[发明专利]具有膜片结构的微机械构件

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有膜片结构的微机械构件，所述膜片结构以层结构实现在衬底上。膜片结构包括膜片，所述膜片通过至少一个弹性元件集成(eingebunden)到层结构中并且跨越空穴，使得膜片边缘的至少一个区段延伸到空穴的边缘区域上。在膜片和空穴边缘区域之间的重叠区域中构造至少一个锚固结构部。

背景技术

微机械构件的膜片结构可以设计用于不同的应用，例如作为用于压力检测的膜片、作为麦克风膜片或者扬声器膜片也或者作为微机械阀的封闭件。因为膜片的机械应力状态大多作用于构件的功能方式，所以膜片在所述应用中应当具有尽可能准确限定的机械应力状态。在材料选择时和/或在实际实现的应力状态时，这可能需要折中。在膜片层中无论如何已经制造决定地出现机械应力状态，所述机械应力状态通常不最优地适于相应的构件功能。

用于在此所讨论的具有膜片结构的微机械构件的重要应用是作为麦克风构件的应用。麦克风膜片应当是尽可能无应力的并且同时环绕地尽可能空气密封地封闭，使得膜片边缘尽可能少地环流。

在US 2006/0280319 A1中描述了一种开始时所述类型的麦克风构件。所述微机械构件的麦克风结构以层结构实现在半导体衬底上并且跨越衬底背侧中的空穴。麦克风结构包括膜片和具有贯通开口的固定的透声的相对元件。在此，所述相对元件构造在膜片下方、即在衬底和膜片之间。所述相对元件起固定电极的载体的作用，所述固定电极连同可偏转膜片上的电极构成用于信号检测的电容器装置。膜片仅仅通过一个或多个弯曲梁集成到层结构中，以便可以好地消除膜片内的制造决定的机械应力。膜片延伸到空穴的边缘区域上，在那里以层结构构造在膜片边缘处环绕的凹槽。所述凹槽首先用于膜片的声学密封，但也起锚固结构和过载保护的作用。

发明内容

借助本发明提出一种用于实现具有尽可能无应力的膜片结构的微机械构件的替代方案，所述膜片结构具有边缘锚固部，所述替代方案可以成本有利地借助半导体工艺的标准方法实现。

因此，用于根据本发明的构件的膜片的锚固结构包括至少一个锚固元件和用于所述锚固元件的贯通开口。锚固元件由层结构在空穴边缘区域上结构化出，而用于所述锚固元件的贯通开口构造在膜片的边缘区域中，使得在锚固元件和贯通开口之间存在空隙。所述空隙能够实现膜片的机械应力松弛。

因此，根据本发明的构件的锚固结构如此设计，使得膜片至少侧向固定，但是可以消除膜片内的机械应力，所述机械应力例如制造决定地或者温度决定地出现。因此，根据本发明的锚固方案能够实现膜片的非常灵活的设计，即不仅这涉及布局而且也关于材料选择。

原则上，存在用于实现根据本发明的构件或者其组件、尤其锚固结构或者膜片悬挂部和膜片结构的不同可能性。

因此，锚固结构可以根据膜片的大小、形状和功能包括仅仅一个具有相应的贯通开口的锚固元件或者多个锚固元件和贯通开口，它们分布地布置在空穴或膜片的边缘区域上。

锚固元件可以简单地涉及栓塞状的隆起部，所述隆起部从空穴边缘区域突出并且伸入到膜片的边缘区域中的相应的贯通开口中，但是没有从膜片表面露出来。在这种情形中，锚固元件具有对膜片的“平面外(out of plane)”运动的影响。

在本发明的一种优选实施方式中，锚固元件的底部与膜片下方的空穴边缘区域固定连接，而锚固元件的头部由膜片上方的至少一层结构化出并且至少在一个区段中延伸到膜片中的贯通开口的边缘区域上。如果锚固头部和膜片之间的机械空隙相应小地设计，则在这种情形中锚固结构可以也用于膜片的垂直固定。

但是，具有锚固头部的锚固元件也可以设计为用于膜片的“平面外”运动的止挡部。在这种情形中，锚固头部和膜片之间的机械空隙确定膜片的最大的垂直偏转。所述止挡部例如可以用作用于膜片的过载保护。

在一些应用中，具有锚固头部的锚固元件但也可以用于限定膜片的应用特定的期望位置，例如用于实施功能测试或者也用于改善构件性能。因此，具有锚固头部的锚固元件可以在根据本发明的麦克风构件的情形中用作止挡部，膜片借助适合的可控制的电路模块抵抗所述止挡部地运动。在麦克风运行期间，膜片则保持在所述位置并且因此借助所限定的机械预应力施加，以便提高麦克风敏感度。