本發(fā)明涉及一種用于生成和/或檢測可聽波長譜中的聲波的MEMS聲換能器，其具有：載體襯底；構造在載體襯底中的空腔，所述空腔具有至少一個開口；以及多層壓電隔膜結構，其跨越空腔的開口并且在其邊緣區(qū)域中與載體襯底連接，使得其能夠為了生成和/或檢測聲能而相對于載體襯底振動，其中隔膜結構至少局部地在橫截面中包括第一和第二壓電層。另外，本發(fā)明涉及一種用于生成和/或檢測可聽波長譜中的聲波的芯片、尤其是硅芯片，其具有多個彼此陣列式布置和/或可彼此分開激勵的MEMS聲換能器。

背景技術：

術語MEMS表示微機電系統(tǒng)。

MEMS聲轉換器可以被構造成麥克風和/或揚聲器。聲生成或聲檢測通過MEMS聲換能器的以可振動方式被支承的隔膜來進行。該隔膜可以為了生成聲波而通過壓電執(zhí)行器被置于振動中。這樣的微揚聲器通常必須生成高的空氣體積位移，以便實現(xiàn)顯著的聲壓級。這樣的微揚聲器例如從DE 10 2012 220 819 A1中公知。

但是可替代地，MEMS聲換能器也可以被構造成麥克風，其中在此，對隔膜的聲激勵通過壓電元件被轉換成電信號。這樣的MEMS麥克風例如從DE 10 2005 008 511 A1中公知。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務是提供一種MEMS聲換能器以及一種具有這樣的MEMS聲換能器的芯片，借助于它，可以增強壓電效應。

該任務通過具有獨立權利要求的特征的MEMS聲環(huán)能器以及備以及芯片來解決。

根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于生成和/或檢測可聽波長譜中的聲波的MEMS聲換能器。因此，MEMS聲換能器優(yōu)選地被構造成MEMS揚聲器 和/或MEMS麥克風。MEMS聲換能器包括具有空腔的載體襯底。該空腔具有至少一個開口。該空腔優(yōu)選地具有兩個尤其是彼此在載體襯底的兩個相對側處構造的開口。載體襯底尤其是被構造成優(yōu)選閉合的框。MEMS聲換能器還包括多層壓電隔膜結構。在此，隔膜結構具有多個彼此固定連連接的層，所述層中的至少一個層具有壓電特性。隔膜結構跨越空腔的開口。此外，隔膜結構在其邊緣區(qū)域中與載體襯底連接，使得隔膜結構能夠為了生成和/或檢測聲能而相對于載體襯底、尤其是框振動。隔膜結構包括至少局部地——即在俯視圖中不必延伸到其整個面上——在橫截面中具有第一壓電層和尤其是在高度方向上與第一壓電層間隔開布置的第二壓電層。第二壓電層在側視圖中優(yōu)選地被布置在第一壓電層之上，使得第二壓電層相對于第一壓電層而言優(yōu)選地位于第一壓電層的背向載體襯底的區(qū)域中。

在兩個壓電層之間的區(qū)域中布置有中間層。這兩個壓電層至少之一可以直接與中間層貼合或者可替代地也可以通過另外的層與中間層間隔開。中間層被構造為使得借助于其之前由于聲阻抗在隔膜結構與接界的空氣之間構造的隔膜結構的交界面處已被反射的聲能而能夠再次向該交界面方向反射。由此增強了隔膜結構的壓電效應。因此，中間層被構造為聲能反射性的和/或增強隔膜結構的壓電效應。

在聲能從第一介質、尤其是隔膜結構向第二介質、尤其是與隔膜結構接界的空氣轉移的情況下，尤其是在兩種介質的聲阻抗大不相同時出現(xiàn)阻抗問題。這在隔膜結構和接界的空氣的情況下情況如此。由于該原因，聲能中的一部分在這兩種介質處、即在隔膜結構與同其接界的空氣之間的交界面處被再次反射或反射回。由此在聲生成和/或聲檢測時降低了隔膜結構的效率。為了例如在聲生成時改善從隔膜結構到空氣的聲能傳輸，如前面提到的那樣在兩個壓電層之間布置中間層。在此，中間層的聲阻抗值相對于兩個壓電層至少之一被選擇為使得在交界面處向空氣反射的聲能通過中間層再次向交界面的方向反射。由此，可以從隔膜結構將更大的聲能傳輸?shù)娇諝?。有利的是，中間層或壓電層至少之一彼此具有大的阻抗差。

