CN117412235A - 鲁棒的mems器件和用于制造mems器件的方法 - Google Patents
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Abstract
本公开的实施例涉及一种鲁棒的MEMS器件和用于制造MEMS器件的方法。MEMS器件包括第一膜结构，第一膜结构具有由单件的第一膜结构成形的强化区域，其中强化区域具有大于第一膜结构的邻接区域的层厚度。MEMS器件包括电极结构，其中电极结构与第一膜结构竖直地间隔开。
Description
发明领域
本公开涉及MEMS器件和用于制造这样的MEMS器件的方法。本公开尤其涉及具有膜的硅麦克风，以通过生成局部厚度不同的膜来增强膜的鲁棒性。
背景技术
具有诸如膜的移动结构的传感器或多或少面临着相同问题。膜需要实现足够的灵敏度以检测低信号电平，因此必须可以充分移动。另一方面，膜必须对超过标准操作状态的力、例如跌落或压力爆裂(burst)具有足够的鲁棒性。
可能需要灵敏并且鲁棒的传感器。
发明内容
根据实施例，MEMS器件包括第一膜结构，其中第一膜结构包括强化区域，其中强化区域具有大于第一膜结构的邻接区域的层厚度。MEMS器件包括电极结构，其中电极结构与第一膜结构竖直地间隔开。
用于制造这样的MEMS器件的方法包括使用硅的局部氧化LOCOS来制造第一膜结构的强化区域，以及将电极结构与第一膜结构竖直地间隔布置。
其他实施例在以下描述。
附图说明
在参考附图的同时在本文中描述根据本公开的实施例，在附图中：
图1是根据实施例的单膜MEMS器件的示意侧视图；
图2a示出了根据实施例的、包括层状电极结构的MEMS器件的示意侧视图；
图2b示出了图2a的MEMS器件的实现的内部截面的示意侧视图；
图2c示出了图2a的MEMS器件的实现的外部截面的示意侧视图；
图3示出了根据实施例的、具有夹持电极结构的双膜结构的MEMS器件示例的示意侧视图；
图4a至图4e示出了当执行根据实施例的方法时，可以获得的结构的示意侧视图。
具体实施方式
即使出现在不同的附图中，相同或等效的元件或具有相同或等效功能的元件在以下描述中由相同或等效的附图标记表示。
在以下描述中，阐述了多个细节以提供本公开的实施例的更彻底的解释。然而，本领域技术人员将了解，本发明的实施例可以在没有这些特定细节的情况下实践。在其它情况下，以框图形式来示出公知的结构和器件而不是详细地示出，以避免模糊本公开的实施例。此外，在下文中描述的不同实施例的特征可以彼此组合，除非另外特别指出。
本文中描述的实施例涉及微机电系统(MEMS)器件。MEMS器件可以包括一种或多种半导体材料，例如至少部分掺杂的半导体材料或未掺杂的半导体材料，诸如硅、砷化镓等、和/或其组合。可以备选地或另外地布置由其衍生的材料，诸如氮化硅(分别为SiN、Si3N4)、氧化硅(分别为SiOx，SiO2)等。备选地或另外地，其它材料(诸如金属材料，例如铝、铜、金、银、铂等)可以是MEMS结构中的一部分。
本文中描述的实施例可以涉及膜结构。这样的膜结构可以是梁状的膜结构或更圆的结构，例如圆的或圆形膜结构、方形膜结构或矩形膜结构。梁状膜可以在其边界条件方面不同于常规(例如圆形)膜。例如，圆形膜可以在其边缘或周边处被夹紧，从而梁状膜可以包括一些自由边缘。本文中描述的膜结构可以例如类似于在MEMS麦克风或MEMS扬声器中使用的膜结构而形成。可能地，本文中描述的膜结构在可挠曲区域或其部分中可挠曲。然而，与本文中描述的实施例有关的挠曲能力不是必需的。在受益于本文中公开的教导的同时，膜也可以不挠曲或保持不挠曲。
结合可以实现MEMS麦克风中的至少一部分的MEMS器件来解释本文中描述的实施例中的一些实施例。然而，本文中描述的实施例不限于MEMS麦克风。所描述的原理可以不受限制地应用于其它MEMS传感器和/或致动器。例如，MEMS传感器可以被实现为压力传感器或其它类型的传感器。致动器可以例如至少提供包括膜的扬声器、泵等的一部分。即，本文中描述的实施例的一个方面涉及诸如麦克风或扬声器的声音换能器，同时使用用于操作的膜的其他类型的传感器和/或致动器也可以受益于所描述的原理。
图1是根据实施例的MEMS器件10的示意侧视图。MEMS器件10包括膜结构12，膜结构12被配置为沿方向14挠曲，方向14可以至少在公差范围内与膜结构12的表面法线16平行，表面法线16垂直于一个或两个横向延伸方向。例如，膜结构12可以被布置以沿横向方向x和y延伸，同时膜结构的厚度可以与此垂直地沿示例笛卡尔坐标系的z方向布置。因此，沿着膜结构12的方向14可以被标记为与表面法线16一样可以垂直于z方向。
膜结构14可以包括强化区域18，其可以理解为膜结构12沿横向方向x和/或y的延伸的一部分。在强化区域18中，当与膜结构12的具有层厚度221的邻接区域241和/或242相比时，膜结构12可以包括更大的层厚度222。
与层厚度221相比时，层厚度222的增加可以较大，或者当与可以提供在例如1％、2％或5％范围内的变化的制造公差相比时，层厚度222的增加甚至可以明显较大。例如，层厚度221可以在至少10nm且至多10μm，至少20nm且至多5μm，或至少100nm且至多1μm的范围内，例如约315nm。与此相比，层厚度222可以增加至少20％、至少50％、至少80％或甚至更多。例如，315nm的层厚度可以被增加到至少400nm且至多2μm、至少500nm且至多1.5μm、或至少600nm且至多1μm，例如760nm。
例如在层厚度连续变化(如果沿x和/或y方向增加)的情况下，层厚度222可以与层厚度在强化区域18内部的最大值有关。与增加有关的膜的形状也可以不连续，例如膜被形成为一种正方形或砖墙等。
强化区域18可以由与膜结构12的材料相同或不同的材料形成。例如，其可以与膜结构12一体成形，即，其可以与膜结构12集成式地形成。然而，在例如将膜结构沉积到强化材料26上或将强化材料26沉积到膜结构上的期间，可以例如基于所使用的沉积工艺来实现将强化区域18中的附加强化材料26机械地连接到膜结构12的材料的其他方式。
例如，可以通过布置或沉积附加材料26来将附加材料26布置在膜结构12处或反之亦然，以在与邻接区域24相比时增加强化区域中的层厚度222。可以例如通过使用附加的工艺或工艺步骤来布置附加材料26以将材料26附接在膜结构12处，这样的附加步骤可以在提供膜之前或之后执行。备选地或另外地，可以从膜结构12中(例如在邻接区域241和/或242中)局部地去除材料，使得材料26可以至少部分地形成这样的工艺的剩余部分。备选地或另外地，膜结构12可以被形成以包括材料26和强化区域，例如通过使用与邻接区域241和/或242相比时在强化区域中沉积更多材料的沉积工艺等。
MEMS器件10包括与膜结构12竖直间隔开的电极结构28。作为与膜结构12竖直分开的间隔，其可以被理解为在膜结构12和电极结构28之间具有沿挠曲方向14的距离。当被投影到平行于x/y方向的平面中时，膜结构12和电极结构28可以至少部分地重叠。电极结构28可以理解为例如当MEMS器件10形成MEMS麦克风的一部分时的背板结构。电极结构28沿x、y和/或z方向可以具有与膜结构12相比相同或不同的大小。
膜结构12可以形成为至少局部导电，以允许在膜结构12和电极结构28之间施加电势，电势可以提供用于将MEMS器件10操作为传感器和/或致动器的基础。
强化区域18可以允许通过使用单一配置来组合施加于膜结构的不同要求。当在邻接区域241和/或242中使用相对薄的膜时，可以实现高柔度，高柔度可以在x/y方向上允许膜的微小芯片面积和/或微小延伸。同时，强化区域可以通过提供膜结构的高鲁棒性来允许高柔度。根据实施例，强化区域布置在膜结构12的如下地点或位置处：在MEMS器件10的操作状态期间、MEMS器件的过载状态期间、和/或MEMS器件的误用状态期间，该地点或位置经受局部增加的机械应力。例如，在膜结构12处预期或可能面临较高机械负荷的情况下，可以局部地对膜进行强化以避免损坏。
这样的位置可以布置在以下区域处：在此，膜被配置或预期紧靠其它结构的区域或面临弯曲和/或拉伸所导致的高应力。
膜结构12可以包括单个或多个强化区域18。在膜结构12处实现多个强化区域18可以允许针对一些或所有强化区域使用相同的层厚度222，但也可以存在关于沿不同强化区域实施的层厚度的偏差。
