或区域与衬底102和悬挂区域1002中的至少一个物理接触。
可选地，与功能区域104r的所述至少一个第二部分108相比，功能区域104r的所述至少一个第一部分106可包括例如更高浓度的杂质。替代地，功能区域104r的所述至少一个第一部分106和功能区域104r的所述至少一个第二部分108可包括相同的基底材料或由相同的基底材料形成，所述相同的基底材料例如具有均匀的材料成分(例如，在空间上在功能区域104r上方延伸)。均匀的材料成分可能例如在相应材料组分的浓度方面相对于相应空间平均材料成分具有小于大约10%的最大偏差，例如小于大约5%，例如小于大约1%，例如小于大约0.1%的最大偏差。
还可根据在本文中描述的一个或多个实施例配置微机械结构。
另外，将在下面描述各种实施例。
根据各种实施例，一种微机械结构可包括：衬底；和功能结构，布置在衬底处(例如，与衬底物理接触)；其中所述功能结构可包括功能区域或由功能区域形成，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中功能区域的至少一部分可具有处于从大约5 GPa到大约70 GPa的范围中的弹性模量。
根据各种实施例，弹性模量可处于从大约10 GPa到大约60 GPa的范围中。
根据各种实施例，所述至少一部分可包括这样的材料或由这样的材料形成，所述材料具有处于从大约1 g/cm3(克每立方厘米)到大约16 g/cm3的范围中的密度(例如，如果所述材料包括金属碳化合物(比如，碳化钨)或由金属碳化合物(比如，碳化钨)形成)，例如所述密度处于从大约1 g/cm3到大约4 g/cm3的范围中(例如，如果所述材料包括硅或由硅形成)。
根据各种实施例，所述至少一部分可包括这样的材料或由这样的材料形成，所述材料具有处于从大约1•10-6 /开尔文到大约6•10-6 /开尔文的范围中的热膨胀系数(CTE)，例如大约3•10-6 /开尔文的热膨胀系数(CTE)(例如，如果所述至少一部分包括硅或由硅形成)。CTE可被理解为在温度和压力的标准条件(例如，在大约273.15开尔文的标准温度)测量的线性CTE。
根据各种实施例，所述至少一部分可包括化合物材料或由化合物材料形成，所述化合物材料包括至少两种元素(化学元素)或由至少两种元素(化学元素)形成。
根据各种实施例，所述至少一部分可包括非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)或由非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)形成。
根据各种实施例，所述a-SiC:H可具有处于从大约1 at.-%到大约99 at.-%(原子百分比)的范围中的碳含量(例如，摩尔分数)，例如大约50 at.-%的碳含量(例如，摩尔分数)。
根据各种实施例，所述a-SiC:H可具有处于从大约1 at.-%到大约66 at.-%的范围中的氢含量(例如，摩尔分数)，例如大约33 at.-%的氢含量(例如，摩尔分数)。
根据各种实施例，所述至少一部分可包括非晶氢化碳(a-C:H)或由非晶氢化碳(a-C:H)形成。非晶氢化碳可包括无机成分(例如，碳主导)和有机成分(例如，碳氢接合)。非晶氢化碳可包括碳非晶碳结构，其中氢可被并入在非晶碳结构(具有sp3杂化碳含量和sp2杂化碳含量)中。
根据各种实施例，所述至少一部分可包括掺杂有杂质的基底材料或由掺杂有杂质的基底材料形成。所述杂质可不同于基底材料。
根据各种实施例，所述基底材料可包括类金属(诸如，Si、Ge、As、Sb和Te)或多原子非金属(诸如，C、P和Se)中的至少一种。
根据各种实施例，所述基底材料可包括金属，例如后过渡金属(诸如，铝)。
根据各种实施例，所述杂质可包括下面的至少一种杂质或由下面的至少一种杂质形成：磷、碳、氮、氧、硼、氟、镓、锗和/或砷。
根据各种实施例，所述功能结构可包括薄膜(也被称为隔膜)或由薄膜(也被称为隔膜)形成。
根据各种实施例，所述功能结构可包括悬臂梁或由悬臂梁形成。
根据各种实施例，仅功能区域的一部分可具有处于从大约5 GPa到大约70 GPa的范围中的弹性模量。
根据各种实施例，所述功能结构可包括薄膜或悬臂梁或由薄膜或悬臂梁形成，并且其中所述至少一部分可包括薄膜或悬臂梁的悬挂或夹住点或区域或由薄膜或悬臂梁的悬挂或夹住点或区域形成。
根据各种实施例，声换能器可包括如在本文中所述的微机械结构或由如在本文中所述的微机械结构形成。
根据各种实施例，声换能器可被配置为麦克风。
根据各种实施例，声换能器可被配置为扬声器。
根据各种实施例，传感器可包括如在本文中所述的微机械结构或由如在本文中所述的微机械结构形成。
根据各种实施例，传感器可被配置为压力传感器。
根据各种实施例，传感器可被配置为原子力显微镜(AFM)传感器。
根据各种实施例，一种微机械结构可包括：衬底；和功能结构，布置在衬底处(例如，与衬底物理接触)；其中所述功能结构可包括功能区域或由功能区域形成，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；其中功能区域可包括基底材料或由基底材料形成；以及其中在功能区域的至少一部分中，基底材料包括(例如，掺杂有)杂质，以使得与未掺杂有(或较少掺杂有)杂质的功能区域的另一部分中的弹性模量和机械硬度相比，弹性模量和机械硬度中的至少一个在所述至少一部分中较低。换句话说，功能区域可包括杂质浓度方面的梯度。