有利的是，中間層與兩個壓電層至少之一相比具有較小的厚度。由此，中間層與兩個壓電層至少之一之間的阻抗差有利地被擴大，使得更多聲能可以被中間層反射。

對隔膜結構的壓電效應的增強尤其是可以在中間層由氧化硅、氮化硅和/或多晶硅制成時實現(xiàn)。這些材料與公知壓電材料相比具有較小厚度，使 得中間層的聲能反射特性可以得到提高。

為了能夠實現(xiàn)中間層與兩個壓電層至少之一之間盡可能大的阻抗差，有利的是，兩個壓電層至少之一由鋯鈦酸鉛和/或氮化鋁制成。

在本發(fā)明的一個有利的改進方案中，兩個壓電層分別被嵌入在下電極層與上電極層之間。因此，在橫截面圖中，隔膜結構有利地從載體襯底出發(fā)具有第一下電極層、第一壓電層、第一上電極層、中間層、第二下電極層、第二壓電層和第二上壓電層。

為了將具有自己的相應下電極層和/或上電極層的兩個壓電層彼此電去耦合，有利的是，中間層被構造為介電的。由此，可以節(jié)省附加的電絕緣層。

為了保護隔膜結構免受外部影響，隔膜結構在其背向載體襯底的側至少部分地被鈍化層覆蓋。

由于載體襯底優(yōu)選地由硅構成并且因此被構造為導電的，因此有利的是，在載體襯底與隔膜結構的下電極層之間的區(qū)域中布置尤其是由氧化硅制成的電絕緣層。

隔膜結構有利地包括尤其是由多晶硅制成的隔膜層。隔膜層優(yōu)選地延伸到構造在載體襯底中的空腔的整個開口上。在被構造成麥克風的MEMS聲換能器的情況下，隔膜層通過從外部入射到隔膜層上的聲能被置于振動。在被構造成揚聲器的MEMS聲換能器的情況下，隔膜層為了生成可聽波長譜中的聲波借助于可相應激勵的壓電層被置于振動。為了不負面地影響中間層的聲能反射特性，有利的是，隔膜層優(yōu)選地布置在第一壓電層之下的區(qū)域中——即尤其是載體襯底與第一下電極層之間——或者第二壓電層之下的區(qū)域中——即尤其是與第二壓電層的最上面的電極層貼合——。

有利的是，隔膜結構在其背向載體襯底的側具有多個和/或被構造為彼此不一樣深的接觸凹陷。所述接觸凹陷優(yōu)選地在橫截面圖中從隔膜結構的上側延伸直到分別不同的電極層中。由此，兩個壓電層可以通過相應的下電極層和上電極層被激勵和/或電信號可以被分接。

處于相同原因有利的是，在接觸凹陷中布置電連接元件。所述電接線元件與它們延伸到的相應電極層電連接。附加地或可替代地，電連接元件在橫截面圖中從隔膜結構的上側通過接觸凹陷的兩個側壁至少之一延伸直到其底部。

還有利的是，載體襯底在俯視圖中形成尤其是閉合的框。載體襯底的空腔因此在兩個相對的側分別具有開口，由此形成載體襯底的框形狀。

附加地或可替代地，有利的是，隔膜結構尤其是在框的內部空間和/或在其背向載體襯底的側具有至少一個缺口。在該缺口的區(qū)域中，優(yōu)選至少兩個壓電層被去蝕。因此，隔膜結構在俯視圖中具有至少一個壓電有源區(qū)域以及至少一個尤其是由缺口形成的無源區(qū)域。因此，僅僅有源區(qū)域是可壓電激勵的。與之不同，無源區(qū)域僅僅無源地隨著與其連接的有源區(qū)域一起運動。

