具有变形传感器的压电致动器及其制造方法与流程

1.本公开涉及一种具有变形传感器的压电致动器及其制造方法。特别地，在下文中将参考使用薄压电薄膜mems(微机电系统)技术制成的压电致动器。背景技术：2.已知，mems致动器是典型地由例如硅的半导体材料的晶片制成的电子设备，并且能够引起诸如膜或悬臂的可移动元件的变形。3.mems致动器可以根据不同的致动原理来操作，致动原理包括静电式致动、电磁式致动和压电式致动。详细地说，根据压电致动原理操作的mems致动器的特征在于高能量效率和可移动元件的高变形精度；针对该原因，它们越来越受欢迎。特别地，薄压电薄膜mems致动器目前被用于获得微流体阀、用于聚焦的相机设备和打印盒。4.图1示出了已知的压电mems致动器(在下文中也被称为致动器10)的横截面。致动器10包括主动致动结构15和可变形结构16，该可变形结构16悬置在形成于例如硅的半导体材料的主体11中的腔体12上。5.可变形结构16被布置在主动致动结构15的下方，并且由例如多晶硅的半导体材料的可移动区域17和例如氧化硅的绝缘区域18来形成。绝缘区域18被布置在可移动区域17的上方，以便将其与主动致动结构15电绝缘。6.主动致动结构15由压电区域20、下电极21和上电极22形成。7.下电极21为例如铂的金属材料，并且在可变形结构16上延伸，与绝缘区域18接触。8.压电区域20由压电材料(例如，pzt(锆钛酸铅)、batio3、knn(铌酸钾钠)、pbtio2或pbnb2o6)形成。9.例如，压电区域20具有几微米的厚度，例如在1μm至3μm的范围内，并且在下电极21上延伸。10.上电极22为金属材料(例如，钛钨合金)，并且在压电区域20上延伸。11.致动器10还包括钝化区域25和上连接区域26。12.钝化区域25在这里由绝缘层的堆叠来形成，例如，三个绝缘层，包括：例如氧化铝的第一绝缘层25a，被布置在主动致动结构15和可变形结构16上；例如非掺杂硅玻璃(usg)的第二绝缘层25b，被布置在第一绝缘层25a上；以及例如氮化硅的第三绝缘层25c。13.上连接区域26由导电层(例如，铝、alcu、铜或金)来形成，该导电层在第二绝缘层25b的至少部分上延伸并且形成突起，该突起延伸通过第一绝缘层25a和第二绝缘层25a并且与上电极22直接电接触。上连接区域26允许上电极22与这里未示出的接触焊盘的电连接，以用于其偏压。与上连接区域26类似，下连接区域(未示出)允许下电极21被偏置到合适的电势，例如接地。14.第三绝缘层25c在第二绝缘层25b和上连接区域26的上方延伸。15.钝化区域25允许致动器10被电隔离并且免受外部污染物的影响。16.在使用中，在下电极21与上电极22之间的偏置电压的施加引起压电区域20的变形，并且因此引起与其构成整体的可变形结构16的变形。17.在一些应用中，重要的是监测或控制可变形结构16的变形程度，以检测其改变或验证变形符合要求。特别地，为了控制变形，闭环控制系统被频繁提供，允许实时控制可变形结构16的变形。18.因此，致动器10可以提供有可变形结构16的变形传感器，该变形传感器例如使用由形成压电区域20的相同层形成的压电结构或使用压阻结构来制成。然而，这些解决方案不是最优的。19.实际上，pzt是以滞后和高相对介电常数为特征的铁电材料。因此，它在存在机械应力的情况下生成低检测电压，因此使应力测量变得嘈杂和不准确。20.压电电阻器是在存在机械应力的情况下经历电阻变化并且因此允许通过电压或电流检测来检测可变形结构的变形的设备。然而，该检测是主动检测，并且因此意味着具有高能耗的电流的通过。技术实现要素：21.本公开涉及一种微机电结构(mems)致动器，该微机电结构(mems)致动器具有围绕腔体的基底。mems包括悬置在腔体上的可变形结构。致动结构包括第一压电材料的第一压电区域，该第一压电区域由可变形结构支撑并且被配置为引起可变形结构的变形。检测结构包括第二压电材料的第二压电区域，该第二压电区域由可变形结构支撑并且被配置为检测可变形结构的变形。附图说明22.为了更好地理解本公开，现在参考附图，仅通过非限制性示例的方式来描述其实施例，其中：23.图1是已知的压电mems致动器的横截面；24.图2至图5a示出了本压电mems致动器在连续制造步骤中的横截面；25.图5b示出了在图5a的制造步骤中的本压电mems致动器的顶视图；26.图6至图10示出了本压电mems致动器在连续制造步骤中的横截面；27.图11示出了合并本压电mems致动器的致动系统的实施例的横截面；28.图12示出了根据另一实施例的合并本压电mems致动器的致动系统的横截面；29.图13示出了本压电mems致动器的不同实施例的立体视图；30.图14示出了沿着图13的剖面线xiv‑xiv截取的图13的压电mems致动器的横截面；31.图15示出了沿着图13的剖面线xv‑xv截取的图13的压电mems致动器的横截面；32.图16示出了本压电mems致动器的不同实施例的顶视平面图；33.图17示出了本压电mems致动器的不同实施例的顶视平面图；34.图18示出了本压电mems致动器的不同实施例的顶视平面图；35.图19示出了本压电mems致动器的不同实施例的横截面；36.图20至图27示出了图19的压电mems致动器在连续的制造步骤中的横截面；37.图28示出了本压电mems致动器的不同实施例的横截面。38.图29和图30示出了图28的压电mems致动器在中间制造步骤中的横截面；以及39.图31示出了本压电mems致动器的另一实施例的横截面。具体实施方式40.图2示出了已经历第一处理步骤的晶片45的横截面。详细地说，晶片45包括例如硅的半导体材料的基底50，该基底50具有第一表面和第二表面50a、50b。例如沉积的原硅酸四乙酯(teos)的第一成形层51在基底50的第一表面50a上延伸，该第一成形层51具有例如至少1μm的厚度，这里为1μm。41.随后，图3，第一成形层51，以本领域技术人员已知的方式，通过选择性蚀刻来图案化，以便形成下成形区域52，该下成形区域52可用于收缩结构的连续形成，如在下文中所详细描述的。42.此外，例如多晶硅的半导体材料的加强层53在基底50的第一表面50a上和在下成形区域52上形成(例如外延生长)；加强层53然后受到化学机械抛光，以便形成平坦的上表面。加强层53的厚度大于第一成形层51的厚度，加强层53的厚度在该实施例中为25μm。43.随后，例如原硅酸四乙酯(teos)的第一绝缘层54沉积在加强层53上，该第一绝缘层54的厚度与第一成形层51的厚度相当，诸如至少1μm，这里为1μm。44.在图4中，诸如多晶硅的半导体材料的结构层55沉积在第一绝缘层54上。结构层55具有基于所需的机械特性而选择的厚度，例如，在该实施例中，它具有10μm的厚度并且可以在8μm至18μm的范围内。45.例如原硅酸四乙酯(teos)的第二绝缘层56沉积在结构层55上，该第二绝缘层56在这里具有0.5μm的厚度。第二绝缘层56比结构层55薄。46.然后，图5a，例如铂的第一导电层70沉积在第二绝缘层56上；具有高相对电介电常数(例如，大于100)的非晶或双晶压电材料(诸如锆钛酸铅(pzt)、batio3、knn(铌酸钾钠)、pbtio2或pbnb2o6)的致动层71沉积在第一导电层70上，该致动层71具有在1μm至3μm的范围内的厚度，特别是2μm。例如钨‑钛合金的、铂、钇或铱氧化物的第二导电层72沉积在致动层71上，形成层的堆叠。47.备选地，致动层71可以由陶瓷压电材料来形成。48.因此获得的层的堆叠通过本领域技术人员已知的光刻和选择性蚀刻步骤来图案化，使得第一导电层70形成下电极区域60，致动层71形成压电致动区域61，并且第二导电层72形成上电极区域62。49.特别地，如在图5b的顶视平面图中可见的，上电极区域62和下面的压电致动区域61(在图5b中不可见)在第一蚀刻步骤中被图案化并且因此具有相同的形状；下电极区域60例如在对上电极62和压电致动区域61图案化之后在单独的蚀刻步骤中被图案化，并且包括致动部分60a、检测部分60b和连接部分60c。详细地说，致动部分60a大约在上电极62和压电致动区域61的下面；检测部分60b和连接部分60c横向于上电极62和压电致动区域61延伸。50.下电极区域60的致动部分60a、压电致动区域61和上电极区域62形成主动致动结构65。51.随后，图6，例如氮化铝(aln)的压电层73沉积在基底50的第一表面50a上，该压电层73具有在0.5μm至3μm的范围内的厚度，特别是1μm，并且该压电层73通过光刻和选择性蚀刻来图案化，以便形成压电检测区域80和钝化区域81。52.钝化区域81围绕主动致动结构65，并且至少在主动致动结构65的第一侧上(在图6中的左侧)的第二绝缘层56的部分上延伸，并且在上电极区域62的上方形成第一开口82。53.压电检测区域80在检测部分60b上延伸，与钝化区域81相距一定距离，这里在主动致动结构65的第二侧上(在图6中的右侧)。54.在图7中，例如钼、铂、钇或铱氧化物的第三导电层74从晶片45上方沉积。55.随后，图8，第三导电层74以本领域技术人员已知的方式来图案化，以便形成导电连接区域85和上检测电极区域86。56.导电连接区域85在主动致动结构65上延伸，与上电极区域62接触，并且在钝化区域81上延伸以及将上电极区域62连接到接触焊盘(这里未示出)。57.上检测电极区域86在压电检测区域80和在主动致动结构65的第二侧上的第二绝缘层56上延伸。58.下电极区域60的检测部分60b、压电检测区域80和上检测电极区域86形成检测结构90。59.在图9中，第二成形层96被沉积在基底50的第二表面50b上并且被光刻图案化，以便在晶片45的背侧上、在主动致动结构65和检测结构90的下方形成窗口97，如下文中所讨论的。60.选择性蚀刻(例如，干法化学蚀刻)然后从基底50的第二表面50b开始执行，在窗口97处以及在加强层53的未被下成形区域52覆盖的部分处移除其半导体材料，并且形成腔体100。因此，轴承部分50’从基底50保留下来，并且在主动致动结构65下面的部分(用53’指示)从加强层53保留下来。61.在图10中，再次使用第二成形层96作为蚀刻掩模，下成形区域52和第一绝缘层54的在加强层53的部分53’的侧面上的部分被移除。62.加强层53的部分53’和第一绝缘层54的剩余部分(用54’指示)形成收缩结构101；现在悬置在腔体100上的结构层55和第二绝缘层56形成可变形结构105。63.实际上，这里，可变形结构105是悬置膜。64.最后，第二成形层96被移除，晶片45被切成小块，并且每个管芯在常规的电连接和封装步骤之后形成压电mems致动器150。65.因此获得的压电mems致动器150包括下电极110(包括图5b的下电极区域60的致动部分60a、检测部分60b和连接部分60c)、上致动电极111(对应于上电极区域62)和上检测电极112(对应于上检测电极区域86)。66.在使用中，以已知方式施加在上致动电极111与下电极110之间的偏置电压引起主动致动结构65的变形。因此，与主动致动结构65构成整体并且悬置在腔体100上的可变形结构105变形。可变形结构105的变形在检测结构90中生成机械应力，该检测结构被布置在与轴承部分50’相邻的可变形结构105的外围部分中，该外围部分表示用于可变形结构105的约束区域。67.以这种方式，在存在机械应力的情况下，压电检测区域80在下电极110与上检测电极112之间生成检测电压，该检测电压以已知的方式可以被测量并且被转换到可变形结构105的变形值中。因此，检测电压的测量允许通过闭环控制系统实时地控制压电mems致动器150的状态。68.检测电压的测量是被动检测，即，它不需要电流的通过，因此从功率的观点来看是有利的。69.为了获得良好的检测灵敏度，期望的是，压电检测区域80具有线性、非滞后特性，并且在检测电压与机械应力之间的比率是高的。70.因此，具有低相对介电常数(例如，大约小于或等于10)以及例如小于0.05(特别是等于0.002)的损耗角正切的压电材料是优选的。71.备选地，形成压电检测区域80的压电材料可以是陶瓷材料。72.压电检测区域80在这里由氮化铝(aln)形成，该压电检测区域80具有检测电压/机械应力的线性和高比率依赖性。然而，可以使用其他材料，诸如氧化锌和聚偏二氟乙烯(pvdf)。73.此外，钝化区域81也由氮化铝形成。实际上，该材料具有出色的电绝缘性能，即使在诸如空气和湿气的氧化环境中也能在高温(甚至高达1077℃)下保持化学稳定性。结果，形成钝化区域81允许通过沉积和图案化单层材料来钝化压电mems致动器150，因此减少了压电mems致动器150本身的制造步骤和成本。74.压电mems致动器150可以被用在例如用于照相机、微投影仪和微流体阀的自动聚焦的装置中。75.图11示出了例如在微流体阀300内的压电mems致动器150的使用。76.详细地说，微流体阀300包括主体290和接合到主体290的压电mems致动器150。微流体阀300容纳具有入口端口in和出口端口out的流体通道310。77.详细地说，主体290包括第一通道体和第二通道体301、302，典型地，例如硅的半导体材料的第一通道体和第二通道体301、302以在图11中不可见的方式被处理和相互接合。78.例如，第一通道体301具有大致平行六面体的形状，具有第一表面和第二表面301a、301b。第一通道体301容纳水平通道部分309，该水平通道部分309沿着第一通道体301的第二表面301b延伸并且在底部处被第二通道体302闭合通道。79.贯穿开口303在第一表面301a与水平通道部分309之间延伸通过第一通道体301。80.在该实施例中，第二通道体302具有大致平行六面体的形状，具有接合到第一通道体301的第二表面301b的上表面302a。第二通道体302具有在第一通道体301的贯穿开口303内从第二通道体302的上表面302a延伸的突起305。81.压电mems致动器150的轴承部分50’在这里被接合到第一通道体301的第一表面301a，使得收缩结构101在一定距离处面对突起305的一端并且以其界定流体通道310的通路315。实际上，突起305和收缩结构101形成微流体阀300的收缩部分312。82.因此，通路315、贯穿开口303和水平通道部分309形成流体通道310。83.此外，微流体阀300包括控制单元320，该控制单元320通过这里未示出的接触焊盘被耦合到压电mems致动器150，特别是被耦合到主动致动结构65和检测结构90，用于被用于控制微流体阀300本身的信号与电量的交换。84.为此，控制单元320包括：输入端口/输出端口321、322，用于接收控制信号并且向外部(例如，向用户)发送检测信号；控制级323(例如，cpu)，用于处理提供给控制的信号；以及驱动级324，用于控制压电mems致动器150。控制级323例如可以存储在标称流量(所需的)与要提供给压电mems执行器150的致动偏置电压值之间的转换表。85.在使用中，用户可以通过输入端口321设置在流体通道310内的流体的标称流量值。基于所存储的表，控制单元320将合适的值的偏置电压施加到主动致动结构65，引起其变形。可变形结构105然后基于偏置电压的值变形、移动收缩结构101，该收缩结构101更靠近于第二通道体302的突起305的端部，以便设置流体通道310的通路段315以及流量。86.同时并且如在上文所解释的，由可变形结构105的变形引起的机械应力在检测结构90中生成被提供给控制单元320的检测电压。87.控制单元320将检测电压的值或与其相关的数量与对应于流量值的适当的校准参数进行比较，并且实时验证流体流量符合标称值。如果不符合，则控制单元320可以修改施加到主动致动结构65的偏置电压，从而使流量符合标称值。88.图12示出了本压电mems致动器的另一实施例，在下文中用附图标记350来指示，本压电mems致动器在微流体阀(这里用400来指示)内使用。压电mems致动器350和微流体阀400分别与压电mems致动器150和微流体阀300具有类似的基本结构和功能；因此共用的元件用相同的附图标记来指示。89.特别地，这里，流体通道310和压电mems致动器350形成在例如硅的半导体材料的主体390内。90.详细地说，同样在这里，主动致动结构65和检测结构90被布置在可变形结构105上。91.这里，可变形结构105被悬置在腔体410上，并且可变形结构105和腔体410均由主体390形成。实际上，这里贯穿开口不再存在，并且突起305在腔体410内延伸。因此，这里，收缩部分312由突起305和可变形结构105限定，这也形成压电mems致动器350的收缩结构。92.在下文中参考图13至图15来描述本压电mems致动器的另一实施例。93.详细地说，图13至图15示出了形成在管芯505中的压电mems致动器500，包括围绕腔体515的轴承部分510和固定到轴承部分510并且悬置在腔体515上的可变形结构520。这里，压电mems致动器500具有圆柱对称性；因此，为清楚起见，在图13中仅示出了压电mems致动器500的四分之一。94.管芯505具有第一表面505a和第二表面505b，并且由多层结构523形成。这里，多层结构523包括半导体材料的基底525，该基底525由以下来向下界定：管芯505的第二表面505b；例如氧化物的第一绝缘层528；覆盖在第一绝缘层528上的半导体材料的结构层530；以及覆盖在结构层530上的例如氧化物的第二绝缘层533，并且由管芯505的第一表面505a来向上界定。95.基底525和第一绝缘层528具有圆柱形状，围绕腔体515并且形成轴承部分510。96.结构层530具有例如介于3μm至150μm之间的厚度，并且具有在第一绝缘层528上延伸的第一部分530a和在腔体515上延伸的第二部分530b。97.这里为圆柱形状的腔515具有例如介于20μm至3000μm之间的直径，并且从管芯505的第二表面505b通过管芯505延伸直到结构层530的第二部分530b。98.结构层530和第二绝缘层533形成可变形结构520，该可变形结构具有可移动部分520a和固定部分520b。该可移动部分520a在顶部界定腔体515，并且因此被悬置在腔体515上。该固定部分520b覆盖在第一绝缘层528上，因此被固定到轴承部分510。99.可变形结构520比轴承部分510薄很多，并且其厚度比腔体515的直径小很多。因此，可变形结构520是悬置的膜。100.mems压电致动器500还包括致动结构535(对应于压电mems致动器150的主动致动结构65)和检测结构536，致动结构535和检测结构536由可变形结构520支撑，特别是由可移动部分520a支撑。101.致动结构535在可变形结构520的可移动部分520a的中心处被布置在第二绝缘层533上，并且这里具有直径小于腔体515的直径(例如，大约为腔体515的直径的70％)的圆柱形状。102.致动结构535由相应的堆叠形成，该堆叠包括：下致动电极537，由例如铂的导电材料制成，在第二绝缘层533上延伸致动；压电致动区域539，由具有高相对电介电常数(例如，大于100)的非晶或双晶压电材料(诸如锆钛酸铅(pzt)、batio3、knn(铌酸钾钠)、pbtio2或pbnb2o6)致动制成，具有在1μm至5μm的范围内的厚度，特别是2μm，并且在下致动电极537上延伸；以及上致动电极541，由导电材料制成，在压电致动区域539上延伸致动。这里，上致动电极由例如钨钛合金的、铂、钇或铱氧化物的第一导电层541a和例如钼的、钨钛合金的、铂、钇或铱氧化物的第二导电层541b来形成。103.检测结构536在靠近固定部分520b的可变形结构520的可移动部分520a的边缘处在第二绝缘层533上延伸。104.检测结构536在这里包括多个检测单元543，该多个检测单元543沿着可变形结构520的可移动部分520a的外围圆周连续并且彼此分离布置。105.每个检测单元543在这里是弯曲的条带并且由单独的堆叠形成，该堆叠包括：导电材料的下检测电极545；压电检测区域547；以及导电材料的上检测电极549。下检测电极545例如为铂，并且在第二绝缘层533上延伸；压电检测区域547具有例如小于或等于10的低相对介电常数、例如小于0.05的损耗角正切(特别是等于0.002)、以及在0.5μm至3μm的范围内的厚度(特别是1μm)的压电材料，并且在下检测电极545的侧面上的第二绝缘层533和下检测电极545上延伸。上检测电极549例如为钼，为钨钛合金，为铂、钇或铱氧化物，并且覆盖压电检测区域547。106.类似于压电mems致动器150、350，压电检测区域547在这里为氮化铝(aln)，具有线性和非滞后特性，并且具有高检测电压/机械应力比率。107.然而，压电检测区域547可以为不同的压电材料，例如，氧化锌、聚偏二氟乙烯(pvdf)或陶瓷压电材料。108.这里，如图15中可见的，检测单元543被配置，使得每个检测单元543的上检测电极549与相邻检测单元543的下检测电极545直接电接触。换言之，检测单元543彼此串联电连接。109.压电mems致动器500也包括周向围绕检测结构535的钝化区域550(图14)。类似于压电mems致动器150、350的钝化区域81，钝化区域550在这里由形成压电检测区域547的相同的压电材料形成，因此带来针对压电mems致动器150、350已描述的相同优势。110.压电mems致动器500还包括金属磁道(这里未示出)，该金属磁道允许针对其偏置将致动结构535连接到驱动电路，并且允许将检测结构536连接到感测电路。111.驱动电路和感测电路可以被集成在管芯505中，或被集成在一个或多个分离的管芯中，并且可以包括一个或多个控制单元。112.连续的检测单元543中的第一检测单元的下检测电极545(这里未示出)连接到参考电压(例如接地)，并且连续的检测单元543中的最后检测单元的上检测电极549(也未示出)连接到电压读出设备。113.因此，压电mems致动器500可以被用作压电微机械超声换能器(pmut)，以获得例如飞行时间测量设备来例如测量在可变形结构520与被放置在压电mems致动器500附近的物体或障碍物之间的距离。114.在使用中，驱动电路在上致动电极541与下致动电极537之间施加偏置电压，以便以本身已知的方式引起压电致动区域539和可变形结构520的可移动部分520a的变形。特别地，偏置电压可以具有例如等于可变形结构520的共振频率的高频，例如高于20khz。115.类似于上文中关于压电致动器150、350所描述的，可变形结构520的变形在检测结构536中生成机械应力。如上所述，检测结构536被布置在可变形结构520的可移动部分520a的外围部分中、邻近于可变形结构520的固定部分520b，该可变形结构520与轴承部分510构成整体，并且因此表示用于可变形结构520的约束区域。116.在存在机械应力的情况下，压电检测区域547在下检测电极545与上检测电极549之间生成检测电压，该检测电压可以由感测电路以已知的方式来感测和测量。117.此外，可变形结构520的变形也生成压力波，该压力波从可变形结构520通过围绕压电mems致动器500的介质(例如，空气、水或其他流体)传播。118.如果压力波碰到障碍物，则压力波的部分反弹并且再次到达压电mems致动器500。入射在可变形结构520的可移动部分520a上的压力波的部分修改可变形结构520的变形程度。因此，机械应力改变，并且因此，检测电压也改变。119.检测电压的改变可以被感测电路使用。例如，感测电路可以被配置为测量在压力波的生成与压力波的反弹并且入射在压电mems致动器500上的部分的检测之间的时间间隔。时间间隔例如使用被存储在存储器中的校准参数来转换，以计算在可变形结构520与障碍物之间的距离。120.类似于针对压电mems致动器150的检测结构90所描述的，压电mems致动器500的检测结构536可以生成高检测电压；因此压电mems致动器500可以在监测可变形结构520的变形中具有高灵敏度。121.此外，检测单元543的串联连接允许检测电压具有高值，因此允许还增加压电mems致动器500在监测可变形结构520的变形中的灵敏度。122.图13至图15的压电mems致动器500可以通过与参考图2至图10所描述的用于制造压电mems致动器150的步骤类似的制造步骤来获得，因此不再进一步描述。123.图16示出了本压电mems致动器(这里由600指示)的不同实施例，该压电mems致动器600具有与压电mems致动器500类似的基本结构和功能；因此共用的元件用相同的附图标记来指定。124.详细地说，压电mems致动器600也形成在管芯505中，在顶视平面图中，管芯505这里具有矩形形状。同样在这里，管芯505包括围绕腔体515(这里不可见)的轴承部分510和可变形结构520。125.此外，压电mems致动器600包括致动结构535和检测结构536。在该实施例中，除了多个检测单元543之外，检测结构536还包括多个测试检测结构605。126.测试检测结构605各自由相应的堆叠(这里未示出)形成，该堆叠类似于形成检测单元536的堆叠，并且测试检测结构605在致动结构535上延伸。127.详细地说，这里，在顶视平面图中，测试检测结构605具有各自圆形形状，并且彼此同心，并且可以以类似于检测单元543的方式串联连接，或可以彼此电分离。128.测试检测结构605还连接到感测电路(未示出)。129.由于测试检测结构605被布置在致动结构535上并且因此与其构成整体，因此测试检测结构605能够直接检测致动结构535的变形，特别是致动压电区域539的变形。130.因此，测试检测结构605可以被用来验证致动结构535被驱动电路正确地偏置和致动。例如，测试检测结构605可以被用作诊断工具以验证压电mems致动器600的正确功能，从而增加其可靠性。131.图17示出了本压电mems致动器(这里由650指示)的不同实施例。压电mems致动器650类似于图16的压电mems致动器600，其中，这里由655指示的测试检测结构是网格形的。132.图18示出了本压电mems致动器(这里由680指示)的不同实施例。压电mems致动器680具有与压电mems致动器600、650类似的基本结构；然而，共用的元件用相同的附图标记来指定。133.详细地，管芯505在这里具有在顶视平面图中的矩形，并且包括可变形结构685，该可变形结构685具有可移动部分685a和固定部分685b。134.这里，穿过腔体690从腔体515延伸并且与其连通，通过可变形结构685的可移动部分685a的中心部分，直到管芯505的第一表面505a。135.压电mems致动器680的致动结构535围绕可移动部分685a的中心部分在可变形结构685的可移动部分685a上延伸。136.检测结构536由多个检测单元543和测试检测结构695形成。在该实施例中，测试检测结构695具有各自圆形形状，并且在致动结构535上围绕穿过腔体690延伸。测试检测结构695可以类似于压电mems致动器600的检测结构605而串联连接，或可以彼此电分离。137.类似于上文中所描述的，压电mems致动器680可以被用作pmut。压电mems致动器680可以在所需的可变形结构685的上侧与下侧之间的流体连通的特定应用中有用。138.图19示出了本压电mems致动器(这里由700指示)的不同实施例。压电mems致动器700具有与压电mems致动器500类似的基本结构；因此，共用的元件用相同的附图标记来指定。139.详细地说，压电mems致动器700也具有绕轴a的圆柱对称性，并且形成在管芯705中，该管芯705具有第一表面705a和第二表面705b，并且包括围绕腔体715的轴承部分710，以及可变形结构720，该可变形结构720具有悬置在腔体715上的可移动部分720a和固定到轴承部分710的固定部分720b。140.管芯705由多层结构725形成，该多层结构725包括半导体材料的基底730、例如氧化物的第一绝缘层733、半导体材料的结构层735、和例如氧化物的第二绝缘层738。141.基底730是中空圆柱体，并且由管芯705的第二表面705b向下界定以及由第一上表面705a向上界定。142.第一绝缘层733具有例如介于3μm至4μm之间的厚度，并且包括在基底730上延伸的第一部分734a，以及在腔体715上延伸的第二部分734b。143.结构层735具有例如介于5μm至40μm之间的厚度，并且在第一绝缘层733上延伸。144.第二绝缘层738在结构层735上延伸并且由管芯705的第一表面705a向上界定。145.这里也是圆柱形状的腔体715从管芯705的第二表面705b延伸直到第一绝缘层733。因此，基底730横向界定腔体715，形成轴承部分710。146.第一绝缘层733、结构层735和第二绝缘层738形成可变形结构720。147.mems压电致动器700还包括致动结构740和检测结构745，致动结构740和检测结构745由可变形结构720支撑，特别是由可移动部分720a支撑。148.类似于压电mems致动器500的致动结构535，致动结构740在可变形结构720的可移动部分720a的中心处、在第二绝缘层738上延伸，并且由夹在下致动电极742与上致动电极743之间的压电致动区域741形成。149.检测结构745包括多个检测单元750，多个检测单元750中的每个检测单元在可变形结构720的可移动部分720a靠近固定部分720b的边缘处连续延伸(类似于图13的检测单元536)，但这里被掩埋在可变形结构720中。150.详细地说，每个检测单元750由下检测电极752、压电检测区域754和上检测电极756来形成。151.下检测电极752包括第一掺杂区域752a和第一金属区域752b，该第一掺杂区域752a延伸贯穿结构层735的厚度，例如钼的第一金属区域752b在第一绝缘层733中延伸、与第一掺杂区域752a直接电接触。152.压电检测区域754由形成压电mems致动器500的压电检测区域547的相同的压电材料形成，例如为氮化铝，并且在第一金属区域752b上的第一绝缘层733中延伸。153.上检测电极756由以下来形成：例如钼的第二金属区域756a，在压电检测区域754上的第一绝缘层733中延伸；第二掺杂区域756b，延伸贯穿结构层735的厚度；以及导电材料的传导通孔756c，在第二掺杂区域756b与第二金属区域756a之间并且与第二掺杂区域756b和第二金属区域756a直接电接触的第一绝缘层733中延伸。154.压电mems致动器700具有例如3μm的钝化区域760，该钝化区域760在第二绝缘层738上延伸并且围绕致动结构740。155.压电mems致动器700还包括导电材料的检测通孔765和致动通孔770。检测通孔765延伸通过钝化区域760和第二绝缘层738到结构层735，并且包括与相应的检测单元750的第一掺杂区域752a直接电接触的第一检测电极通孔765a、以及与相应的检测单元750的第二掺杂区域756b直接电接触的第二检测电极通孔765b。156.致动通孔770延伸通过钝化区域760，并且包括与下致动电极742直接电接触的第一致动电极通孔770a和与上致动电极743直接电接触的第二致动电极通孔770b。157.检测通孔765可以被用来串联连接检测单元750，并且与致动通孔770一起被用于将致动结构740与驱动电路连接以及被用于将检测结构745与感测电路连接。158.在使用中，压电mems致动器700具有与压电mems致动器500、600、650、680类似的功能。然而，这里，钝化区域760由单层或多层的氧化物制成，该单层或多层的氧化物例如包括硬性小于氮化铝的teos、氧化铝或未掺杂的硅酸盐玻璃(usg)，被用来形成压电mems致动器500的钝化区域550。因此，与致动结构535相比，在相同的偏置电压处，压电致动区域741被较少约束，并且更可变形，从而提高压电mems致动器700的灵敏度。159.在下文中，根据实施例，压电mems致动器700的制造被描述。为了清楚起见，图20至图26示出了在连续制造步骤中的压电mems致动器700的一半的放大横截面。然而，鉴于上文中所描述的压电mems致动器700的对称性，整个压电mems致动器700的制造对于本领域技术人员而言将是清楚的。160.图20示出了具有第一表面800a和第二表面800b的半导体材料(旨在形成结构层735)的第一晶片800。详细地说，第一掺杂区域752a和第二掺杂区域756b已经形成在第一晶片800中并且从第一晶片800的第一表面800a延伸。例如，第一掺杂区域752a和第二掺杂区域756b利用通过第一表面800a的掺杂离子的注入来形成。在该实施例中，第一掺杂区域752a和第二掺杂区域756b具有相同的厚度，例如，介于5μm至40μm之间。161.在图21中，第一金属区域752b、压电检测区域754和第二金属区域756a以本身已知的方式来形成在第一晶片800的第一表面800a上、第一掺杂区域752a上。162.然后，图22，例如通过光刻、蚀刻和沉积步骤，在第一晶片800的第一表面800a上形成传导通孔756c和第一绝缘层733。因此，形成检测单元750。163.随后，图23，半导体材料(旨在形成基底730)的第二晶片805被接合到第一绝缘层733。164.第一晶片800、第一绝缘层733和第二晶片805形成工作结构807。165.例如通过在第一晶片800的第二表面800b上的研磨，工作结构807被上下翻转和变薄，以暴露第一掺杂区域752a和第二掺杂区域756b。第一晶片800的剩余部分形成结构层735。166.在图24中，第二绝缘层738沉积在第一晶片800的第二表面800b上，并且类似于图4和图5，构成致动结构740并且包括下致动电极742、压电致动区域741和上致动电极743的堆叠形成在第二绝缘层738上。167.随后，图25，第一导电通孔区域810形成在第二绝缘层738中，与第一掺杂区域752a和第二掺杂区域756b直接电接触。168.在图26中，钝化区域760被形成并且覆盖第二绝缘层738、第一导电通孔区域810和致动结构740。此外，第二导电通孔区域815通过钝化区域760形成，以便与第一导电通孔区域810接触(因此形成检测通孔765)或与下致动电极742和上致动电极743接触(因此形成致动通孔770)。169.然后，图27，第二晶片805从暴露的表面805a被选择性蚀刻，直到第一绝缘层733，因此形成腔体715。横向界定腔体715的第二晶片805的剩余部分形成基底730。170.工作结构807然后被切成小块，并且在常规的电连接和封装步骤之后每个管芯形成压电mems致动器700。171.借助于图20至图27中所示的制造步骤，致动结构740和检测结构745被集成在压电mems致动器700的分离部分上。因此，被采用以获得检测结构745和致动结构740的制造步骤彼此不干扰，因此允许整个制造过程的更好的控制和可靠性。172.图28示出了本压电mems致动器的不同实施例，这里由850指示。压电mems致动器850具有与压电mems致动器800类似的结构；因此共用的元件用相同的附图标记来指定。173.详细地说，压电mems致动器850也形成在管芯705中，该压电mems致动器850包括轴承部分710和可变形结构855，该可变形结构855由可移动部分855a和固定部分855b形成，并且压电mems致动器850包括致动结构740和检测结构745。174.管芯705由多层结构860形成，该多层结构860包括围绕腔体715的基底730、第一绝缘层865和结构层735。175.第一绝缘层865具有在基底730上延伸的第一部分866a和在腔体715上延伸的第二部分866b。176.减重腔体870从腔体715延伸并且与其连通、通过第一绝缘层865的中心部分、直到在致动结构740下面的结构层735。177.压电mems致动器850在使用中具有改善的可靠性。实际上，在使用中，当可变形结构855受到变形时，在致动结构740下面不存在第一绝缘层865，避免了可能由机械应力引起的第一绝缘层865的分层和/或破裂的风险。178.压电mems致动器850可以通过与图20至图27中所示的以及在上文针对压电mems致动器700所描述的步骤类似的步骤来制造。179.详细地说，压电mems致动器850可以从图20的第一晶片800开始并且执行图21和图22中所示的以及以上所描述的步骤来制造。180.然后，图29，第一绝缘层733从第一晶片800的第一表面800a被选择性地移除，以便仅覆盖第一晶片800的外围部分900和检测单元750，并且暴露第一晶片800的中心部分901。181.随后，图30，第二晶片805被接合到第一绝缘层865，形成包括减重腔体870的工作结构907。182.工作结构907然后被上下翻转，第一晶片800变薄，类似于参考图23所描述的，并且第二绝缘层738和致动结构740被形成。183.最后的制造步骤然后被执行，以获得压电mems致动器850，类似于以上针对压电mems致动器700所描述的。184.最后，清楚的是，可以对压电mems致动器150、350、500、600、850、680、700、850、微流体阀300、400、用于控制微流体阀的方法、以及在不背离如所附权利要求中所限定的本公开的范围的情况下本文中所描述和所说明的制造方法进行修改和变化。185.例如，所描述的不同实施例可以被组合以便提供另外解决方案。186.例如，可变形结构105可以由除膜之外的在特定应用中可用的结构形成，例如由悬臂、隔膜或具有特别构造的结构形成。187.主动致动结构65可以使用单压电晶片材料具有双压电晶片特性，例如，在欧洲专利申请ep 3441358a1中所描述的。188.根据所需的变形和应用，形成可变形结构和收缩结构的层可以具有不同的厚度。189.此外，流体通道可以具有不同的形状。190.控制单元320可以被集成在压电mems致动器150中或体290；390中；或由独立式设备(例如asic)形成。191.此外，压电mems致动器150、350的下致动电极和下检测电极可以由独特的导电区域形成。192.例如，清楚的是，在上文所描述的压电mems致动器700、850的制造过程可以以已知的方式来修改，以获得不同的压电mems致动器，例如，mems微镜，如图31中所示的。193.这里，由950指示的压电mems致动器的可变形结构855也包括可移动结构955，该可移动结构955通过弹性结构(这里未示出但本身是已知的)悬置在穿过腔体957中。194.可移动结构955利用结构层735的部分735a在多层结构860中形成。195.在该实施例中，可移动结构955包括加强支柱960，该加强支柱960在腔体715中和在减重腔体870中延伸，并且该加强支柱960这里由第一绝缘层865的接合部分866c和由基底730的加强部分730a形成。196.压电mems致动器950还包括例如金属(诸如金或铝)的或由介电材料的堆叠形成的反射区域965，在结构层735的部分735a上、在可移动结构955上延伸，并且被配置为反射入射到其上的光束。197.在使用中，以已知的方式，偏置电压可以被施加到致动结构740，以引起可变形结构855的变形，如以上所解释的，并且因此引起可移动结构955的旋转，这样入射在反射区域960上的光束可以沿着所需的方向(例如单向或双向地)被反射。198.上述各种实施例可以被组合以提供另外的实施例。如果需要采用各种专利、申请和出版物的概念来提供还另外的实施例，则实施例的方面可以被修改。可以根据以上详细的描述来对实施例进行这些和其他改变。通常，在以下权利要求中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制于说明书和权利要求中所公开的特定实施例，而应被解释为包括连同该权利要求所享有的等同的全部范围的所有可能的实施例。因此，权利要求不受本公开限制。