根据各种实施例，基底材料包括杂质或掺杂有杂质的功能区域的所述至少一部分中的弹性模量处于从大约10 GPa到大约60 GPa的范围中。
根据各种实施例，基底材料可包括下面的至少一种材料或由下面的至少一种材料形成：非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)、非晶氢化碳(a-C:H)、非晶氢化氮化硅(a-SiN:H)、非晶氢化碳氧化硅(a-SiCO:H)。
根据各种实施例，所述杂质可包括下面的至少一种杂质或由下面的至少一种杂质形成：磷、碳、氮、氧、硼、氟、镓、锗和/或砷。
根据各种实施例，功能结构可包括薄膜或悬臂梁或由薄膜或悬臂梁形成，其中基底材料掺杂有杂质的所述至少一部分可包括薄膜或悬臂梁的悬挂或夹住点或区域或由薄膜或悬臂梁的悬挂或夹住点或区域形成。
根据各种实施例，声换能器可包括如在本文中所述的微机械结构或由如在本文中所述的微机械结构形成。
根据各种实施例，声换能器可被配置为麦克风。
根据各种实施例，声换能器可被配置为扬声器。
根据各种实施例，传感器可包括如在本文中所述的微机械结构或由如在本文中所述的微机械结构形成。
根据各种实施例，传感器可被配置为压力传感器。
根据各种实施例，传感器可被配置为原子力显微镜(AFM)传感器。
根据各种实施例，一种微机械结构可包括：衬底；和功能结构，布置在衬底处(例如，与衬底物理接触)；其中所述功能结构可包括功能区域或由功能区域形成，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中功能区域的至少一部分可包括非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)材料或由非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)材料形成。
根据各种实施例，基底材料所掺杂的功能区域的所述至少一部分中的弹性模量可处于从大约10 GPa到大约60 GPa的范围中。
根据各种实施例，a-SiC:H材料可掺杂有杂质。
根据各种实施例，所述杂质可包括至少一种下面的材料或由至少一种下面的材料形成：磷、碳、氮、氧、硼、氟、镓、锗、砷。
根据各种实施例，一种用于加工微机械结构的方法可包括：提供衬底；以及将功能结构布置在衬底处；其中所述功能结构可包括功能区域或由功能区域形成，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中功能区域的至少一部分可具有处于从大约5 GPa到大约70 GPa的范围中的弹性模量。
根据各种实施例，一种用于加工微机械结构的方法可包括：提供衬底；将功能结构布置在衬底处，其中所述功能结构可包括功能区域或由功能区域形成，所述功能区域包括基底材料或由基底材料形成，以及其中功能区域能够可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及在功能区域的至少一部分中将杂质引入到基底材料中以便在功能区域的所述至少一部分中减小功能区域的弹性模量和机械硬度中的至少一个。
根据各种实施例，将功能结构布置在衬底处可包括在衬底处沉积至少一个层。
根据各种实施例，在衬底处沉积至少一个层可包括气相沉积工艺。
根据各种实施例，气相沉积工艺可包括化学气相沉积(CVD)工艺。
根据各种实施例，化学气相沉积工艺可包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺。
根据各种实施例，气相沉积工艺可包括物理气相沉积(PVD)工艺。
根据各种实施例，物理气相沉积工艺可包括溅射工艺。
根据各种实施例，可在将功能结构布置在衬底处之后执行将杂质引入到基底材料中。
根据各种实施例，可在将功能结构布置在衬底处之前执行将杂质引入到基底材料中。
根据各种实施例，将杂质引入到基底材料中可包括仅在功能区域的所述至少一部分中将杂质引入到基底材料中或由仅在功能区域的所述至少一部分中将杂质引入到基底材料中形成。
根据各种实施例，将杂质引入到基底材料中可被配置，以使得功能区域的所述至少一部分和功能区域的另一部分在至少一个下面的方面不同：厚度、化学成分、杂质浓度、刚度、机械硬度和/或弹性模量。
根据各种实施例，将杂质引入到基底材料中可包括在整个功能区域中将杂质引入到基底材料中或由在整个功能区域中将杂质引入到基底材料中形成。
根据各种实施例，将杂质引入到基底材料中可包括利用杂质掺杂基底材料或由利用杂质掺杂基底材料形成。
根据各种实施例，利用杂质掺杂基底材料可包括将杂质注入到基底材料中或由将杂质注入到基底材料中形成。
根据各种实施例，将杂质注入到基底材料中可包括离子注入工艺或由离子注入工艺形成。
根据各种实施例，基底材料可包括至少一种下面的材料或由至少一种下面的材料形成：多晶硅、非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)、非晶氢化碳(a-C:H)、非晶氢化氮化硅(a-SiN:H)、非晶氢化碳氧化硅(a-SiCO:H)、铝、镓、锗、铟、砷、锑、镉、碲、硒、锌或它们与硅、碳、氮、氧、氢中的至少一个的组合。
根据各种实施例，所述杂质可包括至少一种下面的材料或由至少一种下面的材料形成：磷、碳、氮、氧、硼、氟、镓、锗、砷。
根据各种实施例，所述方法还可包括：对具有引入的杂质的基底材料进行退火。
根据各种实施例，退火温度可大于或等于大约600℃。
根据各种实施例，退火温度可处于从大约300℃(摄氏度)到大约2000℃的范围中。例如，退火可以是不均匀的，例如，被配置为与功能区域的另一部分相比在功能区域的所述至少一部分中(例如，在基底材料中)实现更高的退火温度。退火温度可被理解为在标准条件测量。
根据各种实施例，退火温度可大于基底材料的熔点，例如大于硅的熔点(大约1414℃)。
根据各种实施例，退火可包括由熔炉(换句话说，通过经由热辐射来传递热能)加热()基底材料。
根据各种实施例，退火可包括通过电磁辐射的受激发射(例如，通过也被称为激光器的激光光源)来照射基底材料。例如，退火可包括激光退火(例如，脉冲激光退火)或由激光退火(例如，脉冲激光退火)形成。
根据各种实施例，退火可包括通过(例如，由激光光源产生的)脉冲电磁辐射(例如，通过脉冲激光束)来照射基底材料。
根据各种实施例，退火可包括根据预定图案(例如，仅基底材料的一部分)照射基底材料或由根据预定图案(例如，仅基底材料的一部分)照射基底材料形成。作为说明，例如，通过根据所述预定图案(或根据对应扫描路径)利用激光束扫描基底材料，基底材料可被局部地(例如，在形成所述图案的一个或多个区域中)退火。例如，激光可被用于将所述图案写到掺杂材料中(作为说明，以修改(一个或多个)照射的区域中的机械性质)。
根据各种实施例，退火可处于从大约300℃到大约2000℃的范围中。
根据各种实施例，用于加工微机械结构的方法可包括：提供衬底；以及将功能结构布置在衬底处；其中所述功能结构可包括功能区域或由功能区域形成，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中功能区域的至少一部分可包括非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)材料或由非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)材料形成。
根据各种实施例的微机械结构可包括：衬底；和功能结构，布置在衬底处(例如，与衬底物理接触)；其中所述功能结构包括功能区域，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中功能区域的至少一部分包括具有处于从大约5 GPa到大约70GPa的范围中的弹性模量的材料。
根据各种实施例的微机械结构可包括：衬底；和功能结构，布置在衬底处(例如，与衬底物理接触)；其中所述功能结构的至少一部分可响应于作用于功能结构的力而相对于衬底偏转；以及其中功能结构的至少一部分包括具有处于从大约5 GPa到大约70 GPa的范围中的弹性模量的材料。
根据各种实施例的微机械结构可包括：衬底；和功能结构，布置在衬底处(例如，与衬底物理接触)；其中所述功能结构包括功能区域，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；其中功能区域可包括基底材料或由基底材料形成；以及其中在功能区域的至少第一部分中，基底材料掺杂有杂质，以使得与与功能区域的所述至少第一部分相邻的功能区域的至少第二部分相比，功能区域的所述至少第一部分具有更低的弹性模量和更低的机械硬度中的至少一个。
根据各种实施例的微机械结构可包括：衬底；和功能结构，布置在衬底处(例如，与衬底物理接触)；其中所述功能结构包括功能区域，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；其中功能区域包括基底材料；以及其中在功能区域的至少第一部分(也被称为弱化部分)中，基底材料掺杂有杂质，以使得与与功能区域的所述至少第一部分(弱化部分)相邻的功能区域的至少第二部分中的未掺杂或较少掺杂的基底材料相比，功能区域的所述至少第一部分(弱化部分)中的掺杂基底材料具有更低的弹性模量和更低的机械硬度中的至少一个。
根据各种实施例的微机械结构可包括：衬底；和功能结构，布置在衬底处(例如，与衬底物理接触)，其中所述功能结构包括功能区域，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中功能区域的至少一部分(例如，所述至少第一部分)具有处于从大约5 GPa到大约70 GPa的范围中的弹性模量。
根据各种实施例的微机械结构可包括：衬底；和功能结构，布置在衬底处(例如，与衬底物理接触)；其中所述功能结构包括功能区域，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；其中功能区域包括基底材料；以及其中在功能区域的至少一部分中，基底材料掺杂有杂质，以使得与未掺杂有杂质或与所述至少一部分相比掺杂有较少杂质的功能区域的另一部分中的弹性模量和机械硬度相比，弹性模量和机械硬度中的至少一个在所述至少一部分中较低。
