具有声能反射中间层的微机电声换能器的制作方法

文档序号:11143025
具有声能反射中间层的微机电声换能器的制造方法与工艺

本发明涉及一种用于生成和/或检测可听波长谱中的声波的MEMS声换能器,其具有:载体衬底;构造在载体衬底中的空腔,所述空腔具有至少一个开口;以及多层压电隔膜结构,其跨越空腔的开口并且在其边缘区域中与载体衬底连接,使得其能够为了生成和/或检测声能而相对于载体衬底振动,其中隔膜结构至少局部地在横截面中包括第一和第二压电层。另外,本发明涉及一种用于生成和/或检测可听波长谱中的声波的芯片、尤其是硅芯片,其具有多个彼此阵列式布置和/或可彼此分开激励的MEMS声换能器。



背景技术:

术语MEMS表示微机电系统。

MEMS声转换器可以被构造成麦克风和/或扬声器。声生成或声检测通过MEMS声换能器的以可振动方式被支承的隔膜来进行。该隔膜可以为了生成声波而通过压电执行器被置于振动中。这样的微扬声器通常必须生成高的空气体积位移,以便实现显著的声压级。这样的微扬声器例如从DE 10 2012 220 819 A1中公知。

但是可替代地,MEMS声换能器也可以被构造成麦克风,其中在此,对隔膜的声激励通过压电元件被转换成电信号。这样的MEMS麦克风例如从DE 10 2005 008 511 A1中公知。



技术实现要素:

本发明的任务是提供一种MEMS声换能器以及一种具有这样的MEMS声换能器的芯片,借助于它,可以增强压电效应。

该任务通过具有独立权利要求的特征的MEMS声环能器以及备以及芯片来解决。

根据本发明,提出了一种用于生成和/或检测可听波长谱中的声波的MEMS声换能器。因此,MEMS声换能器优选地被构造成MEMS扬声器 和/或MEMS麦克风。MEMS声换能器包括具有空腔的载体衬底。该空腔具有至少一个开口。该空腔优选地具有两个尤其是彼此在载体衬底的两个相对侧处构造的开口。载体衬底尤其是被构造成优选闭合的框。MEMS声换能器还包括多层压电隔膜结构。在此,隔膜结构具有多个彼此固定连连接的层,所述层中的至少一个层具有压电特性。隔膜结构跨越空腔的开口。此外,隔膜结构在其边缘区域中与载体衬底连接,使得隔膜结构能够为了生成和/或检测声能而相对于载体衬底、尤其是框振动。隔膜结构包括至少局部地——即在俯视图中不必延伸到其整个面上——在横截面中具有第一压电层和尤其是在高度方向上与第一压电层间隔开布置的第二压电层。第二压电层在侧视图中优选地被布置在第一压电层之上,使得第二压电层相对于第一压电层而言优选地位于第一压电层的背向载体衬底的区域中。

在两个压电层之间的区域中布置有中间层。这两个压电层至少之一可以直接与中间层贴合或者可替代地也可以通过另外的层与中间层间隔开。中间层被构造为使得借助于其之前由于声阻抗在隔膜结构与接界的空气之间构造的隔膜结构的交界面处已被反射的声能而能够再次向该交界面方向反射。由此增强了隔膜结构的压电效应。因此,中间层被构造为声能反射性的和/或增强隔膜结构的压电效应。

在声能从第一介质、尤其是隔膜结构向第二介质、尤其是与隔膜结构接界的空气转移的情况下,尤其是在两种介质的声阻抗大不相同时出现阻抗问题。这在隔膜结构和接界的空气的情况下情况如此。由于该原因,声能中的一部分在这两种介质处、即在隔膜结构与同其接界的空气之间的交界面处被再次反射或反射回。由此在声生成和/或声检测时降低了隔膜结构的效率。为了例如在声生成时改善从隔膜结构到空气的声能传输,如前面提到的那样在两个压电层之间布置中间层。在此,中间层的声阻抗值相对于两个压电层至少之一被选择为使得在交界面处向空气反射的声能通过中间层再次向交界面的方向反射。由此,可以从隔膜结构将更大的声能传输到空气。有利的是,中间层或压电层至少之一彼此具有大的阻抗差。

