用于传感器或麦克风装置的微机械构件的制作方法

本发明涉及一种用于传感器或麦克风装置的微机械构件。同样地，本发明涉及一种用于传感器或麦克风装置的微机械构件的制造方法。

背景技术：

1、从现有技术(例如de 10 2020 200 335 al)已知分别构造有凹腔的微机械构件，其中，在相应的凹腔中布置有至少一个可调整的、由硅制成的致动器电极和至少一个紧固在绝缘层上的、由硅制成的定子电极。

技术实现思路

1、本发明实现一种用于传感器或麦克风装置的、具有权利要求1的特征的微机械构件和一种用于传感器或麦克风装置的微机械构件的、具有权利要求11的特征的制造方法。

2、本发明实现这样的微机械构件或者配备有这些微机械构件的传感器或麦克风装置，在所述微机械构件中，它们的与所配属的致动器电极相互作用的定子电极由于其(不一定仅在)相邻的绝缘层上的紧固而借助于穿过绝缘层伸出的至少一个支撑结构通过在定子电极和绝缘层之间构造至少一个中间间隙而更好地压力去耦合。在借助于本发明实现的微机械构件中，也减少了寄生电容，如以下还更准确地说明的。尤其是，在根据本发明的微机械的构件中，其定子电极甚至在绝缘层显著地弯曲的情况下也不/几乎不一起弯曲。因此，在根据本发明的微机械构件中，定子电极甚至在过载的情况下也具有更高的稳定性。这提高了借助于本发明实现的传感器装置的测量准确性并且降低了其容易出错性。此外，本发明在用其实现的微机械构件上实现了附加的布线平面，所述附加的布线平面实现具有完全环绕的蚀刻停止边界的凹腔区域的制造。

3、在微机械构件的一种有利的实施方式中，至少一个中间间隙分别具有从定子电极延伸至绝缘层的间隙宽度，该间隙宽度大于等于5nm。如根据随后的说明变得明确地，这改进了定子电极的压力去耦合并且导致寄生电容的减少。

4、优选地，至少一个支撑结构在绝缘层的远离定子电极定向的侧上分别具有一加宽部。这确保定子电极借助于穿过绝缘层伸出的至少一个支撑结构稳定和可靠地紧固在绝缘层上。

5、有利地，穿透绝缘层的至少一个支撑结构可以介质密封地与绝缘层连接。由此也可以实现定子电极借助于穿过绝缘层伸出的至少一个支撑结构介质密封地紧固在绝缘层上。

6、例如，绝缘层可以由氮化硅、富硅的氮化硅、氮氧化硅、碳化硅和/或氧化铝作为至少一种电绝缘的材料制成。在这种情况下，绝缘层相对于常规的、通常用于蚀刻二氧化硅的液态或气态的蚀刻介质具有高的耐蚀刻性。这使得通过蚀刻存在于定子电极和绝缘层之间的二氧化硅使在所述定子电极和绝缘层之间的至少一个中间间隙暴露变得容易。

7、在微机械构件的另一有利的实施方式中，凹腔在其远离绝缘层定向的侧上由膜的膜内侧限界，其中，在存在于膜的远离薄膜内侧定向的膜外侧上的压力与存在于凹腔中的参考压力之间存在压力差时，膜向外拱曲或者向内拱曲，并且致动器电极悬挂在膜的膜内侧上。因此，具有悬挂在膜的膜内侧上的致动器电极的膜可以用于测量存在于膜的膜外侧上的压力或者用于探测在膜的膜外侧上出现的声波。因此，微机械构件的在这里所说明的实施方案可以用于多数的传感器和麦克风装置。

8、以优选的方式，悬挂在膜的膜内侧的致动器电极由硅层结构化，其中，伸进凹腔中的至少一个膜止挡结构由相同的硅层结构化，使得对于伸进凹腔的至少一个膜止挡结构而言可分别定义一朝向致动器电极定向的内边缘和锚固在凹腔的至少一个侧壁上的外边缘，并且可借助于至少一个膜止挡结构限界膜到凹腔中的向内拱曲。这也可以解释为：借助于向内拱曲到凹腔中的膜的支撑/抵挡(这借助于至少一个膜止挡结构进行)来减少/防止膜的过度拱曲、尤其是在其膜夹紧的区域中的过度拱曲，所述过度拱曲以常规的方式通常会导致膜的损坏。因此，在这里所说明的微机械构件的实施方式中，膜可以相对大面积地和/或薄地构造，而这不会关联到由于膜到凹腔中的过度拱曲而引起膜的高的损坏风险。凹腔的侧壁可以理解为凹腔的从膜的膜内侧延伸至绝缘层的壁。

9、例如，在至少一个膜止挡结构中，相应的膜止挡结构的内边缘与相同的膜止挡结构的外边缘的相应最小间距可以大于等于50nm。在这种情况下，至少一个膜止挡结构可以用于可靠地防止膜到凹腔中的过度拱曲。

10、替代地或者补充地，在唯一的膜止挡结构或者膜止挡结构中的至少一个的远离膜定向的侧上，也可以将参考电极紧固在绝缘层上，其中，可截取或者可提供关于存在于参考电极和所配属的膜止挡结构之间的参考电容的参考传感器信号。因此，膜止挡结构也可以用于实施参考测量以调准或者验证借助于致动器电极和定子电极实施的测量，并且在将膜贴靠在膜止挡结构上之后在将支撑结构使用在膜止挡结构处/下方时，膜止挡结构可以用于测量更高的压力。

11、同样地，唯一的膜止挡结构或者膜止挡结构中的至少一个可以通过至少一个支撑结构紧固在绝缘层上，使得膜的偏移引起唯一的膜止挡结构或者膜止挡结构中的至少一个的弯曲和/或偏移，并且关于存在于参考电极和所配属的膜止挡结构之间的参考电容的参考传感器信号改变。这提高了至少一个膜止挡结构的可使用性。

12、通过实施用于传感器或麦克风装置的构件的相对应的制造方法也获得以上所说明的优点。要明确地指出，所述制造方法可以根据微机械构件的以上所解释的实施方式拓展。

技术特征：

1.一种用于传感器或麦克风装置的微机械构件，其具有：

2.根据权利要求1所述的微机械构件，其中，所述至少一个中间间隙(100)分别具有从所述定子电极(52)延伸至所述绝缘层(70)的间隙宽度，所述间隙宽度大于等于5nm。

3.根据权利要求1或2所述的微机械构件，其中，所述至少一个支撑结构(72)在所述绝缘层(70)的远离所述定子电极(52)定向的侧上分别具有加宽部。

4.根据以上权利要求中任一项所述的微机械构件，其中，穿透所述绝缘层(70)的所述至少一个支撑结构(72)与所述绝缘层(70)介质密封地连接。

5.根据以上权利要求中任一项所述的微机械构件，其中，所述绝缘层(70)由氮化硅、富硅的氮化硅、氮氧化硅、碳化硅和/或氧化铝作为至少一种电绝缘的材料制成。

6.根据以上权利要求中任一项所述的微机械构件，其中，所述绝缘层(70)由至少一种电绝缘材料构成，所述至少一种电绝缘材料分别具有小于10-8s/cm的电导率和/或大于108ω·cm的比电阻。

7.根据以上权利要求中任一项所述的微机械构件，其中，所述绝缘层(70)由至少一种电绝缘材料构成，所述至少一种电绝缘材料分别具有大于10-8s/cm的电导率和/或小于108ω·cm的比电阻。

8.根据以上权利要求中任一项所述的微机械构件，其中，所述凹腔(98)在其远离所述绝缘层(70)定向的侧上被膜(10)的膜内侧(10a)限界，并且所述膜(10)在压力差的情况下向外拱曲或者向内拱曲，所述压力差是在存在于所述膜的远离所述膜内侧(10a)定向的膜外侧(10b)上的压力(p)与存在于所述凹腔(98)中的参考压力(p0)之间的压力差，并且所述致动器电极(46)悬挂在所述膜(10)的所述膜内侧(10a)上。

9.根据权利要求6所述的微机械构件，其中，悬挂在所述膜(10)的膜内侧(10a)上的致动器电极(52)由硅层(36)结构化，并且伸进所述凹腔(98)中的至少一个膜止挡结构(48)由相同的所述硅层(36)结构化，使得对于伸进所述凹腔(98)中的所述至少一个膜止挡结构(48)而言能分别定义朝向所述致动器电极(46)定向的内边缘(48a)和锚固在所述凹腔(98)的至少一个侧壁上的外边缘(48b)，并且借助于所述至少一个膜止挡结构(48)能限界所述膜(10)到所述凹腔(98)中的向内拱曲。

10.根据权利要求7所述的微机械构件，其中，在所述至少一个膜止挡结构(48)中，相应的膜止挡结构(48)的所述内边缘(48a)与相同的所述膜止挡结构(48)的所述外边缘(48b)的最小间距(d)分别大于等于50nm。

11.根据权利要求7或8所述的微机械构件，其中，在唯一的膜止挡结构(48)或者所述膜止挡结构(48)的至少一个膜止挡结构的远离所述膜(10)定向的侧上，参考电极(120)紧固在所述绝缘层(70)上，其中，能截取或者能提供关于存在于所述参考电极(120)与所配属的膜止挡结构(48)之间的参考电容的参考传感器信号。

12.根据权利要求7至9中任一项所述的微机械构件，其中，唯一的膜止挡结构(48)或者所述膜止挡结构(48)中的至少一个通过至少一个支撑结构(73)紧固在所述绝缘层(70)上，使得所述膜(10)的偏移引起所述唯一的膜止挡结构(48)或者所述膜止挡结构(48)的至少一个的弯曲和/或偏移，并且关于存在于参考电极(120)与所配属的膜止挡结构(48)之间的参考电容的参考传感器信号改变。

13.一种用于传感器或麦克风装置的微机械构件的制造方法，其具有以下步骤：

14.根据权利要求11所述的制造方法，其具有附加的步骤：

15.根据权利要求12所述的制造方法，其中，悬挂在所述膜(10)的所述膜内侧(10a)上的所述致动器电极(46)由硅层(36)形成结构，并且伸进所述凹腔(98)中的至少一个膜止挡结构(48)由相同的硅层(36)结构化，使得对于伸进所述凹腔(98)中的所述至少一个膜止挡结构(48)而言能分别定义朝向所述致动器电极(46)定向的内边缘(48a)和锚固在所述凹腔(98)的至少一个侧壁上的外边缘(48b)，并且借助于所述至少一个膜止挡结构(48)限界所述膜(10)到所述凹腔(98)中的向内拱曲。

技术总结本发明涉及一种用于传感器装置或者麦克风装置的微机械构件，该微机械构件具有能调整地布置在凹腔(98)上和/或其中的、由硅制成的致动器电极(46)和布置在所述凹腔(98)中的、由硅制成的定子电极(52)，所述定子电极紧固在绝缘层(70)上，在凹腔(98)中存在真空或者至少一种气体，绝缘层(70)至少在定子电极(52)的远离致动器电极(46)定向的侧上限界凹腔(98)，定子电极(52)通过至少一个穿过绝缘层(70)伸出的、由硅制成的支撑结构(72)紧固在绝缘层(70)上，使得在定子电极(52)和绝缘层(70)之间存在至少一个中间间隙(100)，所述中间间隙具有真空或者凹腔(98)的至少一种气体。技术研发人员：H·韦伯,S·马赫,P·施莫尔林格鲁贝尔受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5