所述至少一個壓電有源區(qū)域和所述至少一個無源區(qū)域優(yōu)選地在隔膜結構的俯視圖中形成尤其是曲折形、條形、n條形和/或螺旋形的圖案。由此，隔膜結構可以在MEMS聲換能器的z方向上執(zhí)行更大沖程，由此可以生成更高聲壓。

壓電有源區(qū)域優(yōu)選地被構造為使得其在被構造成揚聲器的MEMS聲換能器的情況下能夠將隔膜結構激勵為振動。而由于被去蝕的壓電層而不再能夠被壓電激勵的無源區(qū)域僅僅通過激勵性壓電有源區(qū)域一起運動。

有利的是，缺口被構造為使得壓電有源區(qū)域在俯視圖中具有至少一個與框連接的錨定端部和/或至少一個可相對于其在z方向上振動的自由端部。自由端部因此可以相對于錨定端部在MEMS聲換能器的z方向上執(zhí)行特別大的沖程。

為了MEMS聲換能器的z方向上的沖程提高，有利的是，有源區(qū)域在俯視圖中具有至少一個尤其是條形的換向區(qū)段。附加地或可替代地，有利的是，在換向區(qū)域的橫截面圖中，在兩個壓電層至少之一的情況下，兩個電極層之一相對于與其對應的壓電層非對稱地布置。通過電極層相對于與其對應的壓電層的該非對稱布置，換向區(qū)段或有源區(qū)域在施加電壓時可以圍繞其縱軸扭轉。由此可以有利地提高有源區(qū)域在MEMS聲換能器的z方向上的沖程。

另外，隔膜結構的z沖程也可以通過如下方式來提高：有源區(qū)域在俯視圖中具有至少一個第一換向區(qū)段、第二換向區(qū)段和/或構造在這兩者之間的偏轉區(qū)段。在此，錨定端部優(yōu)選地構造在第一換向區(qū)段的背向偏轉區(qū)段的末端處，并且自由端部構造在第二換向區(qū)段的背向偏轉區(qū)域的末端處。由于偏轉區(qū)段，有源區(qū)域的自由端部因此可以有利地在MEMS聲換能器的z方向上偏轉較大長度。

為了能夠將有源區(qū)域在其錨定端部直到其自由端部之間的長度構造為盡可能長的，有利的是，偏轉區(qū)段在俯視圖中將兩個換向區(qū)段偏轉為彼此成1°至270°的角范圍、尤其是偏轉90°或180°。

在本發(fā)明的一個有利的改進方案中，隔膜結構在俯視圖中具有多個、尤其是彼此可分開激勵的換能器區(qū)域。一體化的隔膜結構的所述換能器區(qū)域優(yōu)選地具有彼此不同的大小和/或不同的圖案。被構造為不一樣大的換能器區(qū)域可以被構造為高音喇叭或低音喇叭。

為了將兩個相鄰的換能器至少部分地彼此去耦合和/或為了支撐由多個換能器區(qū)域構成的一體化的隔膜結構，有利的是，載體襯底在俯視圖中具有至少一個尤其是構造在框的內部空間中的支撐元件。該支撐元件因此優(yōu)選地被布置為支撐兩個相鄰換能器區(qū)域之間的隔膜結構。如果兩個換能器區(qū)域之一被激勵為振動，則兩個換能器區(qū)域之間的連接區(qū)域由支撐元件來支承，使得與其相鄰的換能器秋雨不振動或者僅僅部分地一起振動。此外，由此避免了被構造成非常大的隔膜結構的撕裂。

當支撐元件以其朝向隔膜結構的端部與隔膜結構固定連接時，兩個彼此相鄰的換能器區(qū)域可以非常有效地同彼此振動去耦合。但是可替代地，同樣有利的可能是，兩個彼此相鄰的換能器區(qū)域不完全彼此去耦合。因此，同樣有利的可能是，支撐元件以其朝向隔膜結構的端部與隔膜結構松散地貼合或者在MEMS聲換能器的z方向上與隔膜結構間隔開。

為了將兩個相鄰換能器區(qū)域聲學地去耦合，有利的是，將支撐元件構造成壁，該壁將空腔優(yōu)選地劃分成至少兩個空腔區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于生成和/或檢測可聽波長譜中的聲波的芯片、尤其是硅芯片，該芯片具有多個彼此陣列式布置和/或可彼此分開激勵的MEMS聲換能器。這些MEMS聲換能器至少之一是根據(jù)前面的描述構造的，其中所述特征可以單獨地或者以任意組合存在。

有利的是，這些MEMS聲換能器中的至少兩個被構造為不一樣大的，具有不同形狀和/或不同圖案。

附圖說明

本發(fā)明的另外的優(yōu)點在下面的實施例中予以描述。附圖：

圖1以橫截面示出了MEMS聲換能器的基本實施例的截取部分；

圖2示出了具有起隔膜層作用的鈍化層的MEMS聲換能器的第二實施 例的橫截面圖；

圖3示出了具有增強層的MEMS聲換能器的第三實施例的橫截面圖，該增強層由下絕緣層形成和/或在縱向上僅僅部分延伸到載體襯底的開口之上；

圖4示出了具有增強層的MEMS聲換能器的第四實施例的橫截面圖，該增強層由上絕緣層形成和/或在縱向上延伸到空腔的整個開口之上；

圖5示出了具有增強層的MEMS聲換能器的第五實施例的橫截面圖，該增強層由上絕緣層形成和/或在縱向上僅僅部分延伸到空腔的開口之上；

圖6a-6f示出了用于制造在圖5中示出的第五實施例的MEMS聲換能器的各個方法步驟；

圖7和8以立體圖示出了MEMS聲換能器的兩個不同實施例；

圖9示出了圖7和/或8中所示的實施例的有源區(qū)域的橫截面；

圖10時候除了根據(jù)圖8中所示實施例的多個彼此陣列式布置的MEMS聲換能器的俯視圖；以及

圖11示出了具有一體式隔膜結構的MEMS聲換能器的另一實施例的橫截面圖，該隔膜結構具有多個、尤其是在z方向上通過至少一個支撐元件被支承的換能器區(qū)域。

具體實施方式

為了定義下面描述的各個元素之間的關系，參考對象的分別在附圖中示出的位置來使用諸如之上、之下、上、下、其之上、其之下、左、右、垂直和水平之類的相對術語。不言自明的是，這些術語在不同于裝置和/或元素的在附圖中所示位置時可以改變。因此，例如在參考裝置和/或元素在附圖所示的逆反取向時，在下面附圖描述中被規(guī)定為之上的特征現(xiàn)在將會被布置在之下。所使用的相對術語因此僅僅用于簡化地描述在下面描述的各個裝置和/或元素之間的相對關系。

圖1以橫截面、尤其是在隔膜結構5與MEMS聲換能器1的被構造成框的載體襯底2之間的連接區(qū)域中示出了聲換能器1的細節(jié)截取部分。MEMS聲換能器被構造為生成和/或檢測可聽波長譜中的聲波。

因此，MEMS聲換能器1被構造成MEMS揚聲器和/或MEMS麥克風。

根據(jù)圖1，MEMS聲換能器1包括尤其是由硅制成的載體襯底2。載體襯底2——例如如圖2中所示實施例中那樣——被構造成尤其是閉合的 框。因此，載體襯底2包括在圖1中僅僅部分示出的空腔3或腔體?？涨?包括第一開口4，該第一開口4被隔膜結構5跨越。在其背向隔膜結構5的側，空腔3具有第二開口6?？涨?至少在從第一開口4出發(fā)的區(qū)域中向第二開口6方向伸展。

隔膜結構5根據(jù)圖1包括多個固定彼此連接的層。在其邊緣區(qū)域7中，隔膜結構5在其朝向載體襯底2的側與載體襯底2固定連接。隔膜結構5因此可以為了生成和/或檢測聲能在MEMS聲換能器1的z方向上、即根據(jù)圖1中所示取向在縱向上相對于位置固定的載體襯底2振動。

為了在揚聲器應用的情況下通過相應電激勵將隔膜結構5激勵為振動和/或為了在麥克風應用中將隔膜結構5的外部激勵振動轉換成電信號，隔膜結構5被構造成多層壓電隔膜結構。隔膜結構5因此根據(jù)圖1中所示橫截面圖包括第一壓電層8和第二壓電層9。兩個壓電層8、9不必一定被構造為在隔膜結構5的整個表面之上為連續(xù)的?？商娲?，其可以具有中斷，所述中斷將在下面的實施例中予以進一步闡述。

兩個壓電層8、9優(yōu)選由鋯鈦酸鉛(PZT)和/或氮化鋁(AlN)制成。為了能夠在換向兩個壓電層8、9時檢測電信號和/或為了能夠通過施加電壓主動地換向兩個壓電層8、9，兩個壓電層8、9分別被嵌入在兩個電極層10、11、12、13之間。因此，第一壓電層8在其朝向載體襯底2的側具有第一下電極層10并且在其背向載體襯底2的側具有第一上電極層11。同樣，在第二壓電層9處，在其朝向載體襯底2的側布置有第二下電極層12并且在其背向載體襯底2的側布置有第二上電極層13。

此外，隔膜結構5根據(jù)圖1中所示實施例可以包括隔膜層14。隔膜層14向隔膜結構5賦予了較高的剛性和/或強度。在揚聲器應用的情況下，隔膜層14由兩個壓電層8、9激勵為振動。隔膜層14優(yōu)選地由多晶硅制成和/或根據(jù)圖1中所示的實施例布置在第一壓電層8之下、尤其是下電極層10與載體襯底2之間的區(qū)域中。隔膜層14因此位于載體襯底2與第一下電極層8之間的區(qū)域中。但是在其未示出的替代實施例中，隔膜二層14也可以布置在第二壓電層9之上。除了兩個前述實施例以外，同樣也可以設想，隔膜結構5完全放棄這樣的隔膜層14。

由于在圖1中所示的載體襯底2優(yōu)選地由硅制成并且因此是導電的，因此有利的是，載體襯底2在其朝向隔膜結構5的側具有尤其是由氧化硅制成的絕緣層15。由此可以將第一下電極層10同載體襯底2電絕緣。

為了保護隔膜結構5免受外部影響，該隔膜結構5在其背向載體襯底2的側具有尤其是最上面的鈍化層16。

前述多層壓電隔膜結構5具有與環(huán)繞空氣接界的第一交界面17。該交界面17位于隔膜結構5的背向載體襯底2的側。此外，隔膜結構5在其朝向載體襯底2的側具有第二交界面18。通過隔膜結構5尤其是在兩個交界面17、18的區(qū)域中與接界的空氣相比具有不一樣大的阻抗，要傳輸?shù)穆暷苤械拇蟛糠衷诮唤缑?7、18處被反射。由此減小了MEMS聲換能器1的壓電效應。

這樣，例如揚聲器應用中，隔膜結構5首先通過對兩個壓電層8、9的電激勵而在z方向上被置于振動。由此，在第一交界面17處生成可聽波長譜中的聲波。但是生成聲波的聲能不完全被傳輸?shù)娇諝馍?。相反，聲能中的一部分由于隔膜結構5與接界的空氣之間的大阻抗差而在第一交界面17處再次被反射回、即向載體襯底2的方向。在從現(xiàn)有技術中公知的隔膜結構5的情況下，該聲能被丟失，由此減小了隔膜結構5的壓電效應。

為了避免這種情況下，隔膜結構5因此根據(jù)圖1具有聲能反射中間層19。中間層19根據(jù)圖1所示的橫截面圖布置在兩個壓電層8、9之間的區(qū)域中。在此，中間層19與第一上電極層11和第二下電極層12直接貼合。

中間層19與兩個壓電層8、9至少之一相比具有較小厚度。因此，中間層19和兩個壓電層8、9至少之一具有彼此不同的阻抗。由于該阻抗差，中間層19起聲能反射作用。由于此原因，以揚聲器應用為例，之前在第一交界面17處被部分反射的聲能由中間層19再次向第一交界面17的方向反射。由此，該聲能未被丟失，而是在交界面17處再次被用于生成聲波。由此增強了MEMS聲換能器5的壓電效應。當中間層19由氧化硅、氮化硅和/或多晶硅制成時，中間層19的反射聲能的特性被構造為特別良好的。在充當麥克風的MEMS聲換能器1的情況下，中間層19以類似方式起作用。