有利的是,中间层与两个压电层至少之一相比具有较小的厚度。由此,中间层与两个压电层至少之一之间的阻抗差有利地被扩大,使得更多声能可以被中间层反射。

对隔膜结构的压电效应的增强尤其是可以在中间层由氧化硅、氮化硅和/或多晶硅制成时实现。这些材料与公知压电材料相比具有较小厚度,使 得中间层的声能反射特性可以得到提高。

为了能够实现中间层与两个压电层至少之一之间尽可能大的阻抗差,有利的是,两个压电层至少之一由锆钛酸铅和/或氮化铝制成。

在本发明的一个有利的改进方案中,两个压电层分别被嵌入在下电极层与上电极层之间。因此,在横截面图中,隔膜结构有利地从载体衬底出发具有第一下电极层、第一压电层、第一上电极层、中间层、第二下电极层、第二压电层和第二上压电层。

为了将具有自己的相应下电极层和/或上电极层的两个压电层彼此电去耦合,有利的是,中间层被构造为介电的。由此,可以节省附加的电绝缘层。

为了保护隔膜结构免受外部影响,隔膜结构在其背向载体衬底的侧至少部分地被钝化层覆盖。

由于载体衬底优选地由硅构成并且因此被构造为导电的,因此有利的是,在载体衬底与隔膜结构的下电极层之间的区域中布置尤其是由氧化硅制成的电绝缘层。

隔膜结构有利地包括尤其是由多晶硅制成的隔膜层。隔膜层优选地延伸到构造在载体衬底中的空腔的整个开口上。在被构造成麦克风的MEMS声换能器的情况下,隔膜层通过从外部入射到隔膜层上的声能被置于振动。在被构造成扬声器的MEMS声换能器的情况下,隔膜层为了生成可听波长谱中的声波借助于可相应激励的压电层被置于振动。为了不负面地影响中间层的声能反射特性,有利的是,隔膜层优选地布置在第一压电层之下的区域中——即尤其是载体衬底与第一下电极层之间——或者第二压电层之下的区域中——即尤其是与第二压电层的最上面的电极层贴合——。

有利的是,隔膜结构在其背向载体衬底的侧具有多个和/或被构造为彼此不一样深的接触凹陷。所述接触凹陷优选地在横截面图中从隔膜结构的上侧延伸直到分别不同的电极层中。由此,两个压电层可以通过相应的下电极层和上电极层被激励和/或电信号可以被分接。

处于相同原因有利的是,在接触凹陷中布置电连接元件。所述电接线元件与它们延伸到的相应电极层电连接。附加地或可替代地,电连接元件在横截面图中从隔膜结构的上侧通过接触凹陷的两个侧壁至少之一延伸直到其底部。

还有利的是,载体衬底在俯视图中形成尤其是闭合的框。载体衬底的空腔因此在两个相对的侧分别具有开口,由此形成载体衬底的框形状。

附加地或可替代地,有利的是,隔膜结构尤其是在框的内部空间和/或在其背向载体衬底的侧具有至少一个缺口。在该缺口的区域中,优选至少两个压电层被去蚀。因此,隔膜结构在俯视图中具有至少一个压电有源区域以及至少一个尤其是由缺口形成的无源区域。因此,仅仅有源区域是可压电激励的。与之不同,无源区域仅仅无源地随着与其连接的有源区域一起运动。

所述至少一个压电有源区域和所述至少一个无源区域优选地在隔膜结构的俯视图中形成尤其是曲折形、条形、n条形和/或螺旋形的图案。由此,隔膜结构可以在MEMS声换能器的z方向上执行更大冲程,由此可以生成更高声压。

压电有源区域优选地被构造为使得其在被构造成扬声器的MEMS声换能器的情况下能够将隔膜结构激励为振动。而由于被去蚀的压电层而不再能够被压电激励的无源区域仅仅通过激励性压电有源区域一起运动。

有利的是,缺口被构造为使得压电有源区域在俯视图中具有至少一个与框连接的锚定端部和/或至少一个可相对于其在z方向上振动的自由端部。自由端部因此可以相对于锚定端部在MEMS声换能器的z方向上执行特别大的冲程。

为了MEMS声换能器的z方向上的冲程提高,有利的是,有源区域在俯视图中具有至少一个尤其是条形的换向区段。附加地或可替代地,有利的是,在换向区域的横截面图中,在两个压电层至少之一的情况下,两个电极层之一相对于与其对应的压电层非对称地布置。通过电极层相对于与其对应的压电层的该非对称布置,换向区段或有源区域在施加电压时可以围绕其纵轴扭转。由此可以有利地提高有源区域在MEMS声换能器的z方向上的冲程。

另外,隔膜结构的z冲程也可以通过如下方式来提高:有源区域在俯视图中具有至少一个第一换向区段、第二换向区段和/或构造在这两者之间的偏转区段。在此,锚定端部优选地构造在第一换向区段的背向偏转区段的末端处,并且自由端部构造在第二换向区段的背向偏转区域的末端处。由于偏转区段,有源区域的自由端部因此可以有利地在MEMS声换能器的z方向上偏转较大长度。

为了能够将有源区域在其锚定端部直到其自由端部之间的长度构造为尽可能长的,有利的是,偏转区段在俯视图中将两个换向区段偏转为彼此成1°至270°的角范围、尤其是偏转90°或180°。

在本发明的一个有利的改进方案中,隔膜结构在俯视图中具有多个、尤其是彼此可分开激励的换能器区域。一体化的隔膜结构的所述换能器区域优选地具有彼此不同的大小和/或不同的图案。被构造为不一样大的换能器区域可以被构造为高音喇叭或低音喇叭。

为了将两个相邻的换能器至少部分地彼此去耦合和/或为了支撑由多个换能器区域构成的一体化的隔膜结构,有利的是,载体衬底在俯视图中具有至少一个尤其是构造在框的内部空间中的支撑元件。该支撑元件因此优选地被布置为支撑两个相邻换能器区域之间的隔膜结构。如果两个换能器区域之一被激励为振动,则两个换能器区域之间的连接区域由支撑元件来支承,使得与其相邻的换能器秋雨不振动或者仅仅部分地一起振动。此外,由此避免了被构造成非常大的隔膜结构的撕裂。

当支撑元件以其朝向隔膜结构的端部与隔膜结构固定连接时,两个彼此相邻的换能器区域可以非常有效地同彼此振动去耦合。但是可替代地,同样有利的可能是,两个彼此相邻的换能器区域不完全彼此去耦合。因此,同样有利的可能是,支撑元件以其朝向隔膜结构的端部与隔膜结构松散地贴合或者在MEMS声换能器的z方向上与隔膜结构间隔开。

为了将两个相邻换能器区域声学地去耦合,有利的是,将支撑元件构造成壁,该壁将空腔优选地划分成至少两个空腔区域。

根据本发明,提出了一种用于生成和/或检测可听波长谱中的声波的芯片、尤其是硅芯片,该芯片具有多个彼此阵列式布置和/或可彼此分开激励的MEMS声换能器。这些MEMS声换能器至少之一是根据前面的描述构造的,其中所述特征可以单独地或者以任意组合存在。

有利的是,这些MEMS声换能器中的至少两个被构造为不一样大的,具有不同形状和/或不同图案。

附图说明

本发明的另外的优点在下面的实施例中予以描述。附图:

图1以横截面示出了MEMS声换能器的基本实施例的截取部分;

图2示出了具有起隔膜层作用的钝化层的MEMS声换能器的第二实施 例的横截面图;

图3示出了具有增强层的MEMS声换能器的第三实施例的横截面图,该增强层由下绝缘层形成和/或在纵向上仅仅部分延伸到载体衬底的开口之上;

图4示出了具有增强层的MEMS声换能器的第四实施例的横截面图,该增强层由上绝缘层形成和/或在纵向上延伸到空腔的整个开口之上;

图5示出了具有增强层的MEMS声换能器的第五实施例的横截面图,该增强层由上绝缘层形成和/或在纵向上仅仅部分延伸到空腔的开口之上;

图6a-6f示出了用于制造在图5中示出的第五实施例的MEMS声换能器的各个方法步骤;

图7和8以立体图示出了MEMS声换能器的两个不同实施例;

图9示出了图7和/或8中所示的实施例的有源区域的横截面;

