DE102016221251A1 - System und Verfahren für ein Differenzialkammantrieb-MEMS - Google Patents

System und Verfahren für ein Differenzialkammantrieb-MEMS Download PDF

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Abstract

Gemäß einer Ausführungsform enthält eine MEMS-Vorrichtung eine auslenkbare Membran, enthaltend eine erste Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, eine erste Ankerstruktur, enthaltend eine zweite Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, die mit einer ersten Teilmenge der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ineinandergreifen, und eine zweite Ankerstruktur, enthaltend eine dritte Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, die mit einer zweiten Teilmenge der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ineinandergreifen. Die zweite Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ist von der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger in einer ersten Richtung versetzt und die dritte Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ist von der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger in einer zweiten Richtung versetzt, wobei die erste Richtung von der zweiten Richtung verschieden ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Wandler und in besonderen Ausführungsformen ein System und Verfahren für ein Differenzialkammantrieb-MEMS.
  • HINTERGRUND
  • Wandler wandeln Signale aus einer Domäne in eine andere um und werden häufig in Sensoren verwendet. Ein häufiger Wandler, der als ein Sensor arbeitet und im täglichen Leben vorkommt, ist ein Mikrofon, das Schallwellen in elektrische Signale umwandelt, d. h. umformt. Ein anderes Beispiel eines häufigen Sensors ist ein Thermometer. Es existieren verschiedene Wandler, die als Thermometer dienen, indem sie Temperatursignale in elektrische Signale umwandeln.
  • Auf dem mikroelektromechanischen System (MEMS) basierende Wandler enthalten eine Familie von Sensoren und Betätigungsgliedern, die unter Verwendung von Mikrofertigungstechniken produziert werden. MEMS-Sensoren wie ein MEMS-Mikrofon erfassen Informationen aus der Umgebung durch Messen der Veränderung des physikalischen Zustands im Wandler und übertragen ein gewandeltes elektrisches Signal an Verarbeitungselektronik, die mit dem MEMS-Sensor verbunden ist. MEMS-Vorrichtungen können unter Verwendung von Mikrofertigung-Herstellungstechniken ähnlich denjenigen, die für integrierte Schaltungen verwendet werden, hergestellt werden.
  • MEMS-Vorrichtungen können konstruiert sein, als zum Beispiel Oszillatoren, Resonatoren, Beschleunigungsmesser, Gyroskope, Drucksensoren, Mikrofone und Mikrospiegel zu funktionieren. Viele MEMS-Vorrichtungen verwenden kapazitive Erfassungstechniken zum Wandeln des physikalischen Phänomens in elektrische Signale. In derartigen Anwendungen wird die Veränderung der Kapazität im Sensor unter Verwendung von Schnittstellenschaltungen in ein Spannungssignal umgewandelt.
  • Eine derartige kapazitive Erfassungsvorrichtung ist ein MEMS-Mikrofon. Ein MEMS-Mikrofon weist im Allgemeinen eine auslenkbare Membran auf, die eine kurze Distanz von einer starren Rückplatte entfernt ist. Als Reaktion auf eine Schalldruckwelle, die auf der Membran eintrifft, lenkt sie hin zu oder weg von der Rückplatte aus, wodurch sie die Trenndistanz zwischen der Membran und der Rückplatte verändert. Allgemein sind die Membran und die Rückplatte aus leitenden Materialien hergestellt und bilden die „Platten” eines Kondensators. Wenn sich die Distanz, die die Membran und die Rückplatte trennt, als Reaktion auf die eintreffende Schallwelle verändert, verändert sich die Kapazität zwischen den „Platten”, so dass ein elektrisches Signal erzeugt wird.
  • MEMS-Mikrofone mit dieser Art von Parallelplatten-Kapazitätsstruktur, gebildet aus der auslenkbaren Membran und der starren Rückplatte, können verschiedene Leistungscharakteristika resultierend aus der Parallelplattenstruktur enthalten. Zum Beispiel ist die starre Rückplatte häufig perforiert, damit Luft durch die Rückplatte passieren kann, so dass die starre Rückplatte akustisch transparent ist. In der Praxis ist die starre Rückplatte jedoch häufig nicht vollständig akustisch transparent und erzeugt einen gewissen Betrag von akustischen Störungen. Dies führt häufig zu einem Kompromiss zwischen mechanischer Robustheit, wie durch Enthalten von weniger und kleineren Perforationen in der stanzen Rückplatte, und Reduzieren akustischer Störungen, wie durch Enthalten von mehr und größeren Perforationen in der starren Rückplatte.
  • Ein anderes Charakteristikum einer derartigen Parallelplattenstruktur ist das als „Einziehen” bekannte Phänomen. Zum Arbeiten als ein akustischer Wandler wird eine Vorspannung zwischen der auslenkbaren Membran und der starren Rückplatte angelegt. Aufgrund der zwischen den Platten angelegten Spannung produzieren Veränderungen der Kapazität zwischen den Platten, resultierend aus der Bewegung der auslenkbaren Membran, ein messbares Spannungssignal, das mit dem eintreffenden akustischen Signal korrespondiert. Aufgrund der angelegten Vorspannung steigt jedoch auch eine elektrostatische Anziehungskraft, wenn die Trenndistanz zwischen der auslenkbaren Membran und der starren Rückplatte abnimmt. Die elektrostatische Anziehungskraft wird gewöhnlich durch eine Rückstellkraft einer mechanischen Feder in der auslenkbaren Membran ausgeglichen, wobei die elektrostatische Anziehungskraft nichtlinear ansteigt, wenn die Distanz klein wird, während die Rückstellkraft der mechanischen Feder nur linear ansteigt. Die Differenz in Beziehung zur Trenndistanz resultiert darin, dass die elektrostatische Anziehungskraft die Rückstellkraft der mechanischen Feder überwindet, wenn die Trenndistanz eine bestimmte Grenze erreicht, wodurch Einziehen oder Kollaps verursacht wird, wenn sich die auslenkbare Membran vollständig zur starren Rückplatte bewegt und diese berührt, und kann in Anhaften resultieren. Das Phänomen des Einziehens präsentiert einen anderen Kompromiss zwischen Widerstand gegen Einziehen, durch erhöhte Starrheit der auslenkbaren Membran oder niedrigere Vorspannung, und höherer Empfindlichkeit, durch verringerte Starrheit der auslenkbaren Membran oder höhere Vorspannung.
  • Als ein weiteres Beispiel werden MEMS-Mikrofone mit doppelter Rückplatte verwendet, um Differenzsignale zu erzeugen. MEMS-Mikrofone mit doppelter Rückplatte enthalten eine auslenkbare Membran, ähnlich einem standardmäßigen Parallelplatten-Mikrofon, und enthalten außerdem sowohl eine obere Rückplatte und eine untere Rückplatte oberhalb bzw. unterhalb der auslenkbaren Membran. Während sich die auslenkbare Membran bewegt, steigt demgemäß die Kapazität zwischen der auslenkbaren Membran und einer der beiden Rückplatten, während die Kapazität zwischen der auslenkbaren Membran und der anderen der beiden Rückplatten abnimmt. Derartige Strukturen zeigen ebenfalls die Störungscharakteristika auf, die aus Perforationen in den starren Rückplatten resultieren, und sind anfällig gegen das vorstehend beschriebene Phänomen des Einziehens.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform enthält eine MEMS-Vorrichtung eine auslenkbare Membran, enthaltend eine erste Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, eine erste Ankerstruktur, enthaltend eine zweite Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, die mit einer ersten Teilmenge der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ineinandergreifen, und eine zweite Ankerstruktur, enthaltend eine dritte Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, die mit einer zweiten Teilmenge der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ineinandergreifen. Die zweite Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ist von der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger in einer ersten Richtung versetzt und die dritte Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ist von der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger in einer zweiten Richtung versetzt, wobei die erste Richtung von der zweiten Richtung verschieden ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird jetzt Bezug genommen auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, von denen:
  • 1 ein Blockdiagramm eines Wandlersystems der Ausführungsform zeigt;
  • die 2a, 2b und 2c eine Draufsicht, eine erste Querschnittansicht und eine zweite Querschnittansicht eines Wandlers der Ausführungsform zeigen;
  • die 3a und 3b Draufsichten von weiteren Wandlern der Ausführungsform zeigen;
  • 4 eine Draufsicht eines anderen Wandlers der Ausführungsform zeigt;
  • 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens der Ausführungsform zum Herstellen eines Wandlers der Ausführungsform zeigt;
  • die 6a, 6b, 6c, 6d, 6e und 6f Querschnittansichten von Abschnitten von Wandlern der Ausführungsform zeigen;
  • 7 eine Querschnittansicht eines noch anderen Wandlers der Ausführungsform zeigt; und
  • 8 ein Ablaufdiagramm eines anderen Verfahrens der Ausführungsform zum Herstellen eines Wandlers der Ausführungsform zeigt.
  • Korrespondierende Bezugszeichen und Symbole in den verschiedenen Figuren verweisen im Allgemeinen auf korrespondierende Teile, außer wenn anders angegeben. Die Figuren wurden gezeichnet, um die relevanten Aspekte der Ausführungsformen deutlich zu veranschaulichen, und sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden die Herstellung und Verwendung verschiedener Ausführungsformen ausführlich diskutiert. Es sollte jedoch anerkannt werden, dass die hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen in einer großen Vielfalt spezifischer Kontexte anwendbar sind. Die diskutierten spezifischen Ausführungsformen sind lediglich für spezifische Weisen zur Herstellung und Verwendung der verschiedenen Ausführungsformen veranschaulichend und sollten nicht als den Rahmen der Erfindung einschränkend verstanden werden.
  • Die Beschreibung erfolgt in Bezug auf verschiedene Ausführungsformen in einem spezifischen Kontext, nämlich Mikrofonwandler und insbesondere MEMS-Mikrofone. Einige der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen enthalten MEMS-Wandlersysteme, MEMS-Mikrofonsysteme, MEMS-Mikrofone, die Differenzsignale erzeugen, und MEMS-Wandler mit einem ineinandergreifenden Kammantrieb. In anderen Ausführungsformen können auch Aspekte auf andere Anwendungen, die einen beliebigen Typ von Wandler gemäß einer beliebigen Weise beinhalten, wie im Fachgebiet bekannt, angewandt werden.
  • Wie vorstehend unter „Hintergrund” beschrieben, zeigen verschiedene MEMS-Wandler mit kapazitiven Parallelplattenstrukturen bestimmte Charakteristika und Nachteile aufgrund der Parallelplattenstruktur auf. Gemäß verschiedenen, hierin beschriebenen Ausführungsformen enthält ein MEMS-Wandler eine auslenkbare Membran mit einer Kammantriebstruktur für Erfassung oder Betätigung. In derartigen Ausführungsformen kann der MEMS-Wandler die auslenkbare Membran ohne jegliche erfassende Rückplatte enthalten. Der MEMS-Wandler weist einen Kammantrieb oder Kammantriebe entlang einem oder mehreren Rändern der auslenkbaren Membran auf.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält jeder Kammantriebabschnitt einen ersten Stator, einen zweiten Stator und einen Rotor, jeder mit einer Vielzahl von Kammfingern. In derartigen Ausführungsformen ist der erste Stator mit einem Anker verbunden und von der auslenkbaren Membran außerhalb der Ebene in einer ersten Richtung versetzt und ist der zweite Stator mit einem Anker verbunden und von der auslenkbaren Membran außerhalb der Ebene in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, versetzt. Der Rotor ist mit einem Rand der Membran verbunden.
  • In derartigen verschiedenen Ausführungsformen können die Versätze in der ersten und zweiten Richtung, wie nach unten und nach oben, zum Beispiel durch Bilden von Erweiterungen oder tragenden Abschnitten des ersten Stators und des zweiten Stators mit einem internen oder intrinsischen Schichtstress bewirkt werden. Zum Beispiel kann die Erweiterung von tragenden Abschnitten zwischen den Kammfingern und den Ankerstrukturen verschiedene Materialschichten mit verschiedenen Strukturen enthalten, um im Ruhezustand und ohne Vorspannung eine Auslenkung des ersten und zweiten Stators in verschiedene Richtungen, wie nach oben und nach unten, zu erzeugen. In derartigen Ausführungsformen erzeugen MEMS-Wandler der Ausführungsform, indem sie Versätze in verschiedenen Richtungen von zwei Statoren, die elektrostatisch an den Rotor gekoppelt sind, aufweisen, ein Differenzwandlersignal basierend auf Bewegung der Kammfinger in dem Rotor, der Bestandteil der auslenkbaren Membran ist. Weitere Einzelheiten von spezifischen Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Wandlersystems 100 der Ausführungsform, das einen Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) 104 und einen Akustikprozessor 106 enthält. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist der Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102 durch eine Schallöffnung 108 an die externe Umgebung gekoppelt. Akustiksignale werden durch die Schallöffnung 108 zum Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102 übertragen. In derartigen Ausführungsformen ist der Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102 durch die Schallöffnung 108 an die externe oder umgebende Umgebung fluidgekoppelt. Akustische Signale werden demgemäß am Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102 gewandelt. In verschiedenen Ausführungsformen kann die akustische Wandlung Erzeugen von akustischen Signalen aus elektrischen Signalen, wie durch Betätigung in einem MEMS-Mikrolautsprecher, oder Erzeugen von elektrischen Signalen aus akustischen Signalen, wie durch Erfassen in einem MEMS-Mikrofon, enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden Schallwellen, die auf den Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102 durch die Schallöffnung 108 eintreffen, in ein Differenzsignal umgewandelt. In spezifischen Ausführungsformen ist das Differenzsignal ein Analogsignal, enthaltend ein erstes Analogsignal SA+ und ein zweites Analogsignal SA–, die der ASIC 104 für Verstärkung und Analog-zu-Digital-Umwandlung bereitgestellt werden. In derartigen Ausführungsformen enthält die ASIC 104 eine Verstärkungsstufe und einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC). Basierend auf dem ersten Analogsignal SA+ und dem zweiten Analogsignal SA– erzeugt die ASIC 104 ein Digitalsignal SD und stellt das Digitalsignal SD dem Akustikprozessor 106 bereit. In verschiedenen anderen Ausführungsformen enthält die ASIC 104 zwei Verstärkungsstufen zum Erzeugen eines Differenzsignals, das dem Akustikprozessor 106 bereitgestellt wird. In noch anderen Ausführungsformen enthält die ASIC 104 zwei Verstärkungsstufen und zwei Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) zum Erzeugen des digitalen Differenzsignals, das dem Akustikprozessor 106 bereitgestellt wird. In noch weiteren Ausführungsformen enthält die ASIC 104 zwei Verstärkungsstufen und einen analogen 180°-Kombinierer, die zusammen ein Eintaktsignal erzeugen, das dem Akustikprozessor 106 bereitgestellt wird.
  • In verschiedenen anderen Ausführungsformen kann das Wandlersystem 100 als ein Mikrolautsprecher arbeiten, d. h. umgekehrt. In derartigen Ausführungsformen erzeugt der Akustikprozessor 106 ein Digitalsignal SD und stellt das Digitalsignal der ASIC 104 bereit, die wiederum ein erstes Analogsignal SA+ und ein zweites Analogsignal SA– als Treibersignale für den Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102 erzeugt. Basierend auf dem ersten Analogsignal SA+ und dem zweiten Analogsignal SA– als Treibersignale erzeugt der Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102 akustische Signale, z. B. Schallwellen, die sich durch die Schallöffnung 108 zur externen oder umgebenden Umgebung fortpflanzen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102 eine MEMS-Vorrichtungsstruktur, die einen ersten Stator und einen zweiten Stator aufweist, die elektrostatisch an einen Rotor gekoppelt sind, der an einer auslenkbaren Membran angebracht ist. Der erste Stator und der zweite Stator haben verschiedene Positionen relativ zu dem Rotor, um ein Differenzsignal basierend auf Bewegungen der auslenkbaren Membran zu erzeugen.
  • Das Wandlersystem 100 kann zahlreiche Abwandlungen in verschiedenen Ausführungsformen enthalten. Zum Beispiel enthalten bestimmte Ausführungsformen eine einzelne integrierte Schaltung (IC), die den Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102 und die ASIC 104 integriert auf einem einzelnen Plättchen wie ein Halbleiterplättchen enthält. In alternativen Ausführungsformen ist der Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102 ein digitales MEMS-Mikrofon, das ein Digitalsignal anstelle eines Analogsignals erzeugt. In einigen Ausführungsformen ist der Akustikprozessor 106 weggelassen. In spezifischen Ausführungsformen ist der Akustikprozessor 106 ein kundenspezifischer Akustikprozessor. Zum Beispiel kann der Akustikprozessor 106 ein Codierer/Decodierer (Codec) sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die ASIC 104 eine vollständig kundenspezifische IC, eine teilweise kundenspezifische IC oder eine serienmäßig produzierte IC sein. In einigen Ausführungsformen kann die ASIC 104 dem Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102 eine oder mehrere Vorspannungen bereitstellen. In einigen weiteren Ausführungsformen kann die ASIC 104 zusätzliche Funktionen (nicht dargestellt) wie zum Beispiel Kalibrierungs-, Selbsttest-, Diagnose- oder Reparaturfunktionen durchführen.
  • Das Wandlersystem 100 kann in einigen Ausführungsformen in einem Kunststoff-, Glas- oder Metallgehäuse verbaut sein. Der Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102 kann separat in einem Kunststoff-, Glas- oder Metall-Mikrofongehäuse, das die Schallöffnung 108 enthält, verbaut sein. In derartigen Ausführungsformen kann die ASIC im Mikrofongehäuse enthalten oder separat verbaut sein. Zum Beispiel können der Differenzial-MEMS-Akustikwandler 102, die ASIC 104 und der Akustikprozessor 106 jeweils separat verbaut und an einer gedruckten Leiterplatte (PCB), die elektrische Kopplung zwischen den Komponenten des Wandlersystems 100 bereitstellt, angebracht sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Wandlersystem 100 in einer persönlichen mobilen Vorrichtung wie ein Tablet, ein Smartphone, ein Laptop, eine Smartwatch oder eine andere tragbare Vorrichtung enthalten sein. In anderen Ausführungsformen kann das Wandlersystem 100 in größeren mobilen Systemen wie zum Beispiel ein Automobil oder ein anderes Fahrzeugsystem enthalten sein. In noch anderen Ausführungsformen kann das Wandlersystem 100 in einem nicht mobilen System wie ein intelligentes Gebäude oder eine Wohnumgebung oder eine industrielle Einrichtung enthalten sein. In noch weiteren Ausführungsformen kann das Wandlersystem 100 in Robotersystemen enthalten sein. In anderen Ausführungsformen kann das Wandlersystem 100 in einem System jeder Art enthalten sein.
  • Die 2a, 2b und 2c zeigen eine Draufsicht, eine erste Querschnittansicht und eine zweite Querschnittansicht eines Wandlers 110 der Ausführungsform, enthaltend ein Substrat 112, eine Membran 114, einen negativen Stator 116 und positiven Stator 118. 2a zeigt die Draufsicht des Wandlers 110a, 2b zeigt die Querschnittansicht am Querschnitt 111a und 2 zeigt die zweite Querschnittansicht am Querschnitt 111b. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Membran 114 eine auslenkbare rechteckige Klappmembran, verankert am Substrat 112 entlang einem Rand und elektrostatisch gekoppelt entlang einem gegenüberliegenden Rand an den negativen Stator 116 und den positiven Stator 118 durch ineinandergreifende Kammfinger 120a und ineinandergreifende Kammfinger 120b, die als ein elektrostatischer Kammantrieb arbeiten. In derartigen Ausführungsformen ist der positive Stator 118 außerhalb der Ebene (Bezug nehmend auf eine Ebene, die die obere Oberfläche der Membran 114 enthält) in einer Aufwärtsrichtung ausgelenkt, wie am Querschnitt 111a, dargestellt in 2b, gezeigt, und der negative Stator 116 ist außerhalb der Ebene (Bezug nehmend auf eine Ebene, die die obere Oberfläche der Membran 114 enthält) in einer Abwärtsrichtung ausgelenkt, wie am Querschnitt 111b, dargestellt in 2c, gezeigt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen treffen Druckwellen wie Fluidsignale einschließlich von Schallwellen auf die Membran 114 ein und produzieren Auslenkungen der Membran 114. Wenn die Membran 114 zum Beispiel aufgrund von eintreffenden Schallwellen auslenkt, bewirken die Auslenkungen eine Veränderung der Parallelplattenkapazität zwischen ineinandergreifenden Kammfingern 120a und ineinandergreifenden Kammfingern 120b. Wenn zum Beispiel eine eintreffende Schallwelle eine Abwärtsbewegung der Membran 114 bewirkt, nimmt die Parallelplattenkapazität zwischen den ineinandergreifenden Kammfingern 120a und den ineinandergreifenden Kammfingern 120b für den negativen Stator 116 zu und nimmt für den positiven Stator 118 ab. In derartigen Ausführungsformen nimmt die Plattenüberlappung (wie durch die Querschnittansicht von 2b gesehen) zwischen den ineinandergreifenden Kammfingern 120a und den ineinandergreifenden Kammfingern 120b am positiven Stator 118 ab, während sich die Membran 114 nach unten bewegt, was zu einer Abnahme der Parallelplattenkapazität für den positiven Stator 118 führt. Gleichermaßen nimmt die Plattenüberlappung (wie durch die Querschnittansicht von 2c gesehen) zwischen den ineinandergreifenden Kammfingern 120a und den ineinandergreifenden Kammfingern 120b am negativen Stator 116 zu, während sich die Membran 114 nach unten bewegt, was zu einer Zunahme der Parallelplattenkapazität für den negativen Stator 116 führt.
  • Ferner nimmt die Plattenüberlappung (wie durch die Querschnittansicht von 2b gesehen) zwischen den ineinandergreifenden Kammfingern 120a und den ineinandergreifenden Kammfingern 120b am positiven Stator 118 zu, während sich die Membran 114 nach oben bewegt, was zu einer Zunahme der Parallelplattenkapazität für den positiven Stator 118 führt. Gleichermaßen nimmt die Plattenüberlappung (wie durch die Querschnittansicht von 2c gesehen) zwischen den ineinandergreifenden Kammfingern 120a und den ineinandergreifenden Kammfingern 120b am negativen Stator 116 ab, während sich die Membran 114 nach oben bewegt, was zu einer Abnahme der Parallelplattenkapazität für den negativen Stator 116 führt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Differenzsignal durch den negativen Stator 116 und den positiven Stator 118 während der Auslenkung der Membran 114 erzeugt, weil die Parallelplattenkapazität für den negativen Stator 116 und den positiven Stator 118 umgekehrte Veränderungen aufzeigt. In derartigen Ausführungsformen korrespondiert das Differenzsignal mit dem Drucksignal wie zum Beispiel akustische Signale. Das Differenzsignal kann in einigen Ausführungsformen als ein Differenzspannungssignal vom negativen Stator 116 und positiven Stator 118 ausgelesen werden. In einigen Ausführungsformen kann die Membran 114 weiter auslenken, bis die Plattenüberlappung zwischen den ineinandergreifenden Kammfingern 120a und den ineinandergreifenden Kammfingern 120b (wie durch die Querschnittansicht von 2b und 2c gesehen) anfängt, für sowohl den negativen Stator 116 als auch den positiven Stator 118 abzunehmen.
  • Gemäß alternativen Ausführungsformen wird ein Spannungssignal an die ineinandergreifenden Kammfinger 120a und die ineinandergreifenden Kammfinger 120b angelegt, um eine elektrostatische Kraft an der Membran 114 zu erzeugen und Auslenkungen zu bewirken. In derartigen alternativen Ausführungsformen kann die Membran 114 erregt werden, um Druckwellen wie Schallwellen zu erzeugen. Die elektrostatische Kraft wird durch die Wechselwirkung der ineinandergreifenden Kammfinger 120 und der ineinandergreifenden Kammfinger 120, die als ein elektrostatischer Kammantrieb arbeiten, erzeugt. In derartigen alternativen Ausführungsformen kann der Wandler 110a als ein Mikrolautsprecher arbeiten.
  • In verschiedenen Ausführungsformen wird der positive Stator 118 im Ruhezustand nach oben ausgelenkt und wird der negative Stator 116 im Ruhezustand nach unten ausgelenkt. In derartigen Ausführungsformen werden die ineinandergreifenden Kammfinger 120a des positiven Stators 118 von der leitenden Schicht 132, die im Substrat 112 an einem Ende befestigt ist, getragen und sind daran elektrisch gekoppelt. Gleichermaßen werden die ineinandergreifenden Kammfinger 120a des negativen Stators 116 von der leitenden Schicht 132, die im Substrat 112 an einem Ende befestigt ist, getragen und sind daran elektrisch gekoppelt. Die leitende Schicht 132 ist zwischen der unteren Stressschicht 130 und der oberen Stressschicht 134 eingefügt. In verschiedenen Ausführungsformen enthalten die untere Stressschicht 130 und die obere Stressschicht 134 jeweils eine Zug- oder Druckstressschicht, die die leitende Schicht 132 hin zu einer der Stressschichten zieht oder drückt. In Gebieten, in denen die untere Stressschicht 130 und die obere Stressschicht 134 unter und über der leitenden Schicht 132 enthalten sind, d. h. diese zwischen sich enthalten, zieht oder drückt der Zug- oder Druckstress, der die leitende Schicht 132 zieht oder drückt, gleich in beide Richtungen. In derartigen Ausführungsformen ist die Auslenkungskraft ausgeglichen und lenkt die leitende Schicht 132 im Ruhezustand nicht aus. In Gebieten, in denen entweder die untere Stressschicht 130 oder die obere Stressschicht 134 entfernt ist, während die andere Stressschicht enthalten ist, ist die Kraft nicht ausgeglichen und lenkt die leitende Schicht 132 hin zu oder weg von der entsprechenden Stressschicht, die enthalten ist, aus oder krümmt sich dahin, abhängig davon, ob der Stress ein Druckstress oder ein Zugstress ist. Die nachstehende Diskussion bezieht sich auf die untere Stressschicht 130 und die obere Stressschicht 134 als Druckstressschichten.
  • Spezifisch enthält die unterer Stressschicht 130 für den positiven Stator 118 in einigen Ausführungsformen eine strukturierte Öffnung 124. In dem Gebiet über der strukturierten Öffnung 124 krümmt sich die leitende Schicht 132 nach oben hin zu der oberen Stressschicht 134. Gleichermaßen enthält die obere Stressschicht 134 eine strukturierte Öffnung 122. In dem Gebiet unter der strukturierten Öffnung 122 krümmt sich die leitende Schicht 132 nach unten hin zu der unteren Stressschicht 130. In einigen Ausführungsformen ist der positive Stator 118 im Ruhezustand und ohne eine Vorspannung aufgrund der Strukturierung der unteren Stressschicht 130 oder der oberen Stressschicht 134 nach oben ausgelenkt.
  • In weiteren spezifischen Ausführungsformen enthält die untere Stressschicht 130 für den negativen Stator 116 eine strukturierte Öffnung 128. In dem Gebiet über der strukturierten Öffnung 128 krümmt sich die leitende Schicht 132 nach oben hin zu der oberen Stressschicht 134. Gleichermaßen enthält die obere Stressschicht 134 eine strukturierte Öffnung 126. In dem Gebiet unter der strukturierten Öffnung 126 krümmt sich die leitende Schicht 132 nach unten hin zu der unteren Stressschicht 130. In einigen Ausführungsformen ist der negative Stator 116 im Ruhezustand und ohne eine Vorspannung aufgrund der Strukturierung der unteren Stressschicht 130 oder der oberen Stressschicht 134 nach unten ausgelenkt.
  • In anderen Ausführungsformen können die untere Stressschicht 130 und die obere Stressschicht 134 Zugstress enthalten. In derartigen Ausführungsformen krümmt sich die leitende Schicht 132 in der entgegengesetzten Richtung in strukturierten Öffnungen. Wenn zum Beispiel die untere Stressschicht 130 Zugstress aufweist, krümmt sich die leitende Schicht 132 nach oben an der strukturierten Öffnung 122 und nach unten an der strukturierten Öffnung 124 (entgegengesetzt wie dargestellt). In verschiedenen Ausführungsformen kann der Typ des Schichtstresses Zugstress oder Druckstress sein und ist abhängig von dem verwendeten Material und dem Verfahren des Ablagerns oder Bildens des Materials, wie von Fachleuten im Fachgebiet bereitwillig anerkannt werden wird.
  • In verschiedenen Ausführungsformen werden die isolierende Schicht 136 und die isolierende Schicht 138 in Kontakt mit dem Substrat 112 gebildet. In einigen Ausführungsformen sind die isolierende Schicht 136 und die isolierende Schicht 138 Oxidschichten, Nitridschichten oder Oxynitridschichten. In einer spezifischen Ausführungsform ist die isolierende Schicht 136 Siliciumoxid und ist die isolierende Schicht 138 Siliciumnitrid. In anderen Ausführungsformen können die isolierende Schicht 136 und die isolierende Schicht 138 andere Typen von dielektrischen Materialien sein. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Substrat 112 eine Tragschicht, gebildet auf einem anderen Substrat (nicht dargestellt; siehe zum Beispiel 7). Das Substrat 112 enthält einen Hohlraum 113 unter der Membran 114. In Ausführungsformen, in denen das Substrat 112 eine auf einem zusätzlichen Substrat gebildete Tragschicht ist, kann sich der Hohlraum 113 in das zusätzliche Substrat erstrecken, auf dem das Substrat 112 auf der Oberseite gebildet ist (nicht dargestellt; siehe zum Beispiel Substrat 174 in 7). In derartigen Ausführungsformen kann das Substrat 112 eine Tetraethylorthosilicat- bzw. TEOS-Oxidschicht oder eine andere isolierende strukturelle Schicht sein. In einigen Ausführungsformen ist das Substrat 112 oder das Substrat 174 ein Halbleitersubstrat wie zum Beispiel Silicium, Siliciumgermanium oder Kohlenstoff. In noch weiteren Ausführungsformen kann das Substrat 12 ein Glassubstrat oder ein Kunststoffsubstrat sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die leitende Schicht 132 Halbleitermaterialien oder Metalle enthalten. In einer spezifischen Ausführungsform ist die leitende Schicht 132 Polysilicium. In einer anderen Ausführungsform ist die leitende Schicht 132 Einkristallsilicium. In einer alternativen Ausführungsform ist die leitende Schicht 132 Aluminium. Gleichermaßen kann die Membran 114 aus dem gleichen Material und zur gleichen Zeit wie die leitende Schicht 132 gebildet werden. Zum Beispiel wird die Membran 114 während eines Ablagerungsschritts zum Bilden der leitenden Schicht 132 gebildet.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthalten die untere Stressschicht 130 und die obere Stressschicht 134 jeweils ein isolierendes Material. In einigen Ausführungsformen enthalten die untere Stressschicht 130 und die obere Stressschicht 134 ein isolierendes Material mit einem anderen intrinsischen Schichtstress als die leitende Schicht 132. In einer spezifischen Ausführungsform sind die untere Stressschicht 130 und die obere Stressschicht 134 Siliciumnitrid. In anderen Ausführungsformen sind die untere Stressschicht 130 und die obere Stressschicht 134 ein anderer Typ von dielektrischem Material. Eine weitere Diskussion von Materialien der Ausführungsform und Verfahren zum Herstellen von Wandlern der Ausführungsform ist nachstehend zum Beispiel in Bezug auf 5 bereitgestellt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist der positive Stator 118 von dem negativen Stator 116 elektrisch isoliert. Metallisierung und Kontaktlöcher (nicht dargestellt) können elektrische Verbindungen zwischen separaten Kontakten (nicht dargestellt) zur Membran 114, leitenden Schicht 132 des positiven Stators 118 und leitenden Schicht 132 des negativen Stators 116 bereitstellen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann der Wandler 110a mit jedem Typ von Fluidmedium arbeiten. In einer besonderen Ausführungsform wechselwirken der Wandler 110a und spezifisch die Membran 114 mit Luft- und Druckwellen, z. B. Schallwellen, die sich in der Luft fortpflanzen. In anderen Ausführungsformen können andere Medien mit Druckwellen mit dem Wandler 110a wechselwirken.
  • Wie in den 2b und 2c gezeigt, enthalten die Querschnitte 111a und 111b einen Querschnitt, der für Zwecke der Darstellung keine gerade Linie ist. Spezifisch zeigen die Querschnitte 111a und 111b jeweils einen der ineinandergreifenden Kammfinger 120b. Aufgrund der verschiedenen Positionen der ineinandergreifenden Kammfinger würde ein geradliniger Querschnitt nicht durch beide ineinandergreifende Kammfinger 120a und ineinandergreifende Kammfinger 120b verlaufen. Demgemäß wird diese Darstellung präsentiert, um das Verständnis zu verbessern. Ferner ist das Substrat 112 als die obere Schicht in 2a dargestellt, aber das Substrat 112 kann die isolierende Schicht 136 und die isolierende Schicht 138 darauf enthalten. Das Substrat 112 ist in 2a dargestellt, um die strukturelle Schicht zu zeigen, die die Membran 114, den positiven Stator 118 und den negativen Stator 116 trägt. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 112 Metallisierung, Kontaktinseln und andere isolierende Schichten auf einer oberen Oberfläche des Substrats 112 enthalten.
  • 3a zeigt eine Draufsicht eines Wandlers 110b einer anderen Ausführungsform, enthaltend ein Substrat 112, eine Membran 114, einen negativen Stator 116 und einen positiven Stator 118. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist der Wandler 110b ähnlich dem Wandler 110a, der vorstehend unter Bezug auf die 2a, 2b und 2c beschrieben ist, mit einem anderen Typ von Membran 114. In derartigen Ausführungsformen ist die Membran 114 eine quadratische oder rechteckige Membran, die an jedem der vier Ecken durch Tragstützen 140 verankert ist. Die Membran 114 enthält ineinandergreifende Kammfinger 120b an jeder der vier Seiten. Der Wandler 110b enthält außerdem vier Instanzen des negativen Stators 116, eine an jeder der vier Seiten, und vier Instanzen des positiven Stators 118, eine an jeder der vier Seiten, wobei jede der Statorstrukturen ineinandergreifende Kammfinger 120a enthält, die mit ineinandergreifenden Kammfingern 120b der Membran 114 ineinandergreifen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen trifft die Beschreibung der Elemente des Wandlers 110a auch auf ähnlich nummerierte Elemente des Wandlers 110b zu und wird der Kürze halber nicht wiederholt. Die Tragstützen 140 können aus der gleichen Schicht wie die Membran 114 gebildet sein. In anderen Ausführungsformen können die Tragstützen 140 dicker als der zentrale Abschnitt der Membran 114 sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verwendung von ineinandergreifenden Kammfingern 120a und ineinandergreifenden Kammfingern 120b an allen vier Seiten der Membran 114 die Empfindlichkeit des Wandlers 110b erhöhen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können Wandler der Ausführungsform hierin, wie zum Beispiel der Wandler 110b, jede beliebige Form mit jeder beliebigen Konfiguration von Ankern in verschiedenen Ausführungsformen aufweisen. Der Wandler 110b enthält spezifisch eine quadratische Membran. Gemäß anderen Ausführungsformen können Wandler jede beliebige Form aufweisen. In besonderen Ausführungsformen können Wandler eine runde Form, eine ovale Form oder eine vieleckige Form haben. 3b zeigt eine Draufsicht eines Wandlers 110c einer anderen Ausführungsform, wie ähnlich vorstehend in Bezug auf den Wandler 110a und den Wandler 110b in den 2a, 2b, 2c und 3a beschrieben, mit einer spezifischen Form. In derartigen Ausführungsformen ist die Membran 114 ein Achteck, das an jedem der acht Vertexe durch Tragstützen 140 verankert ist. In anderen Ausführungsformen hat der Wandler 110c (und korrespondierend der Hohlraum 113 und die Membran 114) eine Form, die ein Vieleck jedes Typs sein kann, wie ein Dreieck, Quadrat, Fünfeck, Sechseck, Siebeneck, Achteck und so weiter. In weiteren Ausführungsformen kann der Wandler 110c eine runde Form haben. Fachleute im Fachgebiet werden bereitwillig anerkennen, dass verschiedene unterschiedliche Formen verschiedene Konfigurationen der Tragstützen 140 und der Instanzen des negativen Stators 116 und des positiven Stators 118 enthalten können.
  • 4 zeigt eine Draufsicht eines Wandlers 110d einer weiteren Ausführungsform, enthaltend ein Substrat 112, eine Membran 114, einen negativen Stator 116 und einen positiven Stator 118. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist der Wandler 110d ähnlich dem Wandler 110a, der vorstehend unter Bezug auf die 2a, 2b und 2c beschrieben wurde, mit einem anderen Typ von Membran 114. In derartigen Ausführungsformen ist die Membran 114 eine quadratische oder rechteckige Membran, die entlang zwei gegenüberliegenden Seiten verankert ist. Die Membran 114 enthält ineinandergreifende Kammfinger 120b an den anderen Seiten. Der Wandler 110d enthält außerdem sechs Instanzen des negativen Stators 116, drei an jeder der beiden gegenüberliegenden Seiten, und sechs Instanzen des positiven Stators 118, drei an jeder der beiden gegenüberliegenden Seiten, wobei jede der Statorstrukturen ineinandergreifende Kammfinger 120a enthält, die mit ineinandergreifenden Kammfingern 120b der Membran 114 ineinandergreifen. In anderen Ausführungsformen kann eine beliebige Anzahl von Instanzen des positiven Stators 118 und des negativen Stators 116 enthalten sein. In verschiedenen Ausführungsformen können der positive Stator 118 und der negative Stator 116 jeweils 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 oder 20 Instanzen enthalten, die Hälfte an jeder der beiden gegenüberliegenden Seiten. In anderen spezifischen Ausführungsformen können mehr als 20 Instanzen des positiven Stators 118 und des negativen Stators 116 enthalten sein. In anderen spezifischen Ausführungsformen deckt eine Instanz des positiven Stators 118 eine Seite ab und deckt eine Instanz des negativen Stators 116 die gegenüberliegende Seite ab.
  • In verschiedenen Ausführungsformen trifft die Beschreibung der Elemente des Wandlers 110a auch auf ähnlich nummerierte Elemente des Wandlers 110d zu und wird der Kürze halber nicht wiederholt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verwendung von ineinandergreifenden Kammfingern 120a und ineinandergreifenden Kammfingern 120b an zwei Seiten der Membran 114 die Empfindlichkeit des Wandlers 110d erhöhen. Der Wandler 110d ist mit ineinandergreifenden Kammfingern 120a und korrespondierenden positiven Statoren 118 und negativen Statoren 116 dargestellt, angeordnet nahe dem Rand, an dem die Membran 114 verankert ist. In anderen Ausführungsformen können ineinandergreifende Kammfinger 120a und korrespondierende positive Statoren 118 und negative Statoren 116 näher dem zentralen Gebiet und nicht nahe den Rändern, an denen die Membran 114 verankert ist, angeordnet sein.
  • Der Wandler 110a, der Wandler 110b, der Wandler 110c und der Wandler 110d, wie in den 2a, 2b, 2c, 3a, 3b und 4 dargestellt, enthalten jeweils einen positiven Stator 118, einen negativen Stator 116 und eine Membran 114 mit einer spezifischen Anzahl von ineinandergreifenden Kammfingern 120a und ineinandergreifenden Kammfingern 120b. In anderen Ausführungsformen kann jede beliebige Anzahl von ineinandergreifenden Kammfingern 120a und ineinandergreifenden Kammfingern 120b enthalten sein. In spezifischen Ausführungsformen reicht die Anzahl von ineinandergreifenden Kammfingern 120a und die Anzahl von ineinandergreifenden Kammfingern 120b von 3 bis 100. Im Allgemeinen ist die Anzahl von ineinandergreifenden Kammfingern 120a für jeden Rand um zwei größer als die Anzahl von ineinandergreifenden Kammfingern 120b, oder umgekehrt.
  • Des Weiteren haben die ineinandergreifenden Kammfinger 120a und die ineinandergreifenden Kammfinger 120b in verschiedenen Ausführungsformen jeweils eine Länge, die von 1 μm bis 50 μm reicht. Ferner kann die Schichtdicke der ineinandergreifenden Kammfinger 120a und der ineinandergreifenden Kammfinger 120b von 1 μm bis 50 μm reichen. In verschiedenen Ausführungsformen reicht die Breite der ineinandergreifenden Kammfinger 120a und der ineinandergreifenden Kammfinger 120b von 1 μm bis 10 μm.
  • 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens der Ausführungsform zum Herstellen 200 eines Wandlers der Ausführungsform. Das Herstellungsverfahren 200 enthält die Schritte 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245 und 250. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Herstellungsverfahren 200 zum Beispiel ein Verfahren zum Bilden eines beliebigen des Wandlers 110a, des Wandlers 110b, des Wandlers 110c und des Wandlers 110d. In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Schritt 205, Gräben in einer ersten hauptsächlichen Oberfläche eines Substrats zu bilden. Das Substrat kann ein Halbleitermaterial wie Silicium oder Germanium oder einen zusammengesetzten Halbleiter wie SiGe, GaAs, InP, GaN oder SiC enthalten. In alternativen Ausführungsformen kann das Substrat organische Materialien wie Glas oder Keramik enthalten. Das Substrat kann ein Wafer sein.
  • Die Gräben können in eine erste hauptsächliche Oberfläche des Substrats geätzt werden. Die Gräben können durch Anwenden einer Nassätzchemie oder einer Trockenätzchemie geätzt werden. Zum Beispiel können die Gräben durch Anwendung eines reaktiven Ionenätzung- bzw. RIE-Prozesses geätzt werden. Die Gräben können versetzt angeordnet sein, um beide Mengen der ineinandergreifenden Kammfinger in einem Kammantrieb wie die ineinandergreifenden Kammfinger 120a und die ineinandergreifenden Kammfinger 120b, wie vorstehend unter Bezug auf die 2a, 2b, 2c, 3a, 3b und 4 beschrieben, zu bilden. Der Stator ist von der Membran versetzt. Zwischen den in das Substrat geätzten Gräben trennen Kanten oder Rippen von nicht geätztem Material die Gräben.
  • In verschiedenen Ausführungsformen werden die untere Oberfläche und die Seitenwände der in Schritt 205 gebildeten Gräben und die obere Oberfläche des Substrats mit einer isolierenden Schicht in Schritt 210 bedeckt. Spezifisch enthält Schritt 210, die isolierende Schicht in den Gräben abzulagern. Die isolierende Schicht kann eine Oxidschicht, eine Nitridschicht und/oder eine Oxynitridschicht enthalten. Zum Beispiel kann die isolierende Schicht eine Siliciumoxid- oder eine TEOS-Oxidschicht sein. Alternativ kann die isolierende Schicht eine Siliciumnitridschicht sein. Die isolierende Schicht kann in Schritt 210 abgelagert oder als eine konforme Schicht gezüchtet werden. Die isolierende Schicht kann derart abgelagert werden, dass die isolierende Schicht nur die untere Oberfläche und die Seitenwände der Gräben bedeckt, aber nicht einen zentralen Abschnitt der Gräben. In derartigen Ausführungsformen werden die Gräben teilweise mit der isolierenden Schicht gefüllt. In einigen Ausführungsformen kann das isolierende Material der isolierenden Schicht durch Anwenden eines Prozesses der chemischen Dampfbeschichtung (CVD), eines Prozesses der physikalischen Dampfbeschichtung (PVD), eines Prozesses der Atomlagenabscheidung oder einer nassen oder trockenen Oxidation des Substrats abgelagert werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält Schritt 215, eine erste Stressschicht abzulagern. Die erste Stressschicht kann unter Verwendung der in Bezug auf Schritt 210 beschriebenen Verarbeitungstechniken abgelagert werden. Die erste Stressschicht kann Materialien enthalten, die mit Zugstress oder Druckstress abgelagert werden. In verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Stressschicht ein Material mit hohem Stress. In einer spezifischen Ausführungsform ist die erste Stressschicht Siliciumnitrid (SiN) mit einem Zugstress von etwa 1 GPa. In einer anderen spezifischen Ausführungsform ist die erste Stressschicht Siliciumoxynitrid (SiON) mit einem Zugstress im Bereich von etwa 400 MPa bis etwa 800 MPa. In anderem Ausführungsformen ist die erste Stressschicht ein Material mit niedrigem Stress. In einer spezifischen Ausführungsform ist die erste Stressschicht TEOS mit einem Druckstress von etwa 100 MPa. In einer anderen spezifischen Ausführungsform ist die erste Stressschicht Silicium (Si) mit einem Druckstress im Bereich von etwa 100 MPa bis etwa 50 MPa, was von der Implantation des Dotierungsmittels wie zum Beispiel Phosphor (P) abhängen kann. In verschiedenen Ausführungsformen können die erste Stressschicht und die isolierende Schicht die gleiche Schicht sein.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält Schritt 220, die in Schritt 215 gebildete erste Stressschicht zu strukturieren. Strukturieren der ersten Stressschicht kann enthalten, ein Photoresist aufzubringen, das Photoresist unter Verwendung einer Maskenstruktur zu entwickeln und die erste Stressschicht in den exponierten Gebieten zu ätzen. Ätzen der ersten Stressschicht kann eine Nasschemie-Ätzung oder eine Trockenchemie-Ätzung enthalten. Die erste Stressschicht kann in den Gräben und überall auf der Oberfläche des Substrats außer zwischen den Statorfingern und dem Substrat geätzt werden. Zum Beispiel kann Schritt 220 enthalten, die strukturierte Öffnung 124 und die strukturierte Öffnung 128 zu bilden, wie hierin vorstehend unter Bezug auf die 2b und 2c beschrieben.
  • Schritt 225 enthält Ablagern eines leitenden Materials in den Gräben. Das leitende Material kann ein Fingermaterial für die ineinandergreifenden Kammfinger sein. In einigen Ausführungsformen kann das leitende Material die Gräben füllen. Das leitende Material kann ein metallisches Material sein. Das metallische Material kann ein reines Metall, eine Legierung und/oder einer Zusammensetzung umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das metallische Material zum Beispiel eines oder mehrere der Elemente enthalten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Al, Cu, Ni und Si. Spezifische Ausführungsformen enthalten reines Aluminium, Aluminiumlegierung, Aluminiumzusammensetzung, reines Kupfer, Kupferlegierung, Kupferzusammensetzung, reines Nickel, Nickellegierung und Nickelzusammensetzung. In einer spezifischen Ausführungsform ist das leitende Material AlSiCu. In anderen Ausführungsformen kann das leitende Material ein leitendes Polymer enthalten. In noch anderen Ausführungsformen enthält das leitende Material einen dotierten Halbleiter wie dotiertes Silicium. Das dotierte Silicium kann dotiertes Polysilicium und/oder dotiertes monokristallines Silicium umfassen. Das dotierte Silicium kann in situ dotiert werden.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann das leitende Material auf verschiedene Weise wie Aufstäuben, PVD, CVD oder ALD abgelagert werden. Das leitende Material kann als ein einzelner Schritt (zum Beispiel können die Gräben gefüllt werden (z. B. vollständig gefüllt)) oder in zwei oder mehr Schritten abgelagert werden. Wenn das leitende Material ein metallisches Material umfasst, ist es möglich, dass das leitende Material durch eine galvanische Ablagerung abgelagert wird. Das leitende Material kann direkt auf der isolierenden Schicht und der ersten Stressschicht abgelagert werden. Zusätzlich zur Ablagerung in den Gräben kann das leitende Material auch abgelagert werden, um die Membran zu bilden, wie die hierin vorstehend unter Bezug auf die 2a, 2b, 2c, 3a, 3b und 4 beschriebene Membran 114.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Schritt 230, das leitende Material zu strukturieren. Strukturieren des leitenden Materials in Schritt 230 kann enthalten, die ineinandergreifenden Kammfinger, die Membran, den ersten Stator und den zweiten Stator (wie zum Beispiel der positive Stator 118 bzw. der negative Stator 116, wie hierin vorstehend unter Bezug auf die 2a, 2b, 2c, 3a, 3b und 4 beschrieben) und die Kontakte wie zum Beispiel Kontaktinseln zu bilden. In derartigen Ausführungsformen enthält Schritt 230, ein Photoresist über dem leitenden Material abzulagern und das Photoresist zu strukturieren, wie durch Entwickeln des Photoresists unter Verwendung einer Maskenstruktur. Die exponierten Abschnitte des leitenden Materials werden dann entfernt. Das leitende Material kann herunter bis auf die isolierende Schicht oder die erste Stressschicht in bestimmten Bereichen basierend auf dem strukturierten Photoresist geätzt werden. In derartigen Ausführungsformen wird das in den Gräben gebildete leitende Material nicht entfernt. Das leitende Material in den Gräben kann Finger wie die ineinandergreifenden Kammfinger 120a und die ineinandergreifenden Kammfinger 120b bilden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das leitende Material durch Anwenden einer Nassätz- oder Trockenätzchemie entfernt werden. Wenn zum Beispiel das leitende Material einen Halbleiter enthält, z. B. ein dotierter Halbleiter wie dotiertes Silicium, kann das leitende Material mit KOH oder Säurelösungen von HNO3 und HF geätzt werden. In einer anderen Ausführungsform kann ein Plasmaprozess mit Chlor oder Fluor, zugeführt durch SF6 oder Cl2, verwendet werden, um das leitende Material zu entfernen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann der Ätzprozess des leitenden Materials gestoppt werden, wenn die obere Oberfläche der isolierenden Schicht oder die erste Stressschicht erreicht wird. In einigen Ausführungsformen wird der Ätzprozess entweder durch Endpunktdetektion oder durch zeitliche Steuerung gestoppt (die Schichtdicke der isolierenden Schicht ist viel kleiner als die Tiefe der Finger in den Gräben). In verschiedenen Ausführungsformen werden nur die Gräben mit dem leitenden Material gefüllt und die erste Stressschicht wird abgelagert, nachdem das erste leitende Material und ein zusätzliches leitendes Material abgelagert wurde, um die Membran und den oder die Statorbereiche zu bilden.
  • Schritt 230 kann ebenfalls enthalten, Kontaktinseln und die Membran zu bilden. Die Membran und die Kontaktinseln können in oder auf dem Substrat gebildet werden. Die Kontaktinseln und die Membran enthalten das leitende Material. In alternativen Ausführungsformen können die Kontaktinseln an den Kontaktinsel-Stellen silicidiert werden. Die silicidierten Inseln können durch Bilden eines metallischen Materials auf dem leitenden Material gebildet werden. Das metallische Material kann ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe enthalten, bestehend aus Ni, Co und Ti. Das leitende Material und das metallische Material können getempert werden, um das Silicid zu bilden. In einigen Ausführungsformen werden die Kontaktinseln passiviert.
  • Nach dem Bilden der ineinandergreifenden Kammfinger und der Membran in Schritt 230 enthält Schritt 235 Ablagern der zweiten Stressschicht. Ablagern der zweiten Stressschicht in Schritt 235 kann sämtliche der Merkmale enthalten, die hierin vorstehend unter Bezug auf Ablagern der ersten Stressschicht in Schritt 215 beschrieben wurden. Nach dem Ablagern der zweiten Stressschicht in Schritt 236 enthält Schritt 240, die zweite Stressschicht zu strukturieren. Strukturieren der zweiten Stressschicht in Schritt 240 kann durchgeführt werden, wie hierin vorstehend unter Bezug auf Schritt 220 beschrieben. In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Stressschicht strukturiert werden, um in den Gräben und überall auf der Oberfläche des Substrats außer zwischen den Statorfingern und dem Substrat entfernt zu werden. Zum Beispiel kann Schritt 240 enthalten, die strukturierte Öffnung 122 und die strukturierte Öffnung 126 zu bilden, wie hierin vorstehend unter Bezug auf die 2b und 2c beschrieben.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält Schritt 245, das Substrat von der hinteren Oberfläche oder Rückseite zu ätzen. In derartigen Ausführungsformen wird das Substrat mit einer Richtungsätzung geätzt. Zum Beispiel wird das Substrat mit einer Bosch-Prozess-Ätzung geätzt. Die Rückseitenätzung wird derart angewandt, dass Substrat unter der in den Schritten 225 und 230 gebildeten und strukturierten Membran (wie die Membran 114, wie hierin vorstehend unter Bezug auf die 2a, 2b, 2c, 3a, 3b und 4 beschrieben) entfernt wird, und derart, dass das Substrat unter den Statoren verbleibt. In spezifischen Ausführungsformen wird die Rückseitenätzung durch die isolierende Schicht von Schritt 210 gestoppt. In derartigen Ausführungsformen werden die ineinandergreifenden Kammfinger in der isolierenden Schicht eingekapselt und verbleiben stehend und ungeätzt. In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Schritt 245, den Hohlraum unter der Membran und den ineinandergreifenden Kammfingern zu bilden, wie hierin vorstehend unter Bezug auf den Hohlraum in den 2a, 2b, 2c, 3a, 3b und 4 beschrieben.
  • In alternativen Ausführungsformen wird die Substratrückseite mit einer Nassätzung einschließlich zum Beispiel KOH geätzt. In einer anderen Ausführungsform wird die Substratrückseite mit einer Kombination aus Trockenätzung bis zur Ebene der Gräben und anschließender Nassätzung mit einer höheren Selektivität des Substrats wie zum Beispiel einer höheren Siliciumselektivität gegenüber der Ätzrate der isolierenden Schicht geätzt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält der Schritt 250, die in Schritt 210 gebildete isolierende Schicht unter Verwendung einer Freisetzungsätzung zu entfernen. In derartigen Ausführungsformen wird die isolierende Schicht mit einer Nassätzung oder einer Trockenätzung entfernt. Zum Beispiel wird die isolierende Schicht durch Aufbringen einer/eines HF-basierten Lösung oder Dampfes geätzt. Anschließend an den Schritt 250 wird der Wandler freigesetzt und die Membran, z. B. die Membran 114, mit den ineinandergreifenden Kammfingern, z. B. die ineinandergreifenden Kammfinger 120b, kann sich frei bewegen. Ferner können die Statoren wie der positive Stator 118 und der negative Stator 116, wie hierin vorstehend unter Bezug auf die 2a, 2b, 2c, 3a, 3b und 4 beschrieben, anschließend an die Freisetzungsätzung zu der Ruheposition auslenken. In spezifischen Ausführungsformen können die ineinandergreifenden Kammfinger 120a in Bezug auf die ineinandergreifenden Kammfinger 120b anschließend an die Freisetzungsätzung zu einer Versatzposition auslenken, wie hierin vorstehend beschrieben. In derartigen Ausführungsformen können einer oder einige der Statoren, z. B. der positive Stator 118, nach oben auslenken und können einer oder einige der Statoren, z. B. der negative Stator 116, nach unten auslenken. In derartigen verschiedenen Ausführungsformen können die Statorfinger mit den Membranfingern in der Membran verschachtelt sein oder ineinandergreifen. Der in Schritt 245 gebildete Hohlraum befindet sich unterhalb der Membran, so dass die Membran sich relativ zu den Statoren nach oben und unten bewegen kann.
  • Weitere Abwandlungen des Herstellungsverfahrens einschließlich der Hinzufügung oder Substitution von Prozessschritten werden Fachleuten im Fachgebiet offensichtlich sein. Eine zusätzliche Beschreibung von Verarbeitungsschritten in Bezug auf Wandler mit ineinandergreifenden Kammfingern ist in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 13/743,306, eingereicht am 15. Januar 2013 und mit dem Titel „Comb MEMS Device and Method of Making a Comb MEMS Device” (Kamm-MEMS-Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Kamm-MEMS-Vorrichtung), die hierin durch Literaturverweis in ihrer Gesamtheit inkorporiert ist, beschrieben.
  • Die 6a, 6b, 6c, 6d, 6e und 6f zeigen Querschnittansichten von Abschnitten von Wandlern der Ausführungsform. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen die 6a, 6b, 6c, 6d, 6e und 6f Erweiterungsabschnitte 150a, 150b, 150c, 150d, 150e und 150f, die sich von einem Substrat zu ineinandergreifenden Kammfingern für einen Stator erstrecken. Zum Beispiel können die Erweiterungsabschnitte 150a, 150b, 150c, 150d, 150e und 150f als Ausführungsformimplementierungen von Abschnitten angesehen werden, die sich vom Substrat 112 zu den ineinandergreifenden Kammfingern 120a eines positiven Stators 118 oder eines negativen Stators 116 erstrecken, wie hierin vorstehend unter Bezug auf die 2a, 2b, 2c, 3a, 3b und 4 beschrieben. Ferner werden die 6a, 6b, 6c, 6d, 6e und 6f gezeigt, um das Verständnis in Bezug auf ein Herstellungsverfahren 200, das hierin vorstehend unter Bezug auf 5 beschrieben wird, zu verbessern.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthalten die Erweiterungsabschnitte 150a, 150b, 150c, 150d, 150e und 150f eine untere strukturelle Schicht 152, eine untere Stressschicht 154, eine leitende Schicht 156, eine obere Stressschicht 158 und eine obere strukturelle Schicht 160. In einigen Ausführungsformen sind die untere strukturelle Schicht 152 und die obere strukturelle Schicht 160 Siliciumoxid oder TEOS-Oxid. In anderen Ausführungsformen sind die untere strukturelle Schicht 152 und die obere strukturelle Schicht 160 andere Typen von dielektrischem Material oder strukturellem Material, wie hierin vorstehend unter Bezug auf die isolierende Schicht von Schritt 210 oder das Substrat in 5 beschrieben. Die untere Stressschicht 154 und die obere Stressschicht 158 enthalten beliebige der Materialien, wie hierin vorstehend unter Bezug auf die erste Stressschicht von Schritt 215 und die zweite Stressschicht von Schritt 235 in 5 beschrieben. Zum Beispiel sind in einer spezifischen Ausführungsform die untere Stressschicht 154 und die obere Stressschicht 158 aus Siliciumnitrid gebildet. In verschiedenen Ausführungsformen enthält die leitende Schicht 156 beliebige der Materialien, wie hierin vorstehend unter Bezug auf das leitende Material von Schritt 225 in 5 beschrieben. Zum Beispiel ist in einer spezifischen Ausführungsform die leitende Schicht 156 aus Polysilicium gebildet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält der Erweiterungsabschnitt 150a eine ausgeglichene untere Stressschicht 154 und eine ausgeglichene obere Stressschicht 158. Der Schichtstress der unteren Stressschicht 154 wird durch den Schichtstress der oberen Stressschicht 158 ausgeglichen. In derartigen Ausführungsformen ist der Schichtstress der unteren Stressschicht 154 und der oberen Stressschicht 158 Zugstress oder Druckstress. Um den Schichtstress auszugleichen, sind ferner die untere Stressschicht 154 und die obere Stressschicht 158 etwa gleich.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Erweiterungsabschnitt 150b eine strukturierte Öffnung 164 in der unteren Stressschicht 154 und eine strukturierte Öffnung 162 in der oberen Stressschicht 158. Zum Beispiel können die strukturierte Öffnung 162 und die strukturierte Öffnung 164 mit jeder der strukturierten Öffnung 122, der strukturierten Öffnung 124, der strukturierten Öffnung 126 und der strukturierten Öffnung 128 korrespondieren. Ferner können die strukturierte Öffnung 162 und die strukturierte Öffnung 164 gebildet werden, wie hierin vorstehend unter Bezug auf den Schritt 220 in 5 beschrieben. Wie dargestellt, kann die leitende Schicht 156 aufgrund der strukturierten Öffnung 164 eine Krümmung oder einen Höcker an der strukturierten Öffnung enthalten. Gleichermaßen kann die obere Stressschicht 158 aufgrund der strukturierten Öffnung 162 eine Krümmung oder einen Höcker über der strukturierten Öffnung 164 enthalten.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Erweiterungsabschnitt 150c Füllmaterial 168 anstelle der strukturierten Öffnung 164, um die Krümmung oder den Höcker in der leitenden Schicht 156 und der oberen Stressschicht 158 zu entfernen. Das Füllmaterial 168 kann die gleiche Form wie die strukturierte Öffnung 164 aufweisen und kann in der gleichen Weise gebildet sein, enthält jedoch einen weiteren Schritt zum Füllen der strukturierten Öffnung mit Füllmaterial 168. In derartigen Ausführungsformen wird das Füllmaterial 168 während einer Freisetzungsätzung entfernt, wie hierin vorstehend unter Bezug auf Schritt 250 in 5 beschrieben. Das Füllmaterial 168 kann in verschiedenen Ausführungsformen ein Oxid, Nitrid oder Oxynitrid enthalten. In einer spezifischen Ausführungsform ist das Füllmaterial 168 ein TEOS-Oxid. In verschiedenen Ausführungsformen, die das Füllmaterial 168 enthalten, kann ein chemisch-mechanischer Polier- bzw. CMP-Prozess angewandt werden, um die Oberfläche in zwischenliegenden Herstellungsschritten zu ebnen. Zum Beispiel kann ein CMP-Prozess nach dem Bilden der unteren Stressschicht 154 mit der strukturierten Öffnung und dem Ablagern von Füllmaterial 168 angewandt werden. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Senke 166 eine Vertiefung, eine Krümmung oder ein Loch in der oberen strukturellen Schicht 160 über der strukturierten Öffnung in der oberen Stressschicht 158.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen korrespondieren die Erweiterungsabschnitte 150d, 150e und 150f mit den Erweiterungsabschnitten 150a, 150b und 150c, aber jede enthält eine dickere leitende Schicht 156. In derartigen Ausführungsformen gilt die hierin vorstehend in Bezug auf die Erweiterungsabschnitte 150a, 150b und 150c bereitgestellte Beschreibung für die entsprechend nummerierten Elemente der Erweiterungsabschnitte 150a, 150b und 150c und wird der Kürze halber nicht wiederholt. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke der leitenden Schicht 156 von 100 nm bis 2 μm reichen. In spezifischeren Ausführungsformen reicht die Dicke der leitenden Schicht 156 von 200 nm bis 800 nm. In einer spezifischen Ausführungsform, wie durch die Erweiterungsabschnitte 150a, 150b und 150c gezeigt, hat die leitende Schicht 156 eine Dicke von 150 nm. In einer anderen spezifischen Ausführungsform, wie durch die Erweiterungsabschnitte 150d, 150e und 150f gezeigt, hat die leitende Schicht 156 eine Dicke von 660 nm.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke der oberen Stressschicht 158 und der unteren Stressschicht 154 von 50 nm bis 1 μm reichen. In spezifischeren Ausführungsformen reicht die Dicke der oberen Stressschicht 158 und der unteren Stressschicht 154 von 100 nm bis 500 nm. In einer spezifischen Ausführungsform, wie durch die Erweiterungsabschnitte 150a, 150b, 150c, 150d, 150e und 150f dargestellt, haben die obere Stressschicht 158 und die untere Stressschicht 154 Dicken von 140 nm.
  • 7 zeigt eine Querschnittansicht eines Wandlers 170 einer noch anderen Ausführungsform, der ähnlich dem Wandler 110a, dem Wandler 110b, dem Wandler 110c und dem Wandler 110d ist, wie hierin vorstehend unter Bezug auf die 2a, 2b, 2c, 3a, 3b und 4 beschrieben, und mit der Hinzufügung einer leitenden oder isolierenden Schicht 172 und eines Substrats 174. Obwohl der Wandler 170 ohne die vollständige Membran 114, die ineinandergreifenden Kammfinger 120a und die ineinandergreifenden Kammfinger 120b dargestellt ist, sind diese Elemente in dem Wandler 170 enthalten, wurden aber in der Zeichnung weggelassen, um die Darstellung zu vereinfachen. Spezifisch gilt jedes der Elemente, das hierin vorstehend in Bezug auf den Wandler 110a, den Wandler 110b, den Wandler 110c und den Wandler 110d in den 2a, 2b, 2c, 3a, 3b und 4 beschrieben wurde, ebenfalls für entsprechend nummerierte Elemente in 7.
  • Das Substrat 174 kann ein Halbleitersubstrat wie Silicium sein. In verschiedenen Ausführungsformen können beliebige der Materialien, die hierin vorstehend unter Bezug auf das Substrat des Herstellungsverfahrens 200 in 5 beschrieben wurden, ebenfalls für das Substrat 174 verwendet werden. In derartigen Ausführungsformen ist das Substrat 112 ein strukturelles Material wie TEOS-Oxid, das gebildet und strukturiert wird, um den positiven Stator 118, den negativen Stator 116 und die Membran 114 zu tragen. Ferner wird der Hohlraum 113 in sowohl dem Substrat 174 als auch dem Substrat 112 durch einen Rückseitenätzprozess gebildet, wie hierin vorstehend unter Bezug auf Schritt 245 in 5 beschrieben.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann der Rückseitenätzprozess eine rohe Seitenwand im Substrat 174 und Substrat 112 ohne präzise gesteuerte Abmessungen, wie ein Durchmesser, bilden. In derartigen Ausführungsformen kann die leitende Schicht 172 präziser strukturiert werden, um die Abmessungen der Öffnung, wie der Durchmesser, deutlich zu definieren, um die elektrischen Charakteristika der hergestellten Wandler durch Abschirmen des positiven Stators 118, des negativen Stators 116 und der Membran 114 von den Auswirkungen der rohen Seiten im Substrat 174 und Substrat 112 deutlicher zu steuern. In einigen Ausführungsformen ist die leitende Schicht 172 Polysilicium. In anderen Ausführungsformen ist die leitende Schicht 172 ein Metall wie zum Beispiel Kupfer, Aluminium, Gold oder Platin. Die leitende Schicht 172 kann beliebige der Materialien, die hierin vorstehend unter Bezug auf das leitende Material von Schritt 225 in 5 beschrieben werden, enthalten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die leitende Schicht 172 und das Substrat 174 in einem der Wandler der hierin beschriebenen Ausführungsformen enthalten sein, wie zum Beispiel der Wandler 110a, der Wandler 110b, der Wandler 110c und der Wandler 110d.
  • 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines anderen Verfahrens der Ausführungsform zum Herstellen 300 eines Wandlers der Ausführungsform. Das Herstellungsverfahren 300 enthält die Schritte 305, 310, 315, 320, 325, 330 und 335. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Herstellungsverfahren 300 zum Beispiel ein Verfahren zum Bilden eines beliebigen des Wandlers 110a, des Wandlers 110b, des Wandlers 110c und des Wandlers 110d. In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Schritt 305, eine Vielzahl von Gräben in einem Substrat zu bilden. Der Schritt 310 enthält Bilden von Kammfingern in der Vielzahl von Gräben. Anschließend an oder gleichzeitig mit Schritt 310 enthält der Schritt 315, eine Membran zu bilden, die mit einer ersten Teilmenge der Kammfinger verbunden ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Schritt 320 das Bilden einer ersten Erweiterungsschicht, die mit einer zweiten Teilmenge der Kammfinger verbunden ist, wobei die erste Erweiterungsschicht einen ersten intrinsischen Stress enthält. Der Schritt 325 enthält das Bilden einer zweiten Erweiterungsschicht, die mit einer dritten Teilmenge der Kammfinger verbunden ist, wobei die zweite Erweiterungsschicht einen zweiten intrinsischen Stress enthält. Der erste intrinsische Stress und der zweite intrinsische Stress können Druckstress oder Zugstress sein. Ferner können der erste intrinsische Stress und der zweite intrinsische Stress jeweils durch Strukturieren in der ersten Erweiterungsschicht und der zweiten Erweiterungsschicht beeinflusst werden. Zum Beispiel können die erste Erweiterungsschicht und die zweite Erweiterungsschicht jeweils mehrere Schichten enthalten und die mehreren Schichten können mit verschiedenen Strukturen strukturiert sein, um einen Schichtstress zu erzeugen, der verschiedene Auslenkungen im Ruhezustand der ersten Erweiterungsschicht und der zweiten Erweiterungsschicht bewirkt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält Schritt 330 das Bilden eines Hohlraums in dem Substrat unter den Kammfingern, der Membran, der ersten Erweiterungsschicht und der zweiten Erweiterungsschicht. Schritt 335 enthält das Freisetzen der Membran, der ersten Erweiterungsschicht und der zweiten Erweiterungsschicht in einer Freisetzungsätzung. In derartigen Ausführungsformen bewirkt der erste intrinsische Stress, dass die erste Erweiterungsschicht in einer ersten Richtung während der Freisetzungsätzung auslenkt, und bewirkt der zweite intrinsische Stress, dass die zweite Erweiterungsschicht in einer zweiten Richtung während der Freisetzungsätzung auslenkt. Die zweite Richtung ist von der ersten Richtung verschieden. Zum Beispiel kann die erste Richtung nach oben sein und kann die zweite Richtung nach unten sein.
  • In verschiedenen Ausführungsformen können beliebige der Schritte 305, 310, 315, 320, 325, 330 und 335 Einzelheiten enthalten, wie hierin vorstehend in Bezug auf das Herstellungsverfahren 200 in 5 beschrieben. Ferner können die Schritte 305, 310, 315, 320, 325, 330 und 335 basierend auf verschiedenen Ausführungsformen abgewandelt, ersetzt und umgeordnet werden, wie von Fachleuten im Fachgebiet bereitwillig anerkannt werden wird. Außerdem können dem Herstellungsverfahren 300 zusätzliche Schritte hinzugefügt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform enthält eine MEMS-Vorrichtung eine auslenkbare Membran, enthaltend eine erste Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, eine erste Ankerstruktur, enthaltend eine zweite Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, die mit einer ersten Teilmenge der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ineinandergreifen, und eine zweite Ankerstruktur, enthaltend eine dritte Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, die mit einer zweiten Teilmenge der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ineinandergreifen. Die zweite Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ist von der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger in einer ersten Richtung versetzt und die dritte Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ist von der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger in einer zweiten Richtung versetzt, wobei die erste Richtung von der zweiten Richtung verschieden ist. Andere Ausführungsformen dieses Aspekts enthalten korrespondierende Systeme, Vorrichtungen und Prozessoren, die jeweils konfiguriert sind, Verfahren der Ausführungsform durchzuführen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen erstreckt sich die auslenkbare Membran über eine erste Ebene und wobei die erste Richtung und die zweite Richtung beide eine Komponente außerhalb der Ebene für die erste Ebene umfassen. In einigen Ausführungsformen enthält die auslenkbare Membran eine einer vieleckigen Membran, einer runden Membran und einer ovalen Membran. Spezifisch kann die auslenkbare Membran eine rechteckige Membran enthalten. Die auslenkbare Membran kann eine achteckige Membran enthalten.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist die auslenkbare Membran an einer Tragstruktur entlang einem ersten Rand der auslenkbaren Membran verankert. In derartigen Ausführungsformen kann die erste Vielzahl elektrostatischer Kammfinger mit einem zweiten Rand der auslenkbaren Membran verbunden sein, wobei der erste Rand und der zweite Rand sich an gegenüberliegenden Seiten der auslenkbaren Membran befinden. In anderen Ausführungsformen ist die auslenkbare Membran an einer ersten Tragstruktur entlang einem ersten Rand der auslenkbaren Membran verankert und ist an einer zweiten Tragstruktur entlang einem zweiten Rand der auslenkbaren Membran verankert. In noch anderen Ausführungsformen ist die auslenkbare Membran an einer ersten Tragstruktur, einer zweiten Tragstruktur, einer dritten Tragstruktur und einer vierten Tragstruktur an jeweils vier Ecken der auslenkbaren Membran verankert.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält die erste Ankerstruktur ferner einen ersten Erweiterungsabschnitt, verbunden mit der zweiten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, wobei der erste Erweiterungsabschnitt einen ersten internen Stress aufweist, konfiguriert zum Versetzen der zweiten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger von der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger in der ersten Richtung, und wobei die zweite Ankerstruktur ferner einen zweiten Erweiterungsabschnitt enthält, verbunden mit der dritten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, wobei der zweite Erweiterungsabschnitt einen zweiten internen Stress aufweist, konfiguriert zum Versetzen der dritten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger von der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger in der zweiten Richtung. In derartigen Ausführungsformen enthält der erste Erweiterungsabschnitt zwei Materialschichten, konfiguriert zum Erzeugen des ersten internen Stresses, und enthält der zweite Erweiterungsabschnitt zwei Materialschichten, konfiguriert zum Erzeugen des zweiten internen Stresses. Der erste Erweiterungsabschnitt und der zweite Erweiterungsabschnitt können zwei Materialschichten von gleichen zwei Materialien enthalten, wobei ein erstes Material der gleichen zwei Materialien Polysilicium enthält und ein zweites Material der gleichen zwei Materialien Siliciumnitrid enthält. In anderen Ausführungsformen können der erste Erweiterungsabschnitt und der zweite Erweiterungsabschnitt zwei Materialschichten von gleichen zwei Materialien enthalten, wobei ein erstes Material der gleichen zwei Materialien ein Metall enthält und ein zweites Material der gleichen zwei Materialien einen Isolator enthält.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält die MEMS-Vorrichtung ferner ein Substrat, das einen Hohlraum enthält, wobei der Hohlraum unter der auslenkbaren Membran liegt. In derartigen Ausführungsformen enthält die MEMS-Vorrichtung ferner eine Tragschicht, die um den Hohlraum gebildet ist und die auslenkbare Membran, die erste Ankerstruktur und die zweite Ankerstruktur trägt. Die MEMS-Vorrichtung enthält ferner eine leitende Schicht, die in derartigen Ausführungsformen in der Tragschicht um den Hohlraum gebildet ist und sich in den Hohlraum erstreckt.
  • Gemäß einer Ausführungsform enthält die MEMS-Vorrichtung eine Membran, enthaltend einen Scheidewandabschnitt und einen ersten Kammfingerabschnitt, eine erste Ankerstruktur und eine zweite Ankerstruktur. Der erste Kammfingerabschnitt enthält eine erste Vielzahl elektrostatischer Kammfinger. Die erste Ankerstruktur enthält einen ersten Ankerabschnitt, der an einem Substrat befestigt ist, einen ersten Erweiterungsabschnitt, der sich weg von dem ersten Ankerabschnitt erstreckt, und einen zweiten Kammfingerabschnitt, der eine zweite Vielzahl elektrostatischer Kammfinger enthält, die mit einer ersten Teilmenge der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ineinandergreifen. Der erste Erweiterungsabschnitt enthält ein erstes Material mit einem ersten intrinsischen Stress, der bewirkt, dass der erste Erweiterungsabschnitt in eine erste Richtung auslenkt. Die zweite Ankerstruktur enthält einen zweiten Ankerabschnitt, der an dem Substrat befestigt ist, einen zweiten Erweiterungsabschnitt, der sich weg von dem zweiten Ankerabschnitt erstreckt, und einen dritten Kammfingerabschnitt, der eine dritte Vielzahl elektrostatischer Kammfinger enthält, die mit einer zweiten Teilmenge der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ineinandergreifen. Der zweite Erweiterungsabschnitt enthält ein zweites Material mit einem zweiten intrinsischen Stress, der bewirkt, dass der zweite Erweiterungsabschnitt in eine zweite Richtung auslenkt, wobei die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Andere Ausführungsformen dieses Aspekts enthalten korrespondierende Systeme, Vorrichtungen und Prozessoren, die jeweils konfiguriert sind, Verfahren der Ausführungsform durchzuführen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Scheidewandabschnitt eine einer vieleckigen Scheidewand, einer runden Scheidewand und einer ovalen Scheidewand. Spezifisch enthält der Scheidewandabschnitt eine achteckige Scheidewand. In einer anderen spezifischen Ausführungsform enthält der Scheidewandabschnitt eine rechteckige Scheidewand. In derartigen Ausführungsformen ist die rechteckige Scheidewand an einer dritten Ankerstruktur entlang einem ersten Rand der rechteckigen Scheidewand verankert und ist der erste Kammfingerabschnitt mit der rechteckigen Scheidewand entlang einem zweiten Rand der rechteckigen Scheidewand verbunden, wobei der erste Rand dem zweiten Rand gegenüberliegt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält das erste Material eine erste Vielzahl von Materialschichten, die zusammen den ersten intrinsischen Stress aufweisen, wobei mindestens eine der ersten Vielzahl von Materialschichten strukturiert ist, und enthält das zweite Material eine zweite Vielzahl von Materialschichten, die zusammen den zweiten intrinsischen Stress aufweisen, wobei mindestens eine der zweiten Vielzahl von Materialschichten strukturiert ist. In derartigen Ausführungsformen enthält die erste Vielzahl von Materialschichten eine obere isolierende Schicht, eine mittlere leitende Schicht und eine untere isolierende Schicht, wobei die obere isolierende Schicht und die untere isolierende Schicht der ersten Vielzahl von Materialschichten gemäß einer verschiedenen Maskenstruktur strukturiert sind. Ferner enthält in derartigen Ausführungsformen die zweite Vielzahl von Materialschichten eine obere isolierende Schicht, eine mittlere leitende Schicht und eine untere isolierende Schicht, wobei die obere isolierende Schicht und die untere isolierende Schicht der zweiten Vielzahl von Materialschichten gemäß einer verschiedenen Maskenstruktur strukturiert sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform enthält ein verschiedener MEMS-Akustikwandler einen ersten Anker, eine auslenkbare Membran und einen ersten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb, der mit der auslenkbaren Membran und dem ersten Anker verbunden ist. Der erste elektrostatische Differenzial-Kammfingerantrieb enthält eine Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, enthaltend einen ersten Abschnitt mit einem ersten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern. Der erste Versatz ist in einer verschiedenen Richtung als der zweite Versatz. Andere Ausführungsformen dieses Aspekts enthalten korrespondierende Systeme, Vorrichtungen und Prozessoren, die jeweils konfiguriert sind, Verfahren der Ausführungsform durchzuführen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält die auslenkbare Membran eine einer vieleckigen Membran, einer kreisförmigen Membran und einer ovalen Membran. Spezifisch kann die auslenkbare Membran eine rechteckige Membran enthalten. In einigen Ausführungsformen enthält die rechteckige Membran eine rechteckige Klappmembran die an einem zweiten Anker an einem ersten Rand der rechteckigen Klappmembran verankert ist und mit dem ersten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem zweiten Rand der rechteckigen Klappmembran verbunden ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Differenzial-MEMS-Akustikwandler ferner einen zweiten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb, der mit der auslenkbaren Membran und mit einem zweiten Anker verbunden ist. In derartigen Ausführungsformen enthält der zweite elektrostatische Differenzial-Kammfingerantrieb eine Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, enthaltend einen ersten Abschnitt mit einem ersten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, wobei der erste Versatz in einer von dem zweiten Versatz verschiedenen Richtung ist. Die rechteckige Membran kann an einem dritten Anker an einem ersten Rand der rechteckigen Membran verankert sein, an einem vierten Anker an einem zweiten Rand der rechteckigen Membran verankert sein, mit dem ersten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem dritten Rand der rechteckigen Membran verbunden sein und mit dem zweiten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem vierten Rand der rechteckigen Membran verbunden sein. In derartigen Ausführungsformen ist der zweite Rand dem ersten Rand entgegengesetzt und ist der vierte Rand dem dritten Rand entgegengesetzt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Differenzial-MEMS-Akustikwandler ferner einen zweiten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb, verbunden mit der auslenkbaren Membran und mit einem zweiten Anker, der zweite elektrostatische Differenzial-Kammfingerantrieb enthaltend eine Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, enthaltend einen ersten Abschnitt mit einem ersten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, wobei der erste Versatz in einer verschiedenen Richtung als der zweite Versatz ist. In derartigen Ausführungsformen enthält der Differenzial-MEMS-Akustikwandler ferner einen dritten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb, verbunden mit der auslenkbaren Membran und mit einem dritten Anker, der dritte elektrostatische Differenzial-Kammfingerantrieb enthaltend eine Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, enthaltend einen ersten Abschnitt mit einem ersten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, wobei der erste Versatz in einer verschiedenen Richtung als der zweite Versatz ist. In derartigen Ausführungsformen enthält der Differenzial-MEMS-Akustikwandler ferner einen vierten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb, verbunden mit der auslenkbaren Membran und mit einem vierten Anker, der vierte elektrostatische Differenzial-Kammfingerantrieb enthaltend eine Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, enthaltend einen ersten Abschnitt mit einem ersten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, wobei der erste Versatz in einer verschiedenen Richtung als der zweite Versatz ist. In derartigen Ausführungsformen ist die rechteckige Membran an einem fünften Anker an einer ersten Ecke der rechteckigen Membran verankert, an einem sechsten Anker an einer zweiten Ecke der rechteckigen Membran verankert, an einem siebten Anker an einer dritten Ecke der rechteckigen Membran verankert, an einem achten Anker an einer vierten Ecke der rechteckigen Membran verankert, mit dem ersten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem ersten Rand der rechteckigen Membran verbunden, mit dem zweiten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem zweiten Rand der rechteckigen Membran verbunden, mit dem dritten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem dritten Rand der rechteckigen Membran verbunden und mit dem vierten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem vierten Rand der rechteckigen Membran verbunden.
  • Gemäß einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Herstellen einer MEMS-Vorrichtung Bilden einer Vielzahl von Gräben in einem Substrat; Bilden von Kammfingern in der Vielzahl von Gräben; Bilden einer Membran, verbunden mit einer ersten Teilmenge der Kammfinger; Bilden einer ersten Erweiterungsschicht, verbunden mit einer zweiten Teilmenge der Kammfinger, wobei die erste Erweiterungsschicht einen ersten intrinsischen Stress enthält; Bilden einer zweiten Erweiterungsschicht, verbunden mit einer dritten Teilmenge der Kammfinger, wobei die zweite Erweiterungsschicht einen zweiten intrinsischen Stress enthält; Bilden eines Hohlraums in dem Substrat unter den Kammfingern, der Membran, der ersten Erweiterungsschicht und der zweiten Erweiterungsschicht; und Freisetzen der Membran, der ersten Erweiterungsschicht und der zweiten Erweiterungsschicht in einer Freisetzungsätzung. Der erste intrinsische Stress bewirkt, dass die erste Erweiterungsschicht in einer ersten Richtung während der Freisetzungsätzung auslenkt, und der zweite intrinsische Stress bewirkt, dass die zweite Erweiterungsschicht in einer zweiten Richtung während der Freisetzungsätzung auslenkt, wobei die zweite Richtung von der ersten Richtung verschieden ist. Andere Ausführungsformen dieses Aspekts enthalten korrespondierende Systeme, Vorrichtungen und Prozessoren, die jeweils konfiguriert sind, Verfahren der Ausführungsform durchzuführen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält Bilden von Kammfingern in der Vielzahl von Gräben, eine isolierende Schicht an Seitenwänden und Unterseiten der Vielzahl von Gräben abzulagern und ein leitendes Material in den Gräben abzulagern. In derartigen Ausführungsformen kann Bilden der Membran, verbunden mit der ersten Teilmenge der Kammfinger, enthalten, das leitende Material auf einem ebenen Abschnitt des Substrats während eines gleichen Ablagerungsschritts wie Ablagern des leitenden Materials in den Gräben abzulagern und das leitende Material auf dem ebenen Abschnitt des Substrats zu strukturieren, um die Membran zu bilden. In einigen Ausführungsformen enthält Bilden der ersten Erweiterungsschicht und Bilden der zweiten Erweiterungsschicht, eine erste isolierende Schicht abzulagern, die erste isolierende Schicht mit einer ersten Struktur zu strukturieren, eine erste leitende Schicht abzulagern, eine zweite isolierende Schicht abzulagern und die zweite isolierende Schicht mit einer zweiten Struktur zu strukturieren, wobei die zweite Struktur von der ersten Struktur verschieden ist.
  • Gemäß einigen hierin beschriebenen Ausführungsformen können Vorteile von Wandlern der Ausführungsform geringe akustische Störungen, ein niedriges Risiko von Einziehen, gewandelte Differenzausgangssignale, Pegel hoher Empfindlichkeit und einen großen dynamischen Bereich enthalten.
  • Während diese Erfindung unter Bezugnahme auf die veranschaulichenden Ausführungsformen beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden. Verschiedene Abwandlungen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie anderer Ausführungsformen der Erfindung werden Fachleuten im Fachgebiet nach Bezugnahme auf die Beschreibung offensichtlich sein. Es wird daher beabsichtigt, dass die angefügten Ansprüche jegliche derartige Abwandlungen oder Ausführungsformen einschließen.

Claims (32)

  1. Vorrichtung eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS), umfassend: eine auslenkbare Membran, umfassend eine erste Vielzahl elektrostatischer Kammfinger; eine erste Ankerstruktur, umfassend eine zweite Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, die mit einer ersten Teilmenge der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ineinandergreifen, wobei die zweite Vielzahl elektrostatischer Kammfinger von der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger in einer ersten Richtung versetzt ist; und eine zweite Ankerstruktur, umfassend eine dritte Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, die mit einer zweiten Teilmenge der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ineinandergreifen, wobei die dritte Vielzahl elektrostatischer Kammfinger von der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger in einer zweiten Richtung versetzt ist, wobei die erste Richtung von der zweiten Richtung verschieden ist.
  2. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die auslenkbare Membran sich über eine erste Ebene erstreckt und die erste Richtung und die zweite Richtung beide eine Komponente außerhalb der Ebene für die erste Ebene umfassen.
  3. MEMS-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die auslenkbare Membran eine einer vieleckigen Membran, einer runden Membran und einer ovalen Membran umfasst.
  4. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die auslenkbare Membran eine rechteckige Membran umfasst.
  5. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die auslenkbare Membran eine achteckige Membran umfasst.
  6. MEMS-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die auslenkbare Membran an einer Tragstruktur entlang einem ersten Rand der auslenkbaren Membran verankert ist.
  7. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Vielzahl elektrostatischer Kammfinger mit einem zweiten Rand der auslenkbaren Membran verbunden ist, wobei der erste Rand und der zweite Rand sich an gegenüberliegenden Seiten der auslenkbaren Membran befinden.
  8. MEMS-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die auslenkbare Membran an einer ersten Tragstruktur entlang einem ersten Rand der auslenkbaren Membran verankert ist und an einer zweiten Tragstruktur entlang einem zweiten Rand der auslenkbaren Membran verankert ist.
  9. MEMS-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die auslenkbare Membran an einer ersten Tragstruktur, einer zweiten Tragstruktur, einer dritten Tragstruktur und einer vierten Tragstruktur an jeweils vier Ecken der auslenkbaren Membran verankert ist.
  10. MEMS-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Ankerstruktur ferner einen ersten Erweiterungsabschnitt umfasst, der mit der zweiten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger verbunden ist, wobei der erste Erweiterungsabschnitt einen ersten internen Stress aufweist, der konfiguriert ist, die zweite Vielzahl elektrostatischer Kammfinger von der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger in der ersten Richtung zu versetzen, und die zweite Ankerstruktur ferner einen zweiten Erweiterungsabschnitt umfasst, der mit der dritten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger verbunden ist, wobei der zweite Erweiterungsabschnitt einen zweiten internen Stress aufweist, der konfiguriert ist, die dritte Vielzahl elektrostatischer Kammfinger von der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger in der zweiten Richtung zu versetzen.
  11. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der erste Erweiterungsabschnitt zwei Materialschichten umfasst, die konfiguriert sind, den ersten internen Stress zu erzeugen, und der zweite Erweiterungsabschnitt zwei Materialschichten umfasst, die konfiguriert sind, den zweiten internen Stress zu erzeugen.
  12. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der erste Erweiterungsabschnitt und der zweite Erweiterungsabschnitt zwei Materialschichten von gleichen zwei Materialien umfassen, wobei ein erstes Material der gleichen zwei Materialien Polysilicium umfasst und ein zweites Material der gleichen zwei Materialien Siliciumnitrid umfasst.
  13. MEMS-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei der erste Erweiterungsabschnitt und der zweite Erweiterungsabschnitt zwei Materialschichten von gleichen zwei Materialien umfassen, wobei ein erstes Material der gleichen zwei Materialien ein Metall umfasst und ein zweites Material der gleichen zwei Materialien einen Isolator umfasst.
  14. MEMS-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner umfassend ein Substrat, das einen Hohlraum umfasst, wobei der Hohlraum unter der auslenkbaren Membran liegt.
  15. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 14, ferner umfassend: eine Tragschicht, die um den Hohlraum gebildet ist und die auslenkbare Membran, die erste Ankerstruktur und die zweite Ankerstruktur trägt; und eine leitende Schicht, die in der Tragschicht um den Hohlraum gebildet ist und sich in den Hohlraum erstreckt.
  16. Vorrichtung eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS), umfassend: eine Membran, umfassend einen Scheidewandabschnitt und einen ersten Kammfingerabschnitt, wobei der erste Kammfingerabschnitt eine erste Vielzahl elektrostatischer Kammfinger umfasst; eine erste Ankerstruktur, umfassend: einen ersten Ankerabschnitt, der an einem Substrat befestigt ist, einen ersten Erweiterungsabschnitt, der sich weg von dem ersten Ankerabschnitt erstreckt, wobei der erste Erweiterungsabschnitt ein erstes Material mit einem ersten intrinsischen Stress umfasst, der bewirkt, dass der erste Erweiterungsabschnitt in einer ersten Richtung auslenkt, und einen zweiten Kammfingerabschnitt, umfassend eine zweite Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, die mit einer ersten Teilmenge der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ineinandergreifen; und eine zweite Ankerstruktur, umfassend: einen zweiten Ankerabschnitt, der an dem Substrat befestigt ist, einen zweiten Erweiterungsabschnitt, der sich weg von dem zweiten Ankerabschnitt erstreckt, wobei der zweite Erweiterungsabschnitt ein zweites Material mit einem zweiten intrinsischen Stress umfasst, der bewirkt, dass der zweite Erweiterungsabschnitt in einer zweiten Richtung auslenkt, wobei die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist, und einen dritten Kammfingerabschnitt, umfassend eine dritte Vielzahl elektrostatischer Kammfinger, die mit einer zweiten Teilmenge der ersten Vielzahl elektrostatischer Kammfinger ineinandergreifen.
  17. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Scheidewandabschnitt eine einer vieleckigen Scheidewand, einer runden Scheidewand und einer ovalen Scheidewand umfasst.
  18. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Scheidewandabschnitt eine achteckige Scheidewand umfasst.
  19. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Scheidewandabschnitt eine rechteckige Scheidewand umfasst.
  20. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die rechteckige Scheidewand an einer dritten Ankerstruktur entlang einem ersten Rand der rechteckigen Scheidewand verankert ist, und der erste Kammfingerabschnitt mit der rechteckigen Scheidewand entlang einem zweiten Rand der rechteckigen Scheidewand verbunden ist, wobei der erste Rand dem zweiten Rand gegenüberliegt.
  21. MEMS-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei das erste Material eine erste Vielzahl von Materialschichten umfasst, die zusammen den ersten intrinsischen Stress aufweisen, wobei mindestens eine der ersten Vielzahl von Materialschichten strukturiert ist, und das zweite Material eine zweite Vielzahl von Materialschichten umfasst, die zusammen den zweiten intrinsischen Stress aufweisen, wobei mindestens eine der zweiten Vielzahl von Materialschichten strukturiert ist.
  22. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die erste Vielzahl von Materialschichten eine obere isolierende Schicht, eine mittlere leitende Schicht und eine untere isolierende Schicht umfasst, wobei die obere isolierende Schicht und die untere isolierende Schicht der ersten Vielzahl von Materialschichten gemäß einer verschiedenen Maskenstruktur strukturiert sind, und die zweite Vielzahl von Materialschichten eine obere isolierende Schicht, eine mittlere leitende Schicht und eine untere isolierende Schicht umfasst, wobei die obere isolierende Schicht und die untere isolierende Schicht der zweiten Vielzahl von Materialschichten gemäß einer verschiedenen Maskenstruktur strukturiert sind.
  23. Differenzial-Akustikwandler eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS), umfassend: einen ersten Anker; eine auslenkbare Membran; und einen ersten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb, verbunden mit der auslenkbaren Membran und dem ersten Anker, der erste elektrostatische Differenzial-Kammfingerantrieb umfassend eine Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, umfassend einen ersten Abschnitt mit einem ersten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, wobei der erste Versatz in einer verschiedenen Richtung als der zweite Versatz ist.
  24. Differenzial-MEMS-Akustikwandler nach Anspruch 23, wobei die auslenkbare Membran eine einer vieleckigen Membran, einer kreisförmigen Membran und einer ovalen Membran umfasst.
  25. Differenzial-MEMS-Akustikwandler nach einem der Ansprüche 23 oder 24, wobei die auslenkbare Membran eine rechteckige Membran umfasst.
  26. Differenzial-MEMS-Akustikwandler nach Anspruch 25, wobei die rechteckige Membran eine rechteckige Klappmembran umfasst, die an einem zweiten Anker an einem ersten Rand der rechteckigen Klappmembran verankert ist und mit dem ersten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem zweiten Rand der rechteckigen Klappmembran verbunden ist.
  27. Differenzial-MEMS-Akustikwandler nach einem der Ansprüche 25 oder 26, ferner umfassend einen zweiten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb, der mit der auslenkbaren Membran und mit einem zweiten Anker verbunden ist, der zweite elektrostatische Differenzial-Kammfingerantrieb umfassend: eine Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, umfassend einen ersten Abschnitt mit einem ersten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, wobei der erste Versatz in einer verschiedenen Richtung als der zweite Versatz ist, und wobei die rechteckige Membran an einem dritten Anker an einem ersten Rand der rechteckigen Membran verankert ist, an einem vierten Anker an einem zweiten Rand der rechteckigen Membran verankert ist, wobei der zweite Rand dem ersten Rand gegenüberliegt, mit dem ersten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem dritten Rand der rechteckigen Membran verbunden ist, und mit dem zweiten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem vierten Rand der rechteckigen Membran verbunden ist, wobei der vierte Rand dem dritten Rand gegenüberliegt.
  28. Differenzial-MEMS-Akustikwandler nach einem der Ansprüche 25 bis 27, ferner umfassend: einen zweiten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb, verbunden mit der auslenkbaren Membran und mit einem zweiten Anker, der zweite elektrostatische Differenzial-Kammfingerantrieb umfassend eine Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, umfassend einen ersten Abschnitt mit einem ersten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, wobei der erste Versatz in einer verschiedenen Richtung als der zweite Versatz ist; einen dritten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb, verbunden mit der auslenkbaren Membran und mit einem dritten Anker, der dritte elektrostatische Differenzial-Kammfingerantrieb umfassend eine Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, umfassend einen ersten Abschnitt mit einem ersten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, wobei der erste Versatz in einer verschiedenen Richtung als der zweite Versatz ist; und einen vierten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb, verbunden mit der auslenkbaren Membran und mit einem vierten Anker, der vierte elektrostatische Differenzial-Kammfingerantrieb umfassend eine Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, umfassend einen ersten Abschnitt mit einem ersten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Versatz zwischen der Vielzahl von ineinandergreifenden elektrostatischen Kammfingern, wobei der erste Versatz in einer verschiedenen Richtung als der zweite Versatz ist, und wobei die rechteckige Membran an einem fünften Anker an einer ersten Ecke der rechteckigen Membran verankert ist, an einem sechsten Anker an einer zweiten Ecke der rechteckigen Membran verankert ist, an einem siebten Anker an einer dritten Ecke der rechteckigen Membran verankert ist, an einem achten Anker an einer vierten Ecke der rechteckigen Membran verankert ist, mit dem ersten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem ersten Rand der rechteckigen Membran verbunden ist, mit dem zweiten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem zweiten Rand der rechteckigen Membran verbunden ist, mit dem dritten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem dritten Rand der rechteckigen Membran verbunden ist, und mit dem vierten elektrostatischen Differenzial-Kammfingerantrieb an einem vierten Rand der rechteckigen Membran verbunden ist.
  29. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS), das Verfahren umfassend: Bilden einer Vielzahl von Gräben in einem Substrat; Bilden von Kammfingern in der Vielzahl von Gräben; Bilden einer Membran, die mit einer ersten Teilmenge der Kammfinger verbunden ist; Bilden einer ersten Erweiterungsschicht, die mit einer zweiten Teilmenge der Kammfinger verbunden ist, wobei die erste Erweiterungsschicht einen ersten intrinsischen Stress umfasst; Bilden einer zweiten Erweiterungsschicht, die mit einer dritten Teilmenge der Kammfinger verbunden ist, wobei die zweite Erweiterungsschicht einen zweiten intrinsischen Stress umfasst; Bilden eines Hohlraums in dem Substrat unter den Kammfingern, der Membran, der ersten Erweiterungsschicht und der zweiten Erweiterungsschicht; und Freisetzen der Membran, der ersten Erweiterungsschicht und der zweiten Erweiterungsschicht in einer Freisetzungsätzung, wobei der erste intrinsische Stress bewirkt, dass die erste Erweiterungsschicht in einer ersten Richtung während der Freisetzungsätzung auslenkt, und der zweite intrinsische Stress bewirkt, dass die zweite Erweiterungsschicht in einer zweiten Richtung während der Freisetzungsätzung auslenkt, wobei die zweite Richtung von der ersten Richtung verschieden ist.
  30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei Bilden von Kammfingern in der Vielzahl von Gräben umfasst: Ablagern einer isolierenden Schicht an Seitenwänden und Böden der Vielzahl von Gräben; und Ablagern eines leitenden Materials in den Gräben.
  31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei Bilden der Membran, die mit der ersten Teilmenge der Kammfinger verbunden ist, umfasst: Ablagern des leitenden Materials auf einem ebenen Abschnitt des Substrats während eines gleichen Ablagerungsschritts wie Ablagern des leitenden Materials in den Gräben; und Strukturieren des leitenden Materials auf dem ebenen Abschnitt des Substrats, um die Membran zu bilden.
  32. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31, wobei Bilden der ersten Erweiterungsschicht und Bilden der zweiten Erweiterungsschicht umfasst: Ablagern einer ersten isolierenden Schicht, Strukturieren der ersten isolierenden Schicht mit einer ersten Struktur, Ablagern einer ersten leitenden Schicht, Ablagern einer zweiten isolierenden Schicht, und Strukturieren der zweiten isolierenden Schicht mit einer zweiten Struktur, wobei die zweite Struktur von der ersten Struktur verschieden ist.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9611135B1 (en) * 2015-10-30 2017-04-04 Infineon Technologies Ag System and method for a differential comb drive MEMS
US20180146300A1 (en) * 2016-11-22 2018-05-24 Memsensing Microsystems (Suzhou, China) Co., Ltd. Micro-silicon microphone and fabrication method thereof
US11765534B2 (en) * 2016-12-29 2023-09-19 Gmems Tech Shenzhen Limited Capacitive microphone with two signal outputs that are additive inverse of each other
US10171917B2 (en) * 2016-12-29 2019-01-01 GMEMS Technologies International Limited Lateral mode capacitive microphone
US20210345054A1 (en) * 2016-12-29 2021-11-04 Gmems Tech Shenzhen Limited Process of fabricating capacitive microphone comprising movable composite conductor and stationary single conductor
US10524060B2 (en) * 2016-12-29 2019-12-31 GMEMS Technologies International Limited MEMS device having novel air flow restrictor
US20210337333A1 (en) * 2016-12-29 2021-10-28 Gmems Tech Shenzhen Limited Process of fabricating capacitive microphone comprising moveable single conductor and stationary composite conductor
US11496820B2 (en) * 2016-12-29 2022-11-08 Gmems Tech Shenzhen Limited MEMS device with quadrilateral trench and insert
US10244330B2 (en) * 2016-12-29 2019-03-26 GMEMS Technologies International Limited Lateral mode capacitive microphone with acceleration compensation
US10798508B2 (en) * 2016-12-29 2020-10-06 Gmems Tech Shenzhen Limited Process of fabricating lateral mode capacitive microphone
US20210314718A1 (en) * 2016-12-29 2021-10-07 Gmems Tech Shenzhen Limited Process of fabricating lateral mode capacitive microphone including a capacitor plate with sandwich structure
US11765533B2 (en) * 2016-12-29 2023-09-19 Gmems Tech Shenzhen Limited Capacitive microphone with two signal outputs that are additive inverse of each other
US11601763B2 (en) * 2016-12-29 2023-03-07 Gmems Tech Shenzhen Limited Lateral mode capacitive microphone including a capacitor plate with sandwich structure for ultra high performance
CN107105377B (zh) * 2017-05-15 2021-01-22 潍坊歌尔微电子有限公司 一种mems麦克风
CN111684252B (zh) * 2017-11-17 2022-02-01 希奥检测有限公司 具有悬浮膜并在锚边缘具有圆角的电容式压力传感器和其他器件
CN207603919U (zh) * 2017-11-28 2018-07-10 瑞声声学科技(深圳)有限公司 Mems麦克风
KR20210013152A (ko) 2018-05-24 2021-02-03 더 리서치 파운데이션 포 더 스테이트 유니버시티 오브 뉴욕 정전 용량 센서
US11220424B2 (en) 2018-08-09 2022-01-11 Honeywell International Inc. Methods for increasing aspect ratios in comb structures
KR102034389B1 (ko) * 2018-08-16 2019-10-18 김경원 Mems 캐패시티브 마이크로폰
CN213280087U (zh) * 2019-12-10 2021-05-25 楼氏电子(苏州)有限公司 力反馈致动器和微机电系统电容换能器
CN111757224A (zh) * 2020-06-19 2020-10-09 歌尔微电子有限公司 麦克风和音频设备
CN111943127B (zh) * 2020-07-10 2024-01-05 瑞声科技（南京）有限公司 一种梳齿结构、其制备方法及麦克风
US11212601B1 (en) * 2020-10-08 2021-12-28 Aac Acoustic Technologies (Shenzhen) Co., Ltd. Sound transducer and electronic device
US11661333B2 (en) * 2020-10-14 2023-05-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor structure and manufacturing method thereof
US11368792B1 (en) * 2020-12-30 2022-06-21 Aac Acoustic Technologies (Shenzhen) Co., Ltd. Sound transducer and electronic device
US20240056744A1 (en) * 2022-08-09 2024-02-15 Aac Acoustic Technologies (Shenzhen) Co., Ltd. Cantilever microphone

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1591824B1 (de) * 2004-04-26 2012-05-09 Panasonic Corporation Microantrieb
CN100383531C (zh) * 2004-09-08 2008-04-23 北京大学 差分式抗高过载微型隧道加速度计及其制备方法
US8094841B2 (en) * 2007-01-17 2012-01-10 The Regents Of The University Of California Apparatus and method using capacitive detection with inherent self-calibration
WO2010038229A2 (en) * 2008-10-02 2010-04-08 Audio Pixels Ltd. Actuator apparatus with comb-drive component and methods useful for manufacturing and operating same
US8516887B2 (en) * 2010-04-30 2013-08-27 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Micromachined piezoelectric z-axis gyroscope
WO2012003403A2 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 Indiana University Research And Technology Corporation Supersensitive linear pressure transducer
FR2963192B1 (fr) * 2010-07-22 2013-07-19 Commissariat Energie Atomique Générateur d'impulsions de pression de type mems
FR2963099B1 (fr) * 2010-07-22 2013-10-04 Commissariat Energie Atomique Capteur de pression dynamique mems, en particulier pour des applications a la realisation de microphones
US8813564B2 (en) * 2010-09-18 2014-08-26 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS multi-axis gyroscope with central suspension and gimbal structure
CN102457801B (zh) * 2010-11-01 2016-03-23 北京卓锐微技术有限公司 差分mems电容式麦克风及其制备方法
US9213181B2 (en) * 2011-05-20 2015-12-15 Pixtronix, Inc. MEMS anchor and spacer structure
US9402137B2 (en) * 2011-11-14 2016-07-26 Infineon Technologies Ag Sound transducer with interdigitated first and second sets of comb fingers
US20130152686A1 (en) * 2011-12-16 2013-06-20 Analog Devices, Inc. System and Method of Reducing Noise in a MEMS Device
US8978475B2 (en) * 2012-02-01 2015-03-17 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS proof mass with split z-axis portions
DE102012218501A1 (de) * 2012-10-11 2014-04-17 Robert Bosch Gmbh Bauelement mit einer mikromechanischen Mikrofonstruktur
WO2014088517A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Agency For Science, Technology And Research Transducer and method of controlling the same
US9487386B2 (en) * 2013-01-16 2016-11-08 Infineon Technologies Ag Comb MEMS device and method of making a comb MEMS device
US9728653B2 (en) * 2013-07-22 2017-08-08 Infineon Technologies Ag MEMS device
US9245311B2 (en) * 2014-01-02 2016-01-26 Pixtronix, Inc. Display apparatus actuators including anchored and suspended shutter electrodes
JP5816707B2 (ja) * 2014-02-17 2015-11-18 株式会社日立製作所 角速度検出装置
US9611135B1 (en) * 2015-10-30 2017-04-04 Infineon Technologies Ag System and method for a differential comb drive MEMS

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