中間層19不僅被構造為聲能反射的，而且被構造為介電的。由此，第一上電極層11和第二下電極層12彼此電絕緣。由此，可以有利地節(jié)省附加的絕緣層。

在圖2、3、4和5中分別示出了MEMS聲換能器1的不同實施方式。這些實施例中的每個都根據(jù)在圖1中以詳細截取部分示出的隔膜結構52具有兩個在z方向上彼此間隔開的壓電層8、9，所述壓電層8、9分別以 夾層形式布置在兩個電極層10、11、12、13之間。另外，在這兩個壓電層8、9之間布置有與第一實施例構造相同并且作用相同的中間層19。前述層組合是下面所描述的實施例的基礎。在下面對這些實施例的描述中，與圖1中所示實施例相比為相同特征使用相同附圖標記。如果這些特征未予以再次詳細闡述，則其構造和作用方式對應于前面已經(jīng)描述的特征。

根據(jù)圖2中所示實施例，隔膜結構5不具有單獨的隔膜層14。相反，其作用由鈍化層16來履行，該鈍化層16因此充當隔膜層14。鈍化層16在水平方向上延伸到整個第一開口4上。

為了能夠在揚聲器應用的情況下通過分別布置在其之上的電極層10、11、12、13來主動激勵兩個壓電層8、9和/或為了能夠在麥克風應用的情況下分接由兩個壓電層8、9生成電信號，隔膜結構5根據(jù)圖2在其背向載體襯底2的側具有多個接觸凹陷20a、20b、20c、20d。接觸凹陷20a、20b、20c、20d從隔膜結構5的背向載體襯底2的側延伸直到電極層10、11、12、12中的各一個電極層。在接觸凹陷20a、20b、20c、20d中，分別布置有電連接元件21、尤其是電接觸部。為了保持清楚性，連接元件21在圖2中所示的實施例中僅僅在接觸凹陷20a、20b、20c、20d中配備有附圖標記。

連接元件21分別與分配給其的電極層10、11、12、13電連接。根據(jù)圖2中所示的橫截面圖，連接元件21分別從隔膜結構5的上側的區(qū)域通過相應接觸凹陷20a、20b、20c、20d的側壁22延伸直到其底部23。為了保證相應連接元件21僅僅與單個電極層10、11、12、13電連接，在連接元件21與側壁22的區(qū)域中布置有附加的絕緣層15b。

為了改善隔膜結構5在z方向上的最大沖程，隔膜結構5具有多個缺口24a、24b、24c、24d。缺口24a、24b、24c、24d從隔膜結構5的上側向載體襯底2的方向延伸。在缺口24a、24b、24c、24d的區(qū)域中，去蝕了兩個壓電層8、9。隔膜結構5因此具有壓電有源區(qū)域25——在所述壓電有源區(qū)域25中，仍然存在兩個壓電層8、9——和壓電無源區(qū)域——在所述壓電無源區(qū)域中，兩個壓電層8、9被除去——(亦參見圖7和8)。為了保持清楚性，在圖2中所示的實施例中分別給這些有源區(qū)域25和無源區(qū)域26中的僅僅一個配備有附圖標記。

根據(jù)圖2中所示的實施例，兩個壓電層8、9、中間層19和所有電極層10、11、12、13被去蝕。在相應無源區(qū)域26的區(qū)域中，隔膜結構5因 此僅僅具有鈍化層16。鈍化層16因此充當隔膜層14。

在圖3所示的實施例中，與前述實施例之間的區(qū)別在于，隔膜結構5在第一開口4的區(qū)域中具有增強層27。為此，第一絕緣層15a在第一開口4的區(qū)域中未被完全除去。根據(jù)圖3，其在圖3中所示的橫截面圖中水平地延伸到多個、尤其是所有有源區(qū)域25和多個、尤其是兩個內部無源區(qū)域26之上。但是在其接近載體襯底的邊緣區(qū)域中，增強層27被去蝕。增強層27因此在水平方向與尤其是被構造成框的載體襯底2具有一定距離。該距離至少被構造為，使得有源區(qū)域26至少之一在邊緣區(qū)域中被構造為沒有該增強層27。布置在載體襯底2的被構造成框的內部空間中的絕緣層15a因此充當增強層27。在增強層27的區(qū)域中，隔膜結構7被構造為更穩(wěn)定和/或更剛性的。在其被構造為沒有該增強層27的邊緣區(qū)域中，隔膜結構5與其不同被構造為更柔軟和/或更撓性的。

但是可替代地，根據(jù)圖4所示的實施例，增強層27也可以借助于第二絕緣層15b來形成。由此，增強層27或第二絕緣層15b在水平方向上延伸到第一開口4的整個寬度上。

但是在另一可替代的實施方式中，充當增強層27的第二絕緣層15b也可以根據(jù)圖5在邊緣區(qū)域中——類似于圖3所示的實施例——被除去。由此，隔膜結構5僅僅在內部區(qū)域中具有由于增強層27導致的較高剛性和/或強度。與載體襯底2接界的邊緣區(qū)域與之相比被構造為更撓性和/或更柔軟的，因為其不具有增強層27或第二絕緣層15b。

圖6a至6f根據(jù)圖1至5所示實施例闡釋了MEMS聲換能器1的制造過程。在此，首先根據(jù)圖6a提供由硅中制成的載體襯底2，其具有布置在上側的絕緣層15a。緊接著，根據(jù)圖6b將隔膜結構5涂敷到絕緣層15a的上側。由此，優(yōu)選彼此相繼地首先涂敷第一下電極層10、第一壓電層8、第一上電極層11、中間層19、第二下電極層12、第二壓電層9和第二上電極層13。在與其銜接的方法步驟中，根據(jù)圖6c，從背向載體襯底2的側將接觸凹陷20b、20c、20d和缺口24a、24b、24c、24d置入到隔膜結構5中。緊接著，根據(jù)圖6c將第二絕緣層15b涂敷到接觸凹陷20b、20c、20d和兩個內部缺口24b、24c中。在給接觸凹陷20a、20b、20c、20d配備相應連接元件21以后，根據(jù)圖6e用鈍化層26覆蓋整個隔膜結構5。在最后的方法步驟中，根據(jù)圖6f從底側形成空腔3，使得載體襯底2現(xiàn)在具有框形狀，其中隔膜結構5能夠相對于該框形狀在z方向上振動。

在圖7和8中，分別以立體圖示出了MEMS聲換能器1的兩個不同的實施方式。腔體或空腔3在圖7和8中所示的所述立體圖中位于MEMS聲換能器1的背側，并且因此不可見。

根據(jù)圖7中所示的實施例，隔膜結構5和/或在此不可見的空腔3在俯視圖中被構造為圓形的。另外，在立體圖中可以辨認，缺口24——為了保持清楚性給它們中的僅僅一個配備了附圖標記——形成圖案28。圖案28由壓電有源區(qū)域25a、25b、25c、25d和壓電無源區(qū)域26a、26b、26c、26d、26e形成。

下面進一步闡述這些有源區(qū)域25a。根據(jù)圖7，有源區(qū)域25a具有與框或載體襯底2連接的剛性和/或固定張緊的第一以及第二錨定端部29、30。此外，有源區(qū)域25a具有在換向區(qū)域的z方向上相對于兩個錨定端部29、30自由的端部31。在相應錨定端部29、30與自由端部31之間的區(qū)域中，有源區(qū)域25a至少局部地被構造為曲折形的。

因此，有源區(qū)域25a從相應錨定端部29、30出發(fā)具有相應第一換向區(qū)段32、相應第二換向區(qū)段33——其中僅僅它們中的僅僅一個配備了附圖標記——以及共同的第三換向片段34。換向區(qū)段32、33、34在兩個在圖7和8中所示的實施例中被構造為條形的。各兩個彼此相鄰的換向區(qū)段32、33、34分別借助于換向區(qū)段35a、35b彼此連接。在本實施例中，偏轉區(qū)段35a、35b的每個中都將兩個彼此相鄰的換向區(qū)段32、33、34彼此偏轉180°。通過這些各個換向區(qū)段32、33、34的所述偏轉連接、即借助于換向區(qū)段35a、35b，可以提高有源區(qū)域25a在MEMS聲換能器1的z方向上的最大沖程。

根據(jù)圖7中所示的實施例，有源區(qū)域25a、25b、25c、25d的自由端部31彼此以及與俯視圖中居中地防止的中心點36具有一定距離。

圖8以立體圖示出了MEMS聲換能器1的替代實施例，其中與前面在圖7中所闡述的實施例相比為相同特征使用相同附圖標記。如果這些特征未予以再次詳細闡述，則其構造和作用方式對應于前面已經(jīng)描述的特征。

與圖7中所示實施例不同，根據(jù)圖8所示的實施例的隔膜結構5未被構造為圓形的、而是被構造為方形的。此外，相應有源區(qū)域25a、25b、25c、25d的自由端部31在中心點36處直接彼此貼合。但是附加地或可替代地，自由端部31也可以彼此連接和/或被構造為彼此一體化的。

圖9示出了有源區(qū)域25、尤其是根據(jù)圖7和/或8所示實施例的條形換 向區(qū)段33、34和/或偏轉區(qū)段35a、35b的橫截面。在此，第二上電極層13相對于第二壓電層非對稱布置。由此，有源區(qū)域25圍繞其縱軸扭轉，由此可以提高在MEMS聲換能器1的z方向上的最大沖程高度。該扭轉在圖9中用箭頭來標示。附加地或可替代地，也可以將另外的或所有電極層10、11、12、13相對于其分別分配的壓電層8、9非對稱布置。

MEMS聲換能器1可以根據(jù)圖10以矩陣37來布置。根據(jù)圖10中所示實施例，所有MEMS聲換能器1都具有相同的形狀和大小。另外，其有源區(qū)域25分別具有相同的圖案28。但是在此處未示出的替代實施例中，該陣列式彼此布置的MEMS聲換能器1也可以彼此具有不同的大小。由此，可以構造高音和低音喇叭。此外，MEMS聲換能器1可以具有彼此不同的圖案28和隔膜結構形狀。

根據(jù)圖11中所示的實施例，MEMS聲換能器1包括至少兩個尤其是可彼此分開激勵的換能器區(qū)域38、39，一體化的隔膜結構5的換能器區(qū)域38、39可以被構造為彼此不一樣大，和/或具有不同圖案。為了保護隔膜結構5免受過載損害，MEMS聲換能器1在框或載體襯底2的內部空間中具有至少一個支撐元件40。支撐元件40被構造成壁，并且將空腔3分割成第一和第二空腔區(qū)域41、42。根據(jù)本實施例，支撐元件40以其朝向隔膜結構5的支撐元件端部43在z方向上與隔膜結構5間隔開。但是可替代地同樣可以設想，支撐元件40以其支撐元件端部43與隔膜結構5的下側直接、尤其是松散地貼合和/或與其固定連接。

在此處未示出的實施例中，圖11中所示的具有多個換能器區(qū)域38、39的MEMS聲換能器1也可以在圖10中所示實施例的意義上與另外的相同或不同構造的MEMS聲換能器1陣列式地布置。

本發(fā)明不限于所示出和所描述的實施例。在權利要求書的范圍內的改動同樣是可能的、比如特征的組合，即使它們是在不同的實施例示出和描述的。

附圖標記列表

1 MEMS聲換能器

2 載體襯底

3 空腔

4 第一開口

5 隔膜結構

6 另一開口

7 邊緣區(qū)域

8 第一壓電層

9 第二壓電層

10 第一下電極層

11 第一上電極層

12 第二下電極層

13 第二上電極層

14 隔膜層

15 絕緣層

16 鈍化層

17 第一交界面

18 第二交界面

19 中間層

20 接觸凹陷

21 接元件

22 側壁

23 底部

24 缺口

25 有源區(qū)域

26 無源區(qū)域

27 增強層

28 圖案

29 第一錨定端部

30 第二錨定端部

31 自由端部

32 第一換向區(qū)段

33 第二換向區(qū)段

34 共同的換向區(qū)段

35 偏轉區(qū)段

36 中心點

37 陣列

38 第一換能器區(qū)域

39 第二換能器區(qū)域

40 支撐元件

41 第一空腔區(qū)域

42 第二空腔區(qū)域

43 支撐元件端部