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DE102024204997A1 - Microelectromechanical component - Google Patents

Microelectromechanical component

Info

Publication number
DE102024204997A1
DE102024204997A1 DE102024204997.2A DE102024204997A DE102024204997A1 DE 102024204997 A1 DE102024204997 A1 DE 102024204997A1 DE 102024204997 A DE102024204997 A DE 102024204997A DE 102024204997 A1 DE102024204997 A1 DE 102024204997A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
capacitor
membrane structure
rib
microelectromechanical component
capacitor structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024204997.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Christoph Schelling
Jens Schindele
Alexander Sorger
Maximilian Sommer
Anton Melnikov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102024204997.2A priority Critical patent/DE102024204997A1/en
Priority to CN202510706065.6A priority patent/CN121044532A/en
Publication of DE102024204997A1 publication Critical patent/DE102024204997A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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    • H04R19/02—Loudspeakers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikroelektromechanisches Bauelement, aufweisend einen Schichtstapel mit einer Mehrzahl an in einer Schichtfolgerichtung angeordneten Schichten. Ein bewegliches Element ist in einer ersten Schicht des Schichtstapels gebildet. Ein feststehendes Element ist zumindest teilweise in einer zweiten Schicht des Schichtstapels gebildet. Das mikroelektromechanische Bauelement weist ferner ein Kondensatorelement auf. Das Kondensatorelement weist eine erste und eine zweite Kondensatorstruktur auf. Die erste Kondensatorstruktur ist mit dem beweglichen Element und die zweite Kondensatorstruktur mit dem feststehenden Element mechanisch verbunden. Das bewegliche Element weist eine Membranstruktur auf, die sich in einer ersten und in einer zweiten Erstreckungsrichtung erstreckt. Diese stehen in einem Winkel zueinander. Die erste Kondensatorstruktur weist zumindest ein erstes Elektrodenelement auf. Das erste Elektrodenelement erstreckt sich in der ersten und in einer dritten Erstreckungsrichtung. Die dritte Erstreckungsrichtung steht in einem Winkel zur ersten Erstreckungsrichtung und zur zweiten Erstreckungsrichtung. Die erste Kondensatorstruktur überragt die Membranstruktur in der dritten Erstreckungsrichtung zumindest teilweise.
The invention relates to a microelectromechanical component comprising a stack of layers with a plurality of layers arranged in a layer sequence direction. A movable element is formed in a first layer of the stack. A stationary element is formed at least partially in a second layer of the stack. The microelectromechanical component further comprises a capacitor element. The capacitor element has a first and a second capacitor structure. The first capacitor structure is mechanically connected to the movable element, and the second capacitor structure is mechanically connected to the stationary element. The movable element has a membrane structure extending in a first and a second direction. These directions are at an angle to each other. The first capacitor structure has at least one first electrode element. The first electrode element extends in the first and a third direction. The third direction is at an angle to both the first and second directions. The first capacitor structure projects at least partially beyond the membrane structure in the third direction.

Description

Die Erfindung betrifft ein mikroelektromechanisches Bauelement.The invention relates to a microelectromechanical component.

Aus dem Stand der Technik sind mikroelektromechanische Bauelemente bekannt. Diese können beispielsweise als mikroelektromechanischer Lautsprecher oder als mikroelektromechanisches Mikrophon ausgestaltet sein. In solchen Bauelementen kann eine bewegliche Membran vorgesehen sein, die entweder angetrieben wird und so einen Schall erzeugen kann oder die sich durch einen auftreffenden Schall bewegt und diese Bewegung als Signal ausgelesen werden kann. Die Membran kann als planare Struktur ausgeführt sein, wobei die Bewegung der Membran derart erfolgt, dass eine Verdrängung und/oder eine Kompression eines Fluids vertikal zur Membranebene erfolgt oder ein Schall vertikal zur Membranebene auftrifft. Um eine effektive Chipfläche zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass die Membran parallel zur Schallaustrittsrichtung oder Schallauftreffrichtung angeordnet ist und quer zur Schallaustrittsrichtung oder Schallauftreffrichtung beweglich ist. In der Druckschrift WO 2022 117 197 A1 ist ein solches Bauelement beschrieben.Microelectromechanical components are known from the prior art. These can be designed, for example, as microelectromechanical loudspeakers or microelectromechanical microphones. Such components can incorporate a movable diaphragm that is either driven to generate sound or moves in response to an incident sound, and this movement can be read out as a signal. The diaphragm can be designed as a planar structure, with the movement of the diaphragm occurring such that a fluid is displaced and/or compressed perpendicular to the diaphragm plane, or a sound is incident perpendicular to the diaphragm plane. To increase the effective chip area, the diaphragm can be arranged parallel to the sound emission or impact direction and movable transversely to the sound emission or impact direction. (See publication.) WO 2022 117 197 A1 Such a component is described.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein mikroelektromechanisches Bauelement anzugeben, bei dem einerseits ein möglichst großer Hub der Membran ermöglicht ist und bei dem eine für Audiozwecke gut geeignete Übertragungsfunktion erreicht wird. Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.One object of the invention is to provide a microelectromechanical component that, on the one hand, enables the largest possible diaphragm excursion and, on the other hand, achieves a transfer function well suited for audio purposes. This object is achieved by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Die Erfindung betrifft ein mikroelektromechanisches Bauelement, aufweisend einen Schichtstapel mit einer Mehrzahl an in einer Schichtfolgerichtung angeordneten Schichten. Ein bewegliches Element ist in einer ersten Schicht des Schichtstapels gebildet. Ein feststehendes Element ist zumindest teilweise in einer zweiten Schicht des Schichtstapels gebildet. Das mikroelektromechanische Bauelement weist ferner ein Kondensatorelement auf. Das Kondensatorelement weist eine erste Kondensatorstruktur und eine zweite Kondensatorstruktur auf. Die erste Kondensatorstruktur ist mit dem beweglichen Element mechanisch verbunden. Die zweite Kondensatorstruktur ist mit dem feststehenden Element mechanisch verbunden. Das bewegliche Element weist eine Membranstruktur auf, die sich in einer ersten Erstreckungsrichtung und in einer zweiten Erstreckungsrichtung erstreckt. Die erste Erstreckungsrichtung und die zweite Erstreckungsrichtung stehen in einem Winkel zueinander und sind insbesondere senkrecht zueinander angeordnet. Die erste Kondensatorstruktur weist zumindest ein erstes Elektrodenelement auf. Das erste Elektrodenelement erstreckt sich in der ersten Erstreckungsrichtung und in einer dritten Erstreckungsrichtung. Die dritte Erstreckungsrichtung steht jeweils in einem Winkel zur ersten Erstreckungsrichtung und zur zweiten Erstreckungsrichtung, und ist insbesondere jeweils senkrecht zur ersten Erstreckungsrichtung und zur zweiten Erstreckungsrichtung. Die erste Kondensatorstruktur überragt die Membranstruktur in der dritten Erstreckungsrichtung zumindest teilweise.The invention relates to a microelectromechanical component comprising a stack of layers with a plurality of layers arranged in a layer sequence direction. A movable element is formed in a first layer of the stack. A stationary element is formed at least partially in a second layer of the stack. The microelectromechanical component further comprises a capacitor element. The capacitor element has a first capacitor structure and a second capacitor structure. The first capacitor structure is mechanically connected to the movable element. The second capacitor structure is mechanically connected to the stationary element. The movable element has a membrane structure extending in a first direction and in a second direction. The first direction and the second direction are at an angle to each other and are, in particular, arranged perpendicular to each other. The first capacitor structure comprises at least one first electrode element. The first electrode element extends in the first direction and in a third direction. The third extension direction is at an angle to both the first and second extension directions, and in particular, is perpendicular to both the first and second extension directions. The first capacitor structure extends at least partially beyond the membrane structure in the third extension direction.

Die Schichten können insbesondere mikromechanische Schichten und/oder mikroelektromechanische Schichten sein. Die zweite Erstreckungsrichtung kann insbesondere parallel zur Schichtfolgerichtung sein. In der zweiten Erstreckungsrichtung kann die Membranstruktur insbesondere eine Höhe zwischen 100 Mikrometer und einem Millimeter aufweisen, insbesondere zwischen 100 Mikrometer und 500 Mikrometer. Eine Breite der Membranstruktur in der ersten Erstreckungsrichtung kann ebenfalls zwischen 100 Mikrometer und einem Millimeter liegen, insbesondere zwischen 100 Mikrometer und 500 Mikrometer. Die Kondensatorstruktur kann als Antriebsstruktur oder als Auslesestruktur dienen. Wenn die Kondensatorstruktur als Antriebsstruktur dient, kann eine Spannung an die Kondensatorelemente angelegt werden und dadurch eine Bewegung der Membranstruktur erzeigt werden. Wenn die Kondensatorstruktur als Auslesestruktur dient, kann eine Bewegung der Membranstruktur über die Kondensatorelemente ausgelesen werden. Ferner kann eine dritte Schicht mit einem weiterem Kondensatorelement vorgesehen sein, wobei das weitere Kondensatorelement eine weitere erste Kondensatorstruktur, die mit dem beweglichen Element mechanisch verbunden ist, und eine weitere zweite Kondensatorstruktur, die mit dem feststehenden Element mechanisch verbunden ist, aufweist.The layers can be, in particular, micromechanical layers and/or microelectromechanical layers. The second extension direction can be, in particular, parallel to the layer sequence direction. In the second extension direction, the membrane structure can, in particular, have a height between 100 micrometers and one millimeter, especially between 100 micrometers and 500 micrometers. The width of the membrane structure in the first extension direction can also be between 100 micrometers and one millimeter, especially between 100 micrometers and 500 micrometers. The capacitor structure can serve as a drive structure or as a readout structure. If the capacitor structure serves as a drive structure, a voltage can be applied to the capacitor elements, thereby generating movement of the membrane structure. If the capacitor structure serves as a readout structure, movement of the membrane structure can be read out via the capacitor elements. Furthermore, a third layer with another capacitor element can be provided, wherein the further capacitor element has another first capacitor structure mechanically connected to the moving element and another second capacitor structure mechanically connected to the stationary element.