图10时候除了根据图8中所示实施例的多个彼此阵列式布置的MEMS声换能器的俯视图;以及

图11示出了具有一体式隔膜结构的MEMS声换能器的另一实施例的横截面图,该隔膜结构具有多个、尤其是在z方向上通过至少一个支撑元件被支承的换能器区域。

具体实施方式

为了定义下面描述的各个元素之间的关系,参考对象的分别在附图中示出的位置来使用诸如之上、之下、上、下、其之上、其之下、左、右、垂直和水平之类的相对术语。不言自明的是,这些术语在不同于装置和/或元素的在附图中所示位置时可以改变。因此,例如在参考装置和/或元素在附图所示的逆反取向时,在下面附图描述中被规定为之上的特征现在将会被布置在之下。所使用的相对术语因此仅仅用于简化地描述在下面描述的各个装置和/或元素之间的相对关系。

图1以横截面、尤其是在隔膜结构5与MEMS声换能器1的被构造成框的载体衬底2之间的连接区域中示出了声换能器1的细节截取部分。MEMS声换能器被构造为生成和/或检测可听波长谱中的声波。

因此,MEMS声换能器1被构造成MEMS扬声器和/或MEMS麦克风。

根据图1,MEMS声换能器1包括尤其是由硅制成的载体衬底2。载体衬底2——例如如图2中所示实施例中那样——被构造成尤其是闭合的 框。因此,载体衬底2包括在图1中仅仅部分示出的空腔3或腔体。空腔3包括第一开口4,该第一开口4被隔膜结构5跨越。在其背向隔膜结构5的侧,空腔3具有第二开口6。空腔3至少在从第一开口4出发的区域中向第二开口6方向伸展。

隔膜结构5根据图1包括多个固定彼此连接的层。在其边缘区域7中,隔膜结构5在其朝向载体衬底2的侧与载体衬底2固定连接。隔膜结构5因此可以为了生成和/或检测声能在MEMS声换能器1的z方向上、即根据图1中所示取向在纵向上相对于位置固定的载体衬底2振动。

为了在扬声器应用的情况下通过相应电激励将隔膜结构5激励为振动和/或为了在麦克风应用中将隔膜结构5的外部激励振动转换成电信号,隔膜结构5被构造成多层压电隔膜结构。隔膜结构5因此根据图1中所示横截面图包括第一压电层8和第二压电层9。两个压电层8、9不必一定被构造为在隔膜结构5的整个表面之上为连续的。可替代地,其可以具有中断,所述中断将在下面的实施例中予以进一步阐述。

两个压电层8、9优选由锆钛酸铅(PZT)和/或氮化铝(AlN)制成。为了能够在换向两个压电层8、9时检测电信号和/或为了能够通过施加电压主动地换向两个压电层8、9,两个压电层8、9分别被嵌入在两个电极层10、11、12、13之间。因此,第一压电层8在其朝向载体衬底2的侧具有第一下电极层10并且在其背向载体衬底2的侧具有第一上电极层11。同样,在第二压电层9处,在其朝向载体衬底2的侧布置有第二下电极层12并且在其背向载体衬底2的侧布置有第二上电极层13。

此外,隔膜结构5根据图1中所示实施例可以包括隔膜层14。隔膜层14向隔膜结构5赋予了较高的刚性和/或强度。在扬声器应用的情况下,隔膜层14由两个压电层8、9激励为振动。隔膜层14优选地由多晶硅制成和/或根据图1中所示的实施例布置在第一压电层8之下、尤其是下电极层10与载体衬底2之间的区域中。隔膜层14因此位于载体衬底2与第一下电极层8之间的区域中。但是在其未示出的替代实施例中,隔膜二层14也可以布置在第二压电层9之上。除了两个前述实施例以外,同样也可以设想,隔膜结构5完全放弃这样的隔膜层14。

由于在图1中所示的载体衬底2优选地由硅制成并且因此是导电的,因此有利的是,载体衬底2在其朝向隔膜结构5的侧具有尤其是由氧化硅制成的绝缘层15。由此可以将第一下电极层10同载体衬底2电绝缘。

为了保护隔膜结构5免受外部影响,该隔膜结构5在其背向载体衬底2的侧具有尤其是最上面的钝化层16。

前述多层压电隔膜结构5具有与环绕空气接界的第一交界面17。该交界面17位于隔膜结构5的背向载体衬底2的侧。此外,隔膜结构5在其朝向载体衬底2的侧具有第二交界面18。通过隔膜结构5尤其是在两个交界面17、18的区域中与接界的空气相比具有不一样大的阻抗,要传输的声能中的大部分在交界面17、18处被反射。由此减小了MEMS声换能器1的压电效应。

