具有包含竖直纳米结构的膜的MEMS装置及其制造方法与流程

本公开的实施例涉及一种mems装置(mems：微机电系统)，其包括具有疏液(liquidrepellent)膜表面的膜，其中该膜具有疏油和疏水特性中的至少一种特征。

背景技术：

1、基于mems的系统是包含非常小的外形尺寸的小型化系统。例如，压力换能器可以被提供为mems装置，其中小膜可以将膜的机械振荡转换成电信号，或者反之亦然。mems压力传感器的示例可以是监测轮胎中的气压的轮胎压力传感器。另一示例可以是mems麦克风，其将诸如音乐或语音之类的声波(作为气压的示例)转换成电信号，然后可以将其转换成数字数据。相反，mems扬声器可以通过振动膜将数字数据转换为声音。

2、由于尺寸小型化，mems压力传感器需要环境保护，因为它们可能受到周围环境中多种环境入侵的影响，例如灰尘颗粒、水和湿气，从而导致鲁棒性水平降低和工作时间缩短。

3、例如，当前可用的基于mems的麦克风在暴露于液体(例如水滴、含盐液体、汗液或油)时经常会出现故障。如果含有导电颗粒(例如盐)的水滴通过底部声端口到达mems麦克风膜，当水蒸发时，这些颗粒可能会保留在底部膜表面，这通常可能会导致设备污染、腐蚀和/或电气短路(漏电)。如果这种现象长期发生，设备可能无法正常工作，从而导致鲁棒性降低和使用寿命缩短。

4、mems麦克风的底部膜通常具有包含亲水特性的平面表面，这对于平面硅表面来说是典型的。因此，水滴或其他液体倾向于吸附到膜表面上。在液体蒸发之后，包含在所述蒸发的液体中的固体材料(例如，盐、颗粒和其他污染物)可能保留在膜上。

5、保护mems麦克风的膜的常用解决方案是添加外部分立环境屏障(eb)组件，例如具有疏水/疏油特性的eb膜，并且其放置在覆盖声端口的封装盖的内部或外部。然而，该解决方案存在一些缺点，例如生产成本高、封装尺寸大、声学性能低以及应用范围有限。

6、因此，期望提供一种具有包括疏液膜表面和固有疏油和/或疏水特性而没有上述缺点的膜的mems装置。

技术实现思路

1、可以通过本文公开的mems装置以及根据独立权利要求的用于制造mems装置的对应方法来实现。从属权利要求中提出了进一步的实施例和有利方面。

2、一方面涉及一种mems装置，其包括衬底，所述衬底包括垂直延伸的通孔和覆盖所述通孔的水平延伸的膜结构，其中所述膜结构包括用于提供疏液膜表面的多个竖直纳米结构。

3、另一方面涉及一种用于制造mems装置的方法，该方法包括提供包括第一衬底表面和相对的第二衬底表面的衬底的步骤，其中该衬底包括布置在第一衬底表面处的牺牲层。该方法还包括将纳米压印结构化到牺牲层中的步骤，以及通过将第一材料沉积到经结构化的牺牲层上来填充纳米压印的步骤。该方法还包括将腔体结构化在衬底中的步骤，该腔体被定位为与经填充的纳米压印相对并且在第二衬底表面与牺牲层之间延伸。该方法还包括通过穿过腔体去除牺牲层来释放经填充的纳米压印的步骤，从而产生水平延伸的膜，该膜包括延伸到腔体中的竖直纳米结构。

4、又一方面涉及一种用于制造mems装置的方法，该方法包括以下步骤：提供具有第一衬底表面和相对的第二衬底表面的衬底，以及在第一衬底表面中生成竖直纳米结构。该方法还包括将腔体结构化在衬底中的步骤，该腔体被定位为与竖直纳米结构相对，并且从第二衬底表面延伸到位于腔体与竖直纳米结构之间的剩余衬底部分，从而生成膜结构，该膜结构在腔体之上水平延伸并且其中集成有竖直纳米结构，其中竖直纳米结构背对腔体。

技术特征：

1.一种mems装置(100)，包括：

2.根据权利要求1所述的mems装置(100)，

3.根据权利要求1或2所述的mems装置(100)，

4.根据前述权利要求中任一项所述的mems装置(100)，

5.根据前述权利要求中任一项所述的mems装置(100)，

6.根据前述权利要求中任一项所述的mems装置(100)，

7.根据前述权利要求中任一项所述的mems装置(100)，

8.根据前述权利要求中任一项所述的mems装置(100)，

9.根据前述权利要求中任一项所述的mems装置(100)，

10.根据权利要求1至8中任一项所述的mems装置(100)，

11.根据权利要求9或10所述的mems装置(100)，

12.根据前述权利要求中任一项所述的mems装置(100)，

13.一种用于制造mems装置(100)的方法，所述方法包括：

14.根据权利要求13所述的方法，

15.根据权利要求13所述的方法，

16.一种用于制造mems装置(100)的方法，该方法包括：

17.根据权利要求16所述的方法，

18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，

19.根据权利要求13至18中任一项所述的方法，

技术总结本公开涉及一种MEMS装置(100)，其包括衬底(110)，所述衬底(110)包括垂直延伸的通孔(120)和覆盖所述通孔(120)的水平延伸的膜结构(130)，其中所述膜结构(130)包括多个竖直纳米结构(150)，用于提供疏液膜表面。本公开还涉及用于制造这种MEMS装置(100)的方法。技术研发人员：H·S·瓦西斯托,S·安辛格尔,F·斯特雷布受保护的技术使用者：英飞凌科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1