Ein solches mikroelektromechanisches Bauelement kann insbesondere einen hohen und konstanten Schalldruckpegel im hörbaren Frequenzbereich zwischen 20 Hertz und 20 Kilohertz aufweisen. Gleichzeitig oder alternativ kann eine hohe Linearität erreicht werden, also dass die Auslenkung der Membranstruktur linear zur angelegten Spannung beziehungsweise zum ausgelesenen Signal ist.Such a microelectromechanical component can, in particular, exhibit a high and constant sound pressure level in the audible frequency range between 20 Hertz and 20 Kilohertz. Simultaneously or alternatively, high linearity can be achieved, meaning that the deflection of the diaphragm structure is linear to the applied voltage or the read-out signal.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements weist dieses ferner ein erstes Rippenelement auf. Das erste Rippenelement stützt die erste Kondensatorstruktur gegen die Membranstruktur ab. Durch das erste Rippenelement kann die Stabilität der ersten Kondensatorstruktur und/oder der Membranstruktur erhöht sein, so dass das bewegliche Element insgesamt stabiler ausgestaltet ist und im Betrieb größere mechanische Belastungen aushält. Ist die dritte Schicht mit dem zweiten Kondensatorelement vorgesehen, kann das erste Rippenelement ferner zusätzlich die weitere erste Kondensatorstruktur abstützen.In one embodiment of the microelectromechanical component, it further comprises a first rib element. The first rib element supports the first capacitor structure against the membrane structure. The first rib element can increase the stability of the first capacitor structure and/or the membrane structure, so that The moving element is designed to be more stable overall and can withstand greater mechanical loads during operation. If the third layer includes the second capacitor element, the first rib element can also additionally support the first capacitor structure.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements erstreckt sich das erste Rippenelement in der zweiten Erstreckungsrichtung über mindestens 50 Prozent der Membranstruktur. Insbesondere erstreckt sich das erste Rippenelement in der zweiten Erstreckungsrichtung vollständig über die Membranstruktur.In one embodiment of the microelectromechanical device, the first rib element extends over at least 50 percent of the membrane structure in the second direction of extension. In particular, the first rib element extends completely over the membrane structure in the second direction of extension.

Es kann vorgesehen sein, dass das erste Rippenelement in der ersten Erstreckungsrichtung eine Breite zwischen einem Mikrometer und fünf Millimeter, bevorzugt zwischen fünf Mikrometer und einem Millimeter, aufweist. Eine Tiefe des ersten Rippenelements in der dritten Erstreckungsrichtung kann zwischen einem Mikrometer und fünf Millimeter, bevorzugt zwischen fünf Mikrometer und einem Millimeter, betragen.The first rib element may have a width between one micrometer and five millimeters, preferably between five micrometers and one millimeter, in the first extension direction. The depth of the first rib element in the third extension direction may be between one micrometer and five millimeters, preferably between five micrometers and one millimeter.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements weist das erste Rippenelement auf einer der Membranstruktur abgewandten Seite eine Krümmung auf. Durch die Krümmung kann beispielsweise das Verhalten der Membranstruktur hinsichtlich des Schalldrucks und/oder der Linearität beeinflusst werden.In one embodiment of the microelectromechanical component, the first rib element has a curvature on a side facing away from the membrane structure. This curvature can, for example, influence the behavior of the membrane structure with regard to sound pressure and/or linearity.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements weist das erste Rippenelement zumindest in einem Teilbereich auf einer der Membranstruktur abgewandten Seite eine schräge Kontur auf. Die schräge Kontur kann insbesondere Schräg zur Ebene der Membranstruktur sein. Die schräge Kontur kann insbesondere der Abstützung der ersten Kondensatorstruktur dienen. Ist die dritte Schicht mit dem zweiten Kondensatorelement vorgesehen, kann das erste Rippenelement zumindest in zwei Teilbereichen auf einer der Membranstruktur abgewandten Seite eine schräge Kontur aufweisen, wobei die schräge Kontur in beiden Teilbereichen der Abstützung der ersten Kondensatorstruktur und/oder der Abstützung der weiteren ersten Kondensatorstruktur dienen kann.In one embodiment of the microelectromechanical component, the first rib element has an inclined contour at least in a partial area on a side facing away from the membrane structure. The inclined contour can, in particular, be inclined to the plane of the membrane structure. The inclined contour can, in particular, serve to support the first capacitor structure. If the third layer with the second capacitor element is provided, the first rib element can have an inclined contour at least in two partial areas on a side facing away from the membrane structure, wherein the inclined contour in both partial areas can serve to support the first capacitor structure and/or the second first capacitor structure.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements ist das erste Rippenelement senkrecht zur Membranstruktur angeordnet.In one embodiment of the microelectromechanical component, the first rib element is arranged perpendicular to the membrane structure.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements weist dieses ferner ein zweites Rippenelement auf. Das erste Rippenelement und das zweite Rippenelement sind auf derselben Seite der Membranstruktur angeordnet. Das zweite Rippenelement kann insbesondere analog zum ersten Rippenelement aufgebaut sein.In one embodiment of the microelectromechanical component, it further comprises a second rib element. The first rib element and the second rib element are arranged on the same side of the membrane structure. The second rib element can, in particular, be constructed analogously to the first rib element.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements weist dieses ferner ein weiteres erstes Rippenelement auf. Das weitere erste Rippenelement und das erste Rippenelement sind auf unterschiedlichen Seiten der Membranstruktur angeordnet. Das erste Rippenelement und das weitere erste Rippenelement können dabei insbesondere direkt gegenüberliegend angeordnet sein. Alternativ können das erste Rippenelement und das weitere erste Rippenelement bezogen auf die erste Erstreckungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein. In one embodiment of the microelectromechanical device, it further comprises a second first rib element. The second first rib element and the first rib element are arranged on opposite sides of the membrane structure. The first rib element and the second first rib element can, in particular, be arranged directly opposite each other. Alternatively, the first rib element and the second first rib element can be arranged offset from each other with respect to the first direction of extension.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements weist dieses ferner ein weiteres zweites Rippenelement auf. Das weitere erste Rippenelement und das weitere zweite Rippenelement sind auf derselben Seite der Membranstruktur angeordnet. Ist auch das zweite Rippenelement vorhanden, können das zweite Rippenelement und das weitere zweite Rippenelement direkt gegenüberliegend angeordnet sein. Alternativ können das zweite Rippenelement und das weitere zweite Rippenelement bezogen auf die erste Erstreckungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein.In one embodiment of the microelectromechanical device, it further comprises a second rib element. The first rib element and the second rib element are arranged on the same side of the membrane structure. If the second rib element is also present, it can be arranged directly opposite each other. Alternatively, the second rib element and the second rib element can be offset from each other with respect to the first direction of extension.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements weist die erste Kondensatorstruktur eine bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung gekrümmte Außenkontur auf. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Außenkontur bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung unterschiedliche Abstände zur Membranstruktur aufweist.In one embodiment of the microelectromechanical component, the first capacitor structure has an outer contour that is curved with respect to the third direction of extension. This can, in particular, mean that the outer contour has different distances to the membrane structure with respect to the third direction of extension.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements ist die Außenkontur derart gekrümmt, dass die Außenkontur der ersten Kondensatorstruktur in einem ersten Bereich einen maximalen Abstand zur Membranstruktur aufweist. Dadurch kann insbesondere die Linearität verbessert werden.In one embodiment of the microelectromechanical component, the outer contour is curved such that the outer contour of the first capacitor structure has a maximum distance to the membrane structure in a first region. This particularly improves linearity.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements ist die Außenkontur derart gekrümmt, dass die Außenkontur der ersten Kondensatorstruktur in einem zweiten Bereich einen Abstand zur Membranstruktur aufweist, der dem Abstand im ersten Bereich entspricht und wobei in einem dritten Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ein Abstand der Außenkontur der ersten Kondensatorstruktur zur Membranstruktur kleiner ist als im ersten Bereich beziehungsweise zweiten Bereich. Der erste Bereich und der zweite Bereich können dabei insbesondere an einer Stelle sein, an der die Membranstruktur bei maximaler Auslenkung einen Wendepunkt einer Membrankrümmung aufweist und der dritte Bereich an einer Stelle sein, da der die maximale Auslenkung der Membranstruktur vorliegt. Gegebenenfalls vorhandene Rippenelemente können dabei insbesondere im ersten Bereich und im zweiten Bereich, aber auch im dritten Bereich angeordnet sein.In one embodiment of the microelectromechanical device, the outer contour is curved such that, in a second region, the outer contour of the first capacitor structure has a distance from the membrane structure that corresponds to the distance in the first region, and in a third region between the first region and the second region, the distance between the outer contour of the first capacitor structure and the membrane structure is smaller than in the first region or the second region, respectively. The first region and the second region can, in particular, be located at a point where the membrane structure has an inflection point of its curvature at maximum deflection. The membrane structure must be at a point where it experiences maximum deflection. Any existing rib elements can be located in the first and second regions, but also in the third region.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements weist die erste Kondensatorstruktur zumindest zwei erste Kondensatorbereiche auf. Die erste Kondensatorstruktur ist zwischen den ersten Kondensatorbereichen unterbrochen. Durch die Unterbrechung kann eine Verbesserung der Linearität und des Schalldrucks erreicht werden.In one embodiment of the microelectromechanical component, the first capacitor structure has at least two first capacitor regions. The first capacitor structure is interrupted between the first capacitor regions. This interruption improves linearity and sound pressure.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements weist die Membranstruktur ein erstes Material auf. Die erste Kondensatorstruktur weist ein zweites Material auf. Das erste Material und das zweite Material können insbesondere unterschiedlich sein.In one embodiment of the microelectromechanical device, the membrane structure comprises a first material. The first capacitor structure comprises a second material. The first material and the second material can, in particular, be different.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements weist das bewegliche Element zwischen der Membranstruktur und der ersten Kondensatorstruktur eine Verjüngung auf.In one embodiment of the microelectromechanical component, the movable element between the membrane structure and the first capacitor structure has a taper.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements ist die Membranstruktur bezogen auf die erste Erstreckungsrichtung einseitig oder beidseitig mit dem feststehenden Element verbunden.In one embodiment of the microelectromechanical component, the membrane structure is connected to the stationary element on one or both sides with respect to the first extension direction.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements ist die erste Kondensatorstruktur symmetrisch zur Membranstruktur angeordnet. Eine gegebenenfalls vorhandene weitere erste Kondensatorstruktur kann ebenfalls symmetrisch zur Membranstruktur angeordnet sein.In one embodiment of the microelectromechanical device, the first capacitor structure is arranged symmetrically to the membrane structure. Any further first capacitor structure that may be present can also be arranged symmetrically to the membrane structure.

In einer Ausführungsform des mikroelektromechanischen Bauelements ist die erste Kondensatorstruktur asymmetrisch zur Membranstruktur angeordnet. Eine gegebenenfalls vorhandene weitere erste Kondensatorstruktur kann ebenfalls asymmetrisch zur Membranstruktur angeordnet sein. Dabei können die erste Kondensatorstruktur und die weitere erste Kondensatorstruktur bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung übereinanderliegend angeordnet sein oder bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein, insbesondere derart, dass durch den Versatz die Membranstruktur mittig zwischen der ersten Kondensatorstruktur und der weiteren ersten Kondensatorstruktur angeordnet ist.In one embodiment of the microelectromechanical component, the first capacitor structure is arranged asymmetrically to the membrane structure. Any further first capacitor structure that may be present can also be arranged asymmetrically to the membrane structure. The first capacitor structure and the further first capacitor structure can be arranged one above the other with respect to the third direction of extension, or they can be offset from each other with respect to the third direction of extension, in particular such that the offset positions the membrane structure centrally between the first capacitor structure and the further first capacitor structure.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigen:

  • 1 einen Querschnitt durch ein mikroelektromechanisches Bauelement;
  • 2 eine Draufsicht auf ein bewegliches Element des mikroelektromechanischen Bauelements der 1;
  • 3 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 4 einen weiteren Querschnitt des weiteren beweglichen Elements der 3;
  • 5 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 6 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 7 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 8 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 9 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 10 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 11 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 12 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 13 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 14 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 15 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 16 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 17 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 18 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 19 einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements;
  • 20 einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines weiteren beweglichen Elements eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements; und
  • 21 einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines weiteren beweglichen Elements eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements.
Exemplary embodiments of the invention are explained with reference to the following drawings. The schematic drawing shows:
  • 1 a cross-section through a microelectromechanical component;
  • 2 a top view of a moving element of the microelectromechanical component of the 1 ;
  • 3 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 4 a further cross-section of the further movable element of the 3 ;
  • 5 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 6 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 7 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 8 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 9 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 10 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 11 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 12 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 13 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 14 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 15 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 16 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 17 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 18 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 19 a cross-section through another movable element of another microelectromechanical component;
  • 20 a cross-section through a section of another movable element of another microelectromechanical component; and
  • 21 a cross-section through a section of another movable element of another microelectromechanical component.

1 zeigt einen Querschnitt durch ein mikroelektromechanisches Bauelement 100. Das mikroelektromechanische Bauelement 100 weist einen Schichtstapel 110 mit einer Mehrzahl an in einer Schichtfolgerichtung 111 angeordneten Schichten 112, 113, 116 auf. Ein bewegliches Element 114 ist in einer ersten Schicht 112 des Schichtstapels 110 gebildet. Ein feststehendes Element 115 ist zumindest teilweise in einer zweiten Schicht 113 des Schichtstapels 110 gebildet. Das mikroelektromechanische Bauelement 110 weist ferner ein Kondensatorelement 120 auf. Das Kondensatorelement 120 weist eine erste Kondensatorstruktur 121 und eine zweite Kondensatorstruktur 122 auf. Die erste Kondensatorstruktur 121 ist mit dem beweglichen Element 114 mechanisch verbunden. Die zweite Kondensatorstruktur 122 ist mit dem feststehenden Element 115 mechanisch verbunden. Das bewegliche Element 114 weist eine Membranstruktur 140 auf, die sich in einer ersten Erstreckungsrichtung 101 (in 2 genauer dargestellt) und in einer zweiten Erstreckungsrichtung 102 erstreckt. Die erste Erstreckungsrichtung 101 ist in der Darstellung der 1 in die Zeichenebene hinein ausgerichtet. Die erste Erstreckungsrichtung 101 und die zweite Erstreckungsrichtung 102 stehen in einem Winkel zueinander und sind insbesondere senkrecht zueinander angeordnet. Die erste Kondensatorstruktur 121 weist zumindest ein erstes Elektrodenelement 123 auf. Das erste Elektrodenelement 123 erstreckt sich in der ersten Erstreckungsrichtung 101 und in einer dritten Erstreckungsrichtung 103. Die dritte Erstreckungsrichtung 103 steht jeweils in einem Winkel zur ersten Erstreckungsrichtung 101 und zur zweiten Erstreckungsrichtung 102, und ist insbesondere jeweils senkrecht zur ersten Erstreckungsrichtung 101 und zur zweiten Erstreckungsrichtung 103. Die erste Kondensatorstruktur 121 überragt die Membranstruktur 140 in der dritten Erstreckungsrichtung 103 zumindest teilweise. 1 Figure 1 shows a cross-section through a microelectromechanical device 100. The microelectromechanical device 100 has a layer stack 110 with a plurality of layers 112, 113, 116 arranged in a layer sequence direction 111. A movable element 114 is formed in a first layer 112 of the layer stack 110. A stationary element 115 is formed at least partially in a second layer 113 of the layer stack 110. The microelectromechanical device 110 also has a capacitor element 120. The capacitor element 120 has a first capacitor structure 121 and a second capacitor structure 122. The first capacitor structure 121 is mechanically connected to the movable element 114. The second capacitor structure 122 is mechanically connected to the stationary element 115. The movable element 114 has a membrane structure 140 which extends in a first direction 101 (in 2 (shown in more detail) and extends in a second direction 102. The first direction 101 is shown in the representation of the 1 The first capacitor structure 121 is oriented into the plane of the drawing. The first extension direction 101 and the second extension direction 102 are at an angle to each other and are, in particular, arranged perpendicular to each other. The first capacitor structure 121 has at least one first electrode element 123. The first electrode element 123 extends in the first extension direction 101 and in a third extension direction 103. The third extension direction 103 is at an angle to both the first extension direction 101 and the second extension direction 102, and is, in particular, perpendicular to both the first extension direction 101 and the second extension direction 103. The first capacitor structure 121 projects at least partially beyond the membrane structure 140 in the third extension direction 103.

2 zeigt eine Draufsicht auf das bewegliche Element 114 des mikroelektromechanischen Bauelements 100 der 1. Hier ist insbesondere das erste Elektrodenelement 123 der ersten Kondensatorstruktur 121 sichtbar, gestrichelt dargestellt ist die darunter angeordnete Membranstruktur 140 sichtbar. Die Membranstruktur 140 erstreckt sich ebenso wie die erste Kondensatorstruktur 121 in der ersten Erstreckungsrichtung 101. 2 shows a top view of the movable element 114 of the microelectromechanical component 100 of the 1 Here, the first electrode element 123 of the first capacitor structure 121 is particularly visible; the membrane structure 140 arranged below it is shown as a dashed line. The membrane structure 140 extends in the same direction 101 as the first capacitor structure 121.

Im Folgenden sind anhand der 1 und 2 erläuterte optionale Merkmale beschrieben, die Teil des mikroelektromechanischen Bauelements 100 sein können, jedoch nicht zwingend erforderlich sind. Diese werden im Folgenden als Ausführungsbeispiele bezeichnet.The following are based on the 1 and 2 The following optional features are described that can be part of the microelectromechanical component 100, but are not mandatory. These are referred to below as exemplary embodiments.

In einem Ausführungsbeispiel weist die zweite Kondensatorstruktur 122 zumindest ein zweites Elektrodenelement 124 auf, wobei in 1 zwei zweite Elektrodenelemente 124 dargestellt sind. Durch Anlegen eines Potentials an die zweiten Elektrodenelemente 124, insbesondere einer Gleichspannung, und anlegen eines Signals an das erste Elektrodenelement 123 kann eine Bewegung des beweglichen Elements 114 in der dritten Erstreckungsrichtung 103 erzeugt werden. Dadurch kann eine Schallerzeugung ermöglicht sein, insbesondere, wenn das an das erste Elektrodenelement 123 angelegte Signal ein Audiosignal ist. Alternativ kann durch Anlegen eines Potentials, insbesondere einer Gleichspannung, an die zweiten Elektrodenelemente 124 eine Bewegung des beweglichen Elements 114, insbesondere verursacht durch einen auftreffenden Schall, mittels des am ersten Elektrodenelement 123 abgegriffenen Signals als erkannt und in ein Audiosignal umgesetzt werden. In einer alternativen Ausgestaltung kann das erste Kondensatorelement 121 zwei erste Elektrodenelemente 123 aufweisen und das zweite Kondensatorelement 122 ein zweites Elektrodenelement 124 aufweisen. In diesem Fall kann das erste Kondensatorelement 121 zur Anlage des Potentials, also insbesondere der Gleichspannung, dienen, während das Audiosignal am zweiten Kondensatorelement 122 angelegt oder abgegriffen werden kann.In one embodiment, the second capacitor structure 122 has at least one second electrode element 124, wherein in 1 Two second electrode elements 124 are shown. By applying a potential, in particular a DC voltage, to the second electrode elements 124 and applying a signal to the first electrode element 123, movement of the movable element 114 in the third extension direction 103 can be generated. This can enable sound generation, especially if the signal applied to the first electrode element 123 is an audio signal. Alternatively, by applying a potential, in particular a DC voltage, to the second electrode elements 124, movement of the movable element 114, in particular caused by an incident sound, can be detected by means of the signal tapped from the first electrode element 123 and converted into an audio signal. In an alternative embodiment, the first capacitor element 121 can have two first electrode elements 123 and the second capacitor element 122 can have a second electrode element 124. In this case, the first capacitor element 121 can be used to apply the potential, i.e., in particular the DC voltage, while the audio signal can be applied to or tapped from the second capacitor element 122.

In einem Ausführungsbeispiel ist eine dritte Schicht 116 mit einem weiterem Kondensatorelement 125 vorgesehen, wobei das weitere Kondensatorelement 125 eine weitere erste Kondensatorstruktur 126, die mit dem beweglichen Element 114 mechanisch verbunden ist, und eine weitere zweite Kondensatorstruktur 127, die mit dem feststehenden Element 115 mechanisch verbunden ist, aufweist. Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 weist die weitere erste Kondensatorstruktur 126 zumindest ein weiteres erstes Elektrodenelement 128 auf. Die weitere zweite Kondensatorstruktur 127 weist zwei zweite Elektrodenelemente 129 auf. Die Funktion des weiteren Kondensatorelements 125 kann dabei insbesondere der Funktion des Kondensatorelements 120 entsprechen. In der dritten Schicht 116 ist dabei auch das feststehende Element 115 zumindest teilweise angeordnet.In one embodiment, a third layer 116 is provided with a further capacitor element 125, wherein the further capacitor element 125 comprises a further first capacitor structure 126, which is mechanically connected to the movable element 114, and a further second capacitor structure 127, which is mechanically connected to the stationary element 115. In the embodiment of the 1 and 2 The further first capacitor structure 126 has at least one further first electrode element 128. The further second capacitor structure 127 has two second electrode elements 129. The function of the further capacitor element 125 can, in particular, correspond to the function of the capacitor element 120. In the third layer 116 The stationary element 115 is also at least partially arranged.

Die Schichten 112, 113, 116 können insbesondere mikromechanische Schichten 112, 113, 116 und/oder mikroelektromechanische Schichten 112, 113, 116 sein. Die zweite Erstreckungsrichtung 102 kann insbesondere parallel zur Schichtfolgerichtung 111 sein. Die zweite Schicht 113 und die dritte Schicht 116 können insbesondere bezogen auf die Schichtfolgerichtung 111 auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Schicht 112 angeordnet sein. In der zweiten Erstreckungsrichtung 102 kann die Membranstruktur 140 insbesondere eine Höhe zwischen 100 Mikrometer und einem Millimeter aufweisen, insbesondere zwischen 100 Mikrometer und 500 Mikrometer.The layers 112, 113, 116 can be, in particular, micromechanical layers 112, 113, 116 and/or microelectromechanical layers 112, 113, 116. The second extension direction 102 can, in particular, be parallel to the layer sequence direction 111. The second layer 113 and the third layer 116 can, in particular, be arranged on opposite sides of the first layer 112 with respect to the layer sequence direction 111. In the second extension direction 102, the membrane structure 140 can, in particular, have a height between 100 micrometers and one millimeter, especially between 100 micrometers and 500 micrometers.

Ein solches mikroelektromechanisches Bauelement 100 kann insbesondere einen hohen und konstanten Schalldruckpegel im hörbaren Frequenzbereich zwischen 20 Hertz und 20 Kilohertz aufweisen. Gleichzeitig oder alternativ kann eine hohe Linearität erreicht werden, also dass die Auslenkung der Membranstruktur 140 linear zur angelegten Spannung beziehungsweise zum ausgelesenen Signal ist.Such a microelectromechanical component 100 can, in particular, exhibit a high and constant sound pressure level in the audible frequency range between 20 Hertz and 20 Kilohertz. Simultaneously or alternatively, high linearity can be achieved, meaning that the deflection of the diaphragm structure 140 is linear to the applied voltage or the read-out signal.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Membranstruktur 140, wie in 2 gezeigt, bezogen auf die erste Erstreckungsrichtung 101 beidseitig mit dem feststehenden Element 115 verbunden. Das erste Elektrodenelement 123 ist bezogen auf die erste Erstreckungsrichtung nicht vollständig bis zum feststehenden Element 115 geführt, sondern kürzer ausgestaltet, damit eine Beweglichkeit des beweglichen Elements 114 verbessert sein kann.In one embodiment, the membrane structure 140 is as shown in 2 The first electrode element 123 is shown connected to the stationary element 115 on both sides with respect to the first extension direction 101. With respect to the first extension direction, the first electrode element 123 does not extend completely to the stationary element 115, but is designed to be shorter so that the mobility of the movable element 114 can be improved.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen wird das feststehende Element 115 gegebenenfalls nicht mehr dargestellt, wenn sich Änderungen zum bereits beschriebenen mikroelektromechanischen Bauelement 100 ausschließlich auf Änderungen am beweglichen Element 114 beziehen.In the embodiments described below, the stationary element 115 may no longer be shown if changes to the microelectromechanical component 100 already described relate exclusively to changes to the movable element 114.

3 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100. In diesem Ausführungsbeispiel weist das mikroelektromechanische Bauelement 100 ferner ein erstes Rippenelement 150 auf. Das erste Rippenelement 150 stützt die erste Kondensatorstruktur 121 gegen die Membranstruktur 140 ab. Durch das erste Rippenelement 150 kann die Stabilität der ersten Kondensatorstruktur 121 und/oder der Membranstruktur 140 erhöht sein, so dass das bewegliche Element 114 insgesamt stabiler ausgestaltet ist und im Betrieb größere mechanische Belastungen aushält. Ist die dritte Schicht 116 mit dem zweiten Kondensatorelement 125 vorgesehen, kann das erste Rippenelement 150 ferner zusätzlich die weitere erste Kondensatorstruktur 126 abstützen. Das erste Rippenelement 150 kann also insbesondere eine Versteifung des beweglichen Elements 114 zur Folge haben und so dazu beitragen, dass das bewegliche Element 114 höheren mechanischen Belastungen standhält. 3 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100. In this embodiment, the microelectromechanical component 100 also has a first rib element 150. The first rib element 150 supports the first capacitor structure 121 against the membrane structure 140. The first rib element 150 can increase the stability of the first capacitor structure 121 and/or the membrane structure 140, so that the movable element 114 is more stable overall and can withstand greater mechanical loads during operation. If the third layer 116 with the second capacitor element 125 is provided, the first rib element 150 can also additionally support the further first capacitor structure 126. The first rib element 150 can therefore, in particular, stiffen the movable element 114 and thus contribute to the movable element 114 withstanding higher mechanical loads.

Es kann ferner vorgesehen sein, wie in 3 ebenfalls gezeigt, aber optional, dass das mikroelektromechanische Bauelement 100 und insbesondere das bewegliche Element 114 des mikroelektromechanischen Bauelements 100 ferner ein weiteres erstes Rippenelement 151 aufweist. Das weitere erste Rippenelement 151 und das erste Rippenelement 150 sind auf unterschiedlichen Seiten der Membranstruktur 140 angeordnet. Das erste Rippenelement 150 und das weitere erste Rippenelement 151 können dabei insbesondere direkt gegenüberliegend angeordnet sein, wie in 3 gezeigt. Alternativ können das erste Rippenelement 150 und das weitere erste Rippenelement 151 bezogen auf die erste Erstreckungsrichtung 101 versetzt zueinander angeordnet sein. Das erste Rippenelement 150 und das weitere erste Rippenelement 151 können insbesondere identisch aufgebaut sein.It may also be provided for, as in 3 It is also shown, but optionally, that the microelectromechanical component 100, and in particular the movable element 114 of the microelectromechanical component 100, further comprises a second first rib element 151. The second first rib element 151 and the first rib element 150 are arranged on opposite sides of the membrane structure 140. The first rib element 150 and the second first rib element 151 can, in particular, be arranged directly opposite each other, as in 3 shown. Alternatively, the first rib element 150 and the second first rib element 151 can be arranged offset from each other with respect to the first extension direction 101. In particular, the first rib element 150 and the second first rib element 151 can be identical in construction.

4 zeigt einen weiteren Querschnitt durch das bewegliche Element 114 der 3. Hier ist sichtbar, dass sich sowohl das erste Rippenelement 150 als auch das optionale weitere Rippenelement 151 über die gesamte Membranstruktur 140 erstrecken. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich das erste Rippenelement 150 (und auch das optionale weitere erste Rippenelement 151) in der zweiten Erstreckungsrichtung 102 über mindestens 50 Prozent der Membranstruktur 140 erstreckt. Ferner kann der 4 das optionale Merkmal, dass die erste Kondensatorstruktur 121 und die weitere erste Kondensatorstruktur 126 das erste Rippenelement 150 und auch das optionale weitere erste Rippenelement 151 bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 überragen, entnommen werden. 4 shows another cross-section through the movable element 114 of the 3 Here it is evident that both the first rib element 150 and the optional additional rib element 151 extend over the entire membrane structure 140. In particular, it can be provided that the first rib element 150 (and also the optional additional first rib element 151) extends over at least 50 percent of the membrane structure 140 in the second extension direction 102. Furthermore, the 4 the optional feature that the first capacitor structure 121 and the further first capacitor structure 126 extend beyond the first rib element 150 and also the optional further first rib element 151 with respect to the third extension direction 103 can be taken from.

In einem Ausführungsbeispiel des mikroelektromechanischen Bauelements 100 ist das erste Rippenelement 150 (und gegebenenfalls auch das optionale weitere erste Rippenelement 151), wie in den 3 und 4 gezeigt, senkrecht zur Membranstruktur 140 angeordnet. In one embodiment of the microelectromechanical component 100, the first rib element 150 (and optionally also the further first rib element 151) is, as shown in the 3 and 4 shown, arranged perpendicular to the membrane structure 140.

5 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100. In diesem Ausführungsbeispiel weist das erste Rippenelement 150 (und optional auch das optionale weitere erste Rippenelement 151) auf einer der Membranstruktur 140 abgewandten Seite eine Krümmung 152 auf. Die Krümmung 152 ist in diesem Fall konkav, also derart, dass das erste Rippenelement 150 (und auch das optionale weitere erste Rippenelement 151) nahe der ersten Kondensatorstrukturen 121, 126 bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 breiter ist als in der Mitte der Membranstruktur 140. 5 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100. In this embodiment, the first rib element 150 (and optionally also the optional second first rib element 151) has a curvature 152 on a side facing away from the membrane structure 140. The curvature 152 is concave in this case, i.e., such that the first rib element 150 (and also the optional second first rib element 151) is close to The first capacitor structures 121, 126 are wider in relation to the third extension direction 103 than in the middle of the membrane structure 140.

6 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100. In diesem Ausführungsbeispiel weist das erste Rippenelement 150 (und optional auch das optionale weitere erste Rippenelement 151) ebenfalls auf einer der Membranstruktur 140 abgewandten Seite eine Krümmung 152 auf. Die Krümmung 152 ist in diesem Fall konvex, also derart, dass das erste Rippenelement 150 (und auch das optionale weitere erste Rippenelement 151) nahe der ersten Kondensatorstrukturen 121, 126 bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 weniger breit ist als in der Mitte der Membranstruktur 140. 6 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100. In this embodiment, the first rib element 150 (and optionally also the optional second first rib element 151) also has a curvature 152 on a side facing away from the membrane structure 140. The curvature 152 is convex in this case, i.e., such that the first rib element 150 (and also the optional second first rib element 151) is narrower near the first capacitor structures 121, 126 with respect to the third extension direction 103 than in the center of the membrane structure 140.

Durch die Krümmung 152 kann beispielsweise das Verhalten der Membranstruktur 140 hinsichtlich des Schalldrucks und/oder der Linearität beeinflusst werden. Die Krümmung 152 ist dabei bezogen auf die zweite Erstreckungsrichtung symmetrisch, alternativ sind aber auch asymmetrische Ausgestaltungen der Krümmung 152 möglich.The curvature 152 can, for example, influence the behavior of the membrane structure 140 with regard to sound pressure and/or linearity. The curvature 152 is symmetrical with respect to the second direction of extension; however, asymmetrical configurations of the curvature 152 are also possible.

7 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100. In diesem Ausführungsbeispiel weist das erste Rippenelement 150 zumindest in einem Teilbereich auf einer der Membranstruktur 140 abgewandten Seite eine schräge Kontur 153 auf. Das in 7 gezeigte erste Rippenelement weist dabei optional sowohl angrenzend an die erste Kondensatorstruktur 121 als auch angrenzend an die weitere erste Kondensatorstruktur 126 eine schräge Kontur 153 auf. Die schräge Kontur 153 kann insbesondere schräg zur Ebene der Membranstruktur 140 sein, beispielsweise schräg zu der durch die erste Erstreckungsrichtung 101 und die zweite Erstreckungsrichtung 102 definierte Ebene. Schräg kann dabei bedeuten, dass ein Winkel zwischen dieser Ebene und der schrägen Kontur 153 größer als Null und kleiner als 90 Grad ist. Insbesondere kann der Winkel beispielsweise zwischen 30 und 60 Grad sein. Die schräge Kontur 153 kann insbesondere der Abstützung der ersten Kondensatorstruktur 121 dienen. Ist die dritte Schicht 116 mit dem zweiten Kondensatorelement 125 vorgesehen, wie in 7 gezeigt, kann das erste Rippenelement 150 zumindest in zwei Teilbereichen auf einer der Membranstruktur abgewandten Seite eine schräge Kontur 153 aufweisen, wobei die schräge Kontur 153 in beiden Teilbereichen der Abstützung der ersten Kondensatorstruktur 121 und/oder der Abstützung der weiteren ersten Kondensatorstruktur 126 dienen kann. Das in 7 ebenfalls gezeigte optionale weitere erste Rippenelement 151 weist optional ebenso eine entsprechende schräge Kontur 153 auf, die in beiden Teilbereichen der Abstützung der ersten Kondensatorstruktur 121 und/oder der Abstützung der weiteren ersten Kondensatorstruktur 126 dienen kann. 7 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100. In this embodiment, the first rib element 150 has an inclined contour 153, at least in a partial area, on a side facing away from the membrane structure 140. The 7 The first rib element shown optionally has an inclined contour 153 adjacent to both the first capacitor structure 121 and the second first capacitor structure 126. The inclined contour 153 can, in particular, be inclined to the plane of the membrane structure 140, for example, inclined to the plane defined by the first extension direction 101 and the second extension direction 102. "Inclined" can mean that the angle between this plane and the inclined contour 153 is greater than zero and less than 90 degrees. In particular, the angle can, for example, be between 30 and 60 degrees. The inclined contour 153 can, in particular, serve to support the first capacitor structure 121. If the third layer 116 is provided with the second capacitor element 125, as shown in 7 As shown, the first rib element 150 can have an inclined contour 153 in at least two sub-areas on a side facing away from the membrane structure, wherein the inclined contour 153 can serve to support the first capacitor structure 121 and/or the further first capacitor structure 126 in both sub-areas. The 7 The optional further first rib element 151 also optionally has a corresponding inclined contour 153, which can serve in both sub-areas to support the first capacitor structure 121 and/or the further first capacitor structure 126.

Die in den 5 bis 7 gezeigten ersten Rippenelemente 150 und weiteren ersten Rippenelemente 151 können analog zu 3 gegenüberliegend angeordnet sein. Alternativ können die in den 5 bis 7 gezeigten ersten Rippenelemente 150 und weiteren ersten Rippenelemente 151 bezogen auf die erste Erstreckungsrichtung 101 versetzt angeordnet sein. Ferner können die in den 5 bis 7 gezeigten ersten Rippenelemente 150 und weiteren ersten Rippenelemente 151 jeweils identisch aufgebaut sein.The in the 5 to 7 The first rib elements 150 and further first rib elements 151 shown can be analogous to 3 be arranged opposite each other. Alternatively, the ones in the 5 to 7 The first rib elements 150 and further first rib elements 151 shown can be arranged offset with respect to the first extension direction 101. Furthermore, the elements shown in the 5 to 7 The first rib elements 150 and the further first rib elements 151 shown are each constructed identically.

8 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100. In diesem Ausführungsbeispiel weist das mikroelektromechanische Bauelement 100 ferner ein zweites Rippenelement 154 auf. Das erste Rippenelement 150 und das zweite Rippenelement 154 sind auf derselben Seite der Membranstruktur 140 angeordnet. Das zweite Rippenelement 154 kann insbesondere analog zum ersten Rippenelement 150 aufgebaut sein. 8 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of a further microelectromechanical component 100. In this embodiment, the microelectromechanical component 100 also has a second rib element 154. The first rib element 150 and the second rib element 154 are arranged on the same side of the membrane structure 140. The second rib element 154 can, in particular, be constructed analogously to the first rib element 150.

Ebenfalls in 8 gezeigt ist das bereits beschriebene optionale weitere erste Rippenelement 151. Darüber hinaus weist das mikroelektromechanische Bauelement 100 optional ein weiteres zweites Rippenelement 155 auf, wie ebenfalls in 8 dargestellt. Das weitere erste Rippenelement 151 und das weitere zweite Rippenelement 155 sind auf derselben Seite der Membranstruktur 140 angeordnet. Ist auch das zweite Rippenelement 154 vorhanden, wie in 8 gezeigt, können das zweite Rippenelement 154 und das weitere zweite Rippenelement 155 direkt gegenüberliegend angeordnet sein. Alternativ können das zweite Rippenelement 154 und das weitere zweite Rippenelement 155 bezogen auf die erste Erstreckungsrichtung 101 versetzt zueinander angeordnet sein.Also in 8 The previously described optional additional first rib element 151 is shown. Furthermore, the microelectromechanical component 100 optionally features a further second rib element 155, as also shown in 8 The further first rib element 151 and the further second rib element 155 are arranged on the same side of the membrane structure 140. If the second rib element 154 is also present, as shown in 8 As shown, the second rib element 154 and the further second rib element 155 can be arranged directly opposite each other. Alternatively, the second rib element 154 and the further second rib element 155 can be arranged offset from each other with respect to the first extension direction 101.

Sämtliche Rippenelemente 150, 151, 154, 155 können identisch aufgebaut sein. Dabei können die Rippenelemente 150, 151, 154, 155 insbesondere die in den 5 und 6 gezeigten Krümmungen 152 oder die in 7 gezeigte schräge Kontur 153 aufweisen.All rib elements 150, 151, 154, 155 can have an identical construction. In particular, the rib elements 150, 151, 154, 155 can be those described in the 5 and 6 shown curves 152 or those in 7 exhibit the oblique contour shown in 153.

9 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100. In diesem Ausführungsbeispiel weist die erste Kondensatorstruktur 121 eine bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 gekrümmte Außenkontur 131 auf. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Außenkontur 131 bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 unterschiedliche Abstände zur Membranstruktur 140 aufweist. 9 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100. In this embodiment, the first capacitor structure 121 has an outer contour 131 that is curved with respect to the third direction of extension 103. This can mean, in particular, that the The outer contour 131, with respect to the third extension direction 103, has different distances to the membrane structure 140.

In einem Ausführungsbeispiel des mikroelektromechanischen Bauelements 100 ist die Außenkontur 131 derart gekrümmt, dass die Außenkontur 131 der ersten Kondensatorstruktur 121 in einem ersten Bereich 132 einen maximalen Abstand zur Membranstruktur 140 aufweist. Dadurch kann insbesondere die Linearität verbessert werden.In one embodiment of the microelectromechanical component 100, the outer contour 131 is curved such that the outer contour 131 of the first capacitor structure 121 has a maximum distance to the membrane structure 140 in a first region 132. This allows the linearity to be improved in particular.

In 9 als weitere optionale Merkmale gezeigt sind ein erstes Rippenelement 150, ein weiteres erstes Rippenelement 151 sowie jeweils zwei zweite Rippenelemente 154 und zwei weitere zweite Rippenelemente 155. Diese können wie weiter oben bereits beschrieben der Erhöhung der mechanischen Stabilität dienen. Die ersten Rippenelemente 150, 151 sind dabei gegenüberliegend und im ersten Bereich 132 angeordnet. Die zweiten Rippenelemente 154, 155 sind ebenfalls jeweils gegenüberliegend und außerhalb des ersten Bereichs 132 angeordnet. Es kann vorgesehen sein, wie in 9 gezeigt, dass sich die ersten Rippenelemente 150, 151 bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 sich weiter von der Membranstruktur 140 weg erstrecken als die zweiten Rippenelemente 154, 155. Es können auch nur die ersten Rippenelemente 150, 151 oder nur die zweiten Rippenelemente 154, 155 vorgesehen sein.In 9 Further optional features shown are a first rib element 150, another first rib element 151, and two second rib elements 154 and two further second rib elements 155. These can serve to increase mechanical stability, as described above. The first rib elements 150 and 151 are arranged opposite each other in the first area 132. The second rib elements 154 and 155 are also arranged opposite each other and outside the first area 132. It may be provided, as shown in 9 It has been shown that the first rib elements 150, 151, with respect to the third extension direction 103, extend further away from the membrane structure 140 than the second rib elements 154, 155. It is also possible that only the first rib elements 150, 151 or only the second rib elements 154, 155 are provided.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die ersten Rippenelemente 150, 151 an der Stelle der Membranstruktur angeordnet sind, an der die Außenkontur 131 einen maximalen Abstand von der Membranstruktur 140 aufweist, während die zweiten Rippenelemente 154, 155 an der Stelle der Membranstruktur 140 angeordnet sind, an der eine Krümmung der Außenkontur 132 minimal ist.In particular, it can be provided that the first rib elements 150, 151 are arranged at the location of the membrane structure where the outer contour 131 has a maximum distance from the membrane structure 140, while the second rib elements 154, 155 are arranged at the location of the membrane structure 140 where the curvature of the outer contour 132 is minimal.

10 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100. In diesem Ausführungsbeispiel weist die erste Kondensatorstruktur 121 eine bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 gekrümmte Außenkontur 131 auf. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Außenkontur 131 bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 unterschiedliche Abstände zur Membranstruktur 140 aufweist. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der 9 ist die Außenkontur 131 im Ausführungsbeispiel der 10 derart gekrümmt, dass außerhalb des ersten Bereichs 132 die Außenkontur 131 an die Membranstruktur 140 heranrückt. 10 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100. In this embodiment, the first capacitor structure 121 has an outer contour 131 that is curved with respect to the third extension direction 103. This can mean, in particular, that the outer contour 131 has different distances to the membrane structure 140 with respect to the third extension direction 103. In contrast to the embodiment of the 9 The outer contour 131 in the embodiment of the 10 curved in such a way that outside the first area 132 the outer contour 131 approaches the membrane structure 140.

In einem Ausführungsbeispiel des mikroelektromechanischen Bauelements 100 ist die Außenkontur 131 derart gekrümmt, dass die Außenkontur 131 der ersten Kondensatorstruktur 121 in einem ersten Bereich 132 einen maximalen Abstand zur Membranstruktur 140 aufweist. Dadurch kann insbesondere die Linearität verbessert werden.In one embodiment of the microelectromechanical component 100, the outer contour 131 is curved such that the outer contour 131 of the first capacitor structure 121 has a maximum distance to the membrane structure 140 in a first region 132. This allows the linearity to be improved in particular.

In 10 als weitere optionale Merkmale gezeigt sind ein erstes Rippenelement 150 und ein weiteres erstes Rippenelement 151. Diese können wie weiter oben bereits beschrieben der Erhöhung der mechanischen Stabilität dienen. Die ersten Rippenelemente 150, 151 sind dabei gegenüberliegend und im ersten Bereich 132 angeordnet. Zusätzlich können analog zu 9 nicht gezeigte zweite Rippenelemente 154, 155 vorgesehen sein.In 10 Further optional features shown are a first rib element 150 and another first rib element 151. As described above, these can serve to increase mechanical stability. The first rib elements 150 and 151 are arranged opposite each other in the first area 132. Additionally, analogous to 9 The second rib elements 154, 155, not shown, are provided.

11 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Außenkontur 131 derart gekrümmt, dass die Außenkontur 131 der ersten Kondensatorstruktur 121 in einem zweiten Bereich 133 einen Abstand zur Membranstruktur 140 aufweist, der dem Abstand im ersten Bereich 132 entspricht und wobei in einem dritten Bereich 134 zwischen dem ersten Bereich 131 und dem zweiten Bereich 132 ein Abstand der Außenkontur 131 der ersten Kondensatorstruktur 121 zur Membranstruktur 140 kleiner ist als im ersten Bereich 132 beziehungsweise zweiten Bereich 133. Der erste Bereich 132 und der zweite Bereich 133 können dabei insbesondere an einer Stelle sein, an der die Membranstruktur 140 bei maximaler Auslenkung einen Wendepunkt einer Membrankrümmung aufweist und der dritte Bereich 134 an einer Stelle sein, da der die maximale Auslenkung der Membranstruktur 140 vorliegt. Optional dargestellt sind erste Rippenelemente 150 und weitere erste Rippenelemente 151, die den ersten Rippenelementen 150 gegenüberliegen. Die ersten Rippenelemente 150, 151 sind dabei insbesondere im ersten Bereich 132 und im zweiten Bereich 133 angeordnet und erstrecken sich bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 gleich weit von der Membranstruktur 140. Weiterhin ist ein optionales zweites Rippenelement 154 und ein weiteres optionales zweites Rippenelement 155 vorgesehen, wobei sich die zweiten Rippenelemente 154, 155 ebenfalls gegenüberliegen. Die zweiten Rippenelemente 154, 155 sind im dritten Bereich 134 angeordnet und erstrecken sich bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 gleich weit von der Membranstruktur 140, jedoch weniger weit weg von der Membranstruktur 140 als die ersten Rippenelemente 150, 151. 11 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100. In this embodiment, the outer contour 131 is curved such that the outer contour 131 of the first capacitor structure 121 has a distance to the membrane structure 140 in a second region 133 that corresponds to the distance in the first region 132, and wherein, in a third region 134 between the first region 131 and the second region 132, the distance of the outer contour 131 of the first capacitor structure 121 to the membrane structure 140 is smaller than in the first region 132 or the second region 133. The first region 132 and the second region 133 can, in particular, be located at a point where the membrane structure 140 has an inflection point of a membrane curvature at maximum deflection, and the third region 134 can be located at a point where the maximum deflection of the membrane structure 140 occurs. Optionally, first rib elements 150 and further first rib elements 151, which are opposite the first rib elements 150, are shown. The first rib elements 150, 151 are arranged in the first region 132 and in the second region 133, respectively, and extend equidistant from the membrane structure 140 with respect to the third extension direction 103. Furthermore, an optional second rib element 154 and another optional second rib element 155 are provided, with the second rib elements 154, 155 also being opposite each other. The second rib elements 154, 155 are arranged in the third region 134 and extend equidistant from the membrane structure 140 with respect to the third extension direction 103, but closer to the membrane structure 140 than the first rib elements 150, 151.

12 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Außenkontur 131 derart gekrümmt, dass die Außenkontur 131 der ersten Kondensatorstruktur 121 in einem zweiten Bereich 133 einen Abstand zur Membranstruktur 140 aufweist, der dem Abstand im ersten Bereich 132 entspricht und wobei in einem dritten Bereich 134 zwischen dem ersten Bereich 131 und dem zweiten Bereich 132 ein Abstand der Außenkontur 131 der ersten Kondensatorstruktur 121 zur Membranstruktur 140 kleiner ist als im ersten Bereich 132 beziehungsweise zweiten Bereich 133, da die Außenkontur 131 an die Membranstruktur heranrückt. Der erste Bereich 132 und der zweite Bereich 133 können dabei insbesondere an einer Stelle sein, an der die Membranstruktur 140 bei maximaler Auslenkung einen Wendepunkt einer Membrankrümmung aufweist und der dritte Bereich 134 an einer Stelle sein, da der die maximale Auslenkung der Membranstruktur 140 vorliegt. Optional dargestellt sind erste Rippenelemente 150 und weitere erste Rippenelemente 151, die den ersten Rippenelementen 150 gegenüberliegen. Die ersten Rippenelemente 150, 151 sind dabei insbesondere im ersten Bereich 132 und im zweiten Bereich 133 angeordnet und erstrecken sich bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 gleich weit von der Membranstruktur 140. 12 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100. In this embodiment, the outer contour 131 is curved such that the outer contour 131 of the first capacitor structure 121 in a second area 133 has a distance to the membrane structure 140 that corresponds to the distance in the first region 132, and wherein in a third region 134 between the first region 131 and the second region 132, the distance of the outer contour 131 of the first capacitor structure 121 to the membrane structure 140 is smaller than in the first region 132 or the second region 133, because the outer contour 131 is closer to the membrane structure. The first region 132 and the second region 133 can be located, in particular, at a point where the membrane structure 140 has an inflection point of a membrane curvature at maximum deflection, and the third region 134 can be located at a point where the maximum deflection of the membrane structure 140 occurs. Optionally, first rib elements 150 and further first rib elements 151, which are opposite the first rib elements 150, are shown. The first rib elements 150, 151 are arranged in particular in the first area 132 and in the second area 133 and extend equally far from the membrane structure 140 with respect to the third extension direction 103.

Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der 11 ist die Außenkontur 131 im Ausführungsbeispiel der 12 derart gekrümmt, dass außerhalb des ersten Bereichs 132 beziehungsweise des zweiten Bereichs 133 die Außenkontur 131 an die Membranstruktur 140 heranrückt, insbesondere im dritten Bereich 134 und außerhalb der Bereiche 132, 133, 134.In contrast to the exemplary embodiment of the 11 The outer contour 131 in the embodiment of the 12 curved in such a way that outside the first area 132 or the second area 133 the outer contour 131 approaches the membrane structure 140, especially in the third area 134 and outside the areas 132, 133, 134.

In einem Ausführungsbeispiel des mikroelektromechanischen Bauelements 100 ist die Außenkontur 131 derart gekrümmt, dass die Außenkontur 131 der ersten Kondensatorstruktur 121 in einem ersten Bereich 132 und im zweiten Bereich 133 einen maximalen Abstand zur Membranstruktur 140 aufweist. Dadurch kann insbesondere die Linearität verbessert werden.In one embodiment of the microelectromechanical component 100, the outer contour 131 is curved such that the outer contour 131 of the first capacitor structure 121 has a maximum distance to the membrane structure 140 in a first region 132 and in a second region 133. This allows the linearity to be improved in particular.

13 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100. In diesem Ausführungsbeispiel weist die erste Kondensatorstruktur 121 zumindest zwei erste Kondensatorbereiche 135 auf. Die erste Kondensatorstruktur 121 ist zwischen den ersten Kondensatorbereichen 135 unterbrochen, zwischen den ersten Kondensatorbereichen 135 ist also eine Unterbrechung 136 angeordnet. Durch die Unterbrechung 136 kann eine Verbesserung der Linearität und des Schalldrucks erreicht werden. 13 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100. In this embodiment, the first capacitor structure 121 has at least two first capacitor regions 135. The first capacitor structure 121 is interrupted between the first capacitor regions 135; thus, an interruption 136 is arranged between the first capacitor regions 135. The interruption 136 allows for an improvement in linearity and sound pressure level.

Optional in 13 dargestellt sind erste Rippenelemente 150 und weitere erste Rippenelemente 151, die den ersten Rippenelementen 150 gegenüberliegen. Dabei ist in jedem ersten Kondensatorbereich 135 angrenzend an die Unterbrechung 136 jeweils ein Rippenelement 150 und ein weiteres erstes Rippenelement 151 angeordnet.Optional in 13 The diagram shows first rib elements 150 and further first rib elements 151, which are opposite the first rib elements 150. In each first capacitor section 135, one rib element 150 and another first rib element 151 are arranged adjacent to the break 136.

In den in den 1 bis 13 gezeigten Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass die erste Kondensatorstruktur 121 in der ersten Erstreckungsrichtung 101 bis an das feststehende Element 115 geführt ist.In the in the 1 to 13 In the illustrated embodiments, it can be provided that the first capacitor structure 121 extends in the first direction of extension 101 up to the stationary element 115.

14 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100, bei dem zwischen der ersten Kondensatorstruktur 121 und dem feststehenden Element 115 ein Abstand 137 angeordnet ist. Das feststehende Element 115 ist also bezogen auf die erste Erstreckungsrichtung 101 beabstandet von der ersten Kondensatorstruktur 121. Ansonsten entspricht das bewegliche Element 114 dem beweglichen Element 114 der 8, wobei auch bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 13 ein entsprechender Abstand 137 vorgesehen werden kann. 14 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100, in which a distance 137 is arranged between the first capacitor structure 121 and the stationary element 115. The stationary element 115 is thus spaced apart from the first capacitor structure 121 with respect to the first extension direction 101. Otherwise, the movable element 114 corresponds to the movable element 114 of the 8 , whereby even in the exemplary embodiments of the 1 to 13 A corresponding distance of 137 can be provided.

15 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100, bei dem zwischen der ersten Kondensatorstruktur 121 und dem feststehenden Element 115 ein Abstand 137 angeordnet ist. Die erste Kondensatorstruktur 121 besteht dabei aus vier ersten Kondensatorbereichen 135, wobei zwischen zwei ersten Kondensatorbereichen 135 jeweils eine Unterbrechung 136 angeordnet ist. Ferner ist in jedem ersten Kondensatorbereich 135 ein erstes Rippenelement 150 und ein dem ersten Rippenelement 150 gegenüberliegendes weiteres erstes Rippenelement 151 angeordnet. 15 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100, in which a gap 137 is arranged between the first capacitor structure 121 and the stationary element 115. The first capacitor structure 121 consists of four first capacitor regions 135, with an interruption 136 arranged between each pair of first capacitor regions 135. Furthermore, a first rib element 150 and a second first rib element 151 opposite the first rib element 150 are arranged in each first capacitor region 135.

In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 15 kann die erste Kondensatorstruktur 121 symmetrisch zur Membranstruktur 140 angeordnet sein. Eine gegebenenfalls vorhandene weitere erste Kondensatorstruktur 126 kann ebenfalls symmetrisch zur Membranstruktur 140 angeordnet sein.In the exemplary embodiments of the 1 to 15 The first capacitor structure 121 can be arranged symmetrically to the membrane structure 140. Any further first capacitor structure 126 that may be present can also be arranged symmetrically to the membrane structure 140.

16 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100, das dem beweglichen Element 114 der 15 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Die ersten Kondensatorstrukturen 121 sind in diesem Ausführungsbeispiel nicht symmetrisch zur Membranstruktur 140 angeordnet, sondern bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 jeweils abwechselnd in unterschiedliche Richtung versetzt. Insgesamt sind vier erste Kondensatorbereiche 135 angeordnet. Die ersten Rippenelemente 150 erstrecken sich dabei für jeden ersten Kondensatorbereich 135 weiter von der Membranstruktur 140 als die jeweils gegenüberliegenden weiteren ersten Rippenelemente 151. 16 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100, which corresponds to the movable element 114 of the 15 This corresponds to the previous version unless otherwise described below. In this embodiment, the first capacitor structures 121 are not arranged symmetrically to the membrane structure 140, but are alternately offset in different directions with respect to the third extension direction 103. A total of four first capacitor sections 135 are arranged. The first fin elements 150 extend further from the membrane structure 140 for each first capacitor section 135 than the respective opposing first fin elements 151.

Im Ausführungsbeispiel der 16 kann die erste Kondensatorstruktur 121 asymmetrisch zur Membranstruktur 140 angeordnet sein. Eine gegebenenfalls vorhandene weitere erste Kondensatorstruktur 126 kann ebenfalls asymmetrisch zur Membranstruktur 140 angeordnet sein.In the exemplary embodiment of the 16 The first capacitor structure 121 can be arranged asymmetrically to the membrane structure 140. Any further first capacitor structure 126 that may be present can also be arranged asymmetrically to the membrane structure 140.

Die in den 13 bis 16 gezeigten Ausgestaltungen mit Unterbrechungen 136 und Abständen 137 können insbesondere auch bei den Ausgestaltungen mit gekrümmten Außenkonturen 131 wie beispielsweise in den 9 bis 12 gezeigt angewendet werden. Beispielsweise können die Bereiche 132, 133, 134 jeweils als erster Kondensatorbereich 135 mit dazwischen angeordneten Unterbrechungen 136 ausgestaltet sein.The in the 13 to 16 The illustrated designs with interruptions 136 and gaps 137 can also be used in particular in designs with curved outer contours 131, such as in the 9 to 12 The following can be applied as shown. For example, the areas 132, 133, 134 can each be designed as the first capacitor area 135 with interruptions 136 arranged in between.

In den in den 1 bis 16 gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Membranstruktur 140 bezogen auf die erste Erstreckungsrichtung 101 beidseitig mit dem feststehenden Element 115 verbunden.In the in the 1 to 16 In the illustrated embodiments, the membrane structure 140 is connected to the stationary element 115 on both sides with respect to the first extension direction 101.

17 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Membranstruktur 140 bezogen auf die erste Erstreckungsrichtung 101 einseitig mit dem feststehenden Element 115 verbunden. 17 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100. In this embodiment, the membrane structure 140 is connected on one side to the stationary element 115 with respect to the first extension direction 101.

Optional können wieder die bereits beschriebenen ersten Rippenelemente 150, 151 vorgesehen sein, die im Ausführungsbeispiel der 17 beispielhaft am dem feststehenden Element 115 gegenüberliegenden Ende der Membranstruktur 140 angeordnet sind. Das erste Kondensatorelement 121 kann dabei insbesondere rechteckig ohne gekrümmte Außenkontur ausgestaltet sein. Zwischen dem ersten Kondensatorelement 121 und dem feststehenden Element 115 ist wieder ein Abstand 137 vorgesehen, alternativ kann auf den Abstand 115 aber auch verzichtet werden.Optionally, the first rib elements 150, 151 already described can again be provided, which in the exemplary embodiment of the 17 The first capacitor element 121 is arranged, for example, at the end of the membrane structure 140 opposite the stationary element 115. The first capacitor element 121 can, in particular, be rectangular without a curved outer contour. A gap 137 is again provided between the first capacitor element 121 and the stationary element 115; alternatively, the gap 115 can be omitted.

18 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Membranstruktur 140 bezogen auf die erste Erstreckungsrichtung 101 einseitig mit dem feststehenden Element 115 verbunden. Die erste Kondensatorstruktur 121 weist hier eine gekrümmte Außenkontur 131 auf. Dabei ist die erste Kondensatorstruktur entfernt vom feststehenden Element 115 bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 am größten. 18 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100. In this embodiment, the membrane structure 140 is connected to the stationary element 115 on one side with respect to the first extension direction 101. The first capacitor structure 121 has a curved outer contour 131. The first capacitor structure is largest at its furthest point from the stationary element 115 with respect to the third extension direction 103.

Optional können wieder die bereits beschriebenen ersten Rippenelemente 150, 151 vorgesehen sein, die im Ausführungsbeispiel der 17 beispielhaft am dem feststehenden Element 115 gegenüberliegenden Ende der Membranstruktur 140 angeordnet sind.Optionally, the first rib elements 150, 151 already described can again be provided, which in the exemplary embodiment of the 17 for example, they are arranged at the end of the membrane structure 140 opposite the stationary element 115.

In den Ausführungsbeispielen der 17 und 18 kann die erste Kondensatorstruktur 121 symmetrisch zur Membranstruktur 140 angeordnet sein. Eine gegebenenfalls vorhandene weitere erste Kondensatorstruktur 126 kann ebenfalls symmetrisch zur Membranstruktur 140 angeordnet sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass die erste Kondensatorstruktur 121 analog zu 15 und 16 erste Kondensatorbereiche 135 und Unterbrechungen 136 aufweist.In the exemplary embodiments of the 17 and 18 The first capacitor structure 121 can be arranged symmetrically to the membrane structure 140. Any further first capacitor structure 126 that may be present can also be arranged symmetrically to the membrane structure 140. Furthermore, it can be provided that the first capacitor structure 121 is arranged analogously to 15 and 16 first capacitor areas 135 and interruptions 136.

Die erste Kondensatorstruktur 121 und die weitere erste Kondensatorstruktur 126 können bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 übereinanderliegend angeordnet sein. Insbesondere können die erste Kondensatorstruktur 121 und die weitere erste Kondensatorstruktur 126 bezogen auf die zweite Erstreckungsrichtung 102 fluchtend angeordnet sein.The first capacitor structure 121 and the further first capacitor structure 126 can be arranged one above the other with respect to the third extension direction 103. In particular, the first capacitor structure 121 and the further first capacitor structure 126 can be arranged in alignment with respect to the second extension direction 102.

19 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100. In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Rippenelement 150 und das weitere erste Rippenelement 151 derart ausgestaltet, dass diese eine schräge Kontur 153 aufweisen. Das erste Rippenelement 150 stützt dabei die erste Kondensatorstruktur 121 ab, während das weitere erste Rippenelement 151 die weitere erste Kondensatorstruktur 126 abstützt. Die erste Kondensatorstruktur 121 und die weitere erste Kondensatorstruktur 126 sind dabei asymmetrisch zur Membranstruktur 140 und bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 derart angeordnet, dass sie die Membranstruktur 140 auf verschiedenen Seiten überragen. Insbesondere sind die erste Kondensatorstruktur 121 und die weitere erste Kondensatorstruktur 126 bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung 103 versetzt zueinander angeordnet sein, insbesondere derart, dass durch den Versatz die Membranstruktur 140 mittig zwischen der ersten Kondensatorstruktur 121 und der weiteren ersten Kondensatorstruktur 126 angeordnet ist. 19 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100. In this embodiment, the first rib element 150 and the second first rib element 151 are designed such that they have an inclined contour 153. The first rib element 150 supports the first capacitor structure 121, while the second first rib element 151 supports the second first capacitor structure 126. The first capacitor structure 121 and the second first capacitor structure 126 are arranged asymmetrically with respect to the membrane structure 140 and, with respect to the third extension direction 103, such that they project beyond the membrane structure 140 on different sides. In particular, the first capacitor structure 121 and the further first capacitor structure 126 are arranged offset from each other with respect to the third extension direction 103, in particular such that the membrane structure 140 is arranged centrally between the first capacitor structure 121 and the further first capacitor structure 126 by means of the offset.

In einem Ausführungsbeispiel des mikroelektromechanischen Bauelements 100 weist das bewegliche Element 114 zwischen der Membranstruktur 140 und der ersten Kondensatorstruktur 121 eine Verjüngung 141 auf, wie in 19 gezeigt. Zwischen der Membranstruktur 140 und der ersten Kondensatorstruktur 121 weist das bewegliche Element 114 ebenfalls eine Verjüngung 141 auf. Eine solche Verjüngung 141 kann auch in den Ausführungsbeispielen der 1 bis 18 vorgesehen sein.In one embodiment of the microelectromechanical component 100, the movable element 114 has a taper 141 between the membrane structure 140 and the first capacitor structure 121, as shown in 19 shown. Between the membrane structure 140 and the first capacitor structure 121, the movable element 114 also has a taper 141. Such a taper 141 can also be found in the embodiments of the 1 to 18 be planned.

20 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100, wobei insbesondere ein Übergang zwischen der Membranstruktur 140 und der ersten Kondensatorstruktur 121 vergrößert dargestellt ist. Die Membranstruktur 140 weist ein erstes Material 142 auf. Die erste Kondensatorstruktur 121 weist ein zweites Material 143 auf. Das erste Material 142 und das zweite Material 143 können insbesondere unterschiedlich sein. Das zweite Material 143 taucht dabei in das erste Material 142 ein, wodurch eine mechanische Stabilität erhöht sein kann. 20 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100, wherein In particular, a transition between the membrane structure 140 and the first capacitor structure 121 is shown enlarged. The membrane structure 140 has a first material 142. The first capacitor structure 121 has a second material 143. The first material 142 and the second material 143 can be different. The second material 143 is embedded in the first material 142, which can increase mechanical stability.

21 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres bewegliches Element 114 eines weiteren mikroelektromechanischen Bauelements 100, wobei insbesondere ein Übergang zwischen der Membranstruktur 140 und der ersten Kondensatorstruktur 121 vergrößert dargestellt ist. Die Membranstruktur 140 weist ein erstes Material 142 auf. Die erste Kondensatorstruktur 121 weist ein zweites Material 143 auf. Das erste Material 142 und das zweite Material 143 können insbesondere unterschiedlich sein. Das erste Material 142 und das zweite Material 143 bilden dabei einen Schichtstapel, wobei die Verjüngung 141 komplett aus dem zweiten Material 143 besteht und das zweite Material 143 ferner an die Membranstruktur 140 und die in 21 ferner optional gezeigten ersten Rippenelemente 150, 151 angrenzt. 21 Figure 1 shows a cross-section through another movable element 114 of another microelectromechanical component 100, in particular showing an enlarged transition between the membrane structure 140 and the first capacitor structure 121. The membrane structure 140 comprises a first material 142. The first capacitor structure 121 comprises a second material 143. The first material 142 and the second material 143 can be different. The first material 142 and the second material 143 form a layer stack, wherein the tapered section 141 consists entirely of the second material 143, and the second material 143 is further connected to the membrane structure 140 and the 21 furthermore, optionally shown first rib elements 150, 151 adjoining it.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen hieraus können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been described in detail by means of the preferred embodiments, the invention is not limited to the disclosed examples and other variations can be derived from them by a person skilled in the art without leaving the scope of protection of the invention.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2022 117 197 A1 [0002]WO 2022 117 197 A1 [0002]

Claims (18)

Mikroelektromechanisches Bauelement (100), aufweisend einen Schichtstapel (110) mit einer Mehrzahl an in einer Schichtfolgerichtung (111) angeordneten Schichten (112, 113, 116), wobei ein bewegliches Element (114) in einer ersten Schicht (112) des Schichtstapels (110) gebildet ist und ein feststehendes Element (115) in einer zweiten Schicht (113) des Schichtstapels (110) gebildet ist, ferner aufweisend ein Kondensatorelement (120), wobei das Kondensatorelement (120) eine erste Kondensatorstruktur (121) und eine zweite Kondensatorstruktur (122) aufweist, wobei die erste Kondensatorstruktur (121) mit dem beweglichen Element (114) mechanisch verbunden ist, wobei die zweite Kondensatorstruktur (122) mit dem feststehenden Element (115) mechanisch verbunden ist, wobei das bewegliche Element (114) eine Membranstruktur (140) aufweist, die sich in einer ersten Erstreckungsrichtung (101) und in einer zweiten Erstreckungsrichtung (102) erstreckt, wobei die erste Erstreckungsrichtung (101) und die zweite Erstreckungsrichtung (102) in einem Winkel zueinander stehen, und wobei die erste Kondensatorstruktur (121) zumindest ein erstes Elektrodenelement (123) aufweist, wobei sich das erste Elektrodenelement (123) in der ersten Erstreckungsrichtung (101) und in einer dritten Erstreckungsrichtung (103) erstreckt, wobei die dritte Erstreckungsrichtung (103) jeweils in einem Winkel zur ersten Erstreckungsrichtung (101) und zur zweiten Erstreckungsrichtung (102) steht, wobei die erste Kondensatorstruktur (121) die Membranstruktur (140) in der dritten Erstreckungsrichtung (103) zumindest teilweise überragt.A microelectromechanical device (100) comprising a layer stack (110) with a plurality of layers (112, 113, 116) arranged in a layer sequence direction (111), wherein a movable element (114) is formed in a first layer (112) of the layer stack (110) and a stationary element (115) is formed in a second layer (113) of the layer stack (110), further comprising a capacitor element (120), wherein the capacitor element (120) comprises a first capacitor structure (121) and a second capacitor structure (122), wherein the first capacitor structure (121) is mechanically connected to the movable element (114), wherein the second capacitor structure (122) is mechanically connected to the stationary element (115), wherein the movable element (114) comprises a membrane structure (140) extending in a first direction (101) and in a second Extension direction (102) extends, wherein the first extension direction (101) and the second extension direction (102) are at an angle to each other, and wherein the first capacitor structure (121) has at least one first electrode element (123), wherein the first electrode element (123) extends in the first extension direction (101) and in a third extension direction (103), wherein the third extension direction (103) is at an angle to the first extension direction (101) and to the second extension direction (102), and wherein the first capacitor structure (121) at least partially extends beyond the membrane structure (140) in the third extension direction (103). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach Anspruch 1, ferner aufweisend ein erstes Rippenelement (150), wobei das erste Rippenelement (150) die erste Kondensatorstruktur (121) gegen die Membranstruktur (140) abstützt.Microelectromechanical component (100) according to Claim 1 , further comprising a first rib element (150), wherein the first rib element (150) supports the first capacitor structure (121) against the membrane structure (140). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach Anspruch 2, wobei sich das erste Rippenelement (150) in der zweiten Erstreckungsrichtung (102) über mindestens 50 Prozent der Membranstruktur (140) erstreckt.Microelectromechanical component (100) according to Claim 2 , wherein the first rib element (150) extends in the second extension direction (102) over at least 50 percent of the membrane structure (140). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das erste Rippenelement (150) auf einer der Membranstruktur (140) abgewandten Seite eine Krümmung (152) aufweist.Microelectromechanical component (100) according to Claim 2 or 3 , wherein the first rib element (150) has a curvature (152) on a side facing away from the membrane structure (140). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das erste Rippenelement (150) zumindest in einem Teilbereich auf einer der Membranstruktur (140) abgewandten Seite eine schräge Kontur aufweist (153).Microelectromechanical component (100) according to one of the Claims 2 until 4 , wherein the first rib element (150) has an oblique contour (153) at least in a partial area on a side facing away from the membrane structure (140). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das erste Rippenelement (150) senkrecht zur Membranstruktur (140) angeordnet ist.Microelectromechanical component (100) according to one of the Claims 2 until 5 , wherein the first rib element (150) is arranged perpendicular to the membrane structure (140). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, ferner aufweisend ein zweites Rippenelement (154), wobei das erste Rippenelement (150) und das zweite Rippenelement (154) auf derselben Seite der Membranstruktur (140) angeordnet sind.Microelectromechanical component (100) according to one of the Claims 2 until 6 , further comprising a second rib element (154), wherein the first rib element (150) and the second rib element (154) are arranged on the same side of the membrane structure (140). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, ferner aufweisend ein weiteres erstes Rippenelement (151), wobei das weitere erste Rippenelement (151) und das erste Rippenelement (150) auf unterschiedlichen Seiten der Membranstruktur (140) angeordnet sind.Microelectromechanical component (100) according to one of the Claims 2 until 7 , further comprising a further first rib element (151), wherein the further first rib element (151) and the first rib element (150) are arranged on different sides of the membrane structure (140). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach Anspruch 8, ferner aufweisend ein weiteres zweites Rippenelement (155), wobei das weitere erste Rippenelement (151) und das weitere zweite Rippenelement (155) auf derselben Seite der Membranstruktur (140) angeordnet sind.Microelectromechanical component (100) according to Claim 8 , further comprising a further second rib element (155), wherein the further first rib element (151) and the further second rib element (155) are arranged on the same side of the membrane structure (140). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Kondensatorstruktur (121) eine bezogen auf die dritte Erstreckungsrichtung (103) gekrümmte Außenkontur (131) aufweist.Microelectromechanical component (100) according to one of the Claims 1 until 9 , wherein the first capacitor structure (121) has an outer contour (131) curved with respect to the third extension direction (103). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach Anspruch 10, wobei die Außenkontur (131) derart gekrümmt ist, dass die Außenkontur (131) der ersten Kondensatorstruktur (121) in einem ersten Bereich (132) einen maximalen Abstand zur Membranstruktur (140) aufweist.Microelectromechanical component (100) according to Claim 10 , wherein the outer contour (131) is curved such that the outer contour (131) of the first capacitor structure (121) has a maximum distance to the membrane structure (140) in a first region (132). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach Anspruch 11, wobei die Außenkontur (131) derart gekrümmt ist, dass die Außenkontur (131) der ersten Kondensatorstruktur (121) in einem zweiten Bereich (133) einen Abstand zur Membranstruktur (140) aufweist, der dem Abstand im ersten Bereich (132) entspricht und wobei in einem dritten Bereich (134) zwischen dem ersten Bereich (132) und dem zweiten Bereich (133) ein Abstand der Außenkontur (131) der ersten Kondensatorstruktur (121) zur Membranstruktur (140) kleiner ist als im ersten (132) Bereich beziehungsweise zweiten Bereich (133).Microelectromechanical component (100) according to Claim 11 , wherein the outer contour (131) is curved such that the outer contour (131) of the first capacitor structure (121) in a second region (133) has a distance to the membrane structure (140) which corresponds to the distance in the first region (132) and wherein in a third region (134) between the first region (132) and the second region (133) the distance of the outer contour (131) of the first capacitor structure (121) to the membrane structure (140) is smaller than in the first (132) region or second region (133). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste Kondensatorstruktur (121) zumindest zwei erste Kondensatorbereiche (135) aufweist, wobei die erste Kondensatorstruktur (121) zwischen den ersten Kondensatorbereichen (135) unterbrochen ist.Microelectromechanical component (100) according to one of the Claims 1 until 12 , wherein the first capacitor structure (121) has at least two first capacitor regions (135), wherein the first capacitor structure (121) is located between the first capacitor sections (135) is interrupted. Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Membranstruktur (140) ein erstes Material (142) aufweist und wobei die erste Kondensatorstruktur (121) ein zweites Material (143) aufweist.Microelectromechanical component (100) according to one of the Claims 1 until 13 , wherein the membrane structure (140) comprises a first material (142) and wherein the first capacitor structure (121) comprises a second material (143). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das bewegliche Element (114) zwischen der Membranstruktur (140) und der ersten Kondensatorstruktur (121) eine Verjüngung (141) aufweist.Microelectromechanical component (100) according to one of the Claims 1 until 14 , wherein the movable element (114) has a taper (141) between the membrane structure (140) and the first capacitor structure (121). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Membranstruktur (140) bezogen auf die erste Erstreckungsrichtung (101) einseitig oder beidseitig mit dem feststehenden Element (115) verbunden ist.Microelectromechanical component (100) according to one of the Claims 1 until 15 , wherein the membrane structure (140) is connected to the stationary element (115) on one or both sides with respect to the first extension direction (101). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die erste Kondensatorstruktur (121) symmetrisch zur Membranstruktur (140) angeordnet ist.Microelectromechanical component (100) according to one of the Claims 1 until 16 , wherein the first capacitor structure (121) is arranged symmetrically to the membrane structure (140). Mikroelektromechanisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die erste Kondensatorstruktur (121) asymmetrisch zur Membranstruktur (140) angeordnet ist.Microelectromechanical component (100) according to one of the Claims 1 until 16 , wherein the first capacitor structure (121) is arranged asymmetrically to the membrane structure (140).
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