这样,例如扬声器应用中,隔膜结构5首先通过对两个压电层8、9的电激励而在z方向上被置于振动。由此,在第一交界面17处生成可听波长谱中的声波。但是生成声波的声能不完全被传输到空气上。相反,声能中的一部分由于隔膜结构5与接界的空气之间的大阻抗差而在第一交界面17处再次被反射回、即向载体衬底2的方向。在从现有技术中公知的隔膜结构5的情况下,该声能被丢失,由此减小了隔膜结构5的压电效应。

为了避免这种情况下,隔膜结构5因此根据图1具有声能反射中间层19。中间层19根据图1所示的横截面图布置在两个压电层8、9之间的区域中。在此,中间层19与第一上电极层11和第二下电极层12直接贴合。

中间层19与两个压电层8、9至少之一相比具有较小厚度。因此,中间层19和两个压电层8、9至少之一具有彼此不同的阻抗。由于该阻抗差,中间层19起声能反射作用。由于此原因,以扬声器应用为例,之前在第一交界面17处被部分反射的声能由中间层19再次向第一交界面17的方向反射。由此,该声能未被丢失,而是在交界面17处再次被用于生成声波。由此增强了MEMS声换能器5的压电效应。当中间层19由氧化硅、氮化硅和/或多晶硅制成时,中间层19的反射声能的特性被构造为特别良好的。在充当麦克风的MEMS声换能器1的情况下,中间层19以类似方式起作用。

中间层19不仅被构造为声能反射的,而且被构造为介电的。由此,第一上电极层11和第二下电极层12彼此电绝缘。由此,可以有利地节省附加的绝缘层。

在图2、3、4和5中分别示出了MEMS声换能器1的不同实施方式。这些实施例中的每个都根据在图1中以详细截取部分示出的隔膜结构52具有两个在z方向上彼此间隔开的压电层8、9,所述压电层8、9分别以 夹层形式布置在两个电极层10、11、12、13之间。另外,在这两个压电层8、9之间布置有与第一实施例构造相同并且作用相同的中间层19。前述层组合是下面所描述的实施例的基础。在下面对这些实施例的描述中,与图1中所示实施例相比为相同特征使用相同附图标记。如果这些特征未予以再次详细阐述,则其构造和作用方式对应于前面已经描述的特征。

根据图2中所示实施例,隔膜结构5不具有单独的隔膜层14。相反,其作用由钝化层16来履行,该钝化层16因此充当隔膜层14。钝化层16在水平方向上延伸到整个第一开口4上。

为了能够在扬声器应用的情况下通过分别布置在其之上的电极层10、11、12、13来主动激励两个压电层8、9和/或为了能够在麦克风应用的情况下分接由两个压电层8、9生成电信号,隔膜结构5根据图2在其背向载体衬底2的侧具有多个接触凹陷20a、20b、20c、20d。接触凹陷20a、20b、20c、20d从隔膜结构5的背向载体衬底2的侧延伸直到电极层10、11、12、12中的各一个电极层。在接触凹陷20a、20b、20c、20d中,分别布置有电连接元件21、尤其是电接触部。为了保持清楚性,连接元件21在图2中所示的实施例中仅仅在接触凹陷20a、20b、20c、20d中配备有附图标记。

连接元件21分别与分配给其的电极层10、11、12、13电连接。根据图2中所示的横截面图,连接元件21分别从隔膜结构5的上侧的区域通过相应接触凹陷20a、20b、20c、20d的侧壁22延伸直到其底部23。为了保证相应连接元件21仅仅与单个电极层10、11、12、13电连接,在连接元件21与侧壁22的区域中布置有附加的绝缘层15b。

为了改善隔膜结构5在z方向上的最大冲程,隔膜结构5具有多个缺口24a、24b、24c、24d。缺口24a、24b、24c、24d从隔膜结构5的上侧向载体衬底2的方向延伸。在缺口24a、24b、24c、24d的区域中,去蚀了两个压电层8、9。隔膜结构5因此具有压电有源区域25——在所述压电有源区域25中,仍然存在两个压电层8、9——和压电无源区域——在所述压电无源区域中,两个压电层8、9被除去——(亦参见图7和8)。为了保持清楚性,在图2中所示的实施例中分别给这些有源区域25和无源区域26中的仅仅一个配备有附图标记。

根据图2中所示的实施例,两个压电层8、9、中间层19和所有电极层10、11、12、13被去蚀。在相应无源区域26的区域中,隔膜结构5因 此仅仅具有钝化层16。钝化层16因此充当隔膜层14。

在图3所示的实施例中,与前述实施例之间的区别在于,隔膜结构5在第一开口4的区域中具有增强层27。为此,第一绝缘层15a在第一开口4的区域中未被完全除去。根据图3,其在图3中所示的横截面图中水平地延伸到多个、尤其是所有有源区域25和多个、尤其是两个内部无源区域26之上。但是在其接近载体衬底的边缘区域中,增强层27被去蚀。增强层27因此在水平方向与尤其是被构造成框的载体衬底2具有一定距离。该距离至少被构造为,使得有源区域26至少之一在边缘区域中被构造为没有该增强层27。布置在载体衬底2的被构造成框的内部空间中的绝缘层15a因此充当增强层27。在增强层27的区域中,隔膜结构7被构造为更稳定和/或更刚性的。在其被构造为没有该增强层27的边缘区域中,隔膜结构5与其不同被构造为更柔软和/或更挠性的。

但是可替代地,根据图4所示的实施例,增强层27也可以借助于第二绝缘层15b来形成。由此,增强层27或第二绝缘层15b在水平方向上延伸到第一开口4的整个宽度上。

但是在另一可替代的实施方式中,充当增强层27的第二绝缘层15b也可以根据图5在边缘区域中——类似于图3所示的实施例——被除去。由此,隔膜结构5仅仅在内部区域中具有由于增强层27导致的较高刚性和/或强度。与载体衬底2接界的边缘区域与之相比被构造为更挠性和/或更柔软的,因为其不具有增强层27或第二绝缘层15b。

图6a至6f根据图1至5所示实施例阐释了MEMS声换能器1的制造过程。在此,首先根据图6a提供由硅中制成的载体衬底2,其具有布置在上侧的绝缘层15a。紧接着,根据图6b将隔膜结构5涂敷到绝缘层15a的上侧。由此,优选彼此相继地首先涂敷第一下电极层10、第一压电层8、第一上电极层11、中间层19、第二下电极层12、第二压电层9和第二上电极层13。在与其衔接的方法步骤中,根据图6c,从背向载体衬底2的侧将接触凹陷20b、20c、20d和缺口24a、24b、24c、24d置入到隔膜结构5中。紧接着,根据图6c将第二绝缘层15b涂敷到接触凹陷20b、20c、20d和两个内部缺口24b、24c中。在给接触凹陷20a、20b、20c、20d配备相应连接元件21以后,根据图6e用钝化层26覆盖整个隔膜结构5。在最后的方法步骤中,根据图6f从底侧形成空腔3,使得载体衬底2现在具有框形状,其中隔膜结构5能够相对于该框形状在z方向上振动。

在图7和8中,分别以立体图示出了MEMS声换能器1的两个不同的实施方式。腔体或空腔3在图7和8中所示的所述立体图中位于MEMS声换能器1的背侧,并且因此不可见。

根据图7中所示的实施例,隔膜结构5和/或在此不可见的空腔3在俯视图中被构造为圆形的。另外,在立体图中可以辨认,缺口24——为了保持清楚性给它们中的仅仅一个配备了附图标记——形成图案28。图案28由压电有源区域25a、25b、25c、25d和压电无源区域26a、26b、26c、26d、26e形成。

下面进一步阐述这些有源区域25a。根据图7,有源区域25a具有与框或载体衬底2连接的刚性和/或固定张紧的第一以及第二锚定端部29、30。此外,有源区域25a具有在换向区域的z方向上相对于两个锚定端部29、30自由的端部31。在相应锚定端部29、30与自由端部31之间的区域中,有源区域25a至少局部地被构造为曲折形的。

因此,有源区域25a从相应锚定端部29、30出发具有相应第一换向区段32、相应第二换向区段33——其中仅仅它们中的仅仅一个配备了附图标记——以及共同的第三换向片段34。换向区段32、33、34在两个在图7和8中所示的实施例中被构造为条形的。各两个彼此相邻的换向区段32、33、34分别借助于换向区段35a、35b彼此连接。在本实施例中,偏转区段35a、35b的每个中都将两个彼此相邻的换向区段32、33、34彼此偏转180°。通过这些各个换向区段32、33、34的所述偏转连接、即借助于换向区段35a、35b,可以提高有源区域25a在MEMS声换能器1的z方向上的最大冲程。

根据图7中所示的实施例,有源区域25a、25b、25c、25d的自由端部31彼此以及与俯视图中居中地防止的中心点36具有一定距离。

图8以立体图示出了MEMS声换能器1的替代实施例,其中与前面在图7中所阐述的实施例相比为相同特征使用相同附图标记。如果这些特征未予以再次详细阐述,则其构造和作用方式对应于前面已经描述的特征。

与图7中所示实施例不同,根据图8所示的实施例的隔膜结构5未被构造为圆形的、而是被构造为方形的。此外,相应有源区域25a、25b、25c、25d的自由端部31在中心点36处直接彼此贴合。但是附加地或可替代地,自由端部31也可以彼此连接和/或被构造为彼此一体化的。

图9示出了有源区域25、尤其是根据图7和/或8所示实施例的条形换 向区段33、34和/或偏转区段35a、35b的横截面。在此,第二上电极层13相对于第二压电层非对称布置。由此,有源区域25围绕其纵轴扭转,由此可以提高在MEMS声换能器1的z方向上的最大冲程高度。该扭转在图9中用箭头来标示。附加地或可替代地,也可以将另外的或所有电极层10、11、12、13相对于其分别分配的压电层8、9非对称布置。

MEMS声换能器1可以根据图10以矩阵37来布置。根据图10中所示实施例,所有MEMS声换能器1都具有相同的形状和大小。另外,其有源区域25分别具有相同的图案28。但是在此处未示出的替代实施例中,该阵列式彼此布置的MEMS声换能器1也可以彼此具有不同的大小。由此,可以构造高音和低音喇叭。此外,MEMS声换能器1可以具有彼此不同的图案28和隔膜结构形状。

根据图11中所示的实施例,MEMS声换能器1包括至少两个尤其是可彼此分开激励的换能器区域38、39,一体化的隔膜结构5的换能器区域38、39可以被构造为彼此不一样大,和/或具有不同图案。为了保护隔膜结构5免受过载损害,MEMS声换能器1在框或载体衬底2的内部空间中具有至少一个支撑元件40。支撑元件40被构造成壁,并且将空腔3分割成第一和第二空腔区域41、42。根据本实施例,支撑元件40以其朝向隔膜结构5的支撑元件端部43在z方向上与隔膜结构5间隔开。但是可替代地同样可以设想,支撑元件40以其支撑元件端部43与隔膜结构5的下侧直接、尤其是松散地贴合和/或与其固定连接。

在此处未示出的实施例中,图11中所示的具有多个换能器区域38、39的MEMS声换能器1也可以在图10中所示实施例的意义上与另外的相同或不同构造的MEMS声换能器1阵列式地布置。

本发明不限于所示出和所描述的实施例。在权利要求书的范围内的改动同样是可能的、比如特征的组合,即使它们是在不同的实施例示出和描述的。

附图标记列表

1 MEMS声换能器

2 载体衬底

3 空腔

4 第一开口

5 隔膜结构

6 另一开口

7 边缘区域

8 第一压电层

9 第二压电层

10 第一下电极层

11 第一上电极层

12 第二下电极层

13 第二上电极层

14 隔膜层

15 绝缘层

16 钝化层

17 第一交界面

18 第二交界面

19 中间层

20 接触凹陷

21 接元件

22 侧壁

23 底部

24 缺口

25 有源区域

26 无源区域

27 增强层

28 图案

29 第一锚定端部

30 第二锚定端部

31 自由端部

32 第一换向区段

33 第二换向区段

34 共同的换向区段

35 偏转区段

36 中心点

37 阵列

38 第一换能器区域

39 第二换能器区域

40 支撑元件

41 第一空腔区域

42 第二空腔区域

43 支撑元件端部

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