包括埋腔的微型流体MEMS设备及其制造过程的制作方法

包括埋腔的微型流体mems设备及其制造过程技术领域1.本公开涉及一种包括埋腔的微型流体mems设备及其制造过程。特别地，在下面的描述中，将参考基于压电技术的流体喷射设备(诸如用于打印应用的喷墨头)、微型致动器(诸如微型泵)等。背景技术：2.然而，经过适当的修改，该微型流体设备也可以用于除墨水之外的流体的发射，例如，用于生物或生物医学领域的应用，用于在制造用于生物分析的传感器中生物材料(例如，dna)的局部应用，用于织物或陶瓷装饰，以及用于3d打印和添加制造应用。3.此外，它可以是不同的微型致动器，例如微型开关等。4.用mems(微型机电系统)技术处理的多种类型的流体喷射设备是已知的。5.这些设备目前是通过在最终制造步骤中耦接大量预处理和组装的部件而形成的。6.例如，图1示出了喷射设备1，该喷射设备1包括喷嘴部分2、腔室部分3和分配部分4，由相互叠加和结合的相应的半导体晶片形成。7.喷嘴部分2具有喷射通道10(也称为喷嘴10)并且向下界定流体容纳腔室11。8.腔室部分3由硅的主体5和例如氧化硅的膜层6形成。流体容纳腔室11横向由主体5界定并且向上由膜层6界定。流体容纳腔室11上方的膜层6的区形成膜7。膜层6具有的厚度使得它可以偏转。9.分配部分4由硅制成并且向上界定致动器腔室12，该致动器腔室12向下由膜层5封闭并且叠加在流体容纳腔室11和膜7上。分配部分4具有供应通道13，通过膜层6中的对应开口14与流体容纳腔室11连通。10.压电致动器15布置在致动器腔室12中的膜7上方。压电致动器15包括相互叠加的一对电极21、22，具有在其间延伸的压电层20，例如pzt(pb，zr，tio3)。11.喷射设备1可以包括并排延伸的多个流体容纳腔室11，该多个流体容纳腔室11由壁19横向间隔开，但是在端部相互连接，如图2中示出的，该图2示出了用虚线的多个供给通道13和用实线的多个喷射通道10。12.在使用中，待喷射的流体或液体通过供应通道13提供给流体容纳腔室11(箭头23)；压电致动器15通过电极21、22(适当地偏置)以此类方式被控制使得产生膜7朝向流体容纳腔室11的内部的偏转和流体朝向喷嘴10的移动，导致朝向喷射设备1的外部的液滴的受控喷射(箭头24)。13.然后，压电致动器15被控制在相反的方向上，从而增加流体容纳腔室11的体积并且导致进一步的流体被抽出。14.通过周期性地重复压电致动器15的致动，获得了更多液滴的喷射。15.可以如专利申请us 2017/182778中描述的那样制造喷射设备1。其中描述的制造过程提供了用于至少部分预处理的耦接三个。16.此耦接(例如，通过结合技术)一般需要高精度以便在晶片之间以及在其中形成的功能元件之间获得良好的对准。17.此外，使用三个晶片是昂贵的，并且在一些情况下，可能导致产量问题和技术困难。18.专利申请us 2020/0324545描述了一种用于制造流体喷射设备的过程，该流体喷射设备使用两个硅晶片和由干膜形成的喷嘴板。尽管此解决方案解决了使用三个硅晶片的问题，但是它仍有待改善，因为喷嘴板的材料并不总是能够确保技术过程的可重复性和均匀性，这在一些应用中是有用的，并且可能与一些液体不相容。此外，将聚合材料用于喷嘴板可能与零件在低温或高温下操作的应用不相容。技术实现要素：19.根据本公开，提供了一种微型流体设备及其制造过程。20.本公开涉及一种设备，该设备包括：具有掩埋空腔的衬底；在衬底的至少一部分上的膜层，该膜层包括不可渗透的多晶部分和可渗透的多晶部分；耦接到衬底的致动器，膜在掩埋空腔和致动器之间；至少在致动器上方的帽；以及与掩埋空腔流体连通的多个通过开口。附图说明21.为了更好地理解本公开，现在参考附图，纯粹通过非限制性示例的方式来描述本公开的一些实施例，在附图中：22.图1是已知流体喷射设备的横截面；23.图2是沿着图1的剖面线ii-ii截取的水平横截面视图；24.图3a至图3i是根据实施例在随后的制造步骤中通过流体喷射设备的横截面；25.图4a至图4d相应地是图3a至图3i的设备在图3a、图3b、图3c和图3i的制造步骤中的俯视平面图；26.图5a至图5i是根据另一个实施例在随后的制造步骤中通过流体喷射设备的横截面；27.图6a至图6i是处于与具有相同字母a至i的图对应的制造步骤中的图5a至图5i的设备的缩小比例的俯视平面图；28.图7a至图7d是图5a至图5i的设备在对应于图5b、图5g、图5h和图5i的制造步骤中相应地沿着图6b、图6g、图6h和图6i的剖面线7a-7a、7b-7b、7c-7c和7d-7d截取的横截面；29.图8示出了图3d的放大细节；以及30.图9a和图9b相应地是在图3c之后的制造步骤中和在对应于图3d的制造步骤中，图3a至图3i的设备的变型的横截面。具体实施方式31.以下描述涉及示出的布置；因此，诸如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”、“右”、“左”的表达与附图相关，并且不意图以限制的方式。32.图3a至图3i和图4a至图4c涉及用于制造第一微型流体设备(例如墨水或其他液体喷射头)的制造步骤。33.图3a示出了第一晶片30，其已经经过初始处理步骤以在衬底31上方形成牺牲层32；承载层33在牺牲层32上方延伸并且具有延伸穿过牺牲层32向下到衬底31的部分34。34.承载层33的部分34形成封闭壁(在下文中也称为阻挡壁34)，其横向围绕牺牲层32的由32a指示的牺牲部分，在该牺牲部分处将形成空腔，如下面详细解释的。35.例如，阻挡壁34形成中空的矩形壁，如图4a的俯视图中用虚线表示的。36.特别地，为了形成图3a和图4a的结构，这里是单晶硅的衬底31可以经受氧化以形成这里是氧化硅的牺牲层32。牺牲层32在期望形成阻挡壁34的地方被选择性地蚀刻。承载层33外延生长在牺牲层32上，并且在移除的区中，直接生长在衬底31上，形成阻挡壁34。37.如下面描述的，根据要形成的结构的期望深度，牺牲层32可以具有包括在0.5μm和5μm之间的厚度。38.根据预期的设计特征，承载层33可以具有包括在1μm和20μm之间的厚度。39.在图3b和图4b中，承载层33被蚀刻以形成释放孔36，例如通过干法蚀刻。40.释放孔36延伸穿过承载层33的厚度，并且具有例如直径d包括在0.5μm和2μm之间的圆形区域。释放孔36的数量和距离使得它们在随后的释放步骤中允许蚀刻剂的均匀流动并且保持承载层33的足够的机械坚固性。例如，为了获得长度等于25μm的膜，可以形成沿着线布置的四个释放孔36。41.一般来说，基于技术考虑，释放孔36可以分布在牺牲部分32a的期望形成空腔的整个区域中。42.在图3c和图4c中，可渗透层37沉积在第一晶片30的表面上。可渗透层37例如是通过lpcvd(低压化学气相沉积)沉积的可渗透多晶硅，厚度包括在0.06μm和0.2μm之间。例如，如us 5,919,364a中所描述的，通过lpcvd沉积的厚度减小的多晶硅具有以微型孔为特征的结构，该微型孔使其可渗透并且允许液体和蒸汽(特别是蚀刻剂，诸如hf-氢氟酸蒸汽)流动。43.特别地，可渗透层37覆盖释放孔36的壁和底部。44.然后，使用蚀刻剂(例如气相hf)来蚀刻牺牲部分32a。由于可渗透层37的渗透性，蚀刻剂穿过该可渗透层37并且移除布置在释放孔36下方的牺牲部分32a。以此方式，形成了掩埋空腔38。45.阻挡壁34在这里横向停止牺牲层32的蚀刻，将其限制到牺牲部分32a，并且因此形成界定掩埋空腔38的壁。46.随后，如图3d所示，通过外延沉积密封层39来密封掩埋空腔38，密封层39覆盖承载层33并且填充释放孔36。47.为此，例如，沉积厚度包括在2μm和25μm之间的多晶硅层，随后可以对其进行平面化和减薄，以获得期望的最终厚度，例如在1μm和24μm之间变化的厚度。48.在密封释放孔36的期间，可渗透层37形成阻挡掩埋空腔38内部多晶硅沉积的屏障。49.在此步骤中，可渗透层37一般改变结晶状态，并且在密封过程结束时，它呈现不再可渗透的结构，而是多晶的结构。50.此外，在密封过程结束时，可渗透层37(以下称为不可渗透多晶层37’)具有比承载层33和密封层39更小尺寸的晶粒。51.特别地，平均而言，它可以具有比承载层33和密封层39小一个数量级的晶粒。例如，不可渗透多晶层37’的晶粒可以具有100-500nm的尺寸，而承载层33和密封层39的晶粒可以是500-5000nm。52.此外，如图8的细节中所示，由于密封层39的生长过程，不可渗透多晶层37’的底部可以相对于承载层33的底部表面稍微突出，这里形成各种非常小的台阶43。53.在图3e中，绝缘层40沉积在密封层39上方。54.例如，绝缘层40可以是通过cvd、化学气相沉积沉积的氧化硅层，诸如teos(原硅酸四乙酯)，厚度约为0.5μm。55.承载层33、不可渗透多晶层37’、密封层39和绝缘层40形成膜层41，该膜层41在掩埋空腔38上形成膜42。56.在图3f中，具有例如图1的压电致动器15中示出的结构的致动器元件45形成在膜42上。57.特别地，底部电极层(例如，由沉积在其上的厚度包括在5nm和50nm之间的tio2层和厚度包括在30nm和300nm之间的pt层形成)沉积在绝缘层40上。然后，沉积压电层(例如pzt-pb、zr、tio3-层)，具有包括在0.5μm和3.0μm之间(通常为1μm或2μm)的厚度。随后，在压电层上方沉积顶部电极层，例如pt或ir或iro2或tiw或ru，厚度包括在30nm和300nm之间。然后，顶部电极、压电层和底部电极层被图案化，以已知且未示出的方式形成包括底部电极和顶部电极的叠层46。58.特别地，除了外围框架之外，叠层46几乎覆盖了整个膜42。59.然后沉积一个或多个绝缘和保护层，例如usg、sio2或sin或al2o3层，单层或叠加，厚度包括在10nm和1000nm之间，形成保护层47。60.选择性地移除保护层47，以形成接触开口；然后以本身已知的方式沉积并且图案化金属层以形成与叠层46的顶部电极和底部电极直接电接触的接触区域48。金属层还形成仅示意性示出的导电迹线和焊盘50，用于致动器元件45的电连接。61.在图3g中，流体开口51形成在第一晶片30中，在掩埋空腔38上方。62.为此，以选择性的方式蚀刻膜层41，首先通过掩模蚀刻绝缘层40的氧化物，然后通过干法蚀刻密封层39的硅、不可渗透的多晶层37’和承载层33，直到到达掩埋空腔38。63.例如，流体开口51形成在掩埋空腔38的第一端，使得其可以从外部触及。64.此外，结合和密封区域53形成在晶片30的顶部表面上、绝缘层40和/或密封层39上。65.结合和密封区域53可以是聚合材料，诸如bcb(苯并环丁烯)或其他合适的材料，并且可以通过沉积和限定或通过模制来形成。66.然后，图3h，预处理的帽晶片55通过结合和密封区域53结合到第一晶片30的顶部面。67.由此形成复合晶片60。68.帽晶片55已经被预处理，以便已经具有比致动器元件45更大面积的凹部56，并且由意图耦接到结合和密封区域53的突出边缘57界定。69.此外，帽晶片55已经具有在凹部56外部的通过开口58。70.凹部56和通过开口58布置成使得当帽晶片55结合到第一晶片30时，凹部56布置在致动器元件45上方，形成再次由56指示的致动器腔室，并且通过开口58布置成与流体开口51连续，形成通常是供应通道的第一流体通道59。71.帽晶片55还可以具有用于触及焊盘50的开口61。72.此外，从背面蚀刻第一晶片30，例如通过干法蚀刻衬底31的材料。73.因此形成了第二流体通道62，这里是出口喷嘴，其完全穿过衬底31并且到达掩埋空腔38，例如在其与流体开口51相对的第二端处。74.因此，掩埋空腔38现在通过第一流体通道59和第二流体通道62两者与外部连接并且形成再次由38指示的流体空腔室。75.由于流体腔室38是通过部分移除牺牲层32而获得的，所以针对流体腔室38的期望深度决定了牺牲层32的厚度。76.如图3i和图4d中所示，复合晶片60然后可以被切割以形成微型流体设备65。77.在切割之后，图3i和图4d的微型流体设备65因此包括由衬底31、牺牲层32、承载层33和绝缘层40形成的单片主体80。78.单片主体80具有限定第一面80a(附图中的顶部面)和第二面80b(附图中的底部面)的外围表面。79.帽元件81在单片主体80上方延伸并且附接到第一面80a。80.膜42包括底部层，该底部层包括多个第一多晶区90和多个第二多晶区91。81.第一多晶区90由不可渗透多晶层37’和密封层39的填充部分形成，并且包括面向流体腔室38的具有较细晶体结构的部分(在不可渗透多晶层37’处)和具有较粗晶体结构的覆盖部分。82.第二多晶区91(通常是相连的)由承载层33形成并且具有较粗的晶体结构。以此方式，微型流体设备65仅由两个晶片(第一晶片30和帽晶片55)形成，并且因此具有简化的结构，可以用更简单的步骤和降低的成本形成。83.在使用中，并且以本领域技术人员已知的方式，由于致动器元件45的致动导致的膜42的变形，流体可以进入第一流体通道59，穿过流体腔室38，并且离开第二流体通道62(反之亦然)。84.特别地，通过布置结合和密封区域53中的一个，使得其围绕凹部56，在第一晶片30和帽晶片55相互结合之后，致动器腔室56被紧密封闭并且致动器元件45与外部环境安全绝缘。85.此外，通过将结合和密封区域53中的一个布置成使得其围绕流体开口51，在第一晶片30和帽晶片55相互结合之后，第一流体通道59相对于设备的其余部分，特别是致动器腔室56紧密封闭。86.图5a至图5i、图6a至图6h和图7a至图7d涉及用于制造另一个微型流体设备(例如微型泵)的制造步骤。87.图5a和图6a示出了第一晶片130，其已经经历了初始处理步骤，以在衬底131上方形成牺牲层132和在其上方的承载层133。88.衬底131可以是例如单晶硅；牺牲层132可以是通过热氧化获得的氧化硅，并且具有包括在0.5μm和5μm之间的厚度(基于要形成的流体腔室的期望深度)；并且承载层133可以是外延生长的，并且基于膜期望的弹性和电阻特征，可以具有包括在1μm和20μm之间的厚度。89.在图5b、图6b和图7a中，承载层133被蚀刻以形成释放孔136a-136c。90.特别地，这里，形成了膜释放孔136a、多个入口释放孔136b和多个通道释放孔136c。蚀刻可以是干法蚀刻。91.在示出的示例中，如图6b的俯视图中可见，膜释放孔136a具有圆形形状，其直径d1约等于要形成的膜的直径并且例如包括在1μm和10μm之间。92.入口释放孔136b沿着封闭线布置在膜释放孔136a的外部。入口释放孔136b可以具有任何形状，例如圆形、正方形、矩形(或其他形状)，其直径或边长包括在0.5μm和2μm之间，并且可以几个μm(通常从0.1μm到0.2μm)的相互距离布置，类似于针对图3b的释放孔36所描述的。在示出的示例中，入口释放孔136b具有圆环扇形的形状并且沿着与膜释放孔136a同心的圆周布置。例如，圆周(这里是内圆周)可以具有包括在20μm和100μm之间的直径d2。93.通道释放孔136c沿着将膜释放孔136a连接到入口释放孔136b的圆周的径向方向布置。在此实施例中，通道释放孔136c沿着四条径向线布置，彼此成45°放置，但是其他布置也是可能的。通道释放孔136c也可以具有圆形或方形形状(或其他形状)，其直径或边长包括在0.5μm和2μm之间，并且可以以相互距离(例如在0.2μm和0.4μm之间)布置。94.在图5c和图6c中，可渗透层137沉积在第一晶片130的表面上。可渗透层137例如是通过lpcvd(低压化学气相沉积)沉积的多晶硅，厚度包括在0.06μm和0.2μm之间。95.如上所述，可渗透层137具有以微型孔为特征的结构，并且因此可渗透液体和蒸汽。96.这里，可渗透层137覆盖膜释放孔136a、入口释放孔136b和通道释放孔136c的壁和底部。97.在图5d和图6d中，使用蚀刻剂(例如气相hf)来蚀刻牺牲层132。例如，执行时间蚀刻。98.由于可渗透层137的渗透性，蚀刻剂穿过可渗透层137并且移除牺牲层132的布置在释放孔136a-136c下方的部分，且部分地横向移除牺牲层132的部分(为了简单起见，以图5d中未示出的方式)。99.以此方式在膜释放孔136a下方形成掩埋空腔138。100.入口沟槽170形成在入口释放孔136b下方；事实上，它们彼此足够接近，以沿着连续线(这里是圆周)移除牺牲层132的材料，该连续线具有沿着其延伸的入口释放孔136b。101.此外，连接通道171(在图6d中为四个)形成在通道释放孔136c下方。同样在这里，通道释放孔136c彼此足够接近，以使得沿着通道释放孔136c的四个径向方向无缝地移除牺牲层132的材料。然后，连接通道171在掩埋空腔138和入口沟槽170之间延伸，并且流体连接掩埋空腔138和入口沟槽170。102.这在图6d中表示，其中为了图示清楚，掩埋空腔138、入口沟槽170用实线表示。连接通道171用虚线表示。103.随后，如图5e和图6e所示，通过外延生长密封层139来密封掩埋空腔138，该密封层139覆盖承载层133并且填充释放孔136a-136c。104.为此，例如，沉积厚度包括在2μm和25μm之间的多晶硅层，随后可以对其进行平面化和减薄。在示出的实施例中，释放孔136a-136c外部的密封层139的硅被完全移除。105.一般来说，释放孔136a-136c外部的密封层139的移除可能不完全，类似于针对图3e的密封层39发生的情况。106.同样在这里，在此步骤中，可渗透层137形成掩埋空腔138内部的多晶硅沉积的阻挡物，并且改变其晶体结构，变成具有比密封层139更小的晶粒尺寸的不可渗透多晶层，并且在下文中由137’指示。107.在图5f和图6f中，绝缘层140沉积在密封层139上方；形成致动器元件145并且形成电连接，如下文详细讨论的。108.绝缘层140在这里也可以是厚度约为0.5μm的teos(原硅酸四乙酯)层。109.承载层133、不可渗透多晶层137’、密封层139和绝缘层140因此形成膜层141，该膜层141在掩埋空腔138上形成膜142。110.致动器元件145可以以以上方面参考图3f描述的方式形成，并且因此包括未示出的底部电极、压电层和顶部电极。111.这里，从图6f可见，致动器元件145具有大体上环形的形状，其包括彼此周向间隔开的多个部段，并且沿着膜142的外围(圆周)边缘延伸(图6f)。112.在图5f中，保护层147沉积在致动器元件145上方并且在将要形成触点的地方打开，如前面参考图3f所描述的。113.然后沉积并且图案化金属层以形成接触区域(在图5f中，一般由148指示，并且在图6f中，由148a指示针对与底部电极的接触，并且由148b指示针对与顶部电极的接触)。还以对本领域技术人员来说显而易见的方式形成导电迹线149和焊盘150a、150b(图6f)。114.在图5g、图6g和图7b中，流体开口151形成在第一晶片130中。115.流体开口151环形地延伸到膜层141中并且与入口沟槽170竖直对准地布置。替代地，可以形成完整环形的单个流体开口151。116.为此，以选择性方式蚀刻膜层141，首先通过蚀刻保护层147和绝缘层140，然后通过在入口释放孔136b(图5f)处干法蚀刻密封层139和不可渗透多晶层137’的硅，直到到达入口沟槽170。117.由此形成连接通道171，并且使掩埋空腔138通过沟槽170与外部连通(图6g、图7b)。118.在图5h、图6h和图7c中，结合和密封区域153形成在晶片130的顶部表面上。119.然后，先前处理的帽晶片155通过结合和密封区域153结合到第一晶片130的顶部面，从而形成复合晶片160。120.特别地，帽晶片155具有面积大于致动器元件145的凹部156；凹部156由耦接到结合和密封区域153的突出边缘157界定。121.此外，帽晶片155已经具有多个通过开口158，该多个通过开口布置在凹部156的外部并且跨越突出边缘157。122.凹部156和流体开口151被布置成使得当帽晶片155结合到第一晶片130时，凹部156布置在致动器元件145上方，形成再次由156指示的致动器腔室，并且通过开口158布置成与流体开口151连续。通过开口158和流体开口151一起形成第一流体通道159，通常是供应通道，通过入口沟槽170和连接通道171直接连接到流体腔室138。123.帽晶片155还可以以未示出的方式具有用于触及焊盘150的开口。124.以此方式，致动器腔室156相对于外部和由流体腔室138、连接通道171和第一流体通道159限定的流体路径密封，并且紧密地封闭致动器元件145。125.在图5i、图6i和图7d中，例如通过干法蚀刻从背面蚀刻第一晶片130。126.由此形成了通常为出口开口的第二流体通道162，，完全跨越衬底131并且到达流体腔室138，例如在中心。127.因此，流体腔室138现在通过第一流体路径171-170-159和第二流体通道162两者与外部连接。128.复合晶片160然后可以被切割以形成微型流体设备165。129.在切割之后，图5i、图6i和图7d的微型流体设备165包括单片主体180，该单片主体180具有限定第一面180a(图5i中的顶部面)和第二面180b(图5i中的底部面)的外围表面。130.单片主体180在这里由衬底131、牺牲层132、承载层133和绝缘层140形成。131.帽元件181在单片主体180上方延伸并且附接到单片主体180的第一面180a。132.在此情况下，膜142由第一多晶区190和第二多晶区191形成。133.第一多晶区190包括具有较细晶体结构的不可渗透多晶层137’和具有较粗晶体结构的密封层139的填充部分。134.类似于密封层139，第二多晶区191由承载层133形成，围绕第一多晶区190并且具有较粗的晶体结构。135.在使用中，并且以本领域技术人员已知的方式，通过致动致动器元件145，膜142可以被偏转，以便通过第一流体通道159和连接通道170朝向流体腔室138抽吸流体；然后，液体可以通过第二流体通道162被朝向外泵送(反之亦然)。136.特别地，在使用期间，致动器腔室156是紧密封闭的，并且结合和密封区域153将致动器元件145与外部环境安全地绝缘。137.根据不同的实施例，在形成密封层之前，绝缘层可以沉积在可渗透层上。138.例如，图9a示出了图3a至图3i的微型流体设备的变型，处于图3c和图3d的制造步骤之间的中间制造步骤中。139.详细地，这里，在形成掩埋空腔38之后，例如氧化物的绝缘层44沉积在可渗透层37上方。140.然后，图9b，密封层39形成并且覆盖承载层33、可渗透层37和绝缘层44，填充释放孔36。141.在此情况下，可渗透层37倾向于保持先前的渗透性和结晶状态特征。142.由于仅使用两个晶片，所描述的微型流体设备可以以低成本和更简单的方式制造，减少了晶片之间的对准操作，并且因此具有高产量。143.此外，与三晶片过程相比，仅处理两个晶片允许使用更少数量的掩模。144.最后，清楚的是，在不脱离权利要求中限定的本公开的范围的情况下，可以对微型流体设备和本文描述和示出的制造过程进行修改和变化。145.例如，入口通道和出口通道可以从容纳流体腔室38、138的主体的同一面延伸。146.此外，微型流体设备可以具有单个入口/出口通道并且作为流体回路中的缓冲器操作。147.如图2中所示，微型流体设备可以包括多个流体腔室，特别是在制造喷墨头的情况下，该多个流体腔室流体腔室并排布置并且与端部连接。148.例如，所描述的不同实施例可以被组合以提供进一步的解决方案。例如，图9a和图9b的变型也适用于图5a至图5i的微型流体设备。149.微型流体设备(65；165)可概括为包括：单片主体(80；180)，其具有限定第一面(80a；180a)的外围表面；单片主体中的流体腔室(38；138)；第一流体开口(51；151，170)，其从单片主体的外围表面延伸并且与流体腔室流体连通；帽元件(81；181)，其在单片主体上方延伸并且附接到第一面；致动器腔室(56；156)，其在帽元件和单片主体的第一面之间延伸；单片主体中的膜区域(42；142)，膜区域在第一面和流体腔室之间延伸；压电致动器元件(45；145)，其在致动器腔室内部在膜区域上方在第一面上延伸，其中膜区域(42；142)包括至少一个第一区(90；190)和一个第二区(91；191)，至少一个第一区(90；190)包括面向流体腔室的具有第一晶体结构的多晶硅的第一部分(37；137’)和覆盖第一部分并且具有第二晶体结构的多晶硅的第二部分(39；139)，并且第二区(91；191)包括面向流体腔室(38；138)的具有第三晶体结构的多晶硅的第三部分(33；133)，第一晶体结构具有比第二晶体结构和第三晶体结构更小的平均粒度。150.至少一个第一区(90，190)可以被第二区(91；191)包围。151.至少一个第一区(90)可以包括多个第一区并且第二区(91)可以包括多个孔(36)，每个孔围绕相应的第一区(90)。152.膜区域(42；142)可以包括叠层，该叠层包括硅的承载层(33；133)、硅的可渗透层(37；137)、硅的密封层(39；139)和绝缘层(44)绝缘材料，其中在第一区(90，190)，可渗透层(37；137)可以形成第一部分，绝缘层(44；144)可以覆盖可渗透层(37；137)和密封层(39；139)可以形成第二部分并且可以覆盖绝缘层(44；144)，并且在第二区，承载层(33；133)可以形成第三部分，可渗透层(37；137)可以覆盖承载层(33；133)并且绝缘层(44)可以覆盖可渗透层(37；137)。153.第二区(91)，密封层(39)可以覆盖绝缘层(44)。154.该至少一个第一区(90，190)可以形成相对于第二区(91；191)朝向流体腔室(38；138)的内部突出的台阶(43)。155.第一流体开口(51；151)可以在流体腔室(38；138)和单片主体(80；180)的第一面(80a，180a)之间延伸，微型流体设备(65；165)可以进一步包括在第二面(80b；180b)和流体腔室(38；138)之间延伸穿过单片主体(80；180)的第二流体开口(62；162)。156.微型流体设备可以形成流体喷射设备、微型泵、微型开关、流体缓冲设备。157.用于制造微型流体设备的过程可以概括为包括：在半导体衬底(31；131)上形成牺牲层(32；132)；在牺牲层上形成承载层(33；133)，该承载层是不可渗透半导体材料；选择性地移除承载层以形成延伸穿过承载层的至少一个释放开口(36；136a)；在至少一个释放开口中形成可渗透半导体材料的可渗透层(37；137)；穿过至少一个释放开口中的可渗透层(37；137)选择性地移除牺牲层(32；132)并且形成流体腔室(38；138)；用不可渗透半导体填充材料填充该至少一个释放开口，从而形成单片主体(80；180)，该单片主体具有限定第一面(80a；180a)的外围表面，并且包括在第一面和流体腔室之间延伸的膜区域(42；142)；在单片主体的第一面上、在膜区域上形成压电致动器元件，形成延伸到承载层(33，133)中直到流体室的第一流体开口(51；151)；以及将帽元件附接到单片主体的第一面，该帽元件具有凹部，该凹部与单片主体一起限定了围绕压电致动器元件的致动器腔室。158.该膜区域(42；142)可以包括至少一个第一区(90；190)和一个第二区(91；191)，该至少一个第一区(90；190)包括面向流体腔室的第一晶体结构的多晶硅的第一部分(37；137’)和覆盖第一部分并且具有第二晶体结构的多晶硅的第二部分(39；139)，并且第二区(91；191)可以包括面向流体腔室(38；138)的第三晶体结构的多晶硅的第三部分(33；133)，第一晶体结构具有比第二晶体结构和第三晶体结构更小的平均粒度。159.形成可渗透层(37；137)可以包括通过lpcvd沉积多晶硅层。160.可渗透层(37；137)可以具有在0.06μm和0.2μm之间的厚度。161.填充至少一个释放开口可以包括外延生长密封层(39；139)。162.密封层(39；139)可以具有2μm到25μm之间的厚度。163.该过程可以进一步包括，在选择性移除牺牲层(32；132)并且在填充至少一个释放开口(34；134)，沉积诸如氧化硅的绝缘层(44)。164.上述各种实施例可以组合以提供其他实施例。如果需要，可以修改实施例的各方面以采用各种专利、申请和出版物的概念来提供更进一步的实施例。165.鉴于以上具体实施方式，可以对实施例进行这些和其他改变。一般来说，在下面的权利要求中，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公开的具体实施例，而是应被解释为包括所有可能的实施例以及这些权利要求被授权的等效物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。