DE102016111909B4 - Mikromechanische Struktur und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

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Abstract

Mikromechanische Struktur, die Folgendes umfasst:ein Substrat (102); undeine funktionale Struktur (104), die an dem Substrat (102) angeordnet ist;wobei die funktionale Struktur (104) einen funktionalen Bereich (104r) umfasst, der in Bezug auf das Substrat (102) in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich (104r) wirkt, ablenkbar ist;wobei der funktionale Bereich (104r) ein Grundmaterial umfasst;wobei in wenigstens einem Abschnitt (106) des funktionalen Bereichs (104r) das Grundmaterial mit Fremdatomen dotiert ist, so dass ein Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte in dem wenigstens einen Abschnitt (106) niedriger ist im Vergleich zu einem Elastizitätsmodul und einer mechanischen Härte in einem weiteren Abschnitt (108) des funktionalen Bereichs (104r), der nicht mit den Fremdatomen oder weniger als der wenigstens eine Abschnitt (106) dotiert ist,wobei der funktionale Bereich (104r) einen seitlichen Gradienten in dem Elastizitätsmodul und/oder der mechanischen Härte zwischen dem wenigstens einen Abschnitt (106) und dem weiteren Abschnitt (108) aufweist, undwobei die Fremdatome wenigstens eines aus den folgenden Materialien umfassen: Phosphor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Bor, Fluor, Gallium, Germanium, Arsen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf eine mikromechanische Struktur und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • Hintergrund
  • Der Begriff mikroelektromechanisches System (MEMS) oder mikroelektromechanische/s System/Struktur wird häufig verwendet, um kleine integrierte Vorrichtungen oder Systeme zu bezeichnen, die elektrische und mechanische Komponenten kombinieren. Bei Konzentration auf die mikromechanischen Teile kann der Begriff „mikromechanisches System“ verwendet werden, um kleine integrierte Vorrichtungen oder Systeme zu beschreiben, die ein oder mehrere mikromechanische Elemente und möglicherweise, jedoch nicht notwendigerweise, elektrische und/oder elektronische Komponenten enthalten.
  • Mikromechanische Systeme können beispielsweise als Aktuatoren, Schallwandler oder Sensoren verwendet werden. Mikromechanische Systeme oder Strukturen (MMS) können ablenkbare Strukturen wie z. B. Membranen enthalten. Eine mikroelektromechanische Struktur (MEMS) kann eine oder mehrere mikromechanische Strukturen enthalten, deren ablenkbare Struktur elektrisch abgelenkt werden kann (Aktuator). Alternativ oder zusätzlich kann die MEMS ein elektrisches Signal in Reaktion auf eine Ablenkung der ablenkbaren Struktur des MMS bereitstellen (Sensor).
  • Bewegliche Mikrostrukturen wie beispielsweise Membranen für Mikroschallwandler (z. B. Mikrofone oder Mikrolautsprecher) oder Freiträger für Atomkraftmikroskope (AFM) können, insbesondere an ihren Aufhängungspunkten oder - Gebieten oder an Gebieten, die für die Funktionalität der Strukturen wichtig sind, Materialien erfordern, die es ermöglichen, sowohl die/das statischen Biegeeigenschaften/Ablenkungsverhalten als auch das dynamische Verhalten unter Resonanzbedingungen abhängig von der spezifischen Anwendung zu modifizieren.
  • Sehr weiche AFM-Freiträger (beispielsweise aus einem Polymer hergestellt) können zu einer niedrigen Resonanzfrequenz führen, die wiederum die maximale Scangeschwindigkeit und Abtastrate reduziert. Beispielsweise auf dem Fachgebiet mechanisch empfindlicher Proben, z. B. für eine Messung organischer Substanzen wie z. B. organischen Zellen, können sehr weiche AFM-Freiträger das Risiko reduzieren, die Proben zu beschädigen. Darüber hinaus kann ein Laser nicht in einer Flüssigkeit zum Auslesen der Oszillation/Biegung verwendet werden, jedoch kann ein Sensorelement (meistens ein piezoresistiver Belastungssensor), der auf dem Freiträgerausleger integriert ist, erforderlich sein. Im Fall sehr weicher Materialien kann das jedoch den Effekt haben, dass aufgrund der extremen Weichheit des Grundmaterials die Ausdehnung und Komprimierung des Grundmaterials, das auf den Freiträgerausleger übertragen werden soll, nur in einem sehr geringen Ausmaß detektiert wird aufgrund der hohen mechanischen Steifigkeit des Sensormaterials (z. B. im Fall eines Belastungssensors).
  • Weiche Polymere wie beispielsweise SU8 können darüber hinaus eine begrenzte Stabilität unter Umgebungsbedingungen aufweisen. Beispielsweise können sie hohe Schrumpfung während der Herstellung, Wasseraufnahme während des Betriebs und/oder Alterungsphänomene zeigen. Darüber hinaus können sie einen sehr hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) im Vergleich zu Standard-Halbleitermaterialien aufweisen (z. B. SU8 weist einen CTE von etwa 52 ppm/°C auf, im Vergleich zu Si, das einen CTE von etwa 2,56 ppm/°C aufweist), und es können nur wenige Möglichkeiten vorhanden sein, um ihre elastischen Merkmale zu beeinflussen (z. B. ist der Elastizitätsmodul von SU8 ungefähr 2 GPa).
  • Rehder, G., and M.N.P. Carreño („PECVD a-Sic:H Young's modulus obtained by MEMDS resonant frequency", Journal of Non-Crystalline Solids 354, 19 (2008): 2359-2364) beschreiben die Messung der Resonanzfrequenz von freistehenden Auslegern zur Charakterisierung von PECVD-Materialien in MEMS-Anwendungen. Dafür wurden Silizium-reiche amorphe hydrogenierte Siliziumcarbid-Schichten mittels PECVD gebildet, wobei diese a-SiC:H-Schichten in drei unterschiedlichen Zusammensetzungen gebildet wurden, deren Elastizitätsmodule bestimmt wurden.
  • El Khakani, et al. („Hardness and Young's modulus of amorphous a-SiC thin films determined by nanoindentation and bulge tests“, Journal of materials research 9.01 (1994): 96-103) beschreiben die mechanischen Eigenschaften von amorphen hydrogenierten Siliziumcarbid-Schichten, die mittels verschiedener Abscheidungstechniken gebildet wurden, wobei unter anderem die Härte, Elastizitätsmodul und Poisson-Verhältnis von freistehenden Membranen unter Verwendung von Nanoindentations- und Beultests ermittelt wurden.
  • Young, S. et al. („A novel low-temperature method to fabricate MEMS resonators using PMGI as a sacrificial layer“, Journal of Michromechanics and Microengineering 15.10 (2005): 1824) beschreiben die Herstellung eines MEMS-Resonators als schmalbandigen Filter, wobei der Resonator-Ausleger aus einer alpha-TaN/SiON-Doppelschicht hergestellt und sein Elastizitätsmodul bestimmt werden.
  • DE 10 2015 213757 A1 beschreibt eine mikromechanische Struktur mit einer funktionellen Struktur, die ein auslenkbares funktionelles Gebiet aufweist, dessen Härte lokal mittels einer Versteifungssektion erhöht wird. Dabei ist das Grundmaterial des funktionellen Gebietes aus einem Silizium- und/oder einem Polysilizium-Material, beispielsweise Siliziumoxid, gebildet, und die Versteifungssektion umfasst ein Kohlenstoff-Material, beispielsweise Siliziumcarbid.
  • US 2011/0073859 A1 beschreibt ein MEMS-Mikrophon, das eine feststehende Rückplatte und ein flexibles Diaphragma aufweist.
  • US 2007/0121972 A1 beschreibt ein Kondensator-Mikrophon mit einer Membran, die aus einer mehrlagigen Struktur gebildet ist, die eine erste dünne Schicht und eine zweite dünne Schicht aufweist, wobei die innere Spannung der ersten dünnen Schicht und der zweiten dünnen Schicht verschieden voneinander sind, wodurch die innere Gesamtspannung der Membran angepasst wird.
  • Zusammenfassung
  • Es werden eine mikromechanische Struktur gemäß dem Hauptanspruch, ein Schallwandler gemäß dem Nebenanspruch 5, ein Sensor gemäß dem Nebenanspruch 8 und ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Struktur gemäß dem Nebenanspruch 9 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Figurenliste
  • In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen auf dieselben Anteile durchgehend durch die unterschiedlichen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, stattdessen ist im Allgemeinen das Darstellen der Prinzipien der Erfindung herausgestellt. In der folgenden Beschreibung sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
    • 1 ein Diagramm zeigt, das Dichte und Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) verschiedener Materialien darstellt;
    • 2 ein Diagramm zeigt, das den Einfluss der Kohlenstoffmenge auf den/die resultierende/n Elastizitätsmodul und Härte darstellt;
    • 3 ein Diagramm zeigt, das den Einfluss eines zusätzlichen RF-Felds entlang der Substratrichtung auf den/die resultierende/n Elastizitätsmodul und Härte darstellt;
    • 4 ein Diagramm zeigt, das die Reduktion des Elastizitätsmoduls von Silizium mittels einer Implantierung von Phosphor in das Silizium darstellt;
    • 5A bis 5D jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht zeigen, die eine mögliche Implementierung einer funktionalen Struktur in eine mikromechanische Struktur darstellen;
    • 6A bis 6C jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht zeigen, die eine mögliche Implementierung einer funktionalen Struktur in eine mikromechanische Struktur darstellen;
    • 7A bis 7D jeweils eine schematische Draufsicht oder Unteransicht einer möglichen Implementierung einer funktionalen Struktur in einer runden Membran gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
    • 8A bis 8C jeweils eine schematische Draufsicht oder Unteransicht einer möglichen Implementierung einer funktionalen Struktur in einer runden Membran gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
    • 9A bis 9C jeweils eine schematische Draufsicht oder Unteransicht einer möglichen Implementierung einer funktionalen Struktur in einer runden Membran gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
    • 10A bis 10D jeweils eine schematische Draufsicht oder Unteransicht einer möglichen Implementierung einer funktionalen Struktur in einer rechteckigen Membran gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
    • 11A bis 11D jeweils eine schematische Draufsicht oder Unteransicht einer möglichen Implementierung einer funktionalen Struktur in einer rechteckigen Membran gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
    • 12A bis 12D jeweils eine schematische Draufsicht oder Unteransicht einer möglichen Implementierung einer funktionalen Struktur in einer rechteckigen Membran gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
    • 13A bis 13D jeweils eine schematische Draufsicht oder Unteransicht einer möglichen Implementierung einer funktionalen Struktur in einer rechteckigen Membran gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
    • 14A bis 14D jeweils eine schematische Querschnittsansicht einer möglichen Implementierung einer funktionalen Struktur in einer Freiträgerstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
    • 15A und 15B jeweils eine schematische Querschnittsansicht einer möglichen Implementierung eines Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
    • 16A bis 16C jeweils eine schematische Querschnittsansicht einer möglichen Implementierung einer funktionalen Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
    • 17A bis 17C jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen in einer schematischen Querschnittsansicht zeigen, die eine mögliche Implementierung einer funktionalen Struktur in einer mikromechanischen Struktur darstellt; und
    • 18A bis 18D jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht zeigen, die eine mögliche Implementierung einer funktionalen Struktur in einer mikromechanischen Struktur darstellt.
  • Beschreibung
  • Die folgende genaue Beschreibung bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen, die durch Darstellung spezifische Einzelheiten und Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung praktiziert werden kann.
  • Das Wort „beispielhaft“ ist hier so verwendet, dass es „als ein Beispiel, eine Instanz oder Darstellung dienend“ bedeutet. Jede Ausführungsform oder Konstruktion, die hier als „beispielhaft“ beschrieben ist, ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Konstruktion vorteilhaft zu deuten.
  • Das Wort „über“ in Bezug auf ein aufgebrachtes Material, das „über“ einer Seite oder Oberfläche gebildet ist, kann hier so verwendet sein, dass es bedeutet, dass das aufgebrachte Material „direkt auf“, z. B. in direktem Kontakt mit, der implizierten Seite oder Oberfläche gebildet sein kann. Das Wort „über“, das in Bezug auf ein aufgebrachtes Material verwendet wird, das „über“ einer Seite oder Oberfläche gebildet ist, kann hier so verwendet sein, dass es bedeutet, dass das aufgebrachte Material „indirekt auf“ der implizierten Seite oder Oberfläche gebildet sein kann mit einer oder mehreren zusätzlichen Schichten, die zwischen der impliziten Seite oder Oberfläche und dem aufgebrachten Material angeordnet sind.
  • Der Begriff „seitlich“, der in Bezug auf die „seitliche“ Ausdehnung einer Struktur oder eines Elements (z. B. eines Wafers, eines Substrats, eines Trägers, eines Bereichs, einer Schicht) oder „seitlich“ daneben verwendet wird, kann hier so verwendet sein, dass er eine Ausdehnung oder eine Positionsbeziehung entlang einer Oberfläche der Struktur oder des Elements bedeutet. Das heißt, dass eine Oberfläche eines Substrats (z. B. eine Oberfläche eines Trägers, eine Oberfläche eines Wafers, eine Oberfläche einer Unterlage) kann als Referenz dienen, im Allgemeinen als die Hauptbearbeitungsoberfläche des Substrats (oder die Hauptbearbeitungsoberfläche des Trägers oder Wafers oder der Unterlage) bezeichnet. Ferner kann der Begriff „Breite“, der in Bezug auf eine „Breite“ einer Struktur, eines Elements oder eines Bereichs verwendet ist, hier so verwendet sein, dass er die seitliche Ausdehnung der Struktur, des Elements oder des Bereichs bedeutet. Ferner kann der Begriff „Höhe“, der in Bezug auf eine Höhe einer Struktur, eines Elements oder eines Bereichs verwendet ist, hier so verwendet sein, dass er eine Ausdehnung der Struktur entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche eines Substrats (z. B. senkrecht zu der Hauptbearbeitungsoberfläche eines Substrats) bedeutet. Der Begriff „Dicke“, der in Bezug auf eine „Dicke“ einer Schicht verwendet ist, kann hier so verwendet sein, dass er die räumliche Ausdehnung der Schicht senkrecht zu der Oberfläche der Unterlage (des Materials), auf der die Schicht aufgebracht ist, bedeutet. Falls die Oberfläche der Unterlage parallel zu der Oberfläche des Substrats (z. B. zu der Hauptbearbeitungsoberfläche) ist, kann die „Dicke“ der Schicht, die auf der Unterlage aufgebracht ist, dasselbe sein wie die Höhe der Schicht. Darüber hinaus kann eine „vertikale“ Struktur als eine Struktur bezeichnet sein, die sich in einer Richtung senkrecht zu der seitlichen Richtung (z. B. senkrecht zu der Hauptbearbeitungsoberfläche eines Substrats) erstreckt, und eine „vertikale“ Ausdehnung kann als eine Ausdehnung entlang einer Richtung senkrecht zu der seitlichen Richtung (z. B. eine Ausdehnung senkrecht zu der Hauptbearbeitungsoberfläche eines Substrats) bezeichnet sein.
  • Der Ausdruck „wenigstens eines aus“ in Bezug auf eine Gruppe von Elementen kann hier so verwendet sein, dass er wenigstens ein Element aus der Gruppe, die aus den Elementen besteht, bedeutet. Beispielsweise kann der Ausdruck „wenigstens eines aus“ in Bezug auf eine Gruppe von Elementen hier so verwendet sein, dass er eine Auswahl bedeutet aus: eines aus den aufgelisteten Elementen, mehrere von einem aus den aufgelisteten Elementen, mehrere aus den individuell aufgelisteten Elementen oder mehrere eines Vielfachen von aufgelisteten Elementen.
  • Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) können mikromechanische Systeme (MMS) enthalten, die als Aktuatoren verwendet werden können, um deren Komponenten abzulenken, beispielsweise um andere Komponenten zu betätigen. Andere MMS-Systeme können als ein Sensor verwendet werden und konfiguriert sein, eine mechanische Ablenkung von Teilen davon abzufühlen. Somit können MMS-Sensoren und/oder -Aktuatoren Komponenten wie z. B. eine oder mehrere Membranen und/oder einen oder mehrere Freiträger enthalten.
  • Schallwandler können als mikroelektromechanische Strukturen (MEMS) realisiert sein. Ein Typ von Schallwandler kann ein Mikrofon sein, das konfiguriert ist, Variationen von Schalldruckpegeln und/oder eine Kraft, die durch die Variationen erzeugt wird, abzufühlen und ein elektrisches Signal bereitzustellen, das die abgefühlten Variationen repräsentiert. Die Schalldruckvariationen können durch Ablenken einer Membranstruktur abgefühlt werden, die so angeordnet ist, dass ein elektrisches Feld durch eine Ablenkung der Membranstruktur modifiziert wird, wobei die Modifikation beispielsweise als Variationen einer elektrischen Spannung und/oder als Variation einer elektrischen Impedanz der MEMS messbar ist. Ein weiterer Typ von Schallwandler kann ein Lautsprecher sein, der konfiguriert ist, Variationen des Schalldruckpegels in Reaktion auf eine Ablenkung der Membranstruktur zu erzeugen. Die Ablenkung kann durch ein elektrisches Signal induziert sein, das eine Kraft erzeugt, z. B. mittels eines elektrischen Felds. Ein Schallwandler kann konfiguriert sein, um als ein Mikrofon und/oder als ein Lautsprecher zu arbeiten. Ein MEMS-Schallwandler kann konfiguriert sein, als ein Mikrolautsprecher und/oder ein Mikrofon zu arbeiten.
  • Üblicherweise sind Mikrofone und/oder Mikrolautsprecher, die als MEMS realisiert sind, in Siliziumtechnologie hergestellt. Silizium-mikrobearbeitete Mikrofone können beispielsweise einen kapazitiven Schallwandler, der eine flexible Membran enthält, die sich in dem Schallfeld bewegt, und eine statische perforierte Elektrode, die als Gegenelektrode bezeichnet ist, enthalten oder daraus gebildet sein. Alternativ kann ein piezoelektrisches Element in einem Mikrofon betätigt werden oder als ein Aktuator in einem Mikrolautsprecher verwendet sein.
  • Im Allgemeinen kann der funktionale Bereich der mikromechanischen Struktur durch ein Schaltungselement angesteuert oder abgefühlt werden. Der funktionale Bereich und das Schaltungselement können miteinander gekoppelt sein, z. B. durch eine elektrische Kraft (z. B. kapazitiv). Alternativ oder zusätzlich können der funktionale Bereich und das Schaltungselement piezoelektrisch oder resistiv gekoppelt sein. Beispielsweise kann das Schaltungselement eine Elektrode oder einen piezoelektrischen Schallwandler enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Der komplementäre Schallwandler ist ein Mikrolautsprecher, der so betätigt werden muss, dass eine große Ausschlagverlagerung erreicht wird, beispielsweise durch eine kapazitive Betätigung, um eine große Luftverlagerung und somit einen verwertbaren Schalldruck anzutreiben.
  • Eine ablenkbare Komponente einer mikromechanischen Struktur wie z. B. eine Membran eines Schallwandlers kann an einem befestigten (geklemmten) Abschnitt geklemmt, d. h. befestigt, und an einem ablenkbaren Abschnitt schwingfähig oder ablenkbar sein.
  • Ein Aspekt von verschiedenen Ausführungsformen ist es, Optimierung oder wenigstens wesentliche Verbesserung beweglicher (z. B. ablenkbarer, z. B. biegbarer, z. B. flexibler, z. B. schwingfähiger) Mikrostrukturen (wie beispielsweise Membranen für Mikrowandler (z. B. Mikrofone oder Mikrolautsprecher) oder Freiträger, z. B. für Atomkraftmikroskope (AFM)) zu ermöglichen durch Verwendung weicher Materialien und/oder weicher Abschnitte oder Bereiche in der Mikrostruktur, z. B. in einem funktionalen Bereich der Mikrostruktur, z. B. an einem Klemmgebiet oder Aufhängungsgebiet der Mikrostruktur in einigen Ausführungsformen.
  • In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff „weich“, wie er hier in Ausdrücken wie z. B. „weiches Material“, „weicher Abschnitt“, „weicher Bereich“ usw. verwendet ist, ein Material (z. B. das Grundmaterial, das Fremdatome aufweist), einen Abschnitt (z. B. den wenigstens einen Abschnitt des funktionalen Bereichs), einen Bereich (z. B. den funktionalen Bereich) usw. enthalten oder sich darauf beziehen, das/der einen Elastizitätsmodul von weniger als etwa 70 GPa (Gigapascal) aufweist, z. B. im Bereich von etwa 5 GPa bis etwa 70 GPa, z. B. im Bereich von etwa 5 GPa bis etwa 60 GPa, z. B. im Bereich von etwa 10 GPa bis etwa 60 GPa, z. B. im Bereich von etwa 10 GPa bis etwa 50 GPa, z. B. im Bereich von etwa 10 GPa bis etwa 40 GPa, z. B. im Bereich von etwa 10 GPa bis etwa 30 GPa, z. B. im Bereich von etwa 15 GPa bis etwa 25 GPa, z. B. etwa 20 GPa.
  • In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff „weich“, wie er hier verwendet ist in Ausdrücken wie z. B. „weiches Material“, „weicher Abschnitt“, „weicher Bereich“ usw. ein Material (z. B. das Grundmaterial, das Fremdatome aufweist), einen Abschnitt (z. B. den wenigstens einen Abschnitt des funktionalen Bereichs), einen Bereich (z. B. den funktionalen Bereich) usw. enthalten oder sich darauf beziehen, der/der eine Härte von weniger als 20 GPa (Gigapascal) aufweist, z. B. im Bereich von etwa 1 GPa bis etwa 20 GPa, z. B. im Bereich von etwa 1 GPa bis etwa 15 GPa, z. B. im Bereich von etwa 1 GPa bis etwa 10 GPa, z. B. im Bereich von etwa 1 GPa bis etwa 5 GPa.
  • Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen ist es, mechanische Merkmale, z. B. Biegemerkmale, z. B. Ablenkungsmerkmale, einer beweglichen Mikrostruktur (z. B. lokal) zu modifizieren.
  • In Aspekt verschiedener Ausführungsformen ist es, eine bewegliche Mikrostruktur bereitzustellen, die eine seitlich modifizierte Härte, Elastizität und/oder Steifigkeit aufweist. Beispielsweise kann eine Härte, Elastizität und/oder Steifigkeit eines Grundmaterials, das für einen funktionalen Bereich der beweglichen Mikrostruktur verwendet ist, seitlich variieren. Beispielsweise kann eine Dicke des funktionalen Bereichs der Mikrostruktur seitlich variieren (einen seitlichen Gradienten aufweisen), um eine seitliche Variation in der Härte des Mikrostruktur, Elastizität und/oder Steifigkeit des funktionalen Bereichs zu erhalten. Beispielsweise kann eine Mikrostruktur bereitgestellt sein, die an ihrem Rand eine kleinere Dicke aufweist (z. B. eine Membran oder ein Freiträger, die/der eine kleinere Dicke an ihrem/seinem Aufhängungs- oder Klemmpunkt oder -gebiet aufweist). Beispielsweise kann eine Materialzusammensetzung des funktionalen Bereichs der Mikrostruktur seitlich variieren, um eine seitliche Variation in der Härte des Mikrostruktur, Elastizität und/oder Steifigkeit in dem funktionalen Bereich zu erhalten (z. B. eine lokal reduzierte Härte oder Steifigkeit z. B. an einem Aufhängungs- oder Klemmpunkt oder -gebiet einer Membran oder eines Freiträgers). Beispielsweise kann eine Aussparung in einem Grundmaