DE102016109111A1 - System und Verfahren für einen MEMS-Wandler - Google Patents

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Abstract

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Mikroelektromechanisches-System-Wandler (MEMS-Wandler) eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, die an einer Verankerung an einem Umfang der zweiten Elektrode befestigt ist, und einen mechanischen Träger, der separat von der Verankerung an dem Umfang der zweiten Elektrode ist und mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode mechanisch verbunden ist. Der mechanische Träger ist an einem Abschnitt der zweiten Elektrode befestigt, derart, dass im Betrieb eine maximale Auslenkung der zweiten Elektrode zwischen der mechanischen Struktur und dem Umfang der zweiten Elektrode auftritt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Mikroelektromechanisches-System-Wandler (MEMS-Wandler; MEMS = microelectromechanical systems) und bei bestimmten Ausführungsbeispiele auf ein System und Verfahren für einen MEMS-Akustikwandler mit zentralem Pfosten.
  • HINTERGRUND
  • Wandler wandeln Signale von einem Bereich in einen anderen um. Zum Beispiel sind einige Sensoren Wandler, die physikalische Signale in elektrische Signale umwandeln. Andererseits wandeln einige Wandler elektrische Signale in physikalische Signale um. Ein üblicher Sensortyp ist ein Drucksensor, der Druckdifferenzen und/oder Druckänderungen in elektrische Signale umwandelt. Drucksensoren haben zahlreiche Anwendungen, einschließlich zum Beispiel Atmosphärendrucksensierung, Höhensensierung und Wetterbeobachtung. Ein anderer üblicher Sensortyp ist ein Mikrofon, das akustische Signal in elektrische Signale umwandelt.
  • Auf einem mikroelektromechanischem System (MEMS) basierende Wandler umfassen eine Familie von Wandlern, die unter Verwendung von Mikrobearbeitungstechniken produziert werden. MEMS, z. B. ein MEMS-Drucksensor oder ein MEMS-Mikrofon, sammeln Information aus der Umgebung durch ein Messen der Änderung des physikalischen Zustandes in dem Wandler und ein Übertragen des Signals an die Elektronik, um durch die Elektronik verarbeitet zu werden, die mit dem MEMS-Sensor verbunden ist. MEMS-Bauelemente können unter Verwendung von Mikrobearbeitungsfertigungstechniken hergestellt werden, ähnlich zu denjenigen, die für integrierte Schaltungen verwendet werden.
  • MEMS-Bauelemente können entworfen sein, um zum Beispiel als Oszillatoren, Resonatoren, Beschleunigungsmesser, Gyroskope, Drucksensoren, Mikrofone, Mikrolautsprecher und/oder Mikrospiegel zu funktionieren. Viele MEMS-Bauelemente verwenden kapazitive Sensierungstechniken zum Wandeln des physikalischen Phänomens in elektrische Signale. Bei solchen Anwendungen wird die Kapazitätsänderung in dem Sensor unter Verwendung von Schnittstellenschaltungen in ein Spannungssignal umgewandelt.
  • Mikrofone und Mikrolautsprecher können auch als kapazitive MEMS-Bauelemente implementiert sein, die auslenkbare Membranen und starre Rückplatten umfassen. Für ein Mikrofon verursacht ein akustisches Signal als eine Druckdifferenz die Membran auszulenken. Im Allgemeinen verursacht die Auslenkung der Membran eine Änderung der Distanz zwischen der Membran und der Rückplatte, wodurch die Kapazität geändert wird. Somit misst das Mikrofon das akustische Signal und erzeugt ein elektrisches Signal. Für einen Mikrolautsprecher wird ein elektrisches Signal zwischen der Rückplatte und der Membran bei einer bestimmten Frequenz angelegt. Das elektrische Signal verursacht, dass die Membran bei der Frequenz des angelegten elektrischen Signals oszilliert, was die Distanz zwischen der Rückplatte und der Membran ändert. Wenn die Membran oszilliert, verursachen Auslenkungen der Membran lokale Druckänderungen in dem umgebenden Medium und erzeugen akustische Signale, d. h. Schallwellen.
  • Bei MEMS-Mikrofonen und -Mikrolautsprechern sowie bei anderen MEMS-Bauelementen, die auslenkbare Strukturen zum Sensieren oder Betätigen umfassen, ist ein Hineinziehen oder Zusammenbruch (pull-in und collapse) ein übliches Problem. Wenn eine Spannung an die Rückplatte und die Membran angelegt wird, besteht ein Risiko des Verklebens, wenn die Membran und die Rückplatte während der Auslenkung näher aneinanderrücken. Dieses Verkleben der beiden Platten wird häufig als Hineinziehen oder Zusammenbruch bezeichnet und kann in einigen Fällen einen Ausfall des Bauelements verursachen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es besteht ein Bedarf zum Bereitstellen eines verbesserten Konzeptes für einen Mikroelektromechanisches-System-Wandler (MEMS-Wandler), ein Verfahren zum Bilden eines Mikroelektromechanisches-System-Wandlers (MEMS-Wandlers) und einen Mikroelektromechanisches-System-Akustikwandler (MEMS-Akustikwandler).
  • Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand eines der Ansprüche erfüllt werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Mikroelektromechanisches-System-Wandler (MEMS-Wandler) eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, die an einer Verankerung an einem Umfang der zweiten Elektrode befestigt ist, und einen mechanischen Träger, der separat von der Verankerung an dem Umfang der zweiten Elektrode ist und mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode mechanisch verbunden ist. Der mechanische Träger ist an einem Abschnitt der zweiten Elektrode befestigt, derart, dass im Betrieb eine maximale Auslenkung der zweiten Elektrode zwischen der mechanischen Struktur und dem Umfang der zweiten Elektrode auftritt.
  • Optional ist die erste Elektrode eine perforierte Rückplatte und die zweite Elektrode ist eine auslenkbare Membran.
  • Wiederum optional weist die auslenkbare Membran einen Durchmesser und eine Dicke auf, und der Durchmesser ist zumindest 1000 Mal größer als die Dicke.
  • Optional umfasst der MEMS-Wandler ferner eine dritte Elektrode.
  • Wiederum optional umfasst der MEMS-Wandler ferner einen zusätzlichen mechanischen Träger, der mit der dritten Elektrode und der zweiten Elektrode verbunden ist.
  • Optional ist die erste Elektrode eine perforierte erste Rückplatte, die zweite Elektrode ist eine auslenkbare Membran und die dritte Elektrode ist eine perforierte zweite Rückplatte.
  • Wiederum optional umfasst der mechanische Träger einen Pfosten, der an einem zentralen Abschnitt der zweiten Elektrode befestigt ist.
  • Optional umfasst der mechanische Träger eine Unterteilungsstruktur, die zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode verbunden ist, wobei die Unterteilungsstruktur ausgebildet ist zum Unterteilen der zweiten Elektrode in eine Mehrzahl von auslenkbaren Regionen, wobei jede Region einen maximalen Auslenkungspunkt aufweist.
  • Wiederum optional ist die Unterteilungsstruktur ausgebildet zum Unterteilen der zweiten Elektrode in vier auslenkbare Regionen; und die zweite Elektrode umfasst eine Quad-Membran, die durch die Unterteilungsstruktur in vier auslenkbare Quadranten unterteilt ist.
  • Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Mikroelektromechanisches-System-Wandler (MEMS-Wandler), umfassend eine Rückplatte mit einem eingespannten Abschnitt und einem freigegebenen Abschnitt; eine Membran, die von der Rückplatte beabstandet ist, wobei die Membran einen eingespannten Abschnitt und einen freigegebenen Abschnitt aufweist; und einen Pfosten, der mit einer zentralen Region des freigegebenen Abschnitts der Rückplatte und einer zentralen Region des freigegebenen Abschnitts der Membran verbunden ist.
  • Optional umfasst der Pfosten ein einzelnes isolierendes Material, das zwischen der Rückplatte und der Membran gebildet ist.
  • Wiederum optional umfasst der MEMS-Wandler ferner ein Lüftungsloch, das in einem Zentrum des Pfostens und in einem Zentrum der Membran gebildet ist.
  • Optional umfasst der MEMS-Wandler ferner eine Mehrzahl von Lüftungslöchern, die in der Membran um den Pfosten herum gebildet sind.
  • Wiederum optional umfasst der MEMS-Wandler ferner ein Lüftungsloch, das in der Membran gebildet ist.
  • Optional umfasst die Rückplatte eine die Membran überlagernde, starre und perforierte Struktur.
  • Wiederum optional umfasst der MEMS-Wandler ferner eine zusätzliche Rückplatte mit einem eingespannten Abschnitt und einem freigegebenen Abschnitt, wobei die zusätzliche Rückplatte auf einer gegenüberliegenden Seite der Membran als die Rückplatte angeordnet ist.
  • Optional umfasst der MEMS-Wandler ferner einen Strukturträger, der mit dem eingespannten Abschnitt der Rückplatte und dem eingespannten Abschnitt der Membran verbunden ist.
  • Wiederum optional ist der Pfosten aus einem gleichen Material wie der Strukturträger gebildet.
  • Optional sind der Strukturträger und der Pfosten aus Siliziumoxid gebildet.
  • Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Bilden eines Mikroelektromechanisches-System-Wandlers (MEMS-Wandlers), umfassend ein Bilden einer ersten perforierten Rückplatte; ein Bilden einer Strukturschicht; ein Bilden eines ersten mechanischen Trägers in einem Abschnitt der ersten perforierten Rückplatte; und ein Bilden einer auslenkbaren Membran, wobei die auslenkbare Membran an der Strukturschicht an einem Umfang der auslenkbaren Membran befestigt wird, die auslenkbare Membran von der ersten perforierten Rückplatte durch die Strukturschicht und den ersten mechanischen Träger beabstandet wird, der erste mechanische Träger mit dem Abschnitt der ersten perforierten Rückplatte und einem Abschnitt der auslenkbaren Membran verbunden wird, und der erste mechanische Träger mit dem Abschnitt der ersten perforierten Rückplatte innerhalb des Umfangs der auslenkbaren Membran verbunden wird.
  • Optional umfasst das Verfahren ferner ein Bilden einer zweiten perforierten Rückplatte.
  • Wiederum optional umfasst das Verfahren ferner ein Bilden eines zweiten mechanischen Trägers in einem Abschnitt der zweiten perforierten Rückplatte, wobei der zweite mechanische Träger mit dem Abschnitt der zweiten perforierten Rückplatte und dem Abschnitt der auslenkbaren Membran verbunden wird.
  • Optional wird die erste perforierte Rückplatte unter der auslenkbaren Membran und einen Hohlraum in einem Substrat überlagernd gebildet.
  • Wiederum optional wird die erste perforierte Rückplatte über der auslenkbaren Membran und einen Hohlraum in einem Substrat überlagernd gebildet.
  • Optional umfasst das Verfahren ferner ein Bilden einer Segmentierung in der ersten perforierten Rückplatte.
  • Wiederum optional umfasst das Verfahren ferner ein Bilden eines Lüftungslochs in der auslenkbaren Membran.
  • Optional wird das Lüftungsloch in der Membran und in dem ersten mechanischen Träger gebildet.
  • Wiederum optional wird das Lüftungsloch in der Membran um den ersten mechanischen Träger herum gebildet.
  • Optional umfasst das Bilden der Strukturschicht und das Bilden des ersten mechanischen Trägers ein Anordnen eines einzelnen Strukturmaterials; und ein Strukturieren des einzelnen Strukturmaterials, um den ersten mechanischen Träger und die Strukturschicht zu bilden.
  • Wiederum optional umfasst das einzelne Strukturmaterial Siliziumoxid.
  • Optional umfasst das Bilden des ersten mechanischen Trägers ein Bilden eines Pfostens, der an einem zentralen Abschnitt der ersten perforierten Rückplatte befestigt ist und an einem zentralen Abschnitt der auslenkbaren Membran befestigt ist.
  • Wiederum optional umfasst das Bilden des ersten mechanischen Trägers ein Bilden einer Unterteilungsstruktur, die zwischen der ersten perforierten Rückplatte und der auslenkbaren Membran verbunden ist, wobei das Bilden der Unterteilungsstruktur ein Unterteilen der auslenkbaren Membran in eine Mehrzahl von auslenkbaren Regionen umfasst, wobei jede Region einen maximalen Auslenkungspunkt aufweist.
  • Optional umfasst das Unterteilen der auslenkbaren Membran ein Bilden einer Quad-Membran durch ein Unterteilen der auslenkbaren Membran in vier auslenkbare Quadranten unter Verwendung der Unterteilungsstruktur.
  • Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Mikroelektromechanisches-System-Akustikwandler (MEMS-Akustikwandler), umfassend einen Sensor mit variabler Kapazität, umfassend eine auslenkbare Membran und einen mechanischen Träger, der mit der auslenkbaren Membran gekoppelt ist; und wobei eine erste Harmonische der auslenkbaren Membran eine maximale Auslenkung der auslenkbaren Membran in einer Region zwischen einem Umfang der auslenkbaren Membran und einem Zentrum der auslenkbaren Membran erzeugt.
  • Optional umfasst der Sensor mit variabler Kapazität ferner eine starre perforierte Rückplatte, wobei die auslenkbare Membran und die starre perforierte Rückplatte voneinander beabstandet sind und freigegeben sind, wobei sie einen Hohlraum in einem Substrat überlagern.
  • Wiederum optional umfasst der Sensor mit variabler Kapazität ferner eine zusätzliche starre perforierte Rückplatte, wobei die zusätzliche starre perforierte Rückplatte auf einer gegenüberliegenden Seite der auslenkbaren Membran als die starre perforierte Rückplatte angeordnet ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Für ein kompletteres Verständnis der vorliegenden Erfindung und der Vorteile derselben, wird nun Bezug genommen auf die folgenden Beschreibungen, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet werden, in denen:
  • 1a und 1b schematische Darstellungen in Draufsicht von Ausführungsbeispielen von MEMS-Akustikwandlern darstellen;
  • 2a, 2b, 2c und 2d schematische Darstellungen in Seitenansicht von Ausführungsbeispielen von MEMS-Akustikwandlern darstellen;
  • 3a, 3b und 3c schematische Darstellungen in Draufsicht von zusätzlichen Ausführungsbeispielen von MEMS-Akustikwandlern darstellen;
  • 4a, 4b und 4c schematische Darstellungen von Abschnitten von einem Ausführungsbeispiel einer Wandlerstruktur darstellen;
  • 5a, 5b, 5c, 5d und 5e Querschnittsansichten von Abschnitten von weiteren Ausführungsbeispielen von Wandlerstrukturen darstellen;
  • 6a und 6b schematische Darstellungen von Abschnitten von einem anderen Ausführungsbeispiel einer Wandlerstruktur darstellen;
  • 7 eine schematische Darstellung von Abschnitten von noch einem anderen Ausführungsbeispiel einer Wandlerstruktur darstellt;
  • 8 eine Draufsicht einer schematischen Darstellung mit einer Querschnittsansicht eines noch anderen Ausführungsbeispiels einer Wandlerstruktur darstellt;
  • 9 eine Draufsicht einer schematischen Darstellung mit Querschnittsansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Wandlerstruktur darstellt;
  • 10a und 10b schematische Darstellungen von noch einem anderen Ausführungsbeispiel einer Wandlerstruktur darstellen; und
  • 11 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines Ausführungsbeispiels eines MEMS-Akustikwandlers darstellt.
  • Entsprechende Bezugszeichen und Symbole in den unterschiedlichen Figuren beziehen sich im Allgemeinen auf entsprechende Teile, sofern nicht anderweitig angezeigt. Die Figuren sind gezeichnet, um die relevanten Aspekte der Ausführungsbeispiele eindeutig darzustellen und sind nicht zwingend maßstabsgetreu gezeichnet.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Das Herstellen und Verwenden verschiedener Ausführungsbeispiele ist nachfolgend ausführlich erörtert. Es versteht sich allerdings, dass die hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele auf eine breite Vielzahl von spezifischen Kontexten anwendbar sind. Die erörterten spezifischen Ausführungsbeispiele sind lediglich veranschaulichend für spezifische Wege zum Herstellen und Verwenden verschiedener Ausführungsbeispiele und sollen nicht in einem begrenzten Rahmen ausgelegt werden.
  • Die Beschreibung erfolgt in Bezug auf verschiedene Ausführungsbeispiele in einem spezifischen Kontext, d. h. MEMS-Wandler und insbesondere MEMS-Akustikwandler. Einige der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele umfassen MEMS-Kapazitive-Akustikwandler, MEMS-Mikrofone, MEMS-Mikrofone mit mechanischem Träger und Fertigungsabfolgen für MEMS-Wandler. Bei anderen Ausführungsbeispielen können Aspekte auch auf andere Anwendungen angewandt werden, die jeglichen Typ von Wandler gemäß jeglicher Art, wie im Stand der Technik bekannt, einschließen können.
  • Bei herkömmlichen kapazitiven Plattenmikrofonen, tritt eine maximale Auslenkung der Sensierungsmembran im Allgemeinen nahe dem Zentrum der Membran auf. Gemäß hierin beschriebenen, verschiedenen Ausführungsbeispielen umfasst ein MEMS-Akustikwandler eine mechanische Struktur, die zwischen einer perforierten Rückplatte und einer auslenkbaren Membran in jeglicher Region der Rückplatte und der Membran verbunden ist. Bei bestimmen Ausführungsbeispielen umfasst der MEMS-Akustikwandler die mechanische Struktur, die zwischen der perforierten Rückplatte und der auslenkbaren Membran in einem Zentrum der Rückplatte und der Membran verbunden ist. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann die mechanische Struktur als ein zentraler Pfosten bezeichnet werden. Der zentrale Pfosten oder die mechanische Struktur befestigt die Membran, derart, dass eine maximale Auslenkung der Membran im Betrieb zwischen dem zentralen Pfosten und einem Umfang der Membran, wo die Membran an einer Trägerstruktur befestigt ist, auftritt. Wenn der Pfosten oder die mechanische Struktur nicht in dem Zentrum der Membran angeordnet ist, wird die maximale Auslenkung von einem zentralen Punkt der Membran zu einem Ort zwischen der Anbringung der mechanischen Struktur und dem Umfang der Membran, wo die Membran an einer Trägerstruktur befestigt ist, verschoben.
  • Bei solchen Ausführungsbeispielen wird die erste Harmonische der Membran abgeändert, was eine maximale Auslenkung in dem Zentrum der Membran verhindert, und die maximale Auslenkung tritt gemäß der zweiten Harmonischen der Membran ohne einen zentralen Pfosten auf. Somit ist die neue erste Harmonische einer Membran mit einer mechanischen Struktur, z. B. einem zentralen Pfosten, ähnlich zu der zweiten Harmonischen der Membran ohne einen zentralen Pfosten. Wenn eine Membran auslenkt, nimmt die Auslenkung der Membran von dem maximalen Auslenkungspunkt in dem Zentrum zu einem festen Rand auf dem Umfang der Membran ab. Im Allgemeinem wird etwa die Hälfte des von dem maximalen Auslenkungspunkt in dem Zentrum der Membran genommenen Radius als der aktive Bereich der Membran identifiziert, während die andere Hälfte des Radius, einschließlich der kleineren Auslenkung nahe dem Umfang der Membran, außerhalb des aktiven Bereichs identifiziert wird. Der aktive Bereich ist ein bestimmender Faktor hinsichtlich Kapazität und Empfindlichkeit für kapazitive Platten-MEMS-Akustikwandlers. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen verschiebt die Position der mechanischen Struktur oder des zentralen Pfostens den aktiven Bereich zu einem band- oder krapfenförmigen (nachfolgend als Kreisring bezeichnet) aktiven Bereich, der hinsichtlich der Fläche größer ist als ein aktiver Bereich, der als der halbe Radius einer gleichgroßen Membran ohne den zentralen Pfosten identifiziert wird. Somit kann bei verschiedenen Ausführungsbeispielen der aktive Bereich für eine gleiche Membrangröße zunehmen.
  • Bei noch weiteren Ausführungsbeispielen verhindert der zentrale Pfosten einen Zusammenbruch der Membran und erlaubt eine reduzierte Steifheit oder eine höhere Vorspannung (bias), die mit einem geringeren Risiko eines Membran-Zusammenbruchs oder -Hineinziehens angelegt werden soll. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann die Empfindlichkeit des MEMS-Akustikwandlers weiter verbessert werden.
  • Gemäß hierin beschriebenen, verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein MEMS-Akustikwandler ein MEMS-Mikrofone oder ein MEMS-Mikrolautsprecher sein. Obwohl die hierin enthaltene Beschreibung sich vorrangig auf einen zentralen Pfosten bezieht, kann die an der Membran angebrachte, mechanische Struktur bei weiteren Ausführungsbeispielen jegliche Form aufweisen und an anderen Abschnitten der Membran angebracht sein. Bei spezifischen Ausführungsbeispielen kann die mechanische Struktur ein Ring ohne eine hohle zentrale Region oder eine Säule mit einem rechteckigen Querschnitt sein. Die mechanische Struktur und die Form der Membran können bei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen verschieden sein. Bei spezifischen Ausführungsbeispielen kann die Membran eine Quadratform aufweisen und die mechanische Struktur kann sich von dem Zentrum entfernt befinden und eine oder mehrere Strukturen umfassen, die an der Membran an einem oder mehreren Punkten angebracht sind.
  • 1a und 1b stellen schematische Darstellungen in Draufsicht von Ausführungsbeispielen von MEMS-Akustikwandlern 100a und 100b dar. 1a stellt einen MEMS-Akustikwandler 100a dar, der eine Membran 102, einen zentralen Pfosten 104 und einen aktiven Bereich 106 umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen befestigt, z. B. verankert, der zentrale Pfosten 104 das Zentrum der Membran 102, um eine Auslenkung in dem Zentrum der Membran 102 zu verhindern. Die Membran 102 weist einen Radius R auf und ist an einer Strukturschicht um einen Umfang der Membran 102 herum befestigt oder eingespannt (nicht gezeigt, hierin in Bezug auf die anderen Figuren beschrieben). Ferner umfasst der MEMS-Akustikwandler 100a eine Rückplatte (nicht gezeigt). Zusammen bilden die Rückplatte und die Membran 102 kapazitive Sensierungsplatten des variablen Kapazitäts-MEMS-Akustikwandlers.
  • Wie hierin oben beschrieben, wäre etwa die Hälfe des Radius R, d. h. R/2, der Membran 102 ein aktiver Bereich, wenn der zentrale Pfosten 104 weggelassen werden würde. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen verursacht der zentrale Pfosten 104, dass nahe dem R/2 eine maximale Auslenkung der Membran 102 auftritt (durch die gestrichelte Linie angezeigt). Bei bestimmten Ausführungsbeispielen wird die maximale Auslenkung der Membran 102 von dem R/2 in Richtung des zentralen Pfostens 104 verschoben. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen umfasst der aktive Bereich 106 den Kreisring mit einem Band mit einer Breite von etwa R/2, das sich teilweise auf beiden Seiten des Radius R/2 von dem zentralen Pfosten 104 erstreckt, d. h., das sich von etwa R/4 zu etwa 3·R/4 erstreckt. Somit ist der aktive Bereich 106 größer als ein entsprechender aktiver Bereich des von dem zentralen Punkt genommenen halben Radius R, wenn der zentrale Pfosten 104 weggelassen werden würde. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann der aktive Bereich der Membran 102 vergrößert werden, ohne die Gesamtabmessungen der Membran 102 zu vergrößern. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der zentrale Pfosten 104 anderen Typen von mechanischen Verbindungen oder Strukturen mit verschiedenen Formen entsprechen, die in dem Zentrum oder anderswo an der Membran 102 angebracht sind.
  • 1b stellt einen MEMS-Akustikwandler 100b dar, der die Membran 102, den zentralen Pfosten 104, den aktiven Bereich 106 und eine Segmentierung 108 umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen liegt der MEMS-Akustikwandler 100b vor, wie hierin oben in Bezug auf den MEMS-Akustikwandler 100a in 1a beschrieben, mit der Hinzufügung der Segmentierung 108 in der Membran 102. Wie hierin oben beschrieben, ist die Membran 102 aus einem leitfähigen Material gebildet, das eine Platte der variablen Kapazität bildet, die mit der Rückplatte gebildet ist (nicht gezeigt). Die Segmentierung 108 in der Membran 102 trennt Abschnitte des leitfähigen Materials in der Membran 102, um die parasitäre Kapazität der Membran 102 zu reduzieren. Die Segmentierung kann auch in der Rückplatte enthalten sein (nicht gezeigt). Die Segmentierung 108 kann auch enthalten sein, wie in der Parallel-US-Patentanmeldung Nr. 14/275,337 beschrieben, die am 12. Mai 2014 eingereicht wurde und den Titel „MEMS Device” trägt, und hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
  • 2a, 2b, 2c und 2d stellen schematische Darstellungen in Seitenansicht von Ausführungsbeispielen von MEMS-Akustikwandlern 110a, 110b, 110c und 110d dar. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen können die MEMS-Akustikwandler 110a, 110b, 110c und 110d eine kreisförmige Membran- und Rückplatten-Form bei einer Betrachtung von oben aufweisen, wie hierin oben in Bezug auf die Membran 102 in 1a und 1b beschrieben.
  • 2a stellt einen MEMS-Akustikwandler 110a dar, der ein Substrat 112, einen Strukturträger 114, eine Membran 116, einen zentralen Pfosten 118 und eine Rückplatte 120 umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Rückplatte 120 eine starre perforierte Rückplatte, die von der Membran 116 beabstandet ist und die Membran 116 ist eine auslenkbare Membran. Wie hierin oben in Bezug auf den zentralen Pfosten 104 in 1a und 1b beschrieben, befestigt, oder verankert, der zentrale Pfosten 118 das Zentrum der Membran 116. Der zentrale Pfosten 118 ist auch an der Rückplatte 120 befestigt, oder verankert. Da der zentrale Pfosten 118 zwischen der Rückplatte 120, die starr ist, und der Membran 116 befestigt ist, tritt die maximale Auslenkung der Membran 116 an einen Punkt zwischen von dem zentralen Pfosten 118 und dem Umfang der Membran 116 an dem Strukturträger 114 auf. Sowohl die Membran 116 als auch die Rückplatte 120 sind an dem Strukturträger 114 um den Umfang der Membran 116 bzw. der Rückplatte 120 herum angebracht, z. B. befestigt, verankert oder eingespannt. Zusammen bilden die Rückplatte 120 und die Membran 116 die Kopf- und Bodenplatte des Parallelplattenkondensators mit variabler Kapazität, der den Akustikwandler bildet und eine Wandlung von Akustiksignalen basierend auf den Auslenkungen der Membran 116 bereitstellt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Membran 116 über einem Hohlraum 111 gebildet, der ein Hohlraum ist, der in dem Substrat 112 gebildet ist, und die Rückplatte 120 ist über der Membran 116 gebildet. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Rückplatte 120 über dem Hohlraum 111 gebildet sein und die Membran 116 kann über der Rückplatte 120 gebildet sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Hohlraum 111 zum Beispiel mit einem Tonanschluss in einem Bauelementgehäuse gekoppelt sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen definiert der Hohlraum 111 ein Rückvolumen oder ist Teil desselben, und die Region über dem MEMS-Akustikwandler 110a ist mit einem Tonanschluss in dem Bauelementgehäuse gekoppelt. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der zentrale Pfosten 118 jeglichen Typen von mechanischen Verbindungen oder Strukturen mit verschiedenen Formen entsprechen, die zwischen der Rückplatte 120 und der Membran 116 in dem Zentrum oder anderswo angeordnet sind.
  • 2b stellt einen MEMS-Akustikwandler 110b dar, der das Substrat 112, den Strukturträger 114, die Membran 116, den zentralen Pfosten 118, die Rückplatte 120, eine Rückplatte 122 und einen zentralen Pfosten 124 umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der MEMS-Akustikwandler 110b ein Doppelrückplatten-Akustikwandler, z. B. ein(en) Doppelrückplatten-Mikrofon oder -Mikrolautsprecher. Die Rückplatte 120 und die Rückplatte 122 bilden zwei Sensierungsplatten zum Sensieren von Auslenkungen der Membran 116. Der zentrale Pfosten 118 und der zentrale Pfosten 124 befestigen das Zentrum der Membran 116 an der Rückplatte 120 bzw. der Rückplatte 122. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der zentrale Pfosten 124 anderen Typen von mechanischen Verbindungen oder Strukturen mit unterschiedlichen Formen entsprechen, die zwischen der Rückplatte 122 und der Membran 116 in dem Zentrum oder anderswo angeordnet sind.
  • 2c stellt einen MEMS-Akustikwandler 110c dar, der das Substrat 112, den Strukturträger 114, die Membran 116, den zentralen Pfosten 118, die Rückplatte 120 und die Rückplatte 122 umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der MEMS-Akustikwandler 110c ähnlich zu dem MEMS-Akustikwandler 110b ohne den zentralen Pfosten 124. Somit befestigt der zentrale Pfosten 118 die Membran 116 an der Rückplatte 120, und die Rückplatte 122 ist nicht an der Membran 116 befestigt.
  • 2d stellt einen MEMS-Akustikwandler 110d dar, der das Substrat 112, den Strukturträger 114, die Membran 116, die Rückplatte 120, die Rückplatte 122 und den zentralen Pfosten 124 umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der MEMS-Akustikwandler 110d ähnlich zu dem MEMS-Akustikwandler 110b ohne den zentralen Pfosten 118. Somit befestigt der zentrale Pfosten 124 die Membran 116 an der Rückplatte 122, und die Rückplatte 120 ist nicht an der Membran 116 befestigt.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen können der zentrale Pfosten 118, der zentrale Pfosten 124 und der Strukturträger 114 aus einem isolierenden Material, z. B. Oxid, gebildet sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der zentrale Pfosten 118 oder der zentrale Pfosten 124 aus einem gleichen Material wie der Strukturträger 114 gebildet.
  • 3a, 3b und 3c stellen schematische Darstellungen in Draufsicht von zusätzlichen Ausführungsbeispielen von MEMS-Akustikwandlern 100c, 100d und 100e dar. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen stellen die MEMS-Akustikwandler 100c, 100d und 100e zusätzliche Ausführungsbeispiele für Zentrale-Pfosten-Konfigurationen dar und können Rückplatten, einen Strukturträger und ein Substrat (nicht gezeigt) umfassen, wie hierin oben in Bezug auf 2a, 2b, 2c und 2d beschrieben.
  • 3a stellt einen MEMS-Akustikwandler 100c dar, der die Membran 102, den zentralen Pfosten 104 und den aktiven Bereich 106 umfasst, wie hierin oben in Bezug auf 1a ähnlich beschrieben. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist der zentrale Pfosten 104 einen Pfostenradius r auf. Der Pfostenradius r kann klein sein. Zum Beispiel kann der Pfostenradius r weniger als 50 μm sein. Wenn der Pfostenradius r klein ist, ist die mechanische Stabilität der Membran 102 verringert und der aktive Bereich 106 ist vergrößert.
  • 3b stellt einen MEMS-Akustikwandler 100d dar, der die Membran 102, den zentralen Pfosten 104 und den aktiven Bereich 106 darstellt, wie hierin oben in Bezug auf 1a und 3a ähnlich beschrieben. Für den MEMS-Akustikwandler 100d kann der Pfostenradius r des zentralen Pfostens 104 größer sein als der Pfostenradius r des zentralen Pfostens 104 für den MEMS-Akustikwandler 100c. Zum Beispiel kann der Pfostenradius r größer als 100 μm sein. Wenn der Pfostenradius r größer ist, ist die mechanische Stabilität der Membran 102 erhöht und der aktive Bereich 106 ist verringert.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Pfostenradius r von 10 μm bis etwa 25% des Durchmessers der Membran 102 reichen, d. h. der Durchmesser, 2·r, des zentralen Pfostens 104 kann bis zu 50% des Durchmessers der Membran 102 reichen. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann der Pfostenradius r außerhalb dieses Bereichs sein.
  • 3c stellt einen MEMS-Akustikwandler 100e dar, der die Membran 102, den zentralen Pfosten 105, den aktiven Bereich 106 und einen aktiven Bereich 107 umfasst, wie hierin oben in Bezug auf 1a ähnlich beschrieben mit der Hinzufügung des aktiven Bereichs 107 innerhalb des zentralen Pfostens 105. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist der zentrale Pfosten 105 ein rohr- oder ringförmiger Träger, aber ansonsten ähnlich zu von dem zentralen Pfosten 104 wie hierin oben in Bezug auf 1a, 1b, 3a und 3b beschrieben.
  • Bei solchen Ausführungsbeispielen ist der aktive Bereich 106 außerhalb des zentralen Pfostens 105, zwischen von dem zentralen Pfosten 105 und dem Umfang der Membran 102 gebildet, und der aktive Bereich 107 ist innerhalb des zentralen Pfostens 105 gebildet. Zum Beispiel bildet die Region, die innerhalb ist und durch den zentralen Pfosten 105 befestigt ist, eine kleine scheibenförmige Wandlermembran und die Region, die außerhalb ist und durch den zentralen Pfosten 105 befestigt ist, bildet eine kreisringförmige Wandlermembran. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann die Membran 102 eine gleiche Membran sein, die aus einer gemeinsamen Membranschicht gebildet ist, und der zentrale Pfosten 105 befestigt die Membran 102 in einem Ring, um die kleinere Scheibenmembran mit dem aktiven Bereich 107 und die größere Kreisringmembran mit dem aktiven Bereich 106 zu bilden.
  • 4a, 4b und 4c stellen schematische Darstellungen von Abschnitten eines Ausführungsbeispiels einer Wandlerstruktur 200 dar, die eine Trägerstruktur 201, eine obere Rückplatte 202, eine Membran 204, eine untere Rückplatte 206 und einen zentralen Pfosten 208 mit einem Lüftungsloch 210 umfasst. Die Wandlerstruktur 200 kann Teil eines MEMS-Akustikwandlers sein. 4a und 4b stellen einen Abschnitt nahe dem Zentrum dar, der den zentralen Pfosten 208 umfasst, und 4c stellt einen Abschnitt nahe dem Umfang dar, der die Trägerstruktur 201 umfasst.
  • 4a stellt eine Querschnittsseitenansicht der Wandlerstruktur 200 nahe einem zentralen Abschnitt dar und 4b stellt eine Ansicht in Querschnittsperspektive der Wandlerstruktur 200 nahe dem zentralen Abschnitt dar. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen umfassen die obere Rückplatte 202, der zentrale Pfosten 208 und die Membran 204 das Lüftungsloch 210 zum Ausgleichen (equalize) von Druck. Wenn zum Beispiel Druckänderungen in der Umgebung auftreten, überschreitet der Druck auf der einen Seite der Membran 204 den Druck auf der anderen Seite der Membran 204 und das Lüftungsloch 210 gleicht den Druck auf beiden Seiten der Membran 204 aus (balance). Für ein Mikrofon können durch Atmosphärendruckänderungen verursachte Verschiebungen eine Schallsensierung nachteilig beeinflussen, indem sie zum Beispiel Clipping (Übersteuerung) verursachen. Somit kann das Lüftungsloch 210 den Betrieb eines MEMS-Mikrofons oder eines MEMS-Mikrolautsprechers verbessern. Bei einem anderen Beispiel kann das Lüftungsloch 210 eine Beschädigung an der Membran 204 durch sehr große Schalldruckpegelsignale verhindern.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen umfasst die obere Rückplatte 202 eine isolierende Schicht 212, eine leitfähige Schicht 214 und eine isolierende Schicht 216. Die Membran 204 umfasst eine leitfähige Schicht 218 und der zentrale Pfosten 208 umfasst eine isolierende Schicht 209. Die untere Rückplatte 206 umfasst eine isolierende Schicht 220, eine leitfähige Schicht 222 und eine isolierende Schicht 224. Eine Segmentierung 226 segmentiert Abschnitte der oberen Rückplatte 202 und der unteren Rückplatte 206. Anti-Hafthöcker 228 auf der oberen Rückplatte 202 verhindern eine Haftung mit der Membran 204. Ferner verhindern Anti-Hafthöcker 230 auf der Membran 204 eine Haftung mit der unteren Rückplatte 206. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen umfasst die obere Rückplatte 202 Perforationen 203 und die untere Rückplatte 206 umfasst Perforationen 207.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die isolierenden Schichten 212, 216, 209, 220 und 224 aus Oxid oder Nitrid gebildet. Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die isolierenden Schichten 212, 216, 209, 220 und 224 aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid gebildet. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel sind die isolierenden Schichten 212, 216, 220 und 224 aus Siliziumnitrid gebildet und die isolierende Schicht 209 ist aus Siliziumoxid gebildet. Bei anderen Ausführungsbeispielen sind die isolierenden Schichten 212, 216, 209, 220 und 224 aus anderen isolierenden Materialien gebildet, z. B. anderen dielektrischen Materialien oder Polymeren.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die leitfähigen Schichten 214, 218 und 222 aus einem Metall oder Halbleiter gebildet. Bei spezifischen Ausführungsbeispielen sind die leitfähigen Schichten 214, 218 und 222 aus Polysilizium gebildet. Bei weiteren Ausführungsbeispielen sind die leitfähigen Schichten 214, 218 und 222 aus einem anderen Halbleitermaterial gebildet, z. B. einem dotierten Halbleiter. Bei alternativen Ausführungsbeispielen sind die leitfähigen Schichten 214, 218 und 222 aus Aluminium, Gold, Silber oder Platin gebildet.
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Membran 204 auch aus mehreren Schichten mit mehreren Materialien gebildet sein. Wie hierin oben in Bezug auf 2a beschrieben, kann zum Beispiel die untere Rückplatte 206 bei einigen Ausführungsbeispielen ferner weggelassen sein. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann die obere Rückplatte 202 die Membran 204 (nicht gezeigt) überlagern oder die Membran 204 kann die obere Rückplatte 202 überlagern (gegenteilig zu wie gezeigt). Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen kann, wie hierin oben in Bezug auf 2b und 2d beschrieben, der zentrale Pfosten 208 zwischen der Membran 204 und der unteren Rückplatte 206 gebildet sein, anstelle von oder zusätzlich zu dem, dass er zwischen der Membran 204 und der oberen Rückplatte 202 gebildet ist.
  • 4b stellt ferner kleine Freigabelöcher 232 in der oberen Rückplatte 202 und Freigabelöcher 234 in der unteren Rückplatte 206 dar. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen können die kleinen Freigabelöcher 232 in der oberen Rückplatte 202 das Ausmaß steuern, in dem der zentrale Pfosten 208 während einer Fertigungsabfolge geätzt wird. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen werden kleine Freigabelöcher, z. B. die kleinen Freigabelöcher 232 und kleine Freigabelöcher 235 verwendet, um einen glatten Rand zu bilden oder zu definieren. Insbesondere werden die kleinen Freigabelöcher 232 in der oberen Rückplatte 202 verwendet, um einen glatten Rand zu ätzen, der die Position des zentralen Pfostens 208 definiert, und um einen glatten Rand in der Trägerstruktur 201 zu ätzen, die den Einspannungsumfang der Membran 204 von oben definiert. In ähnlicher Weise werden die kleinen Freigabelöcher 235 verwendet, um einen glatten Rand in der Trägerstruktur 201 zu ätzen, der den Einspannungsumfang der Membran 204 von unten definiert. Ferner können die Freigabelöcher 234 in der unteren Rückplatte 206 verursachen, dass jeglicher zentrale Pfosten von zwischen der Membran 204 und der unteren Rückplatte 206 während eines Freigabeätzens entfernt wird. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Freigabelöcher 234 und die kleinen Freigabelöcher 232 angeordnet sein, um den zentralen Pfosten 208 oder das Lüftungsloch 210 gemäß einem der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele zu positionieren. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann sich der zentrale Pfosten 208 in verschiedenen anderen Bereichen der Membran 204 als dem Zentrum befinden oder an denselben angebracht sein, und kann eine kreisförmige oder eine nicht-kreisförmige Form aufweisen.
  • 4c stellt eine Querschnittsseitenansicht der Wandlerstruktur 200 nahe der Umfänge der oberen Rückplatte 202, der Membran 204 und der unteren Rückplatte 206 dar. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen spannt die Trägerstruktur 201 die obere Rückplatte 202, die Membran 204, und die untere Rückplatte 206 an den jeweiligen Umfängen ein oder befestigt sie an denselben. Die Trägerstruktur 201 ist aus der isolierenden Schicht 209 gebildet. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Trägerstruktur aus mehreren Schichten während einer Fertigungsabfolge gebildet sein. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die isolierende Schicht 209 Siliziumoxid, das unter Verwendung von Tetraethylorthosilicat (TEOS) in mehreren Anwendungen gebildet wird, um Trägerschichten zwischen der unteren Rückplatte 206, der Membran 204 und der oberen Rückplatte 202 zu bilden. Ferner kann eine Passivierungsschicht 236 auf der Trägerstruktur 201 gebildet sein. Die Passivierungsschicht 236 kann aus jeglichen der Materialien gebildet sein, die hierin oben in Bezug auf die isolierenden Schichten 212, 216, 209, 220 und 224 beschrieben sind.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen (nicht gezeigt) kann eine Metallisierung in Vias in der Trägerstruktur 201 gebildet sein, um elektrische Verbindungen mit der oberen Rückplatte 202, der Membran 204 und der unteren Rückplatte 206 zu bilden. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen sind der obere und untere Einspannungsumfang für die Membran 204, die durch die Trägerstruktur 201 bereitgestellt sind und durch die Positionierung der kleinen Freigabelöcher 232 bzw. der kleinen Freigabelöcher 235 positioniert sind, fehlausgerichtet, wie in der Parallel-US-Patentanmeldung Nr. 14/298,529 beschrieben, die am 6. Juni 2014 eingereicht wurde und den Titel „System and Method for a Microphone” trägt, und hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
  • 5a, 5b, 5c, 5d und 5e stellen Querschnittsansichten von Abschnitten von weiteren Ausführungsbeispielen von Wandlerstrukturen 240a, 240b, 240c, 240d und 240e dar. Die Wandlerstrukturen 240a, 240b, 240c, 240d und 240e können Teil eines MEMS-Akustikwandlers sein, wie hierin oben in Bezug auf die Wandlerstruktur 200 in 4a, 4b und 4c beschrieben, wo der zentrale Pfosten 208 durch alternative Ausführungsbeispiele von zentralen Höckern 238a, 238b, 238c und 238d in den 5a, 5b, 5c, 5d und 5e ersetzt worden ist.
  • 5a stellt eine Wandlerstruktur 240a gemäß einem Ausführungsbeispiel dar, die einen zentralen Höcker 238a umfasst, der eine Vertiefung in der oberen Rückplatte 202 ist. Der zentrale Höcker 238a umfasst alle Schichten der oberen Rückplatte 202, die die isolierende Schicht 212, die leitfähige Schicht 214 und die isolierende Schicht 216 umfassen. Der zentrale Höcker 238a umfasst auch die Passivierungsschicht 236. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann der zentrale Höcker 238a eine größere parasitäre Kapazität zwischen der oberen Rückplatte 202 und der Membran 204 in der Vertiefung, die den zentralen Höcker 238a bildet, bilden.
  • 5b stellt eine Wandlerstruktur 240b gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel dar, die den zentralen Höcker 238a umfasst. Die Wandlerstruktur 240b ist ähnlich zu der Wandlerstruktur 240a mit der Hinzufügung einer Segmentierung 226. Die Segmentierung 226 entfernt die durch den zentralen Höcker 238a eingeführte, hohe parasitäre Kapazität durch ein elektrisches Entkoppeln des zentralen Höckers 238a von der oberen Rückplatte 202 und ein elektrisches Entkoppeln einer Region in der unteren Rückplatte 206 unter dem zentralen Höcker 238a von der unteren Rückplatte 206.
  • 5c stellt eine Wandlerstruktur 240c gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel dar, die einen zentralen Höcker 238b umfasst, der eine Vertiefung in der oberen Rückplatte 202 ist. Die Wandlerstruktur 240c und der zentrale Höcker 238b sind ähnlich zu der Wandlerstruktur 240b und dem zentralen Höcker 238a, ausgenommen, dass die Passivierungsschicht 236 von dem zentralen Höcker 238b entfernt wird.
  • 5d stellt eine Wandlerstruktur 240d gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel dar, die einen zentralen Höcker 238c umfasst, der eine Vertiefung in der oberen Rückplatte 202 ist. Die Wandlerstruktur 240d und der zentrale Höcker 238c sind ähnlich zu der Wandlerstruktur 240c und dem zentralen Höcker 238b, ausgenommen, dass die leitfähige Schicht 214 in der oberen Rückplatte 202 auch von dem zentralen Höcker 238c entfernt wird.
  • 5e stellt eine Wandlerstruktur 240e gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel dar, die einen zentralen Höcker 238d umfasst, der eine Vertiefung in der oberen Rückplatte 202 ist. Die Wandlerstruktur 240e und der zentrale Höcker 238d sind ähnlich zu der Wandlerstruktur 240b und dem zentralen Höcker 238a, ausgenommen, dass die leitfähige Schicht 214 in der oberen Rückplatte 202 von dem zentralen Höcker 238d entfernt ist.
  • Bei alternativen Ausführungsbeispielen können zentrale Höcker 238a, 238b, 238c und 238d enthalten sein anstelle des zentralen Pfostens 208 in der Wandlerstruktur 200, wie hierin oben in Bezug auf 4a, 4b und 4c beschrieben. Ferner können zentrale Höcker 238a, 238b, 238c und 238d bei weiteren alternativen Ausführungsbeispielen invertiert sein und zwischen der unteren Rückplatte 206 und der Membran 204 gebildet sein.
  • 6a und 6b stellen schematischen Darstellungen von Abschnitten eines anderen Ausführungsbeispiels einer Wandlerstruktur 250 dar. 6a stellt eine Querschnittsseitenansicht der Wandlerstruktur 250 nahe einem zentralen Abschnitt dar und 6b stellt eine Draufsicht der Wandlerstruktur 250 nahe dem zentralen Abschnitt dar. Die Wandlerstruktur 250 kann Teil eines MEMS-Akustikwandlers sein, wie hierin oben in Bezug auf die Wandlerstruktur 200 in 4a, 4b und 4c beschrieben, wo das Lüftungsloch 210 durch Lüftungslöcher 252 ersetzt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die Lüftungslöcher 252 in der Membran 204 um den zentralen Pfosten 208 herum herumgebildet. Bei solchen Ausführungsbeispielen umfasst der zentrale Pfosten 208 kein Loch, das durch denselben gebildet ist, wie in Bezug auf das Lüftungsloch 210 in 4a, 4b und 4c beschrieben. Die Lüftungslöcher 252 können um den zentralen Pfosten 208 herum gebildet sein, wie in der Draufsicht in 6b gezeigt. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann das Lüftungsloch 210, wie hierin oben in Bezug auf 4a–4c beschrieben zusätzlich zu den Lüftungslöchern 252 enthalten sein. Bei weiteren Ausführungsbeispielen können die Lüftungslöcher 252 in anderen Bereichen des aktiven Membranbereichs, zusätzlich zu oder anstatt unmittelbar um den zentralen Pfosten 208 herum, enthalten sein.
  • 7 stellt eine schematische Darstellung von Abschnitten von noch einem anderen Ausführungsbeispiel einer Wandlerstruktur 260 dar. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Wandlerstruktur 260 Teil eines MEMS-Akustikwandlers sein, wie hierin oben in Bezug auf die Wandlerstruktur 200 in 4a, 4b, und 4c beschrieben, wo der zentrale Abschnitt der unteren Rückplatte 206, der die Freigabelöcher 234 umfasst, durch eine Öffnung 262 ersetzt ist. Der segmentierte zentrale Abschnitt der unteren Rückplatte 206 unter von dem zentralen Pfosten 208 in der Wandlerstruktur 200 ist in der Wandlerstruktur 260 entfernt, um die Öffnung 262 unter von dem zentralen Pfosten 208 zu bilden.
  • 8 stellt eine Draufsicht einer schematischen Darstellung mit einer Querschnittsansicht eines Abschnitts von noch einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Wandlerstruktur 270 dar. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Wandlerstruktur 270 Teil eines MEMS-Akustikwandlers sein, wie hierin oben in Bezug auf die Wandlerstruktur 200 in 4a, 4b und 4c beschrieben, wo ein zentraler Pfosten 272 zwischen der Membran 204 und der unteren Rückplatte 206 enthalten ist. Bei solchen Ausführungsbeispielen umgeben die kleinen Freigabelöcher 232 und die kleinen Freigabelöcher 235 den zentralen Pfosten 208 und den zentralen Pfosten 272, und steuern das Freigabeätzen zum Bilden des zentralen Pfostens 208 und des zentralen Pfostens 272.
  • Die Draufsicht zeigt die Positionierung der kleinen Freigabelöcher 232 in der oberen Rückplatte 202 zusätzlich zu den Perforationen 203. Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die untere Rückplatte 206 auch eine identische Struktur mit den kleinen Freigabelöchern 235 und Perforationen 207. Wie durch die Abbildung des Querschnitts A-B gezeigt, kann die effektive Ätzrate während eines Freigabeätzens den zentralen Pfosten 208 und den zentralen Pfosten 272 mit unterschiedlichen Durchmessern bilden. Die Wandlerstruktur 270 ist ohne ein Lüftungsloch, z. B. das Lüftungsloch 210, dargestellt. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Wandlerstruktur 270 ein Lüftungsloch durch die obere Rückplatte 202, den zentralen Pfosten 208, die Membran 204, den zentralen Pfosten 272 und die untere Rückplatte 206, ähnlich zu dem hierin oben in Bezug auf 4a, 4b, und 4c beschriebenen Lüftungsloch 210, umfassen. Bei anderen Ausführungsbeispielen können sich der zentrale Pfosten 208 und der zentrale Pfosten 272 in verschiedenen anderen Bereichen der Membran 204 als dem Zentrum befinden oder an denselben angebracht sein, und können eine kreisförmige oder eine nicht-kreisförmige Form aufweisen.
  • 9 stellt eine Draufsicht einer schematischen Darstellung mit Querschnittsansichten eines noch weiteren Ausführungsbeispiels einer Wandlerstruktur 300 dar, die eine Membran 302, eine Rückplatte 304, einen zentralen Ring 306, eine Trägerstruktur 308, ein Substrat 310 und elektrische Kontakte 312 umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Wandlerstruktur 300 ähnlich zu den hierin oben in Bezug auf die anderen Figuren beschriebenen Wandlerstrukturen betrieben werden, umfasst aber nur eine einzige Rückplatte. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen verbindet der zentrale Ring 306 die Rückplatte 304 mit der Membran 302 in einer zentralen Region. Der zentrale Ring 306 ist in dem Zentrum hohl und die Membran 302 ist innerhalb des zentralen Rings 306 auch offen. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann ein Entfernen der Membran 302 innerhalb des zentralen Rings 306 eine parasitäre Kapazität reduzieren.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen trägt das Substrat 310 die Rückplatte 304 und die Membran 302 mit der Trägerstruktur 308, die eine Beabstandung zwischen der Membran 302 von der Rückplatte 304 bereitstellt. Die Materialien und Struktur eines jeden Elements in der Wandlerstruktur 300 können wie hierin beschrieben in Bezug auf die entsprechenden Elemente in den anderen Figuren implementiert sein. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Rückplatte 304 Strukturstege 314 umfassen, die eine zusätzliche mechanische Robustheit für die Wandlerstruktur 300 bereitstellen. Das Substrat 310 kann einen Hohlraum 311 umfassen, der unter der Rückplatte 304 gebildet ist. Der Hohlraum 311 ist bei einigen Ausführungsbeispielen gebildet, um komplett durch das Substrat 310 zu verlaufen, beispielsweise indem er durch einen Rückseitenätzprozess gebildet wird.
  • 10a und 10b stellen schematische Darstellungen von noch einem anderen Ausführungsbeispiel einer Wandlerstruktur 330 dar, die eine Membran 332, eine Rückplatte 334, eine mechanische Struktur 336, eine Trägerstruktur 338, ein Substrat 340 und elektrische Kontakte 342 umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Wandlerstruktur 330 ähnlich zu den hierin oben in Bezug auf die anderen Figuren beschriebenen Wandlerstrukturen betrieben werden, umfasst aber die mechanische Struktur 336, die Abschnitte der Membran 332 an Abschnitten der Rückplatte 334 anbringt, um eine unterteilte Vierquadrantenmembran zu erzeugen. Bei solchen Ausführungsbeispielen unterteilt die mechanische Struktur 336 jeden Quadranten der Membran 332 in eine separate Membran, die an jeder der vier Ränder durch die mechanische Struktur 336 oder die Trägerstruktur 338 um den Umfang der Membran 332 herum befestigt ist.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Materialien und Struktur eines jeden Elements in der Wandlerstruktur 330 implementiert sein, wie hierin in Bezug auf die entsprechenden Elemente in den anderen Figuren beschrieben. Die Positionierung der mechanischen Struktur 336 trägt die Membran 332 und unterteilt die maximale Auslenkung in vier Quadranten. Wie hierin oben in Bezug auf 1a und 1b beschrieben, würde zum Beispiel die maximale Auslenkung der Membran 332 gemäß der ersten Harmonischen in dem Zentrum der Membran 332 auftreten, wenn die mechanische Struktur 336 weggelassen werden würde und die Membran 332 sich frei bewegen könnte. Die Positionierung der mechanischen Struktur 336 befestigt (oder bringt) das Zentrum der Membran 332 an der Rückplatte (an) und verschiebt den Punkt der maximalen Auslenkung in jedem Quadranten, der eine Quad-Membran bildet.
  • Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die mechanische Struktur 336 andere Formen aufweisen und kann sich in anderen Abschnitten der Membran 332 befinden oder an denselben angebracht sein. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Hohlraum 341 in dem Substrat 340 gebildet sein und durch das Substrat 340 verlaufen. Zum Beispiel kann der Hohlraum 341 durch ein Rückseitenätzen gebildet sein.
  • 11 stellt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines Ausführungsbeispiels eines MEMS-Akustikwandlers unter Verwendung einer Fertigungsabfolge 400 dar, die die Schritte 402–422 umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Fertigungsabfolge 400 verwendet werden, um MEMS-Akustikwandler mit zum Beispiel einem der zentrale Pfosten, wie hierin oben in Bezug auf 4a–4c, 6a und 6b beschrieben, zum Beispiel zentrale Höcker, wie hierin oben in Bezug auf 5a-5e beschrieben, oder einer anderen mechanischen Verbindungsstruktur zu bilden. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen beschreiben Schritt 408 und 412 insbesondere ein Bilden und Strukturieren der zentrale Pfosten. Bei spezifischen Ausführungsbeispielen kann das Material des zentralen Pfostens allerdings in Schritt 408 oder 412 abgeschieden werden, Freigabelöcher können in der ersten oder zweiten Rückplatte in Schritt 406 oder 414 gebildet werden und zentrale Pfosten können während des Freigabeätzens von Schritt 422 basierend auf den Freigabelöchern aus Schritt 406 oder 414 strukturiert werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen beginnt die Fertigungsabfolge 400 mit einem Substrat in Schritt 402. Das Substrat kann aus einem Halbleiter, z. B. Silizium, oder einem anderen Material, z. B. einem Polymer gebildet werden. In Schritt 404 kann eine Strukturschicht auf dem Substrat gebildet werden. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Strukturschicht verwendet werden, um eine nicht-planare Struktur zum Erzeugen einer gewellten Membran oder zum Beabstanden der Membran oder Rückplatte von dem Substrat zu erzeugen. Bei Ausführungsbeispielen mit einer einzelnen Rückplatte, wo die erste Rückplatte sowie Schritt 406 und 408 ausgelassen sind, kann die Strukturschicht zum Beispiel eine nicht-planare Struktur sein, um eine Welligkeit in der Membran zu erzeugen. Bei einigen solchen Ausführungsbeispielen kann die Strukturschicht ein abgeschiedenes Oxid sein, das lithographisch strukturiert wird, um die Welligkeit zu erzeugen, wenn die Membranschicht in Schritt 410 gebildet wird. Bei anderen solchen Ausführungsbeispielen kann die Strukturschicht mehrere Schichten und andere Techniken umfassen. Zum Beispiel kann ein Prozess lokaler Oxidation von Silizium (LOCOS-Prozess; LOCOS = local oxidation of silicon) verwendet werden, um entweder eine nicht-planare Oxidschicht mit glatten Rändern oder eine nicht-planare Siliziumoberfläche mit glatten Rändern zu erzeugen (wenn das nicht-planare Oxid entfernt ist). Der LOCOS-Prozess umfasst eine Abscheidung von Siliziumnitrid und eine Strukturierung des Siliziumnitrids, um das Silizium unterhalb des Siliziumnitrids in einigen Regionen freizulegen. Sobald das Silizium freigelegt ist, umfasst der LOCOS-Prozess ein thermisches Aufwachsen einer Oxidschicht, die sich unterhalb des Siliziumnitrids mit einem glatten Übergangsrand erstreckt. Sobald das Siliziumnitrid entfernt ist, weist die sich ergebende nicht-planare Oberfläche glatte Ränder auf. In ähnlicher Weise verbraucht das thermisch aufgewachsene Oxid einen Abschnitt des Siliziumsubstrats, um eine nicht-planare Siliziumoberfläche unterhalb des Oxids mit glatten Rändern zwischen den Regionen zu erzeugen. Bei verschiedenen solchen Ausführungsbeispielen kann der LOCOS-Prozess auf einer Oberfläche des Substrats verwendet werden, um eine nicht-planare Oberfläche vorzubereiten, die eine gewellte Membran erzeugen wird, sobald die Membran auf der nichtplanaren Oberfläche angeordnet und strukturiert ist. Die Strukturschicht kann bei verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Oxid oder anderes strukturelles isolierendes Material sein.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die in Schritt 404 gebildete Strukturschicht verwendet, um die nächste Schicht, die erste Rückplatte (Schritt 406) oder die Membran (Schritt 410), von dem Substrat zu beabstanden. Somit wird die Strukturschicht verwendet als eine Beabstandungsschicht von der unteren Rückplatte oder Membran. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann Schritt 404 weggelassen werden und Schritt 405 kann ein Bilden einer Ätzstoppschicht direkt auf dem Substrat und der ersten Rückplatte direkt auf der Ätzstoppschicht umfassen. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann Schritt 404 ein Bilden und Strukturieren eines Höckers in der Strukturschicht als Vorbereitung zum Bilden eines zentralen Höckers in der ersten Rückplatte umfassen. Der in Schritt 404 gebildete Strukturschichthöcker kann eine Strukturierung bereitstellen, um einen zentralen Höcker zu bilden, wie hierin oben in Bezug auf 5a–5e ähnlich beschrieben, aber invertiert im Vergleich zu den zentralen Höckern 238a, 238b, 238c und 238d.
  • Eine Ätzstoppschicht wird auf der Strukturschicht in Schritt 405 gebildet. Die Ätzstoppschicht kann zum Beispiel Siliziumoxid oder Siliziumnitrid sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Ätzstoppschicht ein alternatives Material sein, z. B. ein anderes Oxid, Nitrid oder Oxynitrid. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Ätzstoppschicht mehrere Schichten umfassen, z. B. ein Oxid und ein Oxynitrid.
  • In Schritt 406 wird die erste Rückplatte durch ein Bilden und Strukturieren von Schichten für die erste Rückplatte gebildet. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Rückplatte gemäß einem der hierin oben in Bezug auf die anderen Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele gebildet und strukturiert werden. Die erste Rückplatte kann durch ein Abscheiden und Strukturieren von mehreren Schichten gebildet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst Schritt 406 ein Abscheiden und Bilden einer ersten Schicht auf der in Schritt 405 gebildeten Ätzstoppschicht oder der in Schritt 404 gebildeten Strukturschicht. Die erste Schicht kann eine isolierende Schicht sein, die ein strukturierbares Strukturmaterial ist. Zum Beispiel kann die erste Schicht ein Oxid, ein Nitrid, ein Oxynitrid, andere Dielektrika oder ein Polymer sein. Bei spezifischen Ausführungsbeispielen ist die erste Schicht ein Siliziumoxid oder ein Siliziumnitrid. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Schicht unter Verwendung von einem der einem Fachmann bekannten Verfahren abgeschieden oder gebildet werden, das mit dem für die Abscheidung oder Bildung ausgebildeten Material kompatibel sein soll, z. B. chemische Gasphasenabscheidung (CVD; CVD = chemical vapor deposition), physikalische Gasphasenabscheidung (PVD; PVD = physical vapor deposition) oder zum Beispiel Thermooxidation.
  • Schritt 406 kann auch ein Strukturieren der ersten Schicht umfassen, um Perforationen, Ätzfreigabelöcher und Lüftungslöcher in der ersten Rückplatte zu bilden. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann das Strukturieren der ersten Schicht einen lithographischer Prozess umfassen, der ein Aufbringen eines Photoresists, ein Strukturieren des Photoresists unter Verwendung einer Maske zur Belichtung und einer Entwicklerlösung, und ein Ätzen der ersten Schicht gemäß dem strukturierten Photoresist umfasst. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein solches Strukturieren eine Photolithographie, eine Elektronenstrahllithographie, einen Elektronenstrahl oder eine Lithographie umfassen. Bei noch weiteren Ausführungsbeispielen kann das Strukturieren eine Röntgenlithographie, eine mechanische Abdruckstrukturierung oder mikroskalige (oder nanoskalige) Drucktechniken umfassen. Noch weitere Ansätze zum Strukturieren der ersten Schicht können bei einigen Ausführungsbeispielen verwendet werden, wie ein Fachmann ohne weiteres erkennen wird.
  • Schritt 406 kann auch ein Bilden einer zweiten Schicht umfassen, die leitfähig ist. Die zweite Schicht kann bei einigen Ausführungsbeispielen Polysilizium sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die zweite Schicht ein Metall sein, z. B. Silber, Gold, Aluminium oder Platin. Bei noch anderen Ausführungsbeispielen kann die zweite Schicht jeglicher Typ von Halbleiter, z. B. ein dotiertes Halbleitermaterial, sein. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die zweite Schicht ein anderes Metall sein, z. B. Kupfer. Die zweite Schicht kann abgeschieden oder gebildet werden unter Verwendung von einem der einem Fachmann bekannten Verfahren, das mit dem für die Abscheidung oder Bildung ausgewählten Material kompatibel sein soll, z. B. Elektroplattieren, CVD oder PVD.
  • Schritt 406 kann auch ein Strukturieren der zweiten Schicht umfassen. Das Strukturieren der zweiten Schicht kann durchgeführt werden unter Verwendung von einer der in Bezug auf die erste Schicht in Schritt 406 beschriebenen Techniken. Die zweite Schicht kann strukturiert werden, um die leitfähige Schicht der ersten Rückplatte zu bilden. Zum Beispiel kann die zweite Schicht strukturiert werden, um eine kreisförmige Sensierungsplatte mit Perforationen, Ätzfreigabelöchern und Lüftungslöchern zu bilden. Ferner kann die zweite Schicht strukturiert werden, um eine Segmentierung zu umfassen, z. B. die Segmentierung 226 wie hierin oben in Bezug auf 4a beschrieben. In ähnlicher Weise kann bei anderen Ausführungsbeispielen, an denen andere Strukturen für andere Typen von Wandlern beteiligt sind, die zweite Schicht gemäß dem spezifischen Wandlertyp strukturiert sein.
  • Schritt 406 kann auch ein Abscheiden oder Bilden einer dritten Schicht oben auf der zweiten Schicht umfassen. Die dritte Schicht ist eine isolierende Schicht, die gebildet werden kann unter Verwendung jeglicher der Techniken oder Materialien, die in Bezug auf die erste Schicht beschrieben sind. Ferner kann die dritte Schicht strukturiert werden, wie hierin oben in Bezug auf die erste Schicht von Schritt 406 beschrieben. Somit umfasst Schritt 406 ein Bilden und Strukturieren eines Dreischichtstapels eines isolierenden Materials, eines leitfähigen Materials und eines isolierenden Materials. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann Schritt 406 ein Bilden und Strukturieren von jeglicher Anzahl von Schichten umfassen, abhängig von der spezifischen gebildeten Struktur.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann Schritt 406 ein Bilden eines zentralen Höckers umfassen, z. B. einer invertierten Version der zentrale Höcker 238a, 238b, 238c und 238d, die hierin oben in Bezug auf 5a–5e beschrieben sind. Die erste Rückplatte kann mit dem zentralen Höcker über dem optional in Schritt 404 gebildeten Strukturschichthöcker gebildet werden. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der zentrale Höcker, der in der ersten Rückplatte gebildet ist, jegliche der zusätzlichen Strukturierungs- oder Schichtvariationen umfassen, zum Beispiel wie hierin oben in Bezug auf 5a–5e beschrieben.
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann Schritt 406 auch zusätzliche Schritte eines Abscheidens oder Bildens von Opferschichten und eines Durchführens von Planarisierungsschritten auf den Opferschichten und der ersten, zweiten oder dritten Schicht umfassen. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsbeispielen ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP; CMP = chemical mechanical polish) auf die Opferschicht und die erste, zweite oder dritte Schicht angewandt werden. Als ein anderes Ausführungsbeispiel können die erste, zweite und dritte Schicht zusammen strukturiert werden. Zum Beispiel können die erste Schicht, die zweite Schicht und die dritte Schicht nacheinander abgeschieden oder gebildet werden, und eine einzelne Maske kann verwendet werden, um die erste Rückplatte, die alle drei Schichten umfasst, zu strukturieren. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann ein Ätzschritt durchgeführt werden, der ein einzelnes selektives Ätzen der ersten Schicht, der zweiten Schicht und der dritten Schicht umfasst. Alternativ kann eine Ätzabfolge mit mehreren selektiven Ätzmitteln verwendet werden.
  • Nachfolgend zu Schritt 406 umfasst Schritt 408 ein Bilden und Strukturieren einer Strukturschicht, z. B. eines TEOS-Oxids. Das Bilden und Strukturieren in Schritt 408 wird durchgeführt, um eine Beabstandung für eine Membran bereitzustellen. Die Strukturschicht kann strukturiert werden, um Anti-Hafthöcker für die Membran zu bilden. Die Strukturschicht kann auch strukturiert werden, um eine Welligkeit für die Membran zu bilden, wie hierin oben in Bezug auf Schritt 404 beschrieben. Zusätzlich kann die in Schritt 408 gebildete Strukturschicht mehrere Abscheidungen oder einen Planarisierungsschritt, z. B. ein CMP, umfassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann Schritt 408 auch ein Bilden eines zentralen Pfostens zwischen der ersten Rückplatte und der Membran umfassen. Der zentrale Pfosten kann gleichzeitig zu der Strukturschicht, die die Membran von der ersten Rückplatte trennt, gebildet und strukturiert werden. Zum Beispiel kann der zentrale Pfosten 208, wie hierin oben in Bezug auf 4a, 4b und 4c beschrieben, in Schritt 408 gebildet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der zentrale Pfosten zwischen der unteren Rückplatte und der Membran weggelassen werden.
  • Schritt 410 umfasst ein Bilden der Membranschicht und ein Strukturieren der Membran. Die Membranschicht kann zum Beispiel aus Polysilizium gebildet werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Membranschicht aus anderen leitfähigen Materialien gebildet werden, z. B. einem dotierten Halbleiter oder einem Metall. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Membran gemäß einem der hierin oben in Bezug auf 4a–4c, 5a–5e, 6a und 6b beschriebenen Ausführungsbeispielen gebildet und strukturiert werden. Das Strukturieren der Membranschicht in Schritt 410 kann zum Beispiel einen photolithographischen Prozess umfassen, der die Membranform oder -struktur definiert. Die Membran kann Anti-Hafthöcker basierend auf der in Schritt 408 gebildeten Struktur umfassen. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Membran in Schritt 410 gebildet und strukturiert werden, wie hierin oben in Bezug auf die zweite Schicht in Schritt 406 beschrieben. Die Membran kann mit einem oder mehreren Lüftungslöchern strukturiert werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen umfasst Schritt 412 ein Bilden und Strukturieren eines zusätzlichen Strukturmaterials, z. B. TEOS-Oxid. Ähnlich zu Schritt 408 kann das Strukturmaterial in Schritt 412 gebildet und strukturiert werden, um eine zweite Rückplatte von der Membran zu beabstanden und um Anti-Hafthöcker in der zweiten Rückplatte bereitzustellen.
  • Wie hierin oben in Bezug auf Schritt 408 beschrieben, kann Schritt 412 auch ein Bilden eines zentralen Pfostens zwischen der ersten Rückplatte und der Membran umfassen. Der zentrale Pfosten kann gleichzeitig zu der Strukturschicht, die die Membran von der zweiten Rückplatte trennt, gebildet und strukturiert werden. Zum Beispiel kann der zentrale Pfosten 208, wie hierin in Bezug auf 4a, 4b und 4c beschrieben, in Schritt 412 gebildet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der zentrale Pfosten zwischen der oberen Rückplatte und der Membran weggelassen werden. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann eine Vertiefung oder ein Loch in der zusätzlichen Strukturschicht in Vorbereitung für einen zentralen Höcker gebildet werden, wie hierin oben in Bezug auf Schritt 404 und 406 sowie in Bezug auf 5a–5e beschrieben.
  • Schritt 414 umfasst ein Bilden und Strukturieren der Schichten der zweiten Rückplatte. Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst ein Bilden und Strukturieren in Schritt 414 eine Abscheidung von Schichten und zum Beispiel eine photolithographische Strukturierung. Die zweite Rückplatte in Schritt 414 kann gebildet und strukturiert werden, wie hierin oben beschrieben in Bezug auf das Bilden und das Strukturieren der ersten Rückplatte in Schritt 406. Somit kann die zweite Rückplatte einen Dreischichtstapel aus einer isolierenden Schicht, einer leitfähigen Schicht und einer isolierenden Schicht umfassen. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Rückplatte zusätzlich zu der in Schritt 412 gebildeten Strukturschicht weggelassen werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen, wo die zweite Rückplatte nicht weggelassen wird, kann die zweite Rückplatte gemäß einem der hierin oben in Bezug auf die anderen Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele gebildet und strukturiert werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die erste Rückplatte weggelassen werden und die zweite Rückplatte kann eingeschlossen sein. Bei solchen Ausführungsbeispielen können Schritt 406 und Schritt 408 weggelassen werden, um die Membran aus Schritt 410 auf der Ätzstoppschicht aus Schritt 405 oder der Strukturschicht aus Schritt 404 zu bilden. Wie hierin oben in Bezug auf Schritt 406 in ähnlicher Weise beschrieben, kann Schritt 414 ein Bilden des zentralen Höckers in der Vertiefung oder dem Loch aus Schritt 412 umfassen, wo der zentrale Höcker vorliegt wie hierin oben in Bezug auf die Schritte 404 und 406 sowie in Bezug auf 5a–5e beschrieben.
  • Nachfolgend zu Schritt 414 umfasst Schritt 416 bei verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Bilden und Strukturieren eines zusätzlichen Strukturmaterials. Das Strukturmaterial kann ein TEOS-Oxid sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Strukturmaterial als ein Opfermaterial oder ein Maskierungsmaterial für nachfolgende Ätzschritte oder Strukturierungsschritte abgeschieden werden. Schritt 418 umfasst ein Bilden oder Strukturieren von Kontaktanschlussflächen. Das Bilden und Strukturieren der Kontaktanschlussflächen in Schritt 418 kann ein Ätzen von Kontaktlöchern in den bestehenden Schichten umfassen, um Öffnungen zu der zweiten Rückplatte, Membran, ersten Rückplatte und dem Substrat bereitzustellen. Nach dem Bilden der Öffnungen zu jeder jeweiligen Struktur oder Schicht, können die Kontaktanschlussflächen durch ein Abscheiden eines leitfähigen Materials, z. B. eines Metalls, in den Öffnungen und ein Strukturieren des leitfähigen Materials gebildet werden, um separate Kontaktanschlussflächen zu bilden. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Metall Aluminium, Silber oder Gold sein. Alternativ kann die Metallisierung zum Beispiel eine leitfähige Paste oder andere Metalle, z. B. Kupfer, umfassen.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen umfasst Schritt 420 ein Durchführen eines Rückseitenätzprozesses in dem Substrat aus Schritt 402, z. B. ein Bosch-Ätzprozess. Der Rückseitenätzprozess bildet einen Hohlraum in dem Substrat, der mit einem Tonanschluss für das gefertigte Mikrofon gekoppelt sein kann, oder kann einen Referenzhohlraum bilden. Schritt 422 umfasst ein Durchführen eines Freigabeätzens, um die Strukturmaterialien zu entfernen, die die erste Rückplatte, die Membran und die zweite Rückplatte schützen und sichern. Nachfolgend zu dem Freigabeätzen in Schritt 422 können die erste Rückplatte, die Membran und die zweite Rückplatte in einem Sensierungsabschnitt, der den Hohlraum überlagert, freigegeben werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann sich die Membran frei bewegen und die erste und zweite Rückplatte können starr sein. Wie hierin oben in Bezug auf die Fertigungsabfolge 400 beschrieben, kann das Freigabeätzen in Schritt 422 verschiedene Ausführungsbeispiele von zentralen Pfosten bilden, wie in Schritt 408 und 412 beschrieben, basierend auf der Positionierung von Freigabeätzlöchern in der ersten oder zweiten Rückplatte. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Strukturschichten aus Schritt 404, 408 und 412 um den Umfang der Rückplatten oder Membran herum geätzt werden, um verjüngte Einspannungsränder zu bilden, wie in dem US-Patent Nr. 8,461,655 beschrieben, das am 31. März 2011 eingereicht wurde und den Titel „Micromechanical sound transducer having a membrane support with tapered surface” trägt, und hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen ist.
  • Wie hierin oben beschrieben, kann die Fertigungsabfolge 400 bei spezifischen Ausführungsbeispielen modifiziert sein, um nur eine einzelne Rückplatte und Membran zu umfassen. Der Fachmann wird ohne Weiteres erkennen, dass zahlreiche Modifikationen an der hierin oben beschriebenen allgemeinen Fertigungsabfolge vorgenommen werden können, um verschiedene Vorteile und Modifikationen bereitzustellen, die dem Fachmann bekannt sind, während immer noch verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Fertigungsabfolge 400 implementiert sein, um zum Beispiel einen MEMS-Mikrolautsprecher oder ein MEMS-Mikrofon zu bilden. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Fertigungsabfolge 400 implementiert sein, um einen Drucksensor zu bilden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Mikroelektromechanisches-System-Wandler (MEMS-Wandler) eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, die an einer Verankerung an einem Umfang der zweiten Elektrode befestigt ist, und einen mechanischen Träger, der separat von der Verankerung an dem Umfang der zweiten Elektrode ist und mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode verbunden ist. Der mechanische Träger ist an einem Abschnitt der zweiten Elektrode befestigt, derart, dass im Betrieb eine maximale Auslenkung der zweiten Elektrode zwischen der mechanischen Struktur und dem Umfang der zweiten Elektrode auftritt. Andere Ausführungsbeispiele umfassen entsprechende Systeme und Vorrichtungen, von denen jede(s) ausgebildet ist zum Durchführen von entsprechenden Ausführungsbeispielen von Verfahren.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die erste Elektrode eine perforierte Rückplatte und die zweite Elektrode ist eine auslenkbare Membran. Die auslenkbare Membran kann einen Durchmesser und eine Dicke aufweisen, wo der Durchmesser zumindest 1000 Mal größer ist als die Dicke. Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst der MEMS-Wandler ferner eine dritte Elektrode. Der MEMS-Wandler kann ferner einen zusätzlichen mechanischen Träger umfassen, der mit der dritten Elektrode und der zweiten Elektrode verbunden ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die erste Elektrode eine perforierte erste Rückplatte, die zweite Elektrode ist eine auslenkbare Membran und die dritte Elektrode ist eine perforierte zweite Rückplatte.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen umfasst der mechanische Träger einen Pfosten, der an einem zentralen Abschnitt der zweiten Elektrode befestigt ist. Der mechanische Träger kann eine Unterteilungsstruktur umfassen, die zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode verbunden ist, wo die Unterteilungsstruktur die zweite Elektrode in eine Mehrzahl von auslenkbaren Regionen unterteilt, wobei jede Region einen maximalen Auslenkungspunkt aufweist. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Unterteilungsstruktur ausgebildet zum Unterteilen der zweiten Elektrode in vier auslenkbare Regionen, und die zweite Elektrode umfasst eine Quad-Membran, die durch die Unterteilungsstruktur in vier auslenkbare Quadranten unterteilt ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der MEMS-Wandler eine Rückplatte mit einem eingespannten Abschnitt und einem freigegebenen Abschnitt, eine Membran beabstandet von der Rückplatte und mit einem eingespannten Abschnitt und einem freigegebenen Abschnitt, und einen Pfosten, der mit einer zentralen Region des freigegebenen Abschnitts der Rückplatte und einer zentralen Region des freigegebenen Abschnitts der Membran verbunden ist. Andere Ausführungsbeispiele umfassen entsprechende Systeme und Vorrichtungen, von denen jede(s) ausgebildet ist zum Durchführen von entsprechenden Ausführungsbeispielen von Verfahren.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen umfasst der Pfosten ein einzelnes isolierendes Material, das zwischen der Rückplatte und der Membran gebildet ist. Der MEMS-Wandler kann ferner ein Lüftungsloch umfassen, das in einem Zentrum des Pfostens und in einem Zentrum der Membran gebildet ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst der MEMS-Wandler ferner eine Mehrzahl von Lüftungslöchern, die in der Membran um den Pfosten herum gebildet sind. Der MEMS-Wandler kann ferner ein Lüftungsloch umfassen, das in der Membran gebildet ist.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen umfasst die Rückplatte eine starre und perforierte Struktur, die die Membran überlagert. Der MEMS-Wandler kann ferner eine zusätzliche Rückplatte mit einem eingespannten Abschnitt und einem freigegebenen Abschnitt umfassen. Bei solchen Ausführungsbeispielen ist die zusätzliche Rückplatte auf einer gegenüberliegenden Seite der Membran als die Rückplatte angeordnet. Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst der MEMS-Wandler ferner einen Strukturträger, der mit dem eingespannten Abschnitt der Rückplatte und dem eingespannten Abschnitt der Membran verbunden ist. Der Pfosten kann aus einem gleichen Material wie der Strukturträger gebildet sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen sind der Strukturträger und der Pfosten aus Siliziumoxid gebildet.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Bilden eines MEMS-Wandlers ein Bilden einer ersten perforierten Rückplatte, ein Bilden einer Strukturschicht, ein Bilden eines ersten mechanischen Trägers in einem Abschnitt der ersten perforierten Rückplatte und ein Bilden einer auslenkbaren Membran. Die auslenkbare Membran ist an der Strukturschicht an einem Umfang der auslenkbaren Membran befestigt und ist von der ersten perforierten Rückplatte durch die Strukturschicht und den ersten mechanischen Träger beabstandet. Der erste mechanische Träger ist mit dem Abschnitt der ersten perforierten Rückplatte und einem Abschnitt der auslenkbaren Membran verbunden und ist mit dem Abschnitt der ersten perforierten Rückplatte innerhalb des Umfangs der auslenkbaren Membran verbunden. Andere Ausführungsbeispiele umfassen entsprechende Systeme und Vorrichtungen, von denen jede(s) ausgebildet ist zum Durchführen entsprechender Ausführungsbeispiele von Verfahren.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren ferner ein Bilden einer zweiten perforierten Rückplatte. Das Verfahren kann ferner ein Bilden eines zweiten mechanischen Trägers in einem Abschnitt der zweiten perforierten Rückplatte umfassen. Der zweite mechanische Träger wird mit dem Abschnitt der zweiten perforierten Rückplatte und dem Abschnitt der auslenkbaren Membran verbunden. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die erste perforierte Rückplatte unter der auslenkbaren Membran und einen Hohlraum in einem Substrat überlagernd gebildet. Die erste perforierte Rückplatte kann über der auslenkbaren Membran und einen Hohlraum in einem Substrat überlagernd gebildet sein.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren ferner ein Bilden einer Segmentierung in der ersten perforierten Rückplatte. Das Verfahren kann ferner ein Bilden eines Lüftungslochs in der auslenkbaren Membran umfassen. Das Lüftungsloch kann in der Membran und in dem ersten mechanischen Träger gebildet sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Lüftungsloch in der Membran um den ersten mechanischen Träger herum gebildet sein. Das Bilden der Strukturschicht und das Bilden des ersten mechanischen Trägers können ein Anordnen eines einzelnen Strukturmaterials und ein Strukturieren des einzelnen Strukturmaterials umfassen, um den ersten mechanischen Träger und die Strukturschicht zu bilden. Das einzelne Strukturmaterial kann bei einigen Ausführungsbeispielen Siliziumoxid umfassen.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Bilden des ersten mechanischen Trägers ein Bilden eines Pfostens umfassen, der an einem zentralen Abschnitt der ersten perforierten Rückplatte befestigt ist und an einem zentralen Abschnitt der auslenkbaren Membran befestigt ist. Das Bilden des ersten mechanischen Trägers kann ein Bilden einer Unterteilungsstruktur umfassen, die zwischen der ersten perforierten Rückplatte und der auslenkbaren Membran verbunden ist. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann das Bilden der Unterteilungsstruktur ein Unterteilen der auslenkbaren Membran in eine Mehrzahl von auslenkbaren Regionen umfassen, wobei jede Region einen maximalen Auslenkungspunkt aufweist. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Unterteilen der auslenkbaren Membran ein Bilden einer Quad-Membran durch ein Unterteilen der auslenkbaren Membran in vier auslenkbare Quadranten unter Verwendung der Unterteilungsstruktur umfassen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein MEMS-Akustikwandler einen Sensor mit variabler Kapazität, der eine auslenkbare Membran und einen mit der auslenkbaren Membran gekoppelten, mechanischen Träger umfasst. Bei solchen Ausführungsbeispielen erzeugt die erste Harmonische der auslenkbaren Membran eine maximale Auslenkung der auslenkbaren Membran in einer Region zwischen einem Umfang der auslenkbaren Membran und einem Zentrum der auslenkbaren Membran. Andere Ausführungsbeispiele umfassen entsprechende Systeme und Vorrichtungen, von denen jede(s) ausgebildet ist zum Durchführen von entsprechenden Ausführungsbeispiele von Verfahren.
  • Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen umfasst der Sensor mit variabler Kapazität ferner eine starre perforierte Rückplatte. Die auslenkbare Membran und die starre perforierte Rückplatte sind voneinander beabstandet und sind freigegeben, wobei sie einen Hohlraum in einem Substrat überlagern. Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Sensor mit variabler Kapazität ferner eine zusätzliche starre perforierte Rückplatte, die auf einer gegenüberliegenden Seite der auslenkbaren Membran als die starre perforierte Rückplatte angeordnet ist.
  • Vorteile verschiedener hierin beschriebener Ausführungsbeispiele können MEMS-Wandler mit einem zentralen Pfosten, der an einer Membran angebracht ist, die um den Umfang befestigt ist, umfassen, was einen erhöhten aktiven Bereich und folglich eine erhöhte Empfindlichkeit und eine erhöhte strukturelle Robustheit des Wandlers erlaubt. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann die Membran gemäß der zweiten Harmonischen der Membran auslenken oder oszillieren, während der zentrale Pfosten die erste Harmonische der Membran entfernt. Somit tritt eine maximale Auslenkung zwischen von dem zentralen Pfosten und dem Umfang der Membran und nicht in dem Zentrum der Membran, die an von dem zentralen Pfosten befestigt ist, auf.
  • Während diese Erfindung in Bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, soll die Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinne ausgelegt werden. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der Ausführungsbeispiele, sowie andere Ausführungsbeispiele der Erfindung, sind für den Fachmann unter Bezugnahme auf die Beschreibung offensichtlich. Es ist daher beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche jegliche solche Modifikationen oder Ausführungsbeispiele umfassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8461655 [0124]

Claims (36)

  1. Ein Mikroelektromechanisches-System-, MEMS-, Wandler umfassend: eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode, die an einer Verankerung an einem Umfang der zweiten Elektrode befestigt ist; und einen mechanischen Träger, der separat von der Verankerung an dem Umfang der zweiten Elektrode ist und mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode mechanisch verbunden ist, wobei der mechanische Träger an einem Abschnitt der zweiten Elektrode befestigt ist, derart, dass im Betrieb eine maximale Auslenkung der zweiten Elektrode zwischen dem mechanischen Träger und dem Umfang der zweiten Elektrode auftritt.
  2. Der MEMS-Wandler gemäß Anspruch 1, wobei die erste Elektrode eine perforierte Rückplatte ist und die zweite Elektrode eine auslenkbare Membran ist.
  3. Der MEMS-Wandler gemäß Anspruch 2, wobei die auslenkbare Membran einen Durchmesser und eine Dicke aufweist, und wobei der Durchmesser zumindest 1000 Mal größer ist als die Dicke.
  4. Der MEMS-Wandler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine dritte Elektrode.
  5. Der MEMS-Wandler gemäß Anspruch 4, ferner umfassend einen zusätzlichen mechanischen Träger, der mit der dritten Elektrode und der zweiten Elektrode verbunden ist.
  6. Der MEMS-Wandler gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die erste Elektrode eine perforierte erste Rückplatte ist, die zweite Elektrode eine auslenkbare Membran ist und die dritte Elektrode eine perforierte zweite Rückplatte ist.
  7. Der MEMS-Wandler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mechanische Träger einen Pfosten umfasst, der an einem zentralen Abschnitt der zweiten Elektrode befestigt ist.
  8. Der MEMS-Wandler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mechanische Träger eine Unterteilungsstruktur umfasst, die zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode verbunden ist, wobei die Unterteilungsstruktur ausgebildet ist zum Unterteilen der zweiten Elektrode in eine Mehrzahl von auslenkbaren Regionen, wobei jede Region einen maximalen Auslenkungspunkt aufweist.
  9. Der MEMS-Wandler gemäß Anspruch 8, wobei die Unterteilungsstruktur ausgebildet ist zum Unterteilen der zweiten Elektrode in vier auslenkbare Regionen; und die zweite Elektrode eine Quad-Membran umfasst, die durch die Unterteilungsstruktur in vier auslenkbare Quadranten unterteilt ist.
  10. Ein Mikroelektromechanisches-System-, MEMS-, Wandler, umfassend: eine Rückplatte mit einem eingespannten Abschnitt und einem freigegebenen Abschnitt; eine Membran, die von der Rückplatte beabstandet ist, wobei die Membran einen eingespannten Abschnitt und einen freigegebenen Abschnitt aufweist; und einen Pfosten, der mit einer zentralen Region des freigegebenen Abschnitts der Rückplatte und einer zentralen Region des freigegebenen Abschnitts der Membran verbunden ist.
  11. Der MEMS-Wandler gemäß Anspruch 10, wobei der Pfosten ein einzelnes isolierendes Material umfasst, das zwischen der Rückplatte und der Membran gebildet ist.
  12. Der MEMS-Wandler gemäß Anspruch 11, ferner umfassend ein Lüftungsloch, das in einem Zentrum des Pfostens und in einem Zentrum der Membran gebildet ist.
  13. Der MEMS-Wandler gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner umfassend eine Mehrzahl von Lüftungslöchern, die in der Membran um den Pfosten herum gebildet sind.
  14. Der MEMS-Wandler gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, ferner umfassend ein Lüftungsloch, das in der Membran gebildet ist.
  15. Der MEMS-Wandler gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Rückplatte eine die Membran überlagernde, starre und perforierte Struktur umfasst.
  16. Der MEMS-Wandler gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15, ferner umfassend eine zusätzliche Rückplatte mit einem eingespannten Abschnitt und einem freigegebenen Abschnitt, wobei die zusätzliche Rückplatte auf einer gegenüberliegenden Seite der Membran als die Rückplatte angeordnet ist.
  17. Der MEMS-Wandler gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, ferner umfassend einen Strukturträger, der mit dem eingespannten Abschnitt der Rückplatte und dem eingespannten Abschnitt der Membran verbunden ist.
  18. Der MEMS-Wandler gemäß Anspruch 17, wobei der Pfosten aus einem gleichen Material wie der Strukturträger gebildet ist.
  19. Der MEMS-Wandler gemäß Anspruch 18, wobei der Strukturträger und der Pfosten aus Siliziumoxid gebildet sind.
  20. Ein Verfahren zum Bilden eines Mikroelektromechanisches-System-, MEMS-, Wandlers, umfassend: Bilden einer ersten perforierten Rückplatte; Bilden einer Strukturschicht; Bilden eines ersten mechanischen Trägers in einem Abschnitt der ersten perforierten Rückplatte; und Bilden einer auslenkbaren Membran, wobei die auslenkbare Membran an der Strukturschicht an einem Umfang der auslenkbaren Membran befestigt wird, die auslenkbare Membran von der ersten perforierten Rückplatte durch die Strukturschicht und den ersten mechanischen Träger beabstandet wird, der erste mechanische Träger mit dem Abschnitt der ersten perforierten Rückplatte und einem Abschnitt der auslenkbaren Membran verbunden wird, und der erste mechanische Träger mit dem Abschnitt der ersten perforierten Rückplatte innerhalb des Umfangs der auslenkbaren Membran verbunden wird.
  21. Das Verfahren gemäß Anspruch 20, ferner umfassend ein Bilden einer zweiten perforierten Rückplatte.
  22. Das Verfahren gemäß Anspruch 21, ferner umfassend ein Bilden eines zweiten mechanischen Trägers in einem Abschnitt der zweiten perforierten Rückplatte, wobei der zweite mechanische Träger mit dem Abschnitt der zweiten perforierten Rückplatte und dem Abschnitt der auslenkbaren Membran verbunden wird.
  23. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die erste perforierte Rückplatte unter der auslenkbaren Membran und einen Hohlraum in einem Substrat überlagernd gebildet wird.
  24. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei die erste perforierte Rückplatte über der auslenkbaren Membran und einen Hohlraum in einem Substrat überlagernd gebildet wird.
  25. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 24, ferner umfassend ein Bilden einer Segmentierung in der ersten perforierten Rückplatte.
  26. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25, ferner umfassend ein Bilden eines Lüftungslochs in der auslenkbaren Membran.
  27. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 26, wobei das Lüftungsloch in der Membran und in dem ersten mechanischen Träger gebildet wird.
  28. Das Verfahren gemäß Anspruch 26 oder 27, wobei das Lüftungsloch in der Membran um den ersten mechanischen Träger herum gebildet wird.
  29. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 28, wobei das Bilden der Strukturschicht und das Bilden des ersten mechanischen Trägers umfasst: Anordnen eines einzelnen Strukturmaterials; und Strukturieren des einzelnen Strukturmaterials, um den ersten mechanischen Träger und die Strukturschicht zu bilden.
  30. Das Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei das einzelne Strukturmaterial Siliziumoxid umfasst.
  31. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 30, wobei das Bilden des ersten mechanischen Trägers ein Bilden eines Pfostens umfasst, der an einem zentralen Abschnitt der ersten perforierten Rückplatte befestigt wird und an einem zentralen Abschnitt der auslenkbaren Membran befestigt wird.
  32. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 31, wobei das Bilden des ersten mechanischen Trägers ein Bilden einer Unterteilungsstruktur umfasst, die zwischen der ersten perforierten Rückplatte und der auslenkbaren Membran verbunden ist, wobei das Bilden der Unterteilungsstruktur ein Unterteilen der auslenkbaren Membran in eine Mehrzahl von auslenkbaren Regionen umfasst, wobei jede Region einen maximalen Auslenkungspunkt aufweist.
  33. Das Verfahren gemäß Anspruch 32, wobei das Unterteilen der auslenkbaren Membran ein Bilden einer Quad-Membran durch ein Unterteilen der auslenkbaren Membran in vier auslenkbare Quadranten unter Verwendung der Unterteilungsstruktur umfasst.
  34. Ein Mikroelektromechanisches-System-, MEMS-, Akustikwandler, umfassend: einen Sensor mit variabler Kapazität, umfassend eine auslenkbare Membran und einen mechanischen Träger, der mit der auslenkbaren Membran gekoppelt ist; und wobei eine erste Harmonische der auslenkbaren Membran eine maximale Auslenkung der auslenkbaren Membran in einer Region zwischen einem Umfang der auslenkbaren Membran und einem Zentrum der auslenkbaren Membran erzeugt.
  35. Der MEMS-Akustikwandler gemäß Anspruch 34, wobei der Sensor mit variabler Kapazität ferner eine starre perforierte Rückplatte umfasst, wobei die auslenkbare Membran und die starre perforierte Rückplatte voneinander beabstandet sind und freigegeben sind, wobei sie einen Hohlraum in einem Substrat überlagern.
  36. Der MEMS-Akustikwandler gemäß Anspruch 35, wobei der Sensor mit variabler Kapazität ferner eine zusätzliche starre perforierte Rückplatte umfasst, wobei die zusätzliche starre perforierte Rückplatte auf einer gegenüberliegenden Seite der auslenkbaren Membran als die starre perforierte Rückplatte angeordnet ist.
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