DE102015213757A1 - Mikromechanische Struktur und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Mikromechanische Struktur und Verfahren zur Herstellung derselben Download PDF

Info

Publication number
DE102015213757A1
DE102015213757A1 DE102015213757.0A DE102015213757A DE102015213757A1 DE 102015213757 A1 DE102015213757 A1 DE 102015213757A1 DE 102015213757 A DE102015213757 A DE 102015213757A DE 102015213757 A1 DE102015213757 A1 DE 102015213757A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
base layer
functional
conductive base
micromechanical
stiffening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102015213757.0A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102015213757B4 (de
Inventor
Guenter Denifl
Tobias Frischmuth
Thomas Grille
Ursula Hedenig
Peter Irsigler
Markus Kahn
Daniel Maurer
Ulrich Schmid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of DE102015213757A1 publication Critical patent/DE102015213757A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102015213757B4 publication Critical patent/DE102015213757B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00642—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for improving the physical properties of a device
    • B81C1/0065—Mechanical properties
    • B81C1/00658—Treatments for improving the stiffness of a vibrating element
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0257—Microphones or microspeakers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0127—Diaphragms, i.e. structures separating two media that can control the passage from one medium to another; Membranes, i.e. diaphragms with filtering function
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2307/00—Details of diaphragms or cones for electromechanical transducers, their suspension or their manufacture covered by H04R7/00 or H04R31/003, not provided for in any of its subgroups
    • H04R2307/023—Diaphragms comprising ceramic-like materials, e.g. pure ceramic, glass, boride, nitride, carbide, mica and carbon materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Eine mikromechanische Struktur umfasst ein Substrat und eine funktionelle Struktur, die auf dem Substrat angeordnet ist. Die funktionelle Struktur umfasst ein funktionelles Gebiet, das in Bezug auf das Substrat ansprechend auf eine Kraft, die auf das funktionelle Gebiet einwirkt, auslenkbar ist. Die funktionelle Struktur umfasst ferner eine leitfähige Basisschicht, die ein leitfähiges Basisschichtmaterial aufweist. Die leitfähige Basisschicht umfasst sektional in einer Versteifungssektion ein Kohlenstoff Material, so dass eine Kohlenstoff Konzentration des Kohlenstoff Materials im leitfähigen Basisschichtmaterial wenigstens 1014 pro cm3 beträgt und wenigstens um einen Faktor von 103 höher ist als im leitfähigen Basisschichtmaterial angrenzend an die Versteifungssektion.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung bezieht sich auf mikromechanische Strukturen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen leitfähigen und robusten mikroelektromechanischen Strukturdünnfilm über ein Einbringen von Kohlenstoff-, Sauerstoff- und/oder Stickstoff-Materialien. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Einbringen von Kohlenstoff-, Sauerstoff und/oder Stickstoff Materialien zur Herstellung eines Mikro- und/oder Nano-Verbundstoffs.
  • HINTERGRUND
  • Der Ausdruck „mikroelektromechanisches System” (MEMS) oder „mikromechanisches System/mikromechanische Struktur” wird häufig verwendet, um auf kleine integrierte Vorrichtungen oder -systeme Bezug zu nehmen, die elektrische und mechanische Komponenten kombinieren. Wenn das Hauptaugenmerk auf die mikromechanischen Teile gelegt wird, kann der Ausdruck „mikromechanisches System” verwendet werden, um kleine integrierte Vorrichtungen oder -systeme zu beschreiben, die ein oder mehrere mikromechanische Elemente umfassen und möglicherweise, jedoch nicht notwendigerweise, elektrische Komponenten und/oder elektronische Komponenten.
  • Mikromechanische Systeme können beispielsweise als Betätiger, Wandler oder Sensoren, z. B. Drucksensoren, verwendet werden. Drucksensoren sind heutzutage Massenprodukte in der Automobilelektronik und Unterhaltungselektronik. Für viele dieser Anwendungen werden Systeme verwendet, bei denen der Sensor in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC, application-specific integrated circuit) integriert ist. Infineon Technologies AG bietet beispielsweise ein solches System als Seiten-Airbag-Sensor an.
  • Insbesondere können die mechanisch aktiven Elemente eines mikromechanischen Systems typischerweise relativ komplexe Strukturen erfordern, wie Vertiefungen, Balken, Ausleger, Unterschneidungen, Hohlräume, etc. Moglicherweise ist eine relativ hohe Anzahl von Herstellungsschritten notwendig. Ferner kann es nötig sein, dass der Prozess, der zur Vornahme des mikromechanischen Systems verwendet wird, mit möglichen nachfolgenden Herstellungsschritten kompatibel ist, die beispielsweise zur Erzeugung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten verwendet werden.
  • Mikromechanische Systeme oder Strukturen (MMS) können auslenkbare Strukturen wie Membranen umfassen. Eine mikroelektromechanische Struktur (MEMS) kann eine oder mehrere mikromechanische Strukturen umfassen, deren auslenkbare Struktur elektrisch ausgelenkt werden kann (Betätiger). Alternativ dazu oder zusätzlich kann die MEMS ein elektrisches Signal ansprechend auf eine Auslenkung der auslenkbaren Struktur der MMS liefern (Sensor). Eine Bewegung der ausgelenkten Struktur kann zu mechanischem Stress führen. So besteht ein Bedarf, mikromechanische Strukturen mit verbesserter Haltbarkeit und/oder Auslenkleistung vorzusehen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Erfinder haben gefunden, dass eine Haltbarkeit und/oder Auslenkleistung einer mikromechanischen Struktur verbessert werden kann, wenn eine Härte der auslenkbaren Struktur lokal in einer Sektion erhöht wird. Eine Härte der auslenkbaren Struktur kann sektional erhöht werden, beispielsweise in Stress ausgesetzten Sektionen, durch sektionales Implantieren eines Kohlenstoff-Materials in die Struktur, so dass eine Belastbarkeit der auslenkbaren Struktur erhöht werden kann und/oder so dass ein Volumen davon verringert werden kann.
  • Ausführungsformen sehen eine mikromechanische Struktur vor, welche ein Substrat und eine funktionelle Struktur umfasst, die auf dem Substrat angeordnet ist. Die funktionelle Struktur umfasst ein funktionelles Gebiet, das in Bezug auf das Substrat ansprechend auf eine Kraft, die auf das funktionelle Gebiet einwirkt, auslenkbar ist. Die funktionelle Struktur umfasst eine leitfähige Basisschicht mit einem Basisschichtmaterial. Das leitfähige Basisschichtmaterial umfasst sektional in einer Versteifungssektion ein Kohlenstoff-Material, so dass eine Kohlenstoff-Konzentration des Kohlenstoff-Materials im leitfähigen Basisschichtmaterial wenigstens 1014 (1e+14) pro cm3 (Kubikzentimeter) beträgt und wenigstens um einen Faktor von 103 (1e+3) höher ist als das leitfähige Basisschichtmaterial angrenzend an die Versteifungssektion.
  • Eine weitere Ausführungsform sieht ein Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur vor. Das Verfahren umfasst ein Vorsehen eines Substrats und ein Anordnen einer funktionellen Struktur mit einer leitfähigen Basisschicht, die ein leitfähiges Basisschichtmaterial aufweist, auf dem Substrat, so dass die funktionelle Struktur in einem funktionellen Gebiet in Bezug auf das Substrat ansprechend auf eine Kraft, die auf das funktionelle Gebiet einwirkt, auslenkbar ist. Das Verfahren umfasst ferner ein sektionales Implantieren, in das leitfähige Basisschichtmaterial in einer Versteifungssektion, eines Kohlenstoff-Materials, so dass eine Kohlenstoff-Konzentration des Kohlenstoff-Materials im leitfähigen Basisschichtmaterial wenigstens 1014 (1e+14) pro cm3 (Kubikzentimeter) beträgt und wenigstens um einen Faktor von 103 (1e+3) höher ist als in einem Material des leitfähigen Basisschichtmaterials angrenzend an die Versteifungssektion.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hier unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt eine schematische respektive Ansicht einer mikromechanischen Struktur, welche ein Substrat und eine funktionelle Struktur umfasst, die auf dem Substrat angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform;
  • 2a zeigt eine schematische Schnittnansicht des funktionellen Gebiets, das eine Versteifungssektion umfasst, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 2b zeigt eine schematische Schnittnansicht des funktionellen Gebiets, das die Versteifungssektion umfasst, die ein Kohlenstoff-Material, ein Stickstoff-Material und ein Sauerstoff-Material umfasst, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 3a–i zeigen jeweils eine schematische Drauf- oder Unteransicht einer möglichen Implementierung des funktionellen Gebiets gemäß weiteren Ausführungsformen gemäß einer Ausführungsform;
  • 4a–p zeigen jeweils eine schematische Drauf- oder Unteransicht funktioneller Strukturen, welche eine quadratische leitfähige Basisschicht umfassen, die in Klemmgebieten eingeklemmt ist, gemäß Ausführungsformen gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 5 zeigt eine schematische Draufsicht des funktionellen Gebiets mit drei funktionellen Sektionen in einem Versteifungsgebiet des funktionellen Gebiets gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 6a zeigt eine schematische Schnittansicht einer mikromechanischen Struktur, die beispielsweise ein Zwischenprodukt während der Herstellung der in 1 dargestellten mikromechanischen Struktur sein kann, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 6b zeigt eine schematische Schnittansicht der mikromechanischen Struktur, die in 6b gezeigt ist, nachdem eine Abschirmschicht auf der leitfähigen Basisschicht angeordnet wurde, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 6c zeigt eine schematische Schnittansicht der mikromechanischen Struktur, die in 6b gezeigt ist, nachdem die Abschirmschicht entfernt wird und nachdem die mikromechanische Struktur ausgeheilt wird, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 7a zeigt eine schematische Schnittansicht einer mikromechanischen Struktur, die beispielsweise durch eine Weiterverarbeitung der in 6c gezeigten mikromechanischen Struktur erhalten werden kann, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 7b zeigt eine schematische Schnittansicht einer mikromechanischen Struktur, die beispielsweise durch eine Weiterverarbeitung der in 7a gezeigten mikromechanischen Struktur erhalten werden kann, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 8 zeigt eine schematische Schnittansicht einer mikromechanischen Struktur, welche die funktionelle Struktur und eine Gegenelektrode umfasst, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 9a zeigt eine schematische Seitenansicht der Versteifungssektion, die in einem inneren Gebiet der leitfähigen Basisschicht angeordnet ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 9b zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Simulationsergebnisses, das die Biegekurve simuliert, die durch das funktionelle Gebiet von 9a erhalten werden kann, wenn das funktionelle Gebiet ausgelenkt wird, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 10a zeigt eine schematische Seitenansicht der Versteifungsssektionen, die in äußeren Gebieten der leitfähigen Basisschicht angeordnet sind, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 10b zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Simulationsergebnisses, das eine Auslenkung des funktionellen Gebiets von 10a simuliert, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 11 zeigt ein schematisches Blockbild eines mikromechanischen Schallwandlers, der die in 1 beschriebene mikromechanische Struktur umfasst, gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
  • 12 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bevor Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der beigeschlossenen Figuren detailliert beschrieben werden, sei darauf hingewiesen, dass dieselben oder funktionell gleiche Elemente in den Figuren dieselben Bezugszahlen erhalten und dass eine wiederholte Beschreibung für Elemente, die mit denselben oder ähnlichen Bezugszahlen versehen sind, typischerweise weggelassen wird. Daher sind Beschreibungen, die für Elemente mit denselben Bezugszahlen gegeben werden, gegenseitig austauschbar und anwendbar.
  • Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) können mikromechanische Systeme (MMS) umfassen, die als Betätiger verwendet werden können, um Komponenten davon abzulenken, beispielsweise um andere Komponenten zu betätigen. Andere MMS-Systeme können als Sensor verwendet werden und ausgelegt sein, eine mechanische Auslenkung von Teilen davon abzufühlen. So können MMS-Sensoren und/oder -Betätiger Silicium-Komponenten, wie Membranen, umfassen, die sehr zerbrechlich sind und während der Handhabung und durch mechanische Stöße im Betrieb leicht zerstört werden können.
  • Schallwandler können als mikroelektromechanische Struktur (MEMS) realisiert werden. Ein Typ von Schallwandlern kann ein Mikrofon sein, welches ausgelegt ist, Variationen von Schalldruckpegeln und/oder eine Kraft, die durch die Variationen generiert wird, abzufühlen und ein elektrisches Signal zu liefern, das die abgefühlten Variationen repräsentiert. Die Schalldruckvariationen können durch das Auslenken einer Membranstruktur abgefühlt werden, die so angeordnet ist, dass ein elektrisches Feld durch eine Auslenkung der Membranstruktur modifiziert wird, wobei die Modifikation beispielsweise als Variationen einer elektrischen Spannung messbar ist. Ein weiterer Typ von Schallwandlern kann ein Lautsprecher sein, der ausgelegt ist, Variationen des Schalldruckpegels ansprechend auf eine Auslenkung der Membranstruktur zu generieren. Die Auslenkung kann durch ein elektrisches Signal induziert werden, das eine Kraft generiert, z. B. mittels eines elektrischen Felds. Ein Schallwandler kann ausgelegt sein, als Mikrofon und/oder als Lautsprecher zu arbeiten. Ein MEMS-Schallwandler ist ausgelegt, als Mikrolautsprecher oder Mikrofon zu arbeiten.
  • Üblicherweise werden Mikrofone und/oder Mikrolautsprecher, die als MEMS realisiert werden, in der Silicium-Technologie hergestellt. Mikromaschinell bearbeitete Silicium-Mikrofone sind kapazitive Wandler mit einer flexiblen Membran, die sich im Schallfeld bewegt, und mit einer statischen perforierten Elektrode, die als Rückplatte bezeichnet wird. Gemäß dem Konzept des Überdrucks kann die Membran Druckunterschieden von bis zu 10 bar ausgesetzt werden. In solchen Fällen versagen typische Membranen, da ihre Bruchfestigkeit bzw. eine maximale mechanische Belastung, welcher die Membran standhalten kann (Bruchwiderstand), überschritten wird.
  • Der komplementäre Wandler ist ein Mikrolautsprecher, der betätigt werden muss, so dass eine große Hubverschiebung erzielt wird, beispielsweise durch eine kapazitive Betätigung, um eine größere Luftverschiebung und daher einen akzeptablen Schalldruck zu bewirken.
  • Eine auslenkbare Komponente einer mikromechanischen Struktur, wie eine Membran eines Schallwandlers, kann eingeklemmt werden, d. h. an einem fixierten (eingeklemmten) Bereich fixiert und ausgekragt werden oder d. h. in einem auslenkbaren Bereich vibrierbar oder auslenkbar sein. Die Membran kann so als ausgekragte Struktur bezeichnet werden.
  • Die auslenkbare Komponente kann während der Auslenkung unter mechanischen Stress gesetzt werden. Mechanischer Stress kann beispielsweise aufgrund von Materialbelastungen entstehen. Beispielsweise kann der mechanische Stress eines Auslegerbalkens am Ende des Auslegerbalkens angrenzend an den eingeklemmten Bereich davon maximal sein. Ferner kann mechanischer Stress beispielsweise in Bereichen der auslenkbaren Komponente entstehen, die an anderen Komponenten oder einem Substrat anliegen. Solche anliegenden Bereiche können in Gebieten oder Bereichen der auslenkbaren Komponente angeordnet sein, die eine hohe Amplitudenverformung aufweisen, wie ein auslenkbares Ende des Auslegerbalkens, in Gebieten, wo eine Distanz zu anderen Komponenten klein ist und/oder in Gebieten, wo die Klemmbereiche enden.
  • Es können auch andere Parameter der auslenkbaren Komponenten angepasst werden müssen. Beispielsweise umfasst Silicium eine Leitfähigkeit für elektrische Ströme. Die Leitfähigkeit kann sektional oder insgesamt, d. h. an der vollständigen Struktur, erhöht (weniger elektrischer Widerstand) oder verringert (höherer elektrischer Widerstand) werden müssen.
  • Parameter des Silicium-Materials können durch das Aufbringen anderer Materialien angepasst werden, die eine Verbindung mit dem Silicium-Material bilden. Beispielsweise kann Silicium-Material dotiert werden, um die Generierung von Löchern und/oder Elektronen anzupassen.
  • Eine Härte und/oder Steifigkeit des Silicium-Materials kann erhöht werden, indem weitere Materialien zugesetzt werden, wie Kohlenstoff (C), Stickstoff (N) und/oder Sauerstoff (O). Die Materialien können beispielsweise durch einen Implantationsprozess zugesetzt werden, in dem Ionen der Materialien in das Silicium geschossen werden. Nach der Implantation kann ein Ausheilschritt ausgeführt werden, so dass das Silicium-Material und das/die weitere/n Material/ien ein oder mehrere Verbundmaterialien bildet/bilden. Das Silicium-Material und das Kohlenstoff-Material können ein Siliciumcarbid-(SiC-)Material bilden. Das Silicium-Material und das Sauerstoff-Material können ein Siliciumoxid-(SiO-)Material bilden. Das Silicium-Material und das Stickstoff-Material können ein Siliciumnitrid-(SiN-)Material bilden, wobei auf der Basis von Prozessparametern ein Konzentrationswert eines oder mehrerer Materialien variieren kann, so dass im Allgemeinen das Siliciumcarbid-(SiC-)Material als SixCa-Material erhalten werden kann, so dass das Siliciumoxid-(SiO-)Material als SixOb-Material erhalten werden kann, beispielsweise SiO und/oder SiO2, und/oder so dass das Siliciumnitrid-(SiN-)Material als SixNc-Material erhalten werden kann. Zusätzlich können weitere Materialien erhalten werden, wie eine Siliciumoxynitrid-(SixObNc-)Materialklasse, die ein oder mehrere SixObNc-Materialien umfasst, eine Siliciumkohlenstoffnitrid-(SixCaNc-)Materialklasse, die ein oder mehrere SixCaNc-Materialien umfasst, und/oder eine Materialklasse, die ein oder mehrere SixCaNb-Materialien mit einer Sauerstoff-Dotierung umfasst (SixCaObNc). Innerhalb einer Materialklasse können x, a, b und/oder c einen oder mehrere Werte umfassen. Eine statistische Verteilung von x, a, b und/oder c innerhalb jeder der Materialklassen kann beispielsweise eine Gaußsche Verteilung mit einem Mittelpunkt zeigen, der von Prozessparametern abhängig sein kann, wie einer Temperatur, einem Druck, einer Menge an Material, das vorhanden ist (Si) oder implantiert wird (C, O, N). Verschiedene Materialien (C, O, N) können sequentiell, eines nach dem anderen, oder gleichzeitig in das Silicium-Material implantiert werden. Falls die Materialien sequentiell implantiert werden, können die Materialien in teilweise oder vollständig überlappenden Bereichen oder in verschiedenen Bereichen implantiert werden. Beispielsweise kann eine Implantation von Kohlenstoff, so dass SiC gebildet wird, eine Härte des Strukturmaterials lokal in einem SiC-Bereich erhöhen. Eine Implantation von Sauerstoff, so dass SiO gebildet wird, kann die Struktur lokal innerhalb des SiC-Bereichs und in Bezug auf das SiC-Material weicher machen und/oder die Härte in Bezug auf Si erhöhen.
  • Im Folgenden wird auf Si-C-O-N-Verbundstoffe Bezug genommen, die, im wörtlichen Sinn, für eine Verbindung stehen, die das Silicium-(Si-)Material, das Kohlenstoff-(C-)Material, das Sauerstoff-(O-)Material und das Stickstoff-(N-)Material umfasst. Der Ausdruck Si-C-O-N soll nicht auf eine solche Verbindung von Materialien beschränkt sein und wird zur Bezeichnung eines Verbundstoffs (einer Verbindung) verwendet, der Silicium und wenigstens das Kohlenstoff-Material umfasst. Der Verbundstoff kann ferner gegebenenfalls das Sauerstoff-Material und/oder das Stickstoff-Material umfassen, die Verbindungen bilden können, wie die oben angegebenen.
  • Effekte von mechanischem Stress, wie Anzeichen von Ermüdungen (z. B. Ermüdungsbruch oder eine statische Verformung), der auslenkbaren Komponente aufgrund von Belastungen oder Stößen/einem Anliegen können reduziert werden, indem die auslenkbaren Bereiche in Stress ausgesetzten Gebieten, wie belasteten Bereichen oder anliegenden Bereichen, versteift oder härter gemacht werden. Eine Härte und/oder eine Versteifung der Versteifungsmaterialien, wie Siliciumcarbid (SixCy), Siliciumnitrid (SixNy) und/oder Siliciumoxid (SixOy), kann erhöht werden, verglichen mit einer Steifigkeit oder Härte von Silicium-(Si-)Materialien. So können hergestellte Komponenten, wie Silicium-Membranen oder Silicium-Balken einer MMS, in Bezug auf die Zuverlässigkeit und Belastbarkeit verbessert werden.
  • 1 zeigt eine schematische respektive Ansicht einer mikromechanischen Struktur 10, welche ein Substrat 12 und eine funktionelle Struktur 14 umfasst, die auf dem Substrat 12 angeordnet ist. Die funktionelle Struktur 14 ist entlang einer Dickenrichtung 15 auf dem Substrat 12 so angeordnet, dass ein Stapel gebildet wird. Die funktionelle Struktur 14 umfasst ein funktionelles Gebiet 16, das in Bezug auf das Substrat 12 ansprechend auf eine Kraft 18, die auf das funktionelle Gebiet 16 einwirkt, auslenkbar ist. Das funktionelle Gebiet 16 ist ausgelegt, einen mechanisch aktiven Bereich innerhalb der funktionellen Struktur vorzusehen. Die funktionelle Struktur 14 umfasst eine leitfähige Basisschicht 22 mit einem leitfähigen Basisschichtmaterial, das beispielsweise ein Silicium-Material und/oder ein Polysilicium-Material sein kann. Die leitfähige Basisschicht 22 umfasst sektional in einer Versteifungssektion 24 ein Kohlenstoff-Material 26. Eine Kohlenstoff Konzentration des Kohlenstoff-Materials 26 in der leitfähigen Basisschicht 22 beträgt wenigstens 1014 pro cm3 (1e+14 pro Kubikzentimeter). Die Kohlenstoff-Konzentration ist wenigstens um einen Faktor von 1000 (103) höher als im leitfähigen Basisschichtmaterial angrenzend an die Versteifungssektion 24. Sektional bezieht sich auf die Versteifungssektion 24, die nur teilweise in der leitfähigen Basisschicht angeordnet ist.
  • Die Kohlenstoff-Konzentration in der Versteifungssektion 24 ermöglicht eine höhere Härte der leitfähigen Basisschicht 22 in der Versteifungssektion 24 verglichen mit Sektionen der leitfähigen Basisschicht 22 außerhalb der Versteifungssektion 24. Die Härte der leitfähigen Basisschicht 22 kann entlang einer lateralen Ausdehnung zwischen der Versteifungssektion 24 und Gebieten außerhalb davon variieren. Die höhere Härte kann zu einer Anpassung (Variation) einer Biegekurve des funktionellen Gebiets 16 führen, wenn das funktionelle Gebiet 16 ausgelenkt wird. Die erhöhte Härte kann eine Auslenkung in der Versteifungssektion behindern oder dämpfen, verglichen mit Sektionen außerhalb der Versteifungssektion 24. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die höhere Härte eine Reduktion von Materialstress und/oder Schäden ermöglichen, wenn das funktionelle Gebiet an anderen Komponenten auf der Versteifungssektion 24 anliegt.
  • Die funktionelle Struktur 14 kann beispielsweise ein Biegebalken, eine Membranstruktur oder ein Teil davon sein. Beispielsweise kann das funktionelle Gebiet 16 ein auslenkbarer Teil oder ein Gebiet des Biegebalkens oder der Membranstruktur sein. Ein eingeklemmtes Gebiet 28 der funktionellen Struktur 14, wobei das festgekelmmte Gebiet 28 angrenzend an das funktionelle Gebiet 16 angeordnet ist, kann ein Gebiet der leitfähigen Basisschicht 22 sein, in dem die funktionelle Struktur 14 auf dem Substrat 12 angeordnet (fixiert) ist, d. h. die funktionelle Struktur kann mechanisch am Substrat 12 fixiert sein oder kann ein integraler Bestandteil des Substrats 12 sein.
  • Beispielsweise kann die leitfähige Basisschicht 22 durch eine physikalische Dampfabscheidung (PVD, physical vapor deposition), eine chemische Dampfabscheidung (CVD, chemical vapor deposition), einen Epitaxialwachstumsprozess oder eine Klebeprozess angeordnet (abgeschieden) werden, so dass die leitfähige Basisschicht 22 am Substrat 12 durch eine starre Verbindung angeordnet ist, wobei am eingeklemmten Gebiet 28 eine Auslenkung der funktionellen Struktur 14 reduziert oder verhindert wird, verglichen mit einer Auslenkung der funktionellen Struktur 14 im funktionellen Gebiet 16. Danach kann das Substrat 12 teilweise von der leitfähigen Basisschicht 22 entfernt werden, z. B. durch einen Trockenätzprozess, einen Nassätzprozess oder einen mechanischen Prozess, so dass ein auslenkbarer Bereich (d. h. das funktionelle Gebiet 16) der leitfähigen Basisschicht 22 freigelegt werden kann, wo das Substrat 12 entfernt wird. Beispielsweise kann eine Vertiefung zwischen der leitfähigen Basisschicht 22 und dem Substrat 12 gebildet werden, wobei das Substrat 12 an der leitfähigen Basisschicht 22 mechanisch fixiert ist, und wobei die Vertiefung eine Auslenkung des funktionellen Gebiets 16 ermöglicht. Alternativ dazu kann das Substrat 12 angeordnet werden, wobei es einen Hohlraum umfasst. Danach kann die leitfähige Basisschicht 22 so angeordnet werden, dass die leitfähige Basisschicht in Bezug auf das Substrat am Hohlraum auslenkbar ist.
  • Die Versteifungssektion 24 kann SiC umfassen, das eine Härte umfassen kann, die höher ist als 3, 10 oder 20 GPa, wobei die Härte beispielsweise gemäß Knoop und/oder Vickers gemessen werden kann. Eine Härte kann mit einer zunehmenden Konzentration des Kohlenstoff-Materials innerhalb des Silicium-Materials und/oder durch eine gesteigerte Temperatur während des Ausheiles erhöht werden. Die leitfähige Basisschicht kann ein Silicium-Material umfassen. Das Silicium-Material kann ein monokristallines oder polykristallines Silicium-Material sein. Das Silicium-Maierial kann eine Härte umfassen, die höher ist als 5, 10 oder 12 GPa, wobei die Härte beispielsweise von der Struktur der kristallinen Struktur des Materials abhängig sein kann. Die Härte des Silicium-Materials und des Versteifungssektionsmaterials kann auf der Basis von Prozessparametern, wie einer Temperatur, einem Druck und/oder einem Abscheidungsprozess, variiert werden. Der Abscheidungsprozess zum Abscheiden (Anordnen) der leitfähigen Basisschicht auf denn Substrat 12 und/oder des Versteifungsmaterials auf der leitfähigen Basisschicht kann beispielsweise eine reaktive physikalische Dampfabscheidung (PVA), ein chemischer Dampfabscheidungs-(CVD-)prozess oder dgl. sein, so dass die leitfähige Basisschicht 22 auf dem Substrat 12 durch eine starre Verbindung angeordnet ist, wobei an der starren Verbindung (eingeklemmtes Gebiet) der leitfähigen Basisschicht 22 eine Auslenkung der funktionellen Struktur 14 reduziert oder verhindert wird, verglichen mit einer Auslenkung einer funktionellen Struktur 14 im funktionellen Gebiet 16. Eine Härte der Versteifungssektion kann höher sein als in der leitfähigen Basisschicht außerhalb der Versteifungssektion 24 um einen Faktor von wenigstens 1,5, 2 oder 2,5.
  • Das leitfähige Basisschichtmaterial kann beispielsweise ein Silicium-Material umfassen. Das Silicium-Material kann beispielsweise ein Polysilicium-Material umfassen. Das leitfähige Basisschichtmaterial kann ferner weitere Materialien umfassen, wie ein Dotierungsmaterial, z. B. ein Phosphor-Material, ein Bor-Material oder dgl. Ferner kann das leitfähige Basisschichtmaterial das Kohlenstoff-Material 26 außerhalb des Versteifungsgebiets 24 umfassen, wobei die Kohlenstoff-Konzentration wenigstens um einen Faktor von 1000 in der Versteifungssektion 24 höher ist, verglichen mit dem leitfähigen Basisschichtmaterial angrenzend an die Versteifungssektion 24. Die höhere Kohlenstoff-Konzentration kann zu einer erhöhten Härte und/oder erhöhten Steifigkeit der leitfähigen Basisschicht 22 in der Versteifungssektion 24 führen. Die erhöhte Härte und/oder erhöhte Steifigkeit kann zu einer modifizierten Biege- oder Auslenkkurve der funktionellen Struktur 14 führen. Beispielsweise kann die Auslenkkurve und/oder die Biegekurve in der Versteifungssektion 24 abgeflacht sein, wenn die Kraft 18 auf das funktionelle Gebiet einwirkt. Alternativ dazu oder zusätzlich ermöglicht die erhöhte Härte eine erhöhte Abriebfestigkeit, eine erhöhte Bruchfestigkeit und/oder eine erhöhte elektrische Kapazität leitfähiger Strukturen. Die Kraft 18 kann beispielsweise eine externe Kraft sein, wie ein Druck oder eine Variation davon, eine mechanische Kraft und/oder eine durch ein elektrostatisches oder elektrodynamisches Feld generierte Kraft.
  • Um die leitfähige Basisschicht 22 in den Versteifungssektionen 24 in Bezug auf weiche Sektionen außerhalb der Versteifungssektion und mit dem Versteifungsmaterial zu versteifen, kann das Versteifungsmaterial eine Härte umfassen, die wenigstens das 1,5-, 2- oder 2,5-fache der Härte des leitfähigen Basisschichtmaterials beträgt.
  • Wie oben beschrieben, kann das Versteifungssektionsmaterial ferner zumindest entweder das Stickstoff-Material und/oder das Sauerstoff-Material umfassen. Die Kohlenstoff-Konzentration des Kohlenstoff-Materials kann wenigstens 1% und höchstens 100%, wenigstens 3% und höchstens 80% oder wenigstens 10% und höchstens 500% der Konzentration des Silicium-Materials der Versteifungssektion 24 betragen.
  • Ein Stickstoff-Material kann mit anderen Materialien in der Si-C-O-N-Verbindung beispielsweise zur Bildung von Siliciumnitrid kombiniert werden, was eine weitere Erhöhung der Härte gestatten kann. Siliciumnitrid (SiN) kann einen E-Modul mit einem Wert umfassen, der größer ist als 100 GPa, größer als 150 GPa oder größer als 200 GPa. Das Silicium-Material kann beispielsweise Siliciumoxid (SiO/SiO2) bilden, was eine reduzierte (elektrische) Leitfähigkeit ermöglichen kann, verglichen mit Silicium-Material. SiO kann einen E-Modul mit einem Wert umfassen, der größer ist als 40 GPa, größer als 70 GPa oder größer als 90 GPa. SiO/SiO2 kann eine Härte mit einem Wert umfassen, der größer ist als 14 GPa, größer als 16 GPa oder größer als 17 GPa. Der E-Modul der leitfähigen Basisschicht 22 in der Versteifungssektion 24 kann höher sein als der E-Modul der leitfähigen Basisschicht 22 außerhalb der Versteifungssektion 24 um einen Faktor von wenigstens 1,5, wenigstens 2 oder wenigstens 2,5.
  • Die Versteifungssektion 24 kann Isoliereigenschaften umfassen. Alternativ dazu kann die Versteifungssektion 24 leitfähige Eigenschaften umfassen. Eine Härte von SiO und/oder SiO2 kann kleiner sein als die Härte von SiC. Dies ermöglicht eine lokale Reduktion der erhöhten Härte in der Versteifungssektion 24 und liefert so beispielsweise zusätzlichen Spielraum, falls die mittlere Konzentration des Sauerstoff-Materials lokal variiert wird, verglichen mit der mittleren Kohlenstoff-Konzentration. Alle der Materialkombinationen ermöglichen eine Anpassung des Verhaltens der funktionellen Struktur 14 in Bezug auf die Temperatur (wie Expansion, Auslenkung oder Druckrobustheit), d. h. in Abhängigkeit von den Anforderungen für ein System, das die mikromechanische Struktur 10 umfasst, können die Eigenschaften der mikromechanischen Struktur 10 angepasst werden.
  • So kann die Versteifungssektion 24 die leitfähige Basisschicht 22 wenigstens in Gebieten versteifen, die von der Versteifungssektion 24 bedeckt werden. Die Versteifung kann zu einer geänderten, d. h. angepassten, Biegelinie (Auslenkkurve) der funktionellen Sektion 14 bzw. des funktionellen Gebiets 16 führen. Beispielsweise kann die Versteifungssektion 24 in Gebieten oder angrenzend an Gebiete des funktionellen Gebiets 16 angeordnet werden, die hohe oder maximale Belastungen während der Auslenkung zeigen, wie Fixierbereiche, die ausgelegt sind, die funktionelle Struktur 14 in Bezug auf das Substrat 12 festzuklemmen (zu fixieren).
  • Alternativ dazu kann die Versteifungssektion 24 in Gebieten der leitfähigen Basisschicht 22 angeordnet sein, die weniger oder sogar eine minimale Belastung umfassen, wenn die funktionelle Struktur 14 ausgelenkt wird. Ein derartiger Bereich kann beispielsweise ein Zentrum einer Membran eines Lautsprechers oder eines Mikrofons sein, wenn die Membran an Randbereichen eingeklemmt, fixiert oder montiert ist.
  • Die leitfähige Basisschicht 22 kann Silicium-Material umfassen und kann in Bezug auf einen elektrischen Strom leitfähig sein. Alternativ dazu kann die leitfähige Basisschicht 22 einen hohen elektrischen Widerstand umfassen. Die leitfähige Basisschicht 22 kann in Bezug auf eine thermische Energie wie Wärme leitfähig sein.
  • Die Versteifungssektion 24 kann in einem Gebiet oder Bereich des funktionellen Gebiets 16 angeordnet sein, das oder der ausgelegt ist, am Substrat 12 anzuliegen. Die mikromechanische Struktur 10 kann eine anliegendes Gebiet 29a umfassen, beispielsweise im oder angrenzend an ein Übergangsgebiet zwischen dem eingeklemmten Gebiet 28 und dem funktionellen Gebiet 16, d. h. an Rändern des Substrats 12, angeordnet auf der leitfähigen Basisschicht 22. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die mikromechanische Struktur 10 ein anliegendes Gebiet 29b in Bereichen oder Gebieten des funktionellen Gebiets umfassen, die ausgelenkt werden, so dass das funktionelle Gebiet 16 an einem unteren oder oberen Gebiet 32 des Substrats 12 anliegt, d. h. damit in Eingriff gelangt.
  • Das untere oder obere Gebiet 32 kann beispielsweise eine Elektrode sein oder umfassen, die ausgelegt ist, ein elektrostatisches oder elektrodynamisches Feld zu generieren, das angepasst werden kann, um die Kraft 18 zu generieren, wenn das elektrostatische oder elektrodynamische Feld zwischen der funktionellen Struktur 14 und dem unteren oder oberen Gebiet 32 generiert wird. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die Kraft beispielsweise ein externer Druckpegel sein, der das funktionelle Gebiet 16 auslenken kann.
  • Die funktionelle Struktur 14 kann eine Membranstruktur, eine Biegebalkenstruktur oder dgl. sein. Die Membranstruktur kann ein Teil einer Schallwandlungsvorrichtung sein, wie eines (Mikro)Mikrofons oder eines (Mikro)Lautsprechers. Alternativ dazu kann die funktionelle Struktur 14 ein Abfühlelement eines Sensors sein, das ausgelegt ist, die Auslenkung des funktionellen Gebiets 16 abzufühlen, welche von der Kraft 18 induziert werden kann (beispielsweise ein Drucksensor), und/oder eine Betätigerstruktur, die ausgelegt ist, andere Komponenten zu betätigen, indem die Kraft 18 generiert wird.
  • 2a zeigt eine schematische Schnittansicht des funktionellen Gebiets 16, das die Versteifungssektion 24 umfasst. Das leitfähige Basisschichtmaterial der leitfähigen Basisschicht 22 umfasst das Kohlenstoff-Material 26 in der Versteifungssektion 24. Angrenzend an (außerhalb) die Versteifungssektion 24 sind weiche Gebiete 34a und 34b angeordnet. In den weichen Gebieten 34a und 34b kann das Kohlenstoff-Material angeordnet sein. Das Kohlenstoff-Material kann in den weichen Gebieten 34a und 34b so angeordnet sein, dass eine Kohlenstoff-Konzentration des Kohlenstoff-Materials 26 wenigstens um einen Faktor von 1000 in der Versteifungssektion 24 höher ist als in den weichen Gebieten 34a und 34b.
  • 2b zeigt eine schematische Schnittansicht des funktionellen Gebiets 16, das die Versteifungssektion 24 umfasst. In der Versteifungssektion 24 umfasst die leitfähige Basisschicht 22 das Kohlenstoff-Material 26, das als X-Symbole angezeigt ist, die Kohlenstoff (C) entsprechen. Ferner umfasst das leitfähige Basisschichtmaterial das Stickstoff-(N-)Material 35, wie durch Δ-Symbole angezeigt. Ferner umfasst das leitfähige Basisschichtmaterial ein Sauerstoff-(O-)Material 37, wie durch die O-Symbole angezeigt.
  • Die leitfähige Basisschicht 22 umfasst eine Höhe 36 entlang der Dickenrichtung 15. Die Höhe 36 in den weichen Gebieten 34a und 34b kann gleich sein der Höhe 36 in der Versteifungssektion 24 innerhalb eines Toleranzbereichs. Beispielsweise können das Kohlenstoff-Material 26, das Stickstoff-Material 35 und/oder das Sauerstoff-Material 37 in die leitfähige Basisschicht 22 über einen Implantationsprozess implantiert werden. Die leitfähige Basisschicht 22 und die Versteifungssektion 24 können einteilig als integraler Bestandteil, d. h. in einem Stück, gebildet werden. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die Versteifungssektion 24 ein Teil (Sektion) der leitfähigen Basisschicht sein, der durch die Si-C-O-N-Verbindung modifiziert ist. Das Kohlenstoff-Material 26, das Stickstoff-Material 35 und/oder das Sauerstoff-Material 37 kann in das leitfähige Basisschichtmaterial durch einen Implantationsprozess eingebracht (geschossen) werden. Eine Dicke der leitfähigen Basisschicht 22 entlang der Dickenrichtung 15 kann gleich sein einer Dicke der Versteifungssektion innerhalb eines Toleranzbereichs, d. h. eine Dicke des funktionellen Gebiets in der Versteifungssektion 24 kann gleich sein der Dicke 36 innerhalb des Toleranzbereichs. Wenn die Dicke 36 beispielsweise einen Wert von ungefähr 2 Mikrometer umfasst, kann eine Dickenvariation zwischen der funktionellen Sektion 24 und den weichen Bereichen 34a und 34b kleiner sein als 200 Nanometer, kleiner als 100 Nanometer oder kleiner als 75 Nanometer, d. h. eine relative Dickenvariation kann kleiner sein als 10%, kleiner als 5% oder kleiner als 3,75%.
  • Der Implantationsprozess kann sektional ausgeführt werden, so dass die Konzentration des Kohlenstoff-Materials 26, des Stickstoff-Materials 35 und/oder des Sauerstoff-Materials 37 verschieden ist, z. B. höher in der Versteifungssektion 24 verglichen mit den weichen Sektionen 34a und 34b. So kann eine Variation des Kohlenstoff-Materials 26, des Stickstoff-Materials 35 und/oder des Sauerstoff-Materials 37 entlang einer lateralen Richtung 38 der leitfähigen Basisschicht 22 variieren, die rechtwinklig in Bezug auf in Bezug auf die Dickenrichtung 15 angeordnet ist. Die mittlere Konzentration des Kohlenstoff-Materials kann höher sein als die mittlere Konzentration des Stickstoffs und/oder des Sauerstoffs, d. h. das Silicium-Material und das Kohlenstoff-Material können die dominanten Materialien innerhalb der Si-C-O-N-Verbindung sein.
  • Beispielsweise kann die Implantation so ausgeführt werden, dass die Teilchen entlang einer Strahlrichtung wandern, die einen Winkel in Bezug auf eine Fläche normal zur leitfähigen Basisschicht 22 umfasst, wobei der Winkel von 0° verschieden ist, z. B. 45°, so dass die mittlere Konzentration des Versteifungsmaterials auch entlang der lateralen Richtung 38 variiert. Eine variierende mittlere Konzentration des Kohlenstoff-Materials in der funktionellen Sektion entlang der lateralen Richtung 38 kann ein Versteifungsprofil in der funktionellen Sektion ermöglichen. Die mittlere Konzentration kann ein Mittelwert der Konzentration des Kohlenstoff-Materials 26, des Stickstoff-Materials 35 und/oder des Sauerstoff-Materials 37 entlang der Dickenrichtung oder entlang Teilen davon sein. Eine Anzahl von Teilchen, die während der Implantation innerhalb des leitfähigen Basisschichtmaterials verlangsamt und schließlich gestoppt werden, so dass die Teilchen am oder im leitfähigen Basisschichtmaterial angeordnet sind, kann vom leitfähigen Basisschichtmaterial und Prozessparametern, wie einer Beschleunigungsspannung des Ionenstrahls, abhängig sein. Die Anzahl von Teilchen kann abnehmen, während der Ionenstrahl durch das leitfähige Basisschichtmaterial wandert, da die Anzahl von Teilchen mit jedem Teilchen, das gestoppt wird, sinkt. Dies kann zu einer reduzierten Anzahl von Teilchen entlang einer zunehmenden Penetrationstiefe des Ionenstrahls und entlang einer Richtung entgegengesetzt zur oder entlang der Dickenrichtung führen. Insbesondere in einem Polysilicium-Material kann eine Anzahl von Teilchen, die im leitfähigen Basisschichtmaterial gespeichert sind, entlang der lateralen Richtung aufgrund von Materialinhomogenitäten variieren. Der mittlere Konzentrationswert kann sich auf eine Anzahl von Teilchen beziehen, die in einem definierten Volumen des leitfähigen Basisschichtmaterials angeordnet sind.
  • Das Versteifungsprofil kann eine homogenere und sogar kontinuierliche Variation der Härte und/oder der Steifigkeit an Grenzen zwischen den weichen Gebieten 34a und/oder 34b und der funktionellen Sektion 24 ermöglichen.
  • Die Variation der jeweiligen Konzentration entlang der lateralen Richtung 38 kann beispielsweise erzielt werden, indem ein Ionenstrahl während des Implantationsprozesses geführt wird, wobei der Ionenstrahl ausgelegt ist, das Kohlenstoff-Material 26, das Stickstoff-Material 35 und/oder das Sauerstoff-Material 37 zu implantieren.
  • Alternativ dazu kann die leitfähige Basisschicht 22 während der Verarbeitung teilweise mit einer Abschirmschicht bedeckt werden, beispielsweise einer Opferschicht, die nach der Implantation entfernt werden kann. Die Implantation kann teilweise oder vollständig in Bezug auf eine Fläche der leitfähigen Basisschicht 22 vorgenommen werden, wobei die Abschirmschicht ausgelegt sein kann zu verhindern, dass das Kohlenstoff Material 26, das Stickstoff-Material 35 und/oder das Sauerstoff-Material 37 in das leitfähige Basisschichtmaterial implantiert wird. Alternativ dazu kann die Abschirmschicht wenigstens eine Menge oder Dosis des jeweiligen Materials reduzieren, die in das leitfähige Basisschichtmaterial implantiert wird. Die Implantation kann mit verschiedenen Abschirmschichten wiederholt werden, so dass jede Materialkonzentration unabhängig voneinander entlang einer beliebigen Richtung der leitfähigen Basisschicht variieren kann, und so dass verschiedene Eigenschaften der Versteifungssektion, wie Härte, eine lokale Erweichung und/oder eine Leitfähigkeit, unabhängig voneinander entlang einer beliebigen Richtung der leitfähigen Basisschicht 22 implementiert werden können.
  • Nach der Implantation kann das leitfähige Basisschichtmaterial ausgeheilt werden, so dass ein Kristallgitter der leitfähigen Basisschicht 22, das durch die implantierten Teilchen verzerrt ist, wiederhergestellt wird. Das Ausheilen kann beispielsweise bei Ausheiltemperaturen vorgenommen werden, die über 500°C, über 700°C oder über 900° und/oder unter 1300°C, 1250°C oder unter 1200°C liegen können.
  • Das Kohlenstoff-Material 26, das Stickstoff-Material 35 und das Sauerstoff-Material 37 umfassen eine jeweilige Materialkonzentration. Eine Gesamtkonzentration des Versteifungsmaterials, welches das Kohlenstoff-Material 26, das Stickstoff-Material 35 und das Sauerstoff-Material 37 umfasst, kann beispielsweise höher sein als 1010 und niedriger sein als 1030 Teilchen pro cm3. Alternativ dazu kann die mittlere Konzentration des Versteifungsmaterials zwischen 1012 und 1028 Teilchen pro cm3 oder zwischen 1014 und 1024 Teilchen pro cm3 betragen. Eine Implantationsdosis, um die oben angegebenen Konzentrationen zu erhalten, kann einen Wert umfassen, der beispielsweise höher ist als 107 pro cm2 und niedriger als 1025 pro cm2 oder höher als 1011 pro cm2 und niedriger als 1021 pro cm2, wobei eine Implantationsdosis von beispielsweise 108 Teilchen pro cm2 zu einer Konzentration des Versteifungsmaterials von 1011 Teilchen pro cm3 führen kann. Eine Konzentration des Kohlenstoff Materials, die gleich der Konzentration des Silicium-Materials ist, kann ein sogenanntes stöchiometrisches Siliciumcarbid ermöglichen. Eine höhere Konzentration des Kohlenstoff-Materials als die Konzentration des Silicium-Materials kann diamantähnlichen Kohlenstoff ermöglichen, der mit dem Silicium-Material dotiert sein kann.
  • Alternativ dazu ist eventuell nur das Kohlenstoff-Material 26 in der Versteifungssektion 24 angeordnet. Alternativ dazu ist eventuell nur entweder das Stickstoff-Material 35 oder das Sauerstoff-Material 37 zusätzlich zum Kohlenstoff Material 26 angeordnet.
  • Der Implantationsprozess kann so ausgeführt werden, dass die Konzentration des Versteifungsmaterials entlang der Richtung variiert, entlang welcher die Implantation ausgeführt wird. Falls beispielsweise während der Implantation die Teilchen entlang der Dickenrichtung 15 wandern, kann eine Konzentration des Kohlenstoff-Materials 26, des Stickstoff-Materials und/oder des Sauerstoff-Materials 37 und so des Versteifungsmaterials variieren, d. h. entlang der Dickenrichtung sinken oder steigen.
  • Die Versteifungssektion 24 kann eine erhöhte Härte der leitfähigen Basisschicht und so des funktionellen Gebiets vorsehen. Die erhöhte Härte kann eine Verstärkung des funktionellen Gebiets 16 in kritischen Gebieten, wie anliegenden Gebieten, ermöglichen.
  • Die Versteifungssektion 24 kann ferner eine erhöhte mechanische Robustheit und/oder eine erhöhte Leitfähigkeit der leitfähigen Basisschicht 22 ermöglichen. Die erhöhte mechanische Robustheit kann eine Materialersparnis ermöglichen, verglichen mit einer leitfähigen Basisschicht, die nur (Poly-)Silicium-Material umfasst, wobei die robustere funktionelle Struktur 14 eine geringere Materialmenge ermöglicht, welche dieselbe Robustheit umfasst. Die Versteifungssektion 24 kann eine reduzierte Dicke oder reduzierte andere Abmessungen ermöglichen, so dass eine Masse des funktionellen Gebiets reduziert werden kann. Eine reduzierte Dicke und/oder eine reduzierte Masse kann eine erhöhte Produktionskapazität von Produktionsanlagen ermöglichen, welche die mikromechanischen Strukturen erzeugen, beispielsweise aufgrund reduzierter Zeitintervalle, die für das Aufwachsen oder Abscheiden von Silicium- oder Polysilicium-Materialien auf Wafern erforderlich sind.
  • Das Kohlenstoff-Material kann ein Siliciumcarbid-(SiC-)Material bilden, das wasserabstoßende und/oder hydrophobe Charakteristiken des funktionellen Gebiets ermöglicht, so dass beispielsweise Effekte einer Luftfeuchtigkeit auf die mikromechanische Struktur reduziert werden können. Ein teilweiser oder sektionaler Einschluss oder eine Implantat in der funktionellen Sektion kann ferner verschiedene strukturelle Ausbildungen ermöglichen, die neue Materialcharakteristiken in Bezug auf mikromechanische Strukturen und/oder mikroelektromechanische Strukturen umfassen können, wie Membranen, Auslegerbalken oder dgl.
  • 3a–i zeigen jeweils eine schematische Drauf- oder Unteransicht einer möglichen Implementierung des funktionellen Gebiets 16. Das funktionelle Gebiet 16 umfasst als Beispiel einen Basisbereich mit einer runden Form. Im funktionellen Gebiet 16 ist wenigstens eine funktionelle Sektion auf der leitfähigen Basisschicht 22 angeordnet. Das funktionelle Gebiet 16, die leitfähigen Basisschichten 22, sind jeweils so gezeigt, dass sie eine runde Kreisform aufweisen. Eine runde Form kann vorteilhaft sein, wenn das funktionelle Gebiet 16 wenigstens ein Teil einer auslenkbaren Membran ist. Alternativ dazu kann das funktionelle Gebiet 16 und/oder die leitfähige Basisschicht 22 eine andere Form umfassen, beispielsweise eine Ellipsenform oder eine Polygonform. Alternativ dazu kann das funktionelle Gebiet 16 und/oder die leitfähige Basisschicht 22 als konvex oder konkav gebildete Krümmung gebildet sein.
  • Mit Bezugnahme auf 3a bedeckt die funktionelle Struktur 24 die leitfähige Basisschicht 22 mit Ausnahme eines Randbereichs 36 der leitfähigen Basisschicht 22. Beispielsweise kann eine Fläche der leitfähigen Basisschicht 22, die von der funktionellen Struktur 24 bedeckt ist, zu mehr als 90%, mehr als 95% oder mehr als 99% bedeckt sein.
  • Mit Bezugnahme auf 3b umfasst die funktionelle Struktur 24 eine runde Form und ist in einem Zentrum der leitfähigen Basisschicht 22 so angeordnet, dass die funktionelle Sektion 24 konzentrisch in Bezug auf die leitfähige Basisschicht angeordnet ist. Ein Durchmesser der funktionellen Sektion kann beispielsweise wenigstens 1%, wenigstens 20% oder wenigstens 50% eines Durchmessers der leitfähigen Basisschicht betragen, wobei sich der Durchmesser auch auf eine längste und/oder kürzeste Ausdehnung des Basisbereichs der leitfähigen Basisschicht 22 beziehen kann, wenn dieselbe eine nicht-kreisförmige Gestalt hat.
  • Mit Bezugnahme auf 3c umfasst die funktionelle Struktur 24 eine Ringform, die konzentrisch in Bezug auf einen Basisbereich der leitfähigen Basisschicht 22 angeordnet ist. Alternativ dazu kann ein Zentrum der funktionellen Struktur 24 an einer anderen Position der leitfähigen Basisschicht 22 angeordnet sein, so dass die funktionelle Sektion 24 nicht konzentrisch in Bezug auf das Zentrum der leitfähigen Basisschicht 22 ist.
  • Mit Bezugnahme auf 3d umfasst die leitfähige Basisschicht 24 eine Honigwabenstruktur, die eine Mehrzahl von Honigwaben umfasst. Die Honigwabenstruktur bedeckt die leitfähige Basisschicht 22 vollständig, wobei sie gemäß alternativen Ausführungsformen die leitfähige Basisschicht 22 nur teilweise bedecken kann. Ein inneres Gebiet einer, mehrerer oder aller der Honigwaben ist als Vertiefung 34 gebildet, so dass die leitfähige Basisschicht 22 von der funktionellen Sektion an den Vertiefungen 34 nicht bedeckt wird. Die Vertiefung 34 kann eine Polygonform, wie eine Sechseckform, aufweisen.
  • Eine als Honigwaben gebildete funktionelle Sektion 24 kann zu einer höheren Steifigkeit der funktionellen Gebiete 16 fuhren, da Honigwabenstrukturen eine hohe Robustheit gegen ausgeübte Kräfte vorsehen können. Die sektionale Implementierung der funktionellen Sektion ermöglicht eine erhöhte oder optimierte Belastungskapazität in Bezug auf mechanischen Stress, indem die funktionelle Sektion in die leitfähige Basisschicht eingesetzt wird.
  • Mit Bezugnahme auf 3e umfasst die funktionelle Sektion 24 eine Sternform, die sich vom Zentrum zu einem Außenumfang der leitfähigen Basisschicht 22 erstreckt. Beispielsweise kann das funktionelle Gebiet 16 am Substrat an Enden (Balken oder Strahlen) der Sternform oder in Gebieten der leitfähigen Basisschicht 22, die zwischen den Enden der Sternform liegen, eingeklemmt oder montiert sein.
  • Mit Bezugnahme auf 3f ist die leitfähige Basisschicht 22 teilweise durch eine Mehrzahl funktioneller Sektionen 24a–e bedeckt. Jede der funktionellen Sektionen 24a–e ist als Ringstruktur mit einem Durchmesser gebildet, wobei eine Breite des jeweiligen Rings und ein Radius voneinander verschieden sind, und konzentrisch in Bezug aufeinander und zum Zentrum der leitfähigen Basisschicht 22 angeordnet. So bilden die funktionellen Sektionen a–e eine mehrfache Ringstruktur. Alternativ dazu kann ein Ring oder können mehrere Ringe eine gleiche Breite haben.
  • Mit Bezugnahme auf 3g ist die funktionelle Sektion ähnlich der in 3d gezeigten funktionellen Sektion gebildet, außer dass die Vertiefungen 34 als Kreise gebildet sind. Dies kann zu einer variierenden Ausdehnung des Materials der funktionellen Sektion 24 entlang einer ersten und/oder zweiten lateralen Richtung (x1 und/oder x2) führen, die rechtwinklig zur Dickenrichtung 26 angeordnet sind. An Verbindungspunkten 37 zwischen zwei oder mehreren Vertiefungen 34 kann die Ausdehnung entlang der ersten lateralen Richtung x1 und/oder der zweiten lateralen Richtung x2 höher sein, was zu einer höheren Menge an funktionellem Sektionsmaterial an diesen Punkten führt. Dies kann zu einer höheren Stabilität der funktionellen Sektion 24 führen.
  • Mit Bezugnahme auf 3h umfasst die funktionelle Sektion 24 eine umgekehrte Sternform verglichen mit der in 3e gezeigten Sternform. Die funktionelle Sektion 24 bedeckt teilweise die leitfähige Basisschicht 22, wobei ein innerer sternförmiger Bereich ausgespart wird.
  • Obwohl die in 3e und 3h gezeigten Sternformen so gezeigt sind, dass sie sich vom Zentrum der leitfähigen Basisschicht 22 zum äußeren Gebiet erstrecken, können sich die Sternformen alternativ dazu nur bis zu einem Wert von weniger als 50%, weniger als 75% oder weniger als 95% des Radius erstrecken oder sich entlang der ersten und/oder zweiten lateralen Richtung x1, x2 der leitfähigen Basisschicht 22 erstrecken.
  • Mit Bezugnahme auf 3i sind die funktionellen Sektionen 24a–e in einer umgekehrten mehrfachen Ringform auf der leitfähigen Basisschicht 22 angeordnet, verglichen mit den in 3f gezeigten funktionellen Sektionen 24a–e. Verglichen mit den in 3f gezeigten funktionellen Strukturen 24a–d können die in 3i gezeigten funktionellen Strukturen 24a–e so angeordnet sein, dass das äußere Gebiet 36 und das Zentrum der leitfähigen Basisschicht 22 von den funktionellen Strukturen 24a–e bedeckt sind, während in 3f ein vergleichbares äußeres Gebiet 36 und das Zentrum von den funktionellen Strukturen 24a–e ausgespart sind.
  • 4a–p zeigen schematische Drauf- oder Unteransichten funktioneller Strukturen 14, welche eine quadratische leitfähige Basisschicht 22 umfassen, die in Klemmgebieten 42a–d eingeklemmt ist. Die funktionelle Struktur 14 kann beispielsweise eine Membran einer Schallwandlervorrichtung sein, beispielsweise eines Mikrofons oder eines Lautsprechers. Obwohl 4a–p die leitfähige Basisschicht als quadratisch gebildet zeigen, kann die leitfähige Basisschicht 22 andere Formen umfassen, wie eine runde, eine Ellipsen-, eine Polygonform oder eine Kombination davon.
  • Mit Bezugnahme auf 4a umfasst die funktionelle Sektion 24 eine Form, welche durch eine Überlagerung von zwei elliptischen Strukturen gebildet werden kann, die diagonal zwischen den Klemmgebieten 42a und 42d bzw. zwischen den Klemmgebieten 42b und 42c angeordnet sind. In zentralen Bereichen, wo die beiden elliptischen Strukturen einander überlappen, kann eine kreisförmige Struktur angeordnet sein. So kann die Form der funktionellen Sektion 24 erhalten werden, indem zwei oder mehrere geometrische Strukturen oder Formen überlappt werden. Mit Bezugnahme auf 4b kann eine Form der funktionellen Sektion 24 erhalten werden, indem zwei elliptische Strukturen überlappt werden, die diagonal auf der leitfähigen Basisschicht 22 zwischen zwei diagonal angeordneten Klemmgebieten 42a–d, d. h. zwischen den Klemmgebieten 42a und 42d und zwischen den Klemmgebieten 42b und 42c, angeordnet sind. Mit Bezugnahme auf 4c umfasst die funktionelle Sektion 24 eine Form, die geometrisch der Form der leitfähigen Basisschicht 22 ähnlich ist, so dass die funktionelle Sektion 24 quadratisch mit einer Randlänge gebildet ist, die kleiner ist als eine entsprechende Randlänge der leitfähigen Basisschicht 22, wobei die Ränder der leitfähigen Basisschicht und die Ränder der funktionellen Sektion 24 im Wesentlichen parallel zueinander sind. Die funktionelle Sektion 24 ist im Zentrum der leitfähigen Basisschicht 22 angeordnet.
  • Mit Bezugnahme auf 4d umfasst die funktionelle Sektion 24 eine runde Form, wobei ein Zentrum der funktionellen Sektion 24 ein Zentrum der leitfähigen Basisschicht 22 überlappt. Mit Bezugnahme auf 4e umfasst die funktionelle Sektion 24 eine Form, die erhalten werden kann, indem Formgebiete der leitfähigen Basisschicht 22 ausgespart werden, die durch Kreise oder eine oder mehrere Ellipsen oder Teile von diesen gebildet werden können, wobei beispielsweise ein Zentrum eines Kreises oder ein spezieller Punkt einer Ellipse außerhalb der Fläche der leitfähigen Basisschicht 22 angeordnet ist.
  • Mit Bezugnahme auf 4f umfasst die funktionelle Sektion 24 eine Form, die erhalten werden kann, indem zwei diagonal angeordnete Ellipsen überlappt werden, wobei die Ellipsen einen erhöhten konjugierten Durchmesser umfassen, verglichen mit den in 4b gezeigten Ellipsen. Die Ellipsen werden nur teilweise in die Fläche der leitfähigen Basisschicht 22 projiziert, so dass die funktionelle Sektion 24 nur Teile der Ellipsen umfasst.
  • Mit Bezugnahme auf 4g umfasst die funktionelle Sektion 24 eine Form, die der Form der leitfähigen Basisschicht 22 geometrisch ähnlich ist, wobei die Form der funktionellen Sekt: verglichen mit 4c gedreht ist, z. B. ist sie um einen Winkel von 45° gedreht. Alternativ dazu kann die funktionelle Sektion 24 um einen anderen Winkel gedreht werden, wie im Bereich zwischen 0° und 360°, 0° und 180° oder zwischen 0° und 90°.
  • Mit Bezugnahme auf 4h umfasst die funktionelle Sektion 24 eine sternförmige Fläche. Die sternförmige Fläche kann beispielsweise durch eine Kreisform oder vier Ellipsenformen erhalten werden, die um einen Winkel, wie 45° in Bezug aufeinander, gedreht werden, wobei eine Ellipsenform diagonal auf der leitfähigen Basisschicht 22 angeordnet sein kann.
  • Mit Bezugnahme auf 4i zeigt die funktionelle Sektion 24 eine umgekehrte Form verglichen mit der in 4a gezeigten funktionellen Sektion. Umgekehrt bedeutet, dass Gebiete der leitfähigen Basisschicht 22, die in einer ersten Form von der funktionellen Sektion bedeckt werden, durch die umgekehrte funktionelle Sektion ausgespart werden, und umgekehrt.
  • Mit Bezugnahme auf 4j umfasst die funktionelle Sektion 24 eine Form, die in Bezug auf die Form der in 4b gezeigten funktionellen Sektion umgekehrt ist.
  • Mit Bezugnahme auf 4k umfasst die funktionelle Sektion 24 eine Form, die verglichen mit der Form der in 4c gezeigten funktionellen Sektion umgekehrt ist.
  • Mit Bezugnahme auf 41 umfasst die funktionelle Sektion 24 eine Form, die in Bezug auf die Form der in 4d gezeigten funktionellen Sektion umgekehrt ist.
  • Mit Bezugnahme auf 4m umfasst die funktionelle Sektion 24 eine Form, die in Bezug auf die Form der in 4e gezeigten funktionellen Sektion 24 umgekehrt ist
  • Mit Bezugnahme auf 4n umfasst die funktionelle Sektion 24 eine Form, die in Bezug auf die Form der in 4f gezeigten funktionellen Sektion 24 umgekehrt ist.
  • Mit Bezugnahme auf 4o umfasst die funktionelle Sektion 24 eine Form, die in Bezug auf die Form der in 4g gezeigten funktionellen Sektion 24 umgekehrt ist
  • Mit Bezugnahme auf 4p umfasst die funktionelle Sektion 24 eine Form, die in Bezug auf die Form der in 4h gezeigten funktionellen Sektion 24 umgekehrt ist
  • Ein Basisbereich der funktionellen Sektion 24 kann wenigstens einen Teil einer Kreisform, einer Sternform, einer Polygonform, einer Ellipsenform, eine Honigwabenstruktur, einer beliebigen anderen Form und/oder einer Kombination umfassen.
  • 5 zeigt eine schematische Draufsicht des funktionellen Gebiets 16. Die leitfähige Basisschicht 22 umfasst drei funktionelle Sektionen 24a, 24b und 24c in einem Versteifungsgebiet 42 des funktionellen Gebiets 16. Eine mittlere Konzentration des Kohlenstoff-Materials in der Versteifungssektion 24a ist von einer mittleren Konzentration des Kohlenstoff-Materials in der Versteifungssektion 24b verschieden und von einer mittleren Konzentration des Kohlenstoff-Materials in der Versteifungssektion 24c verschieden, so dass die mittlere Konzentration des Kohlenstoff-Materials im leitfähigen Basisschichtmaterial mit der Mehrzahl funktioneller Sektionen 24a–c variiert. Dies kann das Erzielen eines Ergebnisses in einem Versteifungsprofil im Versteifungsgebiet 42 ermöglichen. Dies kann eine Anpassung und/oder Modifikation beispielsweise der Biegekurve des funktionellen Gebiets 16 ermöglichen, wenn es ausgelenkt wird. Zusätzlich können die Versteifungssektionen 24a–c auch eine variierende mittlere Konzentration des Stickstoff-Materials und/oder des Sauerstoff-Materials umfassen.
  • 6a zeigt eine schematische Schnittansicht einer mikromechanischen Struktur 60, die beispielsweise ein Zwischenprodukt oder eine Zwischenstruktur während der Herstellung der mikromechanischen Struktur 10 sein kann. Das Substrat 12 umfasst eine Silicium-Schicht 44, die beispielsweise Polysilicium-Material umfassen kann. Die Silicium-Schicht 44 wird von einer dielektrischen Schicht 46 an einer ersten Hauptfläche bedeckt. Sowohl die Silicium-Schicht 44 als auch die dielektrische Schicht 46 bilden das Substrat 12.
  • Die leitfähige Basisschicht 22 ist auf einer ersten Hauptfläche der dielektrischen Schicht 46 angeordnet, die einer zweiten Seite gegenüberliegt, welche der Silicium-Schicht 44 zugewandt ist. Die leitfähige Basisschicht 22 kann beispielsweise durch einen Epitaxialwachstumsprozess, einen chemischen Dampfabscheidungs-(CVD-), einen Niederdruck-CVD-(LPCVD, low pressure CVD), einen physikalischen Dampfabscheidungs-(PVD-), einen plasmaverstärkten CVD (PECVD, plasma enhanced CVD) Prozess oder dgl. aufgebracht werden.
  • 6b zeigt eine schematische Schnittansicht der mikromechanischen Struktur 60, nachdem eine Abschirmschicht 48 auf der leitfähigen Basisschicht 22 auf einer Seite angeordnet wurde, die einer Seite gegenüberliegt, welche dem Substrat 12 zugewandt ist. Das Kohlenstoff-Material 26 und gegebenenfalls das Stickstoff-Material und/oder das Sauerstoff-Material werden in die leitfähige Basisschicht 22 in der Versteifungssektion 24 implantiert. Das Kohlenstoff-Material 26 kann in die leitfähige Basisschicht 22 unter einem schiefen Winkel α eingesetzt werden. Der schiefe Winkel α kann einen Wert zwischen 0° und 90° umfassen, wobei ein Winkel kleiner als 60° oder sogar kleiner oder gleich 45° vorteilhaft sein kann.
  • Die Abschirmschicht 48 ist auf der leitfähigen Basisschicht 22 angeordnet und ausgelegt zu verhindern, dass das Kohlenstoff-Material 26 in die leitfähige Basisschicht 22 eingesetzt wird, die von der Abschirmschicht 48 für einen Ionenstrahl 49 abgeschirmt wird, der ausgelegt ist, eines oder mehrere Materialien der Si-C-O-N-Verbindung zu injizieren. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die Implantation mit einem fokussierten Strahl 49 ausgeführt werden, der die Teilchen umfasst, so dass die Anordnung der Abschirmschicht 48 weggelassen werden kann. Die Implantation kann sequentiell eine nach der anderen oder parallel wiederholt werden, wobei verschiedene Materialien injiziert werden, und/oder in verschiedenen Gebieten der leitfähigen Basisschicht 22.
  • 6c zeigt eine schematische Schnittansicht der mikromechanischen Struktur 60, nachdem die Abschirmschicht 48 entfernt wird und nachdem die mikromechanische Struktur 60 ausgeheilt wird. Eine kristalline Gitterstruktur kann wiederhergestellt werden, so dass eine Härte des leitfähigen Basisschichtmaterials auf der Basis der wiederhergestellten und modifizierten kristallinen Gitterstruktur in der Versteifungssektion 24 in Bezug auf die weichen Gebiete 36a und 36b erhöht wird.
  • 7a zeigt eine schematische Schnittansicht einer mikromechanischen Struktur 70, die beispielsweise durch die Weiterverarbeitung der mikromechanischen Struktur 60 erhalten werden kann. Die mikromechanische Struktur 70 umfasst eine Vertiefung 52, welche die leitfähige Basisschicht im funktionellen Gebiet 16 teilweise freilegt, so dass die leitfähige Basisschicht 22 im funktionellen Gebiet 16 auslenkbar ist. Die Strukturen 24a und 24b können einen erhöhten mechanischen Stress aufgrund einer Auslenkung der funktionellen Struktur in Bezug auf das Substrat 12 überwinden. Die leitfähige Basisschicht 22 kann ausgelegt sein, als Membran zu wirken. Die mikromechanische Struktur 70 kann beispielsweise in einem mikromechanischen Schallwandler angeordnet sein, der beispielsweise ein Mikrofon oder ein Lautsprecher sein kann.
  • 7b zeigt eine schematische Schnittansicht einer mikromechanischen Struktur 75, die beispielsweise durch die Weiterverarbeitung der mikromechanischen Struktur 60 oder der mikromechanischen Struktur 70 erhalten werden kann. Verglichen mit der mikromechanischen Struktur 60, umfasst die mikromechanische Struktur 75 ferner eine Vertiefung 54, so dass das funktionelle Gebiet 16 als Biegebalken ausgelenkt werden kann, der am eingeklemmten Gebiet 14 ausgekragt und im auslenkbaren Gebiet 16 auslenkbar ist.
  • 8 zeigt eine schematische Schnittansicht einer mikromechanischen Struktur 80, welche die funktionelle Struktur 14 und eine Gegenelektrode 54 umfasst. Die Gegenelektrode 54 kann ein Teil des Substrats 12 sein. Das Substrat 12 umfasst eine Basisschicht 56. Die Basisschicht 56 kann beispielsweise durch einen Silicium-Wafer gebildet werden. Auf der Basisschicht 56 ist eine mehrschichtige Struktur 58 angeordnet. Die mehrschichtige Struktur 58 kann beispielsweise eine Tetraethylorthosilicat-(TEOS-)Schicht oder einen Stapel umfassen. Die mikromechanische Struktur 80 umfasst Kontakte 62a–c, die ein Gold-Material, ein Kupfer-Material oder ein beliebiges anderes leitfähiges Material umfassen können.
  • Die Kontakte 62a–e sind als Durchgangslöcher gebildet und ausgelegt, jeweils die Basisschicht 56 (Kontakt 62a), die funktionelle Struktur 14 (Kontakt 62b), die Rückplatte 54 (Kontakt 62c) zu durchdringen. Die Rückplatte 54 kann beispielsweise aus einem Polysilicium-Material gebildet sein. So kann eine elektrische Spannung an die funktionelle Struktur 14, die Rückplatte 54 und/oder die Basisschicht 56 angelegt werden.
  • Durch das Anlegen einer Spannung zwischen den Kontakten 62b und 62c kann eine Anziehungskraft 18a zwischen der Rückplatte 54 und der funktionellen Struktur 14 generiert werden, wenn die funktionelle Struktur 14 und die Rückplatte 54 mit einer Ladung mit unterschiedlicher Polarität geladen werden. Wenn die funktionelle Struktur 14 und die Rückplatte 54 mit einer Ladung mit gleicher Polarität geladen werden, kann eine Abstoßungskraft 18b zwischen der Rückplatte 54 und der funktionellen Struktur 14 generiert werden.
  • Die funktionelle Struktur 14 kann ausgelegt sein, an der Rückplatte 54 an einem Anliegegebiet 64 der Rückplatte 54 anzuliegen. Die funktionelle Struktur 46 kann ausgelegt sein, am Substrat 12 an anliegenden Bereichen 66a und 66b des Substrats 12 anzuliegen, wo das Substrat 12 die funktionelle Struktur 46 festzuklemmen beginnt und/oder beendet. Alternativ dazu kann die Rückplatte 54 ein Teil des Substrats 12 sein, so dass die funktionelle Struktur 46 ausgelegt ist, am Substrat 12 im Anliegegebiet 64 anzuliegen.
  • Die mikromechanische Struktur 80 kann ausgelegt sein, als Schallwandler zu arbeiten. Die funktionelle Struktur 46 kann so eine Membranstruktur sein, die ausgelegt ist, Schalldruckpegel und daher Schall zu emittieren, wenn die mikromechanische Struktur Teil eines Lautsprechers ist.
  • Alternativ dazu kann eine externe Kraft, wie ein Schalldruckpegel, die Anziehungskraft 18a und/oder die Abstoßungskraft 18b induzieren, so dass ein elektrisches Signal an den Kontakten 62b und 62c erfasst werden kann. Die mikromechanische Struktur 80 kann beispielsweise Teil einer Mikrofonstruktur sein.
  • Die funktionelle Sektion, die von der funktionellen Struktur 14 umfasst wird, kann so ausgelegt sein, Schallwandlungscharakteristiken der mikromechanischen Struktur einzustellen, da eine Variation des E-Moduls und/oder der Härte ausgelegt sein kann, eine Biegekurve der funktionellen Struktur 14 anzupassen, und so das elektrische Signal anpassen kann, das an den Kontakten 62b oder 62c erfasst wird, oder den Schall, der von einem Lautsprecher emittiert wird.
  • Alternativ dazu oder zusätzlich kann die mikromechanische Struktur 80 eine oder mehrere weitere funktionelle Sektionen 24 und/oder weitere funktionelle Strukturen umfassen. Eine oder mehrere funktionelle Strukturen 14 kann oder können beispielsweise auf einer Seite der Rückplatte 54 angeordnet sein, die der funktionellen Struktur 14 gegenüberliegt, so dass zwei funktionelle Strukturen angeordnet sind, welche die Rückplatte 54 sandwichartig anordnen, wobei beide funktionellen Strukturen ausgelegt sind, ansprechend auf die Kraft 18a und/oder die Kraft 18b, die auf die jeweilige funktionelle Struktur einwirkt, ausgelenkt zu werden.
  • Ein Vorteil der funktionellen Strukturen 14 ist, dass im Gegensatz zu bekannten Konzepten eine Spannung, bei der eine Membranstruktur angeregt werden kann zu vibrieren, soweit der Prozess betroffen ist, mittels der Materialkonzentration anstelle nur durch die Implantationsdosis und die Temperatur gesteuert werden kann.
  • Mit anderen Worten kann durch das Einbringen von C/N/O und/oder anderen Materialien ein zusätzlicher Spielraum für die Herstellung erzielt werden. Beispielsweise kann eine Operationsspannung oder eine Spannung des Mikrofonsignals in einem MEMS-Mikrofon z. B. eingestellt werden. Eine Idee der Erfindung ist das Aufbringen einer Schicht und/oder eines Schichtsystems mit Si-C-O-N auf mikrotechnologisch hergestellten Strukturen, um die elektrischen und mechanischen Charakteristiken davon zu verbessern.
  • Grundsätzlich kann es zwei fundamentale Ansätze zur Integration von Si-C und/oder weiteren Materialien in den Herstellungsprozess in situ geben, d. h. während der Abscheidung. Innerhalb der Ansätze gibt es wiederum verschiedene Typen von Anordnungen, die oben diskutiert werden.
  • Die Schichten und/oder die Schichtsysteme, die oben beschrieben werden, können beispielsweise mittels herkömmlicher Abscheidungsprozesse, wie reaktiver PVD, CVD oder dgl., hergestellt werden.
  • Mit Bezugnahme auf die funktionelle Struktur 46 kann ein anderer Weg des Aufbringens von Schichten die Verwendung einer Gradientenmembran sein, die Silicium, das Kohlenstoff-Material, das Sauerstoff Material und/oder das Stickstoff-Material oder verschiedenste Schichten enthält, wie oben beschrieben, was eine Variation des Materialkonzentrationsgehalts über die Schichtdicke schrittweise oder kontinuierlich ermöglicht. Dies kann eine Einstellung der Charakteristik der Schicht sogar noch spezifischer gestatten. Eine grobe Kurve dieses Herstellungsverfahrens ist in 12 gezeigt. Das Prinzip der Abscheidung und erzielbare Vorteile in einer Gradientenmembran, die das Silicium- und das Kohlenstoff-, das Sauerstoff- und/oder das Stickstoff-Material enthält, können ähnlich einer mehrschichtigen Membran sein, wie sie für die funktionelle Struktur 14 beschrieben wird.
  • Eine relative Position der funktionellen Struktur 46 in Bezug auf die Gegenelektrode 54 kann variiert werden. In Abhängigkeit davon, ob die Membran beispielsweise über, im Zentrum oder unter der auf der Rückplatte 54 angeordneten Gegenelektrode betrieben wird, können verschiedene Charakteristiken hinsichtlich der Druckstabilität erzielt werden. Die Beeinflussung der Charakteristiken des Systems der Abscheidung erhält weiteren Spielraum verglichen mit bestehenden Materialschichten, die bisher nur durch Implantation und das Temperaturbudget gesteuert werden konnten. Sowohl die funktionelle Struktur 14 als auch die funktionelle Struktur 46 ermöglichen die Verwendung der Vorteile eines Si-C-Materials und/oder eines potenziellen Schichtaufbaus, der aus einer Kombination dünner Filme besteht, die Si-C-O-N enthalten, in MMS- und/oder MEMS-Elementen und so die Entwicklung eines Vorteils in Bezug auf bekannte Konzepte.
  • Die Verwendung der Schichten und/oder Gradientenmembranen, wie sie beschrieben werden, kann eine Erhöhung des Widerstands und/oder der Stabilität der leitfähigen getrennten Strukturen ermöglichen, wie beispielsweise Membranen oder Biegebalken. Zusätzlich kann eine Verbesserung der Antihaft-Charakteristiken (verursacht durch die niedrigere Benetzbarkeit von Kohlenstoff) erzielt werden, was unter anderem zu verschiedenen, neuen und einfacheren Aufbauten der gesamten Vorrichtung führen kann. Dies kann das Einsparen weiterer Schutzschichten, wie Siliciumnitrid (SNIT) oder Oxid-Zwischenschichten, ermöglichen.
  • In bekannten poly-Si-Membranen, wie sie für MEMS-Elemente verwendet werden, insbesondere in D-Schallvorrichtungen, sind entscheidende Stabilitätsversuche, wie Fall- und Drucktests, üblich. Ein bekanntes Si-Mikrofon kann eine Grenze bei einer Druckdifferenz von ungefähr 2 bar aufweisen. Eine erhöhte Robustheit kann einerseits eine Erhöhung der Belastbarkeit – mit einer konstanten Membrandicke – und andererseits eine Verringerung der Membrandicke und so der vibrierenden Masse in der Vorrichtung ermöglichen, was zu einer Verbesserung des Ansprechverhaltens und zusätzlich zu einer Erhöhung des SNR führen kann. Bekannte Poly-silicium-Schichten können beispielsweise eine Dicke zwischen 330 nm bis 2 μm umfassen und können spezielle Ausbildungen umfassen in dem Versuch, die Belastbarkeitseffekte von Membranstrukturen zu verbessern. Durch das Variieren der Steifigkeit und/oder der Härte einer Versteifungssektion können auch die Temperaturcharakteristiken der zusätzlich aufgebrachten Schichten, welche die Si-C-O-N-Materialien enthalten, zur Einstellung der Spannung verwendet werden.
  • Ferner kann eine maximale Druckbelastung erhöht werden, die in bekannten Konzepten ungefähr 2 bar beträgt. Die Versteifungssektion 24 ist ausgelegt, an der Rückplatte 56 anzuliegen, die ein Teil des Substrats 12 sein kann.
  • 9a zeigt eine schematische Seitenansicht der Versteifungssektion 24, die in einem inneren Gebiet 41 der leitfähigen Basisschicht 22 angeordnet ist. Das funktionelle Gebiet 16 umfasst das innere Gebiet 41 und die beiden äußeren Gebiete 43a und 43b, wobei die funktionelle Struktur beispielsweise eine Balkenstruktur sein kann, die an beiden Enden am Substrat 12 eingeklemmt (fixiert) ist. Ein äußeres Gebiet 43a und 43b umfasst eine niedrigere Konzentration des Kohlenstoff-Materials um wenigstens einen Faktor von 1000.
  • 9b zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Simulationsergebnisses, das die Biegekurve simuliert, die durch das funktionelle Gebiet 16 von 9a erhalten werden kann, wenn das funktionelle Gebiet 16 ausgelenkt wird. Auf der Basis der Versteifungssektion 24 ist eine Biegekurve des funktionellen Gebiets 16 entlang des inneren Gebiets 41 abgeflacht. Auf der Basis der abgeflachten Biegekurve kann die Auslenkung des funktionellen Gebiets 16 homogener sein entlang des inneren Gebiets 41, verglichen mit einer Biegekurve eines vergleichbaren Biegebalkens, der die Versteifungssektion verfehlt. Wenn das funktionelle Gebiet 16 beispielsweise eine Membran eines Lautsprechers oder eines Mikrofons ist, kann eine homogene Auslenkung des funktionellen Gebiets 16 im inneren Gebiet 41 zu einer effizienteren Schallwandlung, d. h. Schallgenerierung oder Schallaufnahme, führen. Beispielsweise kann ein bewegtes Luftvolumen einer Lautsprechermembran erhöht werden. Da digitale Lautsprecher durch das Auslenken der Membran arbeiten können, bis sie an einem Substrat oder einer Elektrode anliegt, kann die Auslenkung effizienter vorgenommen werden. Zusätzlich kann die Membran am Substrat oder an der Elektrode in Gebieten anliegen, wo die Versteifungssektion angeordnet ist, so dass Schäden der Membran, die durch das Anliegen am Substrat oder an der Elektrode verursacht werden, reduziert oder vermieden werden können.
  • 10a zeigt eine schematische Seitenansicht der Versteifungssektionen 24a und 24b, die in den äußeren Gebieten 43a und 43b der leitfähigen Basisschicht 22 angeordnet sind. Das weiche Gebiet 34a ist im inneren Gebiet 41 angeordnet. Die Versteifungssektion 24a ist im äußeren Gebiet 43a der leitfähigen Basisschicht 22 angeordnet. Die Versteifungssektion 24b ist im äußeren Gebiet 43b angeordnet.
  • 10b zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Simulationsergebnisses, das eine Auslenkung des funktionellen Gebiets 16 von 10a simuliert. Eine Biegekurve des funktionellen Gebiets 16 ist in den äußeren Gebieten 43a und 43b auf der Basis der Versteifungssektionen 24a und 24b abgeflacht. Die Versteifungssektionen 24a und 24b können zu einer reduzierten Auslenkung der funktionellen Gebiete in Gebieten angrenzend an die eingeklemmten Gebiete führen.
  • Dies kann zu reduziertem mechanischen Stress an Grenzpunkten führen, wo das Substrat 12 endet, um das funktionelle Gebiet festzuklemmen. So können Schäden des funktionellen Gebiets 16 bzw. der funktionellen Struktur 14 aufgrund von mechanischem Stress reduziert werden.
  • Eine Länge der funktionellen Struktur 16 kann beispielsweise mehr als 50 μm, mehr als 100 μm oder mehr als 200 μm betragen, wobei die Länge durch das innere Gebiet 41 und die äußeren Gebiete 43a und 43b gebildet wird. Eine Gesamtdicke der funktionellen Struktur kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 100 nm und 2 cm, 1 μm und 1 cm oder zwischen 2 μm und 10 μm oder einem beliebigen anderen Wert liegen. Eine Auslenkamplitude des Auslegerbalkens kann beispielsweise einen Wert von mehr als 10 μm, mehr als 50 μm oder mehr als 100 μm umfassen.
  • Eine lokal versteifte Versteifungsstruktur kann eine lokales Einbringen oder Induzieren von mechanischem Stress in der funktionellen Struktur ermöglichen, beispielsweise in einer Auswölbungsstruktur, wie einer Auswölbungsplatte eines Lautsprechers. Alternativ dazu oder zusätzlich kann eine lokale Versteifung erhalten werden.
  • 11 zeigt ein schematisches Blockbild eines mikromechanischen Schallwandlers 110, wobei der mikromechanische Schallwandler 110 die mikromechanische Struktur 10 umfasst. Der mikromechanische Schallwandler 110 kann ausgelegt sein, Variationen im Umgebungsdruck, wie einen Schalldruckpegel, abzufühlen. Die Variationen im Schalldruckpegel können ermöglichen, dass das funktionelle Gebiet der mikromechanischen Struktur 10 ausgelenkt wird. So kann das funktionelle Gebiet ansprechend auf den Schalldruckpegel auslenkbar sein. Beispielsweise kann ein elektrostatisches Feld zwischen dem funktionellen Gebiet und dem Substrat oder einer Gegenelektrode angeordnet werden, die in der mikromechanischen Struktur 10 angeordnet ist. Eine Auslenkung des funktionellen Gebiets kann zu einer variierenden Ladung und/oder Spannung führen, die zwischen dem funktionellen Gebiet und dem Substrat bzw. der Gegenelektrode empfindlich ist.
  • Alternativ dazu kann der mikromechanische Schallwandler 110 ausgelegt sein, eine Kraft auf das funktionelle Gebiet auszuüben, beispielsweise durch das Anlegen eines elektrostatischen oder elektrodynamischen elektrischen Felds, so dass das funktionelle Gebiet auf der Basis des elektrostatischen oder elektrodynamischen Felds ausgelenkt wird, so dass Schall vom mikromechanischen Schallwandler 110 emittiert werden kann. Der mikromechanische Schallwandler 110 kann so ausgelegt sein, als Mikrofon oder als Lautsprecher zu arbeiten.
  • Alternativ dazu oder zusätzlich kann der mikromechanische Schallwandler eine mikromechanische Struktur 60, 70, 75 oder 80 umfassen.
  • 12 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens 1000 zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur. Das Verfahren 1000 umfasst einen Schritt 1100, in dem ein Substrat vorgesehen wird. Das Verfahren 1000 umfasst ferner einen Schritt 1200, in dem eine funktionelle Struktur mit einer leitfähigen Basisschicht, die ein leitfähiges Basisschichtmaterial aufweist, auf dem Substrat angeordnet wird, so dass die funktionelle Struktur in einem funktionellen Gebiet in Bezug auf das Substrat ansprechend auf eine Kraft, die auf das funktionelle Gebiet einwirkt, auslenkbar ist.
  • Das Verfahren 1000 umfasst ferner einen Schritt 1300, in dem ein Kohlenstoff-Material sektional in das leitfähige Basisschichtmaterial in einer Versteifungssektion implantiert wird, so dass eine Kohlenstoff-Konzentration des Kohlenstoff-Materials im leitfähigen Basisschichtmaterial wenigstens 1014 pro cm3 beträgt und wenigstens um einen Faktor von 1000 höher ist als in einem Material des leitfähigen Basisschichtmaterials angrenzend an die Versteifungssektion.
  • Das Verfahren 1000 umfasst ferner einen optionalen Schritt 1400, in dem das leitfähige Basisschichtmaterial nach dem Implantieren des Kohlenstoff-Materials, d. h. nach dem Schritt 1300, ausgeheilt wird.
  • Die Implantation kann so ausgeführt werden, dass das leitfähige Basisschichtmaterial in der Versteifungssektion eine Härte umfasst, die wenigstens um einen Faktor von 1,5 höher ist als eine Härte des leitfähigen Basisschichtmaterials angrenzend an die Versteifungssektion.
  • Der Schritt 1300 kann wiederholt und angepasst werden, so dass in einer Wiederholung des Schritts 1300 derselbe so ausgeführt wird, dass ein Sauerstoff- und/oder Stickstoff-Material in das leitfähige Basisschichtmaterial implantiert wird. Eine Konzentration eines Versteifungsmaterials, welches das Kohlenstoff-Material und gegebenenfalls das Sauerstoff-Material und/oder das Stickstoff-Material umfasst, kann zwischen 1014 und 1024 Teilchen pro cm3, zwischen 1015 und 1022 Teilchen pro cm3 oder zwischen 1016 und 1020 Teilchen pro cm3 liegen.
  • Der Schritt 1300 kann unter Verwendung eines Ionenstrahls ausgeführt werden. Beispielsweise können Ionen, die das Kohlenstoff-Material umfassen, durch ein elektrisches Feld beschleunigt werden, so dass die Ionen zum leitfähigen Basisschichtmaterial wandern können. Eine Implantationsspannung zur Beschleunigung der Ionen kann größer als oder gleich 10 kV sein und kleiner als oder gleich 200 kV, größer als oder gleich 15 kV und kleiner als oder gleich 180 kV, größer als oder gleich 20 kV und kleiner als oder gleich 150 kV, oder kann einen beliebigen anderen Wert umfassen.
  • Der Ionenstrahl kann auf das leitfähige Basisschichtmaterial unter einem Winkel zwischen 0° und 90° in Bezug auf eine normale Richtung einer Hauptfläche der leitfähigen Basisschicht auftreffen.
  • Alternativ dazu kann der Ionenstrahl einen Implantationswinkel von kleiner als oder gleich 60°, 45° oder kleiner als oder gleich 20° umfassen.
  • Der Schritt 1200 kann eine Herstellung der funktionellen Struktur auf dem Substrat umfassen, indem einer von einem physikalischen Dampfabscheidungs-, einem chemischen Dampfabscheidungsprozess, einem Epitaxialwachstumsprozess und/oder eine Variation oder einem Kombination davon angewendet wird, um die leitfähige Basisschicht herzustellen.
  • Mit anderen Worten kann die Verwendung leitfähiger Basisschichten, die Versteifungssektionen umfassen, wie sie beschrieben werden, eine Erhöhung des Widerstands und/oder der Stabilität leitfähiger getrennter Strukturen, wie beispielsweise Membranen oder Biegebalken ermöglichen. Zusätzlich kann eine Verbesserung der Antihaft-Charakteristiken (verursacht durch die niedrigere Benetzbarkeit von Kohlenstoff) erzielt werden, was unter anderem zu verschiedenen, neuen und einfacheren Aufbauten der gesamten Vorrichtung führen kann. Dies kann das Einsparen weiterer Schutzschichten, wie Siliciumnitrid (SNIT) oder Oxid-Zwischenschichten, ermöglichen.
  • Entscheidende mechanische Materialparameter von Schichten, wie beispielsweise die Härte und der Elastizitätsmodul (E-Modul), können durch das Einbringen von Kohlenstoff (C) in Silicium (Si) optimiert werden. Die mechanische Belastbarkeit (Druck, Temperatur, ...) davon kann sich erheblich verbessern, wenn dieser Verbundstoff als Teil einer freistehenden Schicht verwendet wird. Es gibt einige Wege, Si-C-Verbindungen als Material aufzubringen. Durch den zusätzlichen und spezifischen Zusatz von Sauerstoff (O), Stickstoff (N) und/oder beliebiger Kombinationen dieser Materialien können die erhaltenen Verbundstoffe zusätzlichen Spielraum bei der Auslegung der mechanischen Charakteristiken, wie Schichtstress, E-Modul und dgl., ermöglichen.
  • Elektromechanische Charakteristiken der funktionellen Struktur können über einen sehr breiten Bereich durch das Einbringen anderer Materialien verbessert werden, wie beispielsweise Tantal, Molybdän, Titan und/oder tertiäre Verbindungen oder dgl., und/oder durch das Beschichten der funktionellen Struktur, beispielsweise einer poly-Si-Membran, mit den angegebenen Materialsystemen.
  • Die Versteifungssektion kann eine reduzierte Affinität für ein Benetzen verglichen mit reinem Silicium aufweisen. Dies kann ein reduziertes Haften einer Vorrichtung ermöglichen, das auftreten kann, wenn die funktionelle Struktur mit dem Substrat in Eingriff gelangt. Es können auch Hafteffekte reduziert werden, die während Ätzprozessen auftreten können. So ist ein Vorteil die deutliche Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit bei reduzierter Membrandicke. Alternativ dazu oder zusätzlich ermöglicht die erhöhte Härte eine erhöhte Abriebfestigkeit, eine erhöhte Bruchfestigkeit und/oder eine erhöhte elektrische Kapazität leitfähiger Strukturen.
  • Die mechanischen Charakteristiken können durch das Implantieren von C-O-N und anschließendes Ausheilen optimiert werden. Die Kohlenstoff-Menge kann sehr gut dosiert werden und die Penetrationstiefe kann mittels der Implantation angepasst werden. Zusätzlich wird erwartet, dass die C-O-N-implantierte poly-Si-Schicht (aktuell Phosphor-dotiert) leitfähig bleibt und ideal in den bestehenden Herstellungsprozess integriert wird.
  • Obwohl einige Aspekte im Kontext einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es klar, dass diese Aspekte auch eine Darstellung des entsprechenden Verfahrens repräsentieren, wobei ein Block oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog repräsentieren Aspekte, die im Kontext eines Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen dienen nur der Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Es ist zu verstehen, dass Modifikationen und Variationen der Anordnungen und der Details, die hier beschrieben werden, für Fachleute klar sind. Daher soll eine Einschränkung nur durch den Umfang der folgenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Details gegeben sein, die zur Beschreibung und Erläuterung der vorliegenden Ausführungsformen ausgeführt werden.

Claims (26)

  1. Mikromechanische Struktur, umfassend: ein Substrat; und eine funktionelle Struktur, die auf dem Substrat angeordnet ist; wobei die funktionelle Struktur ein funktionelles Gebiet umfasst, das in Bezug auf das Substrat ansprechend auf eine Kraft, die auf das funktionelle Gebiet einwirkt, auslenkbar ist; wobei die funktionelle Struktur eine leitfähige Basisschicht umfasst, die ein leitfähiges Basisschichtmaterial aufweist; und wobei das leitfähige Basisschichtmaterial sektional in einer Versteifungssektion ein Kohlenstoff-Material umfasst, so dass eine Kohlenstoff-Konzentration des Kohlenstoff-Materials im leitfähigen Basisschichtmaterial wenigstens 1014 Teilchen pro cm3 beträgt und wenigstens um einen Faktor von 103 höher ist als im leitfähigen Basisschichtmaterial angrenzend an die Versteifungssektion.
  2. Mikromechanische Struktur nach Anspruch 1, wobei das leitfähige Basisschichtmaterial in der Versteifungssektion eine Härte umfasst, die wenigstens um einen Faktor von 1,5 höher ist als eine Härte des leitfähigen Basisschichtmaterials angrenzend an die Versteifungssektion.
  3. Mikromechanische Struktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Versteifungssektion ein integraler Bestandteil der leitfähigen Basisschicht ist, so dass die Versteifungssektion dieselbe Dicke aufweist wie die leitfähige Basisschicht angrenzend an die Versteifungssektion innerhalb eines Toleranzbereichs.
  4. Mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das leitfähige Basisschichtmaterial zusätzlich in der Versteifungssektion zumindest entweder ein Stickstoff-Material und/oder ein Sauerstoff-Material mit einer jeweiligen Materialkonzentration umfasst.
  5. Mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine mittlere Konzentration eines Versteifungsmaterials in der Versteifungssektion, wobei das Versteifungsmaterial, das das Kohlenstoff-Material und gegebenenfalls entweder ein Sauerstoff-Material oder ein Stickstoff-Material umfasst, zwischen 1014 und 1024 Teilchen pro cm3 beträgt.
  6. Mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Basisbereich der Versteifungssektion wenigstens einen Teil einer Kreisform, einer Ringform, einer Sternform, einer Polygonform, einer Ellipsenform, einer Honigwaben-strukturierten Form oder einer Kombination davon umfasst.
  7. Mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mittlere Konzentration des Kohlenstoff-Materials im funktionellen Sektionsmaterial innerhalb der funktionellen Sektion variiert, um ein daraus resultierendes Versteifungsprofil in der funktionellen Sektion zu erzielen.
  8. Mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die leitfähige Basisschicht eine Mehrzahl funktioneller Sektionen umfasst.
  9. Mikromechanische Struktur nach Anspruch 8, wobei die mittlere Konzentration des Kohlenstoff-Materials im leitfähigen Basisschichtmaterial innerhalb der Mehrzahl funktioneller Sektionen variiert, um ein daraus resultierendes Versteifungsprofil in einem Versteifungsgebiet zu erzielen, das die Mehrzahl funktioneller Sektionen umfasst.
  10. Mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die funktionelle Struktur eine Membranstruktur ist, und wobei die mikromechanische Struktur ein Teil einer Schallwandlerstruktur ist.
  11. Mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die funktionelle Struktur eine Biegebalkenstruktur ist, die einen ausgekragten Bereich und das auslenkbare funktionelle Gebiet umfasst.
  12. Mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die funktionelle Sektion in anliegenden Bereichen der funktionellen Struktur angeordnet und ausgelegt ist, an dem Substrat anzuliegen, wenn das funktionelle Gebiet ausgelenkt wird.
  13. Mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die funktionelle Sektion ausgelegt ist, Schallwandlungscharakteristiken der mikromechanischen Struktur einzustellen.
  14. Mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die leitfähige Basisschicht ein Silicium-Material umfasst.
  15. Mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei eine mittlere Konzentration des Kohlenstoff-Materials innerhalb der funktionellen Sektion entlang einer Dickenrichtung der funktionellen Struktur variiert.
  16. Mikromechanischer Schallwandler, welcher eine mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst.
  17. Mikromechanischer Schallwandler nach Anspruch 16, wobei der mikromechanische Schallwandler ein Mikrofon ist.
  18. Mikromechanischer Schallwandler nach Anspruch 16 oder 17, wobei der mikromechanische Schallwandler ein Lautsprecher ist.
  19. Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur, umfassend: Vorsehen eines Substrats; Anordnen einer funktionellen Struktur mit einer leitfähigen Basisschicht, die ein leitfähiges Basisschichtmaterial aufweist, auf dem Substrat, so dass die funktionelle Struktur in einem funktionellen Gebiet in Bezug auf das Substrat ansprechend auf eine Kraft, die auf das funktionelle Gebiet einwirkt, auslenkbar ist; und sektionales Implantieren, in das leitfähige Basisschichtmaterial in einer Versteifungssektion, eines Kohlenstoff-Materials, so dass eine Kohlenstoff-Konzentration des Kohlenstoff-Materials im leitfähigen Basisschichtmaterial wenigstens 1014 pro cm3 beträgt und wenigstens um einen Faktor von 103 höher ist als in einem Material des leitfähigen Basisschichtmaterials angrenzend an die Versteifungssektion.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Implantieren so ausgeführt wird, dass das leitfähige Basisschichtmaterial in der Versteifungssektion eine Härte umfasst, die wenigstens um einen Faktor von 1,5 höher ist als eine Härte des leitfähigen Basisschichtmaterials angrenzend an die Versteifungssektion.
  21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, ferner umfassend ein Ausheilen des leitfähigen Basisschichtmaterials nach dem Implantieren des Kohlenstoff-Materials.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, ferner umfassend ein sektionales Implantieren, in das leitfähige Basisschichtmaterial in der Versteifungssektion, entweder eines Stickstoff-Materials oder eines Sauerstoff-Materials.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei eine mittlere Konzentration implantierter Teilchen eines implantierten Materials, das während der Implantation implantiert wird, wobei das implantierte Material das Kohlenstoff-Material und gegebenenfalls entweder ein Sauerstoff-Material oder ein Stickstoff-Material umfasst, zwischen 1014 und 1024 Teilchen pro cm3 beträgt.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei die Implantation mit einer Implantationsspannung von größer als oder gleich 10 kV und kleiner als oder gleich 200 kV ausgeführt wird.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei während der Implantation implantierte Teilchen in das leitfähige Basisschichtmaterial entlang eines Implantationswinkels von kleiner als oder gleich 45° in Bezug auf eine normale Richtung einer Hauptfläche der leitfähigen Basisschicht implantiert werden.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei das Anordnen der funktionellen Struktur ein Herstellen der funktionellen Struktur auf dem Substrat durch das Anwenden entweder einer physikalischen Dampfabscheidung, eines chemischen Dampfabscheidungsprozesses oder eines Epitaxialwachstumsprozesses umfasst, um die leitfähige Basisschicht herzustellen.
DE102015213757.0A 2014-07-31 2015-07-21 Mikromechanische Struktur und Verfahren zur Herstellung derselben Expired - Fee Related DE102015213757B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/448,783 2014-07-31
US14/448,783 US9212045B1 (en) 2014-07-31 2014-07-31 Micro mechanical structure and method for fabricating the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102015213757A1 true DE102015213757A1 (de) 2016-02-04
DE102015213757B4 DE102015213757B4 (de) 2017-03-23

Family

ID=54783081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015213757.0A Expired - Fee Related DE102015213757B4 (de) 2014-07-31 2015-07-21 Mikromechanische Struktur und Verfahren zur Herstellung derselben

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9212045B1 (de)
KR (1) KR101775224B1 (de)
CN (1) CN105314587B (de)
DE (1) DE102015213757B4 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016111909A1 (de) * 2016-06-29 2018-01-04 Infineon Technologies Ag Mikromechanische Struktur und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102017208911A1 (de) 2017-05-26 2018-11-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mikromechanischer Schallwandler
US10611630B2 (en) 2016-09-27 2020-04-07 Infineon Technologies Ag Method for processing a monocrystalline substrate and micromechanical structure

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9856134B2 (en) * 2016-02-26 2018-01-02 Infineon Technologies Ag Microelectromechanical system and a method of manufacturing a microelectromechanical system
US10516943B2 (en) 2016-05-04 2019-12-24 Infineon Technologies Ag Microelectromechanical device, an array of microelectromechanical devices, a method of manufacturing a microelectromechanical device, and a method of operating a microelectromechanical device
GB2567017A (en) * 2017-09-29 2019-04-03 Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd MEMS devices and processes
CN111405402A (zh) * 2020-03-24 2020-07-10 瑞声声学科技(深圳)有限公司 麦克风结构

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5354695A (en) * 1992-04-08 1994-10-11 Leedy Glenn J Membrane dielectric isolation IC fabrication
AU7052000A (en) 1999-07-20 2001-02-05 Sri International Electroactive polymers
US6663820B2 (en) 2001-03-14 2003-12-16 The Procter & Gamble Company Method of manufacturing microneedle structures using soft lithography and photolithography
DE10138759A1 (de) * 2001-08-07 2003-03-06 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie Halbleiterbauelement, insbesondere Membransensor
US20090065429A9 (en) * 2001-10-22 2009-03-12 Dickensheets David L Stiffened surface micromachined structures and process for fabricating the same
JP2005506909A (ja) * 2001-10-22 2005-03-10 モンタナ ステート ユニバーシティ−ボーズマン 補強面微細加工構造物およびその製造方法
DE102004036035B4 (de) * 2003-12-16 2015-10-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Membransensor
US7569412B2 (en) * 2003-12-16 2009-08-04 Robert Bosch Gmbh Method for manufacturing a diaphragm sensor
DE102007003544A1 (de) * 2007-01-24 2008-07-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und Sensorelement
US7799376B2 (en) * 2007-07-27 2010-09-21 Dalsa Semiconductor Inc. Method of controlling film stress in MEMS devices
DE102010062555B4 (de) 2010-12-08 2019-05-23 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Membranvorrichtung und entsprechendes Herstellungsverfahren sowie Membrananordnung
WO2012150278A1 (en) 2011-05-03 2012-11-08 Imec Hierarchical carbon nano and micro structures
CN102638753B (zh) * 2012-03-16 2014-05-21 中北大学 基于石墨烯的mems声学传感器
US9409763B2 (en) * 2012-04-04 2016-08-09 Infineon Technologies Ag MEMS device and method of making a MEMS device
EP2674392B1 (de) * 2012-06-12 2017-12-27 ams international AG Integrierte Schaltung mit Drucksensor und Herstellungsverfahren
US20140090485A1 (en) * 2012-10-02 2014-04-03 Robert Bosch Gmbh MEMS Pressure Sensor Assembly
US8946831B2 (en) * 2013-03-12 2015-02-03 Invensense, Inc. Low frequency response microphone diaphragm structures and methods for producing the same
US9516428B2 (en) * 2013-03-14 2016-12-06 Infineon Technologies Ag MEMS acoustic transducer, MEMS microphone, MEMS microspeaker, array of speakers and method for manufacturing an acoustic transducer

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016111909A1 (de) * 2016-06-29 2018-01-04 Infineon Technologies Ag Mikromechanische Struktur und Verfahren zu ihrer Herstellung
US10710874B2 (en) 2016-06-29 2020-07-14 Infineon Technologies Ag Micromechanical structure and method for manufacturing the same
DE102016111909B4 (de) * 2016-06-29 2020-08-13 Infineon Technologies Ag Mikromechanische Struktur und Verfahren zu ihrer Herstellung
US10611630B2 (en) 2016-09-27 2020-04-07 Infineon Technologies Ag Method for processing a monocrystalline substrate and micromechanical structure
DE102017208911A1 (de) 2017-05-26 2018-11-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mikromechanischer Schallwandler
US11350217B2 (en) 2017-05-26 2022-05-31 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Micromechanical sound transducer

Also Published As

Publication number Publication date
CN105314587A (zh) 2016-02-10
US9212045B1 (en) 2015-12-15
KR20160016674A (ko) 2016-02-15
DE102015213757B4 (de) 2017-03-23
CN105314587B (zh) 2017-04-12
KR101775224B1 (ko) 2017-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015213757B4 (de) Mikromechanische Struktur und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102015213756B4 (de) Mikromechanische Struktur und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102006055147B4 (de) Schallwandlerstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Schallwandlerstruktur
DE102016111909B4 (de) Mikromechanische Struktur und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102014204712B4 (de) MEMS-Akustikwandler
EP3100467B1 (de) Mems mit mikromechanischen piezoelektrischen aktuatoren zur realisierung hoher kräfte und auslenkungen
DE102015211866B4 (de) MEMS-Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung
DE602004010024T2 (de) Bimorph angetriebener, schwingender Mikrospiegel
EP2836455B1 (de) Membrananordnung für einen mikro-elektromechanischen messumformer
DE102015103311B4 (de) Schallwandlerstruktur mit Einzeldiaphragma
DE10247487A1 (de) Membran und Verfahren zu deren Herstellung
DE10160830A1 (de) Mikromechanische Sensoren und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102014225934B4 (de) Elektrostatisch auslenkbares mikromechanisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
EP2438767A1 (de) Bauelement mit einer mikromechanischen mikrofonstruktur und verfahren zu dessen herstellung
DE102017204006B3 (de) MEMS-Schallwandler, MEMS-Mikrophon und Verfahren zum Bereitstellen eines MEMS-Schallwandlers
DE102015103190A1 (de) Trägerstruktur und Verfahren zum Bilden einer Trägerstruktur
WO2022117197A1 (de) Mems mit deckelantrieb und verfahren zum betreiben derselben
DE102020108433B4 (de) Vorrichtung mit einer Membran und Herstellungsverfahren
DE102016208356A1 (de) Mikromechanische Struktur und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102017200108A1 (de) Mikromechanische Schallwandleranordnung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102016216234A1 (de) Mikromechanisches Bauteil und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil
DE102004006156B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines mikrokapazitiven Ultraschall-Wandlers
DE102013223979A1 (de) Elektroaktive Schallwandlerfolie mit strukturierter Oberfläche
DE10205585A1 (de) Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102009047628B4 (de) Bauelement mit einer mikromechanischen Struktur und Verfahren zu dessen Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee