微机械结构元件制造技术

一种微机械结构元件(100)，所述微机械结构元件具有：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微机械结构元件


[0001]本专利技术涉及一种微机械结构元件。此外，本专利技术还涉及一种用于制造微机械结构元件的方法。

技术介绍

[0002]已知微机械压力传感器，在所述微机械压力传感器中，膜片夹紧在框架结构中，其中，该框架结构可以例如由硅块状材料(Silizium Bulk
‑
Material)(单晶硅晶片)制成或者但是在OMM技术(
‑
Mikromechanik，表面微机械)中制造。在使用OMM技术时，该框架通常由多晶硅构成。
[0003]由DE 10 2018 222 715 A1已知一种压力传感器，在该压力传感器中，膜片夹紧部(Membraneinspannung)不是由连续环绕的框架构成，而是由单个的锚结构构成。
[0004]尤其是在低压传感器的情况下，使用薄的和/或大的膜片，以便可以由此实现良好的测量灵敏性/响应灵敏性。为了使得这些传感器在较高的压力的情况下(例如在过载情况下)不受损伤，膜片尽管如此仍必须具有高稳定性。尤其是在膜片的夹紧区域上或者在膜片加固结构的棱边上，在过载情况下可能出现高的力，所述高的力可能导致膜片中的裂纹。

技术实现思路

[0005]本专利技术的任务在于，提供一种尤其在膜片方面得到改进的微机械结构元件。
[0006]根据第一方面，该任务借助一种用微机械结构元件来解决，该微机械结构元件具有：
[0007]‑
膜片；其中，
[0008]‑
该膜片在至少一个锚结构的区域中和/或在至少一个连接结构的区域中具有至少一个增强结构，该增强结构在几何形状方面以定义的方式构造，借助该增强结构以定义的方式增强膜片。
[0009]通过这种方式，膜片可以尤其相对于高压力负载是更稳健的，由此，膜片内的应力曲线可以有利地是最小化的。结果，通过这种方式能够在很大程度上避免例如由于高压力负载导致的、膜片的裂纹或损伤。
[0010]根据第二方面，该任务借助一种用于制造微机械结构元件的方法来解决，该方法具有下述步骤：
[0011]‑
提供膜片；其中，
[0012]‑
在该膜片中在至少一个锚结构的区域中和/或在至少一个连接结构的区域中构造至少一个增强结构，该增强结构在几何形状方面以定义的方式构造，借助该增强结构以定义的方式增强膜片。
[0013]微机械结构元件的优选扩展方案是从属权利要求的主题。
[0014]微机械结构元件的一种有利扩展方案的突出之处在于，增强结构构造为越过至少一个锚结构和/或至少一个连接结构以定义的方式重叠。有利地，通过这种方式可以更进一
步地改进增强结构的增强效果。
[0015]微机械结构元件的另外的有利扩展方案的突出之处在于，增强结构的凸起相对于剩余的膜片的横向尺寸与重叠区域的范围(Ausmaβ)和/或膜片的厚度有关。
[0016]微机械结构元件的另一种有利扩展方案的突出之处在于，增强结构在膜片的表面的上方和下方具有基本上相同的或者不同的横向尺寸。由此，对增强结构的各个区域进行具体的尺寸设计，由此可以更进一步地改进增强结构的增强效果。
[0017]微机械结构元件的另一种有利扩展方案的突出之处在于，增强结构构成整体地(integral)由一种材料构造。通过这种方式，能够基于广为人知的材料特性而非常准确地指定增强结构的增强效果。
[0018]微机械结构元件的另一种有利扩展方案的特征在于，增强结构包括被包围的至少一个附加元件。通过这种方式，可以通过两种不同材料的共同作用来更进一步地改进增强结构的增强效果。
[0019]微机械结构元件的另一种有利扩展方案的突出之处在于，至少一个附加元件布置在至少一个锚结构的区域中和/或布置在至少一个连接结构的区域中。通过这种方式，也可以更进一步地优化增强结构的增强效果。
[0020]微机械结构元件的另外的有利扩展方案的突出之处在于，增强结构由下述材料中的至少一种材料构造：Si、Ge、SiO2、Si3N4、GeO2、Ge3N4、SiC、Al2O3、富硅氮化硅。有利地，由此可以使用分别具有各自的材料参数的不同材料来实现增强结构，由此，例如也可以以优化的方式使用制造工艺来提供增强结构。
附图说明
[0021]下面根据多个附图借助其他特征和优点详细描述本专利技术。相同的或者功能相同的元件具有相同的附图标记。这些附图尤其旨在表明对于本专利技术而言重要的原理，而不一定按比例实施。为了更加清楚起见可以设置，并非所有附图标记都被绘入到所有附图中。
[0022]在附图中示出：
[0023]图1示出传统的微机械传感器的横截面视图；
[0024]图2示出图1的传统的微机械传感器的横截面视图，其具有形成裂纹的问题；
[0025]图3示出在膜片的夹紧区域中的、所提出的微机械结构元件的所提出的增强结构的多个视图；
[0026]图4示出在所提出的微机械结构元件的夹紧区域中的、所提出的增强结构的另外的替代变型；
[0027]图5示出在所提出的微机械结构元件的夹紧区域中的、所提出的增强结构的另外的变型；
[0028]图6示出在微机械结构元件的膜片的夹紧区域中的、所提出的增强结构的俯视图；
[0029]图7示出在所提出的微机械结构元件的膜片的夹紧区域中的、所提出的增强结构的俯视图；
[0030]图8示出在所提出的微机械结构元件的夹紧区域中的、所提出的增强结构的俯视图；
[0031]图9示出在所提出的微机械结构元件的膜片的加固区域中的、所提出的增强结构
的变型；
[0032]图10示出用于制造所提出的微机械结构元件的原理性流程。
具体实施方式
[0033]本专利技术的核心构思尤其在于，在夹紧区域中和/或在膜片的过渡部(例如加固结构)的区域中有针对性地这样增强微机械结构元件的膜片，使得在过载情况下尽可能不在膜片中形成裂纹。
[0034]在本专利技术的背景下的“锚结构”可以是多个彼此分离的锚结构或锚固结构或者是连贯的、一件式的或构成整体的锚区域或锚固区域。在下文中，为了简单起见，不再进行区分。
[0035]图1示出传统的微机械结构元件100的原理构造的横截面视图，微机械结构元件呈电容式微机械压力传感器的形式，如该电容式微机械压力传感器例如由DE 10 2018 222 715 A1已知的那样。可以看到衬底1(优选是硅衬底，例如硅晶片)，该衬底具有布置在该衬底上的层构造，该层构造主要具有功能层2和上牺牲层3。在此，借助并排布置的各个锚结构实现在夹紧区域11中对膜片的夹紧。在中间的加固区域12中对膜片10的加固通过一个或多个支撑结构来实现，所述支撑结构共同将在有效电容的下电极16上方的上电极15固定。这些支撑结构通过连接结构14与膜片10连接，并且通过这种方式引起对膜片10的局部加固。
[0036]图2示出如下场景：在该场景中，将高机械压力F施加到膜片10上。如果该压力F过高，则在最不利的情况下，可能在夹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微机械结构元件(100)，所述微机械结构元件具有：
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膜片(10)；其中，
‑
所述膜片(10)在至少一个锚结构(13)的区域中具有至少一个增强结构(20)，所述增强结构在几何形状方面以定义的方式构造，借助所述增强结构以定义的方式增强所述膜片(10)，
‑
其中，所述增强结构(20)在至少一个锚结构(13)的区域中包括被包围的至少一个附加元件(5)。2.根据权利要求1所述的微机械结构元件(100)，其特征在于，所述附加元件(5)完全被多晶硅包围。3.根据权利要求1或2所述的微机械结构元件(100)，其特征在于，各个单独的锚结构(13)的增强器结构(20)不连贯。4.根据上述权利要求中任一项所述的微机械结构元件(100)，其特征在于，所述增强结构(20)构造为越过所述至少一个锚结构(13)以定义的方式重叠。5.根据权利要求4所述的微机械结构元件(100)，其特征在于，所述增强结构(20)的凸起相对于剩余的膜片(10)的横向尺寸...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：