根据各种实施例的微机械结构可包括：衬底；和功能结构，布置在衬底处(例如，与衬底物理接触)；其中所述功能结构包括功能区域，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中功能区域的至少一部分包括非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)材料。
根据各种实施例的微机械结构可包括：衬底；和功能层，布置在衬底处(例如，与衬底物理接触)；其中所述功能层包括功能区域，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中与功能区域的至少第二部分相比，功能区域的至少第一部分具有较小厚度，以使得与在所述至少第二部分中相比，功能区域的弹性模量和机械硬度中的至少一个在所述至少第一部分中较低。在一个或多个实施例中，功能层可包括薄膜或悬臂梁。在一个或多个实施例中，所述至少第一部分可位于薄膜或悬臂梁的悬挂或夹住点或区域处。还可根据在本文中描述的一个或多个实施例配置微机械结构。
根据各种实施例的微机械结构可包括：衬底；和功能层，布置在衬底处(例如，与衬底物理接触)；其中所述功能层包括功能区域，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；其中功能层具有均匀的材料成分；以及其中与功能区域的至少第二部分相比，功能区域的至少第一部分具有较小厚度，以使得与在所述至少第二部分中相比，功能区域的弹性模量和机械硬度中的至少一个在所述至少第一部分中较低。在一个或多个实施例中，功能层可包括薄膜或悬臂梁。在一个或多个实施例中，所述至少第一部分可位于薄膜或悬臂梁的悬挂或夹住点或区域(例如，与薄膜或悬臂梁的悬挂或夹住点或区域物理接触)。还可根据在本文中描述的一个或多个实施例配置微机械结构。
根据各种实施例的微机械结构可包括：衬底；和功能结构，布置在衬底处(例如，与衬底物理接触)；其中所述功能结构由单个层制成和/或具有均匀的材料成分；其中所述功能结构包括功能区域，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中与功能区域的至少第二部分相比，功能区域的至少第一部分具有较小厚度，以使得与在所述至少第二部分中相比，功能区域的弹性模量和机械硬度中的至少一个在所述至少第一部分中较低。在一个或多个实施例中，功能结构可包括薄膜或悬臂梁。在一个或多个实施例中，所述至少第一部分可位于薄膜或悬臂梁的悬挂或夹住点或区域。还可根据在本文中描述的一个或多个实施例配置微机械结构。
根据各种实施例的用于加工微机械结构的方法可包括：提供衬底；以及将功能结构布置在衬底处；其中所述功能结构包括功能区域，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中功能区域的至少一部分具有处于从大约5 GPa到大约70GPa的范围中的弹性模量。
根据各种实施例的用于加工微机械结构的方法可包括：将功能结构布置在衬底处，其中所述功能结构包括功能区域，功能区域包括基底材料，以及其中功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及在功能区域的至少一部分中将杂质引入到基底材料中以便在功能区域的所述至少一部分中减小功能区域的弹性模量和机械硬度中的至少一个。
根据各种实施例的用于加工微机械结构的方法可包括：提供衬底；以及将功能结构布置在衬底处；其中所述功能结构包括功能区域，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中功能区域的至少一部分包括非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)材料。
根据各种实施例的用于加工微机械结构的方法可包括：提供衬底；以及将功能层布置在衬底处；其中所述功能层包括功能区域，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及其中与功能区域的至少第二部分相比，功能区域的至少第一部分具有较小厚度，以使得与在所述至少第二部分中相比，功能区域的弹性模量和机械硬度中的至少一个在所述至少第一部分中较低。在一个或多个实施例中，功能层可包括薄膜或悬臂梁。在一个或多个实施例中，所述至少第一部分可位于薄膜或悬臂梁的悬挂或夹住点或区域。还可根据在本文中描述的一个或多个实施例配置微机械结构。
根据各种实施例的用于加工微机械结构的方法可包括：提供衬底；以及将功能层布置在衬底处；其中所述功能层包括功能区域，功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；其中功能层具有均匀的材料成分；以及其中与功能区域的至少第二部分相比，功能区域的至少第一部分具有较小厚度，以使得与在所述至少第二部分中相比，功能区域的弹性模量和机械硬度中的至少一个在所述至少第一部分中较低。在一个或多个实施例中，功能层可包括薄膜或悬臂梁。在一个或多个实施例中，所述至少第一部分可位于薄膜或悬臂梁的悬挂或夹住点或区域。还可根据在本文中描述的一个或多个实施例配置微机械结构。
根据各种实施例的用于加工微机械结构的方法可包括：将包括基底材料的功能结构布置在衬底处，以使得功能结构可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底在功能区域中偏转；以及在功能区域的至少一部分中利用杂质掺杂功能结构的基底材料以便在功能区域的所述至少一部分中减小基底材料的弹性模量和机械硬度中的至少一个。
根据各种实施例的用于加工微机械结构的方法可包括：将功能结构布置在衬底处，以使得功能结构的功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及将杂质引入到功能区域的至少第一部分中以便与与功能区域的所述至少第一部分相邻的功能区域的至少第二部分中的功能结构的弹性模量或机械硬度相比减小功能区域的所述至少第一部分中的功能结构的弹性模量和机械硬度中的至少一个。
根据各种实施例，所述功能结构、功能区域、所述至少第一部分和所述至少第二部分中的至少一个可包括无机材料或由无机材料形成。在各种实施例中，基底材料、杂质和/或它们的组合可以是无机的。
根据各种实施例，功能区域可包括在至少一个下面的方面彼此不同的至少一个第一部分和至少一个第二部分或由在至少一个下面的方面彼此不同的至少一个第一部分和至少一个第二部分形成：厚度、化学成分、杂质浓度、刚度、机械硬度和/或弹性模量。替代地或者另外，所述至少一个第一区域和所述至少一个第二区域可具有相同的基底材料。
根据各种实施例，功能区域(例如，它的至少一部分和/或至少另一部分)可包括非晶基底材料或由非晶基底材料形成。
根据各种实施例，弹性模量可被理解为拉应力除以外部应变。材料、区域或部分可响应于外部应变而拉长(拉应力)。拉应力可表示标准化拉长，换句话说，在施加外部应变之前的每个长度的拉长。外部应变可表示每个面积的力。所述面积可表示垂直于拉应力的方向的材料、区域或部分的横截面面积。例如由所述材料制成的区域或部分的横截面面积可由区域或部分的宽度和高度或者垂直于拉应力方向的两个其它相应延伸定义。施加的力与区域或部分的整个横截面面积成比例的所述区域或部分的弹性模量可与制成所述区域或部分的材料的弹性模量一致。区域或部分的弹性模量可被理解为基本上制成所述区域或部分的材料的弹性模量。弹性模量可被理解为材料参数并且在标准条件(273,15开尔文)给出。
尽管已参照特定实施例具体地示出和描述本发明，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可对其做出形式和细节上的各种变化。本发明的范围因此由所附权利要求指示，并且因此旨在包括落在权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化。

Claims (37)

1.一种微机械结构，包括：
衬底；和
功能结构，布置在衬底处；
其中所述功能结构包括功能区域，所述功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及
其中功能区域的至少一部分具有处于从大约5 GPa到大约70 GPa的范围中的弹性模量。
2.如权利要求1所述的微机械结构，其中所述至少一部分包括具有处于从大约1 g/cm3到大约16 g/cm3的范围中的密度的材料。
3.如权利要求1或2所述的微机械结构，其中所述至少一部分包括具有处于从大约1•10-6 /开尔文到大约6•10-6 /开尔文的范围中的热膨胀系数(CTE)的材料。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的微机械结构，其中所述至少一部分包括包含至少两种元素的化合物材料。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的微机械结构，其中所述至少一部分包括非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)。
6.如权利要求5所述的微机械结构，其中所述a-SiC:H具有处于从大约1 at.-%到大约99 at.-%的范围中的碳含量。
7.如权利要求5或6所述的微机械结构，其中所述a-SiC:H具有处于从大约1 at.-%到大约66 at.-%的范围中的氢含量。
8.如权利要求1至4中任何一项所述的微机械结构，其中所述至少一部分包括非晶氢化碳(a-C:H)。
9.如权利要求1至8中任何一项所述的微机械结构，其中所述至少一部分包括掺杂有杂质的基底材料。
10.如权利要求1至9中任何一项所述的微机械结构，其中所述功能结构包括薄膜或悬臂梁。
11.如权利要求1至10之一所述的微机械结构，其中所述功能结构包括薄膜或悬臂梁，以及其中所述至少一部分包括薄膜或悬臂梁的悬挂或夹住点或区域。
12.一种声换能器，包括如权利要求1至11中任何一项所述的微机械结构。
13.如权利要求12所述的声换能器，被配置为麦克风。
14.如权利要求12所述的声换能器，被配置为扬声器。