虽然被图示为面对电极结构28，但是强化区域也可以被布置在膜结构12背离电极结构28的一侧。
图2a示出了根据实施例的MEMS器件20的示意侧视图。MEMS器件20可以包括层状电极结构28，层状电极结构28可以具有一个或多个绝缘层321和/或322和/或至少一个导电层34，该层可以通过电接触部361接触以施加和/或接收电势。
膜结构12可以包括一个或多个n个强化区域181至18n。参数n可以是至少1、至少2、至少5、至少10、至少100或甚至1000或更大值。例如，强化区域181和/或184可以布置在膜结构12被夹紧或配置为紧靠支撑结构38(例如衬底等)的区域中。膜结构12可以经由电接触部362电连接，电接触部362可以允许获得和/或感测电接触部361和362之间的电势差。
强化区域182、183和/或18n可以布置在隆起部或凸块421至423或适用于为膜结构12提供机械接触或紧靠区域的其它结构的位置处，以在该位置处强化膜结构12的机械结构。即，当对隆起部或凸块421至423进行投影时，其可以分别与强化区域182、183、18n部分或完全地重叠。虽然不一定以这样的方式实现，但是隆起部或凸块421至423中的至少一者可以用作抗静摩擦凸块。
由于强化区域182，183和18n预期经受局部增加的机械应力，在强化区域181和184处的夹紧区域或紧靠区域是针对关键位置的示例。这样的局部增加的机械应力可能发生在操作状态以及过载状态或误用状态(例如，使器件跌落或使器件机械过载)期间。MEMS器件20可以在这样的关键位置处示出相对厚的膜，以增加在那些区域处的鲁棒性，并且可以在其他区域中示出相对薄的膜，以增加灵敏度或保持高灵敏度。这可以结合以跳过褶皱。邻接区域241至24j可以邻近强化区域布置。然而，在例如强化区域181至18m中的一个或多个强化区域形成为岛状结构等的情况下，邻接区域241至24j可以至少部分地彼此连接或者可以形成共同邻接区域。
图2b示出了MEMS器件20的实现的示意侧视图，特别是其部分441。图2b出了绝缘层321和322，这些绝缘层将导电层34和抗静摩擦凸块422夹持在中间。如图2b可见，膜结构12的强化区域183可以布置在相对于布置在电极结构28处的凸块或隆起部对准的位置。这样的凸块或隆起部422，例如抗静摩擦凸块，可以另外地或作为备选地布置在膜结构12处。例如，在与这样的凸块或隆起部相对的一侧，强化材料可以被布置以形成强化区域。这不会阻止在与凸块或隆起部相同的一侧具有强化区域的附加材料。在图2b所示的示例中，凸块或隆起部，即抗静摩擦凸块422可以朝向膜结构12被定向。还如图2b中图示的，强化区域183可以被布置为包括层厚度22到邻接区域242和/或243的平缓过渡或无级过渡。根据其他实施例，过渡可以包括台阶，即陡峭过渡或瞬时过渡。
当再次参考回图2a时，通过图2c中这样的结构的实现的示意侧视图示出其部分442。当部分441表示膜结构12的可挠曲区域46的至少一部分时，部分442可以被视为邻接挠曲区域441的夹紧边界区域48。在可挠曲区域46和夹紧区域481和482之间，可表示地存在边界线52。夹紧边界区域48可以沿着可挠曲区域46的边界线52邻接可挠曲区域46。强化区域184布置在边界线处，即，与指示增加的机械应力的区域的边界线重叠。在图2c中示出可选层53，2c中的亮(bright)层可以是例如包括氧化物的牺牲层的至少一部分。层53可以布置在可能膜12下面的位置处。在与可移动膜12重叠的区域中，可以将层53刻蚀掉。备选地或另外地，在膜12被固定的区域中，可以保留层53。
图3示出了根据实施例的示例MEMS器件30的示意侧视图。虽然MEMS器件20可以实现例如具有单膜结构的单背板声音换能器，但是MEMS器件30可以实现密封的双膜SDM器件。这样的器件可以包括膜结构121和相对的膜结构122，膜结构121和膜结构122可以由例如形成为柱状结构的机械连接元件541至544间隔开，并且具有夹在其间的电极结构28。例如，膜结构121可以适用于毗邻凸块结构441、442和/或443，凸块结构441、442和/或443可以分别通过实现强化区域182、184、187来选址。备选地或另外地，凸块结构444、445和/或446可以适用于毗邻电极结构28。尽管未示出，但是膜结构122可以包括在其侧面561和/或侧面562上的对应位置处的强化区域。备选地或另外地，强化区域183、185、186和/或188可以布置在膜结构121和/或122处，在这些位置处机械连接元件541、542、543和/或544布置在相应电极结构121和/或122的相同或相对侧上。备选地或另外地，强化区域181和189可以在边界线521和/或522的区域中一起实现或彼此独立地实现。
膜结构121和122可以电连接到接触部361和/或363。以类似的方式，电极结构28可以经由电接触部362电连接。可选地，MEMS器件30可以包括一个或多个通风孔58，以促进膜结构121和/或122移动。根据实施例，诸如MEMS器件30的MEMS器件除了第一膜结构之外可以包括第二膜结构，其中电极结构28可以布置在第一膜结构121和第二膜结构122之间。膜结构121和122可以各自分别包括可挠曲部分或可挠曲区域461，462。可挠曲部分461和462可以借助至少一个机械连接元件54彼此机械连接或耦合，同时与电极结构28机械地解耦合。膜结构122的可挠曲区域462和夹紧区域482可以被布置以沿着边界线523和/或524彼此邻接。
尽管未在图3中示出，但是膜结构122可以包括一个或多个强化区域，强化区域也被形成为膜结构122的单个部件。这样的强化区域可以包括比结合图1中的膜结构12描述的邻接区域更大的层厚度。根据实施例，膜结构122的强化区域可以包括层厚度到邻接区域的平缓过渡或无级过渡。如结合膜结构121所描述的，膜结构122的位置在MEMS器件的操作状态、过载状态和/或误用状态期间经受局部增加的机械应力。
根据本文中描述的实施例的另一个方面，膜结构121和/或122可以包括强化结构或局部强化件62，强化结构或局部强化件62可以布置在膜结构连接到至少一个机械连接元件54的耦合位置处、或在膜结构122被夹紧的区域中(例如在边界线523处)。强化结构621、622、623和/或624可以包括例如与膜结构本身材料相比硬度更高的材料。例如，可以使用诸如氮化硅等的材料来强化硅基膜结构。这样的材料可以允许使用用于使一个或多个区域绝缘的材料。
如结合MEMS器件10和/或20所描述的，图3中未示出的相应强化区域可以布置在相对于布置在电极结构和/或膜结构122处的凸块或隆起部对准的位置。电极结构28上的这样的凸块或隆起部(例如，抗静摩擦凸块)可以朝向膜结构122被定向。
可以适用于紧靠支撑结构38的强化区域181和/或189可以根据山丘状结构形成，但是作为备选可以形成为如环形结构，例如强化区域具有减少的厚度、或者甚至在中心区域或内部部分中不存在强化区域，例如以便在其中容纳紧靠强化区域的支撑结构38的边缘。
当与形成要补偿的应力源的结构相比时，强化区域181至189可以沿x方向和/或y方向具有较大延伸。例如，诸如凸块441、442和443的隆起部或凸块可以提供紧靠膜结构121的相对小的表面。这可以允许例如2μm、3μm、4μm或其他合适值的强化区域182、184和/或187的延伸或直径足以例如将1、2、3或更大的倍数应用于应力源的延伸。
可以通过使用尺寸为所述尺寸相同倍、两倍、三倍或四倍或更多倍(例如在6μm与8μm之间的范围内)的强化区域183、185和/或188，来补偿耦合结构62的、沿x方向例如约2μm的延伸。
另一方面，在制造和/或操作期间的公差可能导致不确定性和/或较大面积的应力产生(其可以通过实现较大面积的相应强化区域来解决)。另一方面，例如，可以通过使用蚀刻工艺来生成支撑结构38的边缘，使得蚀刻边缘相对于z方向倾斜。例如，这可以与正负20μm的公差一起出现，并且强化区域189的、具有例如所述尺寸的两倍或例如40μm的延伸可以允许补偿这样的公差。
在将膜结构121和/或122视为矩形、圆形或椭圆形结构时，强化区域181和189还可以形成组合的、分段的或均匀的强化区域，例如具有圆形或椭圆形形状。
根据实施例，当与导致要补偿的应力的结构相比时，相应的强化区域至少具有相同尺寸。根据其他实施例，强化区域更大，例如具有2、3、4或更大倍数的尺寸。
在参考图4a至图4e中图示的方法的同时，解释了产生或获得MEMS器件10和/或20的膜结构12或MEMS器件30的膜结构121的变化层厚度的一种可能实现。
图4a示出了局部氧化的步骤，例如，执行对可以包括例如硅材料的衬底64的局部氧化。可以将这样的步骤视为通过例如使用掩模68至少部分地氧化衬底64来获得氧化物材料66的硅的局部氧化(LOCOS)。
通过如图4b所示的去除氧化物材料66，可以获得凹槽72，凹槽72可以具有例如至多为1μm或在1μm范围内的深度，例如至少10nm、至少100nm或至少300nm，例如500nm或低于1μm或约1μm的不同值。
图4c示出了通过对正硅酸乙酯(TEOS，例如，C8H20O4Si)执行沉积并且对例如氧化物层72(例如，氧化硅SiO2)执行沉积，随后对半导体层74(诸如硅层，特别是多晶硅层)执行沉积来进一步处理图4b的衬底64的示例。
如图4d所示，可以例如通过使用例如化学机械抛光(CMP)工艺来获得平坦表面，以去除随后可以形成强化区域18的区域72之外的至少一部分层74。使用该平坦化的表面，可以再次沉积与层74相同的材料以均匀地增加层厚度，从而在区域72中和其外部获得变化的厚度。
在图4e中所图示的步骤可以用于再次沉积多晶硅，并且可以允许之后继续进行标准工艺以安装或使用所获得的膜结构。包括如图4a至图4e中所图示的步骤的工艺可以称为局部较厚膜(LTM)工艺。这样的工艺可以用于单背板器件以及密封的双膜器件。尽管将膜结构12、121和/或122描述为可挠曲的，但这样的特征不强制。不挠曲的结构也可以受益于强化区域。局部强化可以在提供高灵敏度的同时提供改善的鲁棒性。通过使用局部较厚膜，引入强化结构中的应力可以被分布以允许均匀的应力分布或至少更均匀的应力分布。
如图4a至图4e所示，根据本文中描述的实施例的用于制造MEMS器件的方法可以包括使用LOCOS工艺制造膜结构的强化区域。备选地或甚至组合地，可以使用在强化区域处获得蚀刻凹槽的锥形边缘的蚀刻过程来制造强化区域。这样的边缘可以相对于膜结构121和/或122的主表面的表面法线倾斜。例如，这样的蚀刻工艺可以包括例如通过破坏注入和/或通过使用掺杂氧化物的、具有锥形边缘的湿法氧化硅(SiO)蚀刻。当与LOCOS工艺相比时，在例如MEMS器件30的结构(例如诸如膜结构122)较硬或甚至不能够利用LOCOS工艺处理的情况下，可以利用较低的努力来实现这样的蚀刻工艺。此外，在图4a至图4e中未示出，方法可以包括将电极结构28与膜结构竖直地间隔布置。如图4a至图4e所示，方法可以附加地图4b的包括氧化物蚀刻的步骤、图4c的强化材料(TEOS、SiON/氧化硅/氮化硅、多晶硅)的沉积、图4d的平面化(CMP)和/或图4e的膜材料的标准沉积。
如图3所示，根据实施例的方法可以实现为包括以电极结构被布置在膜结构121和122之间的方式来布置第二膜结构。这样的方法可以包括使用LOCOS工艺来制造第二膜结构122的强化区域，该LOCOS工艺也可以用于随后插入强化结构62的材料。作为备选或甚至组合，可以使用提供所获得的凹槽的呈锥形或相对于蚀刻结构的表面法线倾斜的边缘的蚀刻工艺。根据实施例，不同的MEMS器件可以被不同地制造。例如，可以使用LOCOS工艺或所描述的蚀刻工艺来制造MEMS器件20。尽管不排除将LOCOS工艺用于膜结构121和122两者，但可以通过使用蚀刻工艺来制造具有双膜结构的MEMS器件(诸如MEMS器件30)，例如至少针对膜结构122，在将LOCOS工艺用于膜结构121时允许组合蚀刻工艺与LOCOS工艺和/或允许将蚀刻工艺也用于制造膜结构121。强化区域18可以根据两种选择生成。
实施例(尤其)提供了具有局部不同厚度的传感器膜，以在保持灵敏度的同时实现高鲁棒性。在用于制造诸如硅麦克风的MEMS器件的工艺流程中使用LOCOS工艺，可以使用标准CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺来实现这些不同的厚度。这样的工艺流程可以产生具有从较厚区域到较薄区域的平滑过渡的加厚结构，并且因此可以避免在这些点处集中高应力。这对于膜可能是相关的，其至少在一定程度上或者甚至大部分可以是与应力和结构一起确定灵敏度的厚度。因此，较厚的结构可以是实现鲁棒性的目标，而矛盾的要求可能导向用于实现高灵敏度的薄的膜。实施例允许在提供解决方案的同时组合这两个目标。
实施例允许在膜的所有位置中不相等地存在的应力由于例如过载而集中的区域处提供强化，以避免器件在这些位置处失效。根据实施例，传感器膜可以以局部具有较高厚度的方式构造，以在关键区域中获得高鲁棒性，其中在膜的较大区域中，厚度可以被减小或保持较低以获得所需的高灵敏度。
根据第一方面，MEMS器件包括：
第一膜结构(12；121)，其中第一膜结构(12；121)包括由单件的第一膜结构成形的强化区域(18；181至189)，其中强化区域(18；181至189)具有大于第一膜结构(12；121)的邻接区域(24；241至242)的层厚度(222)，以及
电极结构(28)，其中电极结构(28)与第一膜结构(12；121)竖直地间隔开。
根据参考第一方面的第二方面，第一膜结构(12；121)的强化区域(18；181至189)被布置在膜结构的一个位置处，所述位置在以下状态中的至少一个状态期间经受局部增加的机械应力的位置处：MEMS器件的操作状态、MEMS器件的过载状态、以及MEMS器件的误用状态。
根据参考第一方面和第二方面的第三方面，第一膜结构(12；121)的强化区域(18；181至189)被布置在相对于凸块(421至423)或隆起部对准的位置，凸块(421至423)或隆起部被布置在电极结构(28)处或第一膜结构(12；121)处。
根据参考第三方面的第四方面，电极结构(28)上的凸块(421至423)或隆起部朝向第一膜结构(12；121)被定向。
根据参考前述各方面中的任一方面的第五方面，第一膜结构(12；121)的强化区域(18；181至189)被布置为包括层厚度(222)到第一膜结构(12；121)的邻接区域(24；241至242)的平缓过渡或无级过渡。
根据参考前述各方面中的任一方面的第六方面，第一膜结构(12；121)包括可挠曲区域(46；461)和夹紧边界区域，其中夹紧边界区域沿着可挠曲区域(46；461)的边界线邻接可挠曲区域(46；461)，其中第一膜结构(12；121)的强化区域(18；181至189)被布置在边界线处。
根据参考前述任一方面的第七方面，MEMS器件还包括：
第二膜结构(122)，其中电极结构(28)被布置在第一膜结构和第二膜结构(121至122)之间，其中第一膜结构和第二膜结构(121至122)各自包括可挠曲区域(461至462)，并且其中第一膜结构和第二膜结构(121至122)的可挠曲区域(461至462)借助至少一个机械连接元件(541至543)彼此机械地耦合、并且与电极结构(28)机械地解耦合。
根据参考第七方面的第八方面，第二膜结构(122)包括强化区域(18；181至189)，其中第二膜结构(122)的强化区域(18；181至189)具有大于第二膜结构(122)的邻接区域(24；241至242)的层厚度(222)，并且其中第二膜结构(122)的强化区域(18；181至189)被布置为包括层厚度(222)到第二膜结构(122)的邻接区域(24；241至242)的平缓过渡或无级过渡。
根据参考第八方面的第九方面，第二膜结构(122)的强化区域(18；181至189)被布置在第二膜结构(122)的一个位置处，所述位置在以下状态中的至少一个状态期间经受局部增加的机械应力的位置处：MEMS器件的操作状态、MEMS器件的过载状态、以及MEMS器件的误用状态。
根据参考第七方面至第九方面中的任一方面的第十方面，其中第一膜结构和第二膜结构(121至122)中的至少一者包括在与至少一个机械连接元件的耦合位置处的强化区域(18；181至189)。
根据参考第八方面至第十方面中的任一方面的第十一方面，第二膜结构(122)的强化区域被布置在相对于凸块(444至446)或隆起部对准的位置，凸块(444至446)或隆起部被布置在电极结构(28)处或第二膜结构(122)处。
根据参考第十一方面的第十二方面，电极结构(28)上的凸块或隆起部朝向第二膜结构(122)被定向。
根据参考第八方面至第十二方面中的任一方面的第十三方面，第二膜结构(122)包括可挠曲区域(462)和夹紧边界区域(482)，其中夹紧边界区域(482)沿着可挠曲区域(462)的边界线(524)邻接可挠曲区域(462)，其中第二膜结构(122)的强化区域(18；181至189)被布置在边界线(524)处。
根据第十四方面，用于制造根据前述各方面中的任一方面的MEMS器件的方法，包括：
使用LOCOS工艺(LOCOS＝硅的局部氧化)或使用用于获得凹槽的锥形边缘的刻蚀工艺来制造第一膜结构(12；121)的强化区域(18；181至189)，以及
将电极结构(28)与第一膜结构(12；121)竖直地间隔布置。
根据参考第十四方面的第十五方面，方法还包括：
以电极结构(28)被布置在第一膜结构和第二膜结构(121至122)之间的方式来布置第二膜结构(122)，以及
使用LOCOS工艺(LOCOS＝硅的局部氧化)或使用用于获得凹槽的锥形边缘的刻蚀工艺来制造第二膜结构(122)的强化区域。
虽然已经在装置的上下文中描述了一些方面，但是清楚的是，这些方面还表示对应方法的描述，其中框或器件对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面还表示对对应装置的对应框或项目或特征的描述。
上述实施例仅用于说明本公开的原理。应当理解，本文中描述的布置和细节的修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，意图仅由所附专利权利要求的范围来限制，而不是由通过本文中实施例的描述和解释呈现的具体细节来限制。
Claims (15)
1.一种MEMS器件，包括：
第一膜结构(12；121)，其中所述第一膜结构(12；121)包括强化区域(18；181至189)，其中所述强化区域(18；181至189)具有大于所述第一膜结构(12；121)的邻接区域(24；241至242)的层厚度(222)，以及
电极结构(28)，其中所述电极结构(28)与所述第一膜结构(12；121)竖直地间隔开。
2.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中所述第一膜结构(12；121)的强化区域(18；181至189)被布置在所述膜结构的一个位置处，所述位置在以下状态中的至少一个状态期间经受局部增加的机械应力：所述MEMS器件的操作状态、所述MEMS器件的过载状态、以及所述MEMS器件的误用状态。
3.根据权利要求1或2所述的MEMS器件，其中所述第一膜结构(12；121)的强化区域(18；181至189)被布置在相对于凸块(421至423)或隆起部对准的位置，所述凸块或隆起部被布置在所述电极结构(28)处或所述第一膜结构(12；121)处。
4.根据权利要求3所述的MEMS器件，其中所述电极结构(28)上的所述凸块(421至423)或隆起部朝向所述第一膜结构(12；121)被定向。
5.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的MEMS器件，其中所述第一膜结构(12；121)的强化区域(18；181至189)被布置为包括所述层厚度(222)到所述第一膜结构(12；121)的邻接区域(24；241至242)的平缓过渡或无级过渡。
6.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的MEMS器件，其中所述第一膜结构(12；121)包括可挠曲区域(46；461)和夹紧边界区域，其中所述夹紧边界区域沿着所述可挠曲区域(46；461)的边界线邻接所述可挠曲区域(46；461)，其中所述第一膜结构(12；121)的强化区域(18；181至189)被布置在所述边界线处。
7.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的MEMS器件，还包括：
第二膜结构(122)，其中所述电极结构(28)被布置在所述第一膜结构和第二膜结构(121至122)之间，其中所述第一膜结构和第二膜结构(121至122)各自包括可挠曲区域(461至462)，并且其中所述第一膜结构和第二膜结构(121至122)的所述可挠曲区域(461至462)借助至少一个机械连接元件(541至543)彼此机械地耦合、并且与所述电极结构(28)机械地解耦合。
8.根据权利要求7所述的MEMS器件，其中所述第二膜结构(122)包括强化区域(18；181至189)，其中所述第二膜结构(122)的强化区域(18；181至189)具有大于所述第二膜结构(122)的邻接区域(24；241至242)的层厚度(222)，并且其中所述第二膜结构(122)的强化区域(18；181至189)被布置为包括所述层厚度(222)到所述第二膜结构(122)的邻接区域(24；241至242)的平缓过渡或无级过渡。
9.根据权利要求8所述的MEMS器件，其中所述第二膜结构(122)的强化区域(18；181至189)被布置在所述第二膜结构(122)的一个位置处，所述位置在以下状态中的至少一个状态期间经受局部增加的机械应力：所述MEMS器件的操作状态、所述MEMS器件的过载状态、以及所述MEMS器件的误用状态。
10.根据权利要求7至9中任一项权利要求所述的MEMS器件，其中所述第一膜结构和第二膜结构(121至122)中的至少一者包括在与所述至少一个机械连接元件的耦合位置处的强化区域(18；181至189)。
11.根据权利要求8至10中任一项权利要求所述的MEMS器件，其中所述第二膜结构(122)的强化区域被布置在相对于凸块(444至446)或隆起部对准的位置，所述凸块(444至446)或隆起部被布置在所述电极结构(28)处或所述第二膜结构(122)处。
12.根据权利要求11所述的MEMS器件，其中所述电极结构(28)上的所述凸块或隆起部朝向所述第二膜结构(122)被定向。
13.根据权利要求8至12中任一项权利要求所述的MEMS器件，其中所述第二膜结构(122)包括可挠曲区域(462)和夹紧边界区域(482)，其中所述夹紧边界区域(482)沿着所述可挠曲区域(462)的边界线(524)邻接所述可挠曲区域(462)，其中所述第二膜结构(122)的强化区域(18；181至189)被布置在所述边界线(524)处。
14.一种用于制造根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的MEMS器件的方法，包括：
使用硅的局部氧化LOCOS工艺或使用用于获得凹槽的锥形边缘的刻蚀工艺来制造所述第一膜结构(12；121)的强化区域(18；181至189)，以及
将所述电极结构(28)与所述第一膜结构(12；121)竖直地间隔布置。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
以将所述电极结构(28)布置在所述第一膜结构和第二膜结构(121至122)之间的方式来布置所述第二膜结构(122)，以及
使用硅的局部氧化LOCOS工艺或使用用于获得凹槽的锥形边缘的刻蚀工艺来制造所述第二膜结构(122)的强化区域。
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| KR20240010431A (ko) | 2024-01-23 |
| US20240017986A1 (en) | 2024-01-18 |
| EP4307716A1 (en) | 2024-01-17 |
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| PB01 | Publication | ||
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