15.一种传感器，包括如权利要求1至11中任何一项所述的微机械结构。
16.一种微机械结构，包括：
衬底；和
功能结构，布置在衬底处；
其中所述功能结构包括功能区域，所述功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；
其中功能区域包括基底材料；以及
其中在功能区域的至少一部分中，基底材料掺杂有杂质，以使得与未掺杂有杂质或与所述至少一部分相比掺杂有较少杂质的功能区域的另一部分中的弹性模量和机械硬度相比，弹性模量和机械硬度中的至少一个在所述至少一部分中较低。
17.如权利要求16所述的微机械结构，其中所述至少一部分包括非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)。
18.一种微机械结构，包括：
衬底；和
功能结构，布置在衬底处；
其中所述功能结构包括功能区域，所述功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及
其中功能区域的至少一部分包括非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)材料。
19.一种用于加工微机械结构的方法，包括：
提供衬底；以及
将功能结构布置在衬底处；
其中所述功能结构包括功能区域，所述功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及
其中功能区域的至少一部分具有处于从大约5 GPa到大约70 GPa的范围中的弹性模量。
20.一种用于加工微机械结构的方法，包括：
提供衬底；
将功能结构布置在衬底处，其中所述功能结构包括功能区域，所述功能区域包括基底材料，以及其中功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及
在功能区域的至少一部分中将杂质引入到基底材料中以便在功能区域的所述至少一部分中减小功能区域的弹性模量和机械硬度中的至少一个。
21.如权利要求20所述的方法，其中将功能结构布置在衬底处包括在衬底处沉积至少一个层。
22.如权利要求21所述的方法，其中在衬底处沉积至少一个层包括气相沉积工艺。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述气相沉积工艺包括化学气相沉积(CVD)工艺。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述化学气相沉积工艺包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺。
25.如权利要求22所述的方法，其中所述气相沉积工艺包括物理气相沉积(PVD)工艺。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述物理气相沉积工艺包括溅射工艺。
27.如权利要求20至26中任何一项所述的方法，其中在将功能结构布置在衬底处之后执行将杂质引入到基底材料中。
28.如权利要求20至27中任何一项所述的方法，其中在将功能结构布置在衬底处之前执行将杂质引入到基底材料中。
29.如权利要求20至28中任何一项所述的方法，其中将杂质引入到基底材料中包括仅在功能区域的一部分中将杂质引入到基底材料中。
30.如权利要求20至29中任何一项所述的方法，其中将杂质引入到基底材料中包括在整个功能区域中将杂质引入到基底材料中。
31.如权利要求20至30中任何一项所述的方法，其中所述基底材料包括至少一种下面的材料：多晶硅、非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)、非晶氢化碳(a-C:H)、非晶氢化氮化硅(a-SiN:H)、非晶氢化碳氧化硅(a-SiCO:H)、铝、镓、锗、铟、砷、锑、镉、碲、硒、锌或它们与硅、碳、氮、氧、氢中的至少一个的组合。
32.如权利要求20至31中任何一项所述的方法，其中所述杂质包括至少一种下面的材料：磷、碳、氮、氧、硼、氟、镓、锗、砷。
33.如权利要求20至32中任何一项所述的方法，还包括：对具有引入的杂质的基底材料进行退火。
34.如权利要求33所述的方法，其中所述退火温度大于或等于大约600℃。
35.如权利要求33或34所述的方法，其中所述退火包括激光退火。
36.如权利要求33所述的方法，其中所述退火能够处于从大约300℃到大约2000℃的范围中。
37.一种用于加工微机械结构的方法，包括：
提供衬底；以及
将功能结构布置在衬底处；
其中所述功能结构包括功能区域，所述功能区域可响应于作用于功能区域的力而相对于衬底偏转；以及
其中功能区域的至少一部分包括非晶氢化碳化硅(a-SiC:H)材料。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019144370A1 (zh) * 2018-01-26 2019-08-01 刘端 Mems压电扬声器及其制备方法
CN110085735A (zh) * 2018-01-26 2019-08-02 安徽奥飞声学科技有限公司 Mems压电扬声器及其制备方法
CN112213004A (zh) * 2020-10-12 2021-01-12 哈尔滨工业大学 基于梯度弹性模量的大响应范围、高灵敏触觉传感器
CN113188690A (zh) * 2020-01-10 2021-07-30 横河电机株式会社 谐振压力传感器

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108569672B (zh) * 2017-03-13 2020-08-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 麦克风及其制造方法
JP7410935B2 (ja) 2018-05-24 2024-01-10 ザ リサーチ ファウンデーション フォー ザ ステイト ユニバーシティー オブ ニューヨーク 容量性センサ
CN109803217B (zh) * 2018-12-31 2021-06-15 瑞声声学科技(深圳)有限公司 压电式麦克风
US11197088B2 (en) * 2019-05-10 2021-12-07 Knowles Electronics, Llc MEMS microphone with acoustic relief channels
US11202153B2 (en) * 2019-07-29 2021-12-14 Fortemedia, Inc. MEMS microphone
CN110545514B (zh) * 2019-08-16 2021-01-08 瑞声声学科技(深圳)有限公司 压电式mems麦克风
CN110650420B (zh) * 2019-08-16 2021-01-08 瑞声声学科技(深圳)有限公司 压电式mems麦克风
CN110545511B (zh) * 2019-08-16 2021-05-07 瑞声声学科技(深圳)有限公司 压电式mems麦克风
DE102019124595A1 (de) 2019-09-12 2021-03-18 USound GmbH Verfahren zum Herstellen einer Wandlereinheit
CN114830520A (zh) * 2019-12-17 2022-07-29 株式会社村田制作所 换能器
CN111328005B (zh) * 2020-03-10 2021-09-10 瑞声声学科技(深圳)有限公司 压电式mems麦克风
CN112235697B (zh) * 2020-10-13 2022-01-14 歌尔微电子有限公司 敏感膜、mems麦克风及其制作方法
US20240092629A1 (en) * 2022-06-13 2024-03-21 Vibrant Microsystems Inc. Integrated mems electrostatic micro-speaker device and method
SE545977C2 (en) * 2022-12-22 2024-04-02 Myvox Ab A Micro-Electromechanical-System based Micro Speaker

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030119220A1 (en) * 2000-02-08 2003-06-26 Boston Microsystems, Inc. Micromechanical piezoelectric device
CN104902400A (zh) * 2014-03-06 2015-09-09 英飞凌科技股份有限公司 用于感测压力波以及环境压力的变化的mems传感器结构
CN105314590A (zh) * 2014-07-31 2016-02-10 英飞凌科技股份有限公司 微机械结构及其制作方法
CN105314587A (zh) * 2014-07-31 2016-02-10 英飞凌科技股份有限公司 微机械结构及其制造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5110373A (en) * 1988-09-13 1992-05-05 Nanostructures, Inc. Silicon membrane with controlled stress
US5576483A (en) * 1993-10-01 1996-11-19 Hysitron Incorporated Capacitive transducer with electrostatic actuation
ES2165315B1 (es) 2000-03-31 2003-08-01 Consejo Superior Investigacion Procedimiento de fabricacion de capas de carburo de silicio (sic) mediante implantacion ionica de carbono y recocidos.
US6392233B1 (en) * 2000-08-10 2002-05-21 Sarnoff Corporation Optomechanical radiant energy detector
AU2002331725A1 (en) * 2002-08-26 2004-03-11 International Business Machines Corporation Diaphragm activated micro-electromechanical switch
US7141915B2 (en) * 2003-07-22 2006-11-28 Ngk Insulators, Ltd. Actuator device
US20070121972A1 (en) * 2005-09-26 2007-05-31 Yamaha Corporation Capacitor microphone and diaphragm therefor
US8363864B2 (en) * 2008-09-25 2013-01-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Piezoelectric micro-acoustic transducer and method of fabricating the same
JP5409251B2 (ja) * 2008-11-19 2014-02-05 キヤノン株式会社 電気機械変換装置およびその製造方法
CN102089638A (zh) * 2009-09-02 2011-06-08 康达尔芯片设计有限公司 用于微机电系统传感器的微机电系统应力集中结构
US8507306B2 (en) * 2009-09-28 2013-08-13 Analog Devices, Inc. Reduced stiction MEMS device with exposed silicon carbide
US9271067B2 (en) * 2011-02-25 2016-02-23 Nokia Technologies Oy Transducer apparatus having a mechanical acoustic filter with movable blocking member
US8409900B2 (en) * 2011-04-19 2013-04-02 Eastman Kodak Company Fabricating MEMS composite transducer including compliant membrane
US8529021B2 (en) * 2011-04-19 2013-09-10 Eastman Kodak Company Continuous liquid ejection using compliant membrane transducer
US9731957B2 (en) * 2014-01-21 2017-08-15 Indian Institute Of Technology, Bombay Polymer anchored microelectromechanical system (MEMS) cantilever and method of fabricating the same
SG10201912466TA (en) * 2015-03-31 2020-02-27 Hoya Corp Magnetic-disk substrate, magnetic disk, and method for manufacturing magnetic-disk substrate
GB2551854B (en) * 2016-07-28 2019-03-27 Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd MEMS device and process

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030119220A1 (en) * 2000-02-08 2003-06-26 Boston Microsystems, Inc. Micromechanical piezoelectric device
CN104902400A (zh) * 2014-03-06 2015-09-09 英飞凌科技股份有限公司 用于感测压力波以及环境压力的变化的mems传感器结构
CN105314590A (zh) * 2014-07-31 2016-02-10 英飞凌科技股份有限公司 微机械结构及其制作方法
CN105314587A (zh) * 2014-07-31 2016-02-10 英飞凌科技股份有限公司 微机械结构及其制造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019144370A1 (zh) * 2018-01-26 2019-08-01 刘端 Mems压电扬声器及其制备方法
CN110085735A (zh) * 2018-01-26 2019-08-02 安徽奥飞声学科技有限公司 Mems压电扬声器及其制备方法
CN113188690A (zh) * 2020-01-10 2021-07-30 横河电机株式会社 谐振压力传感器
CN113188690B (zh) * 2020-01-10 2023-07-04 横河电机株式会社 谐振压力传感器
CN112213004A (zh) * 2020-10-12 2021-01-12 哈尔滨工业大学 基于梯度弹性模量的大响应范围、高灵敏触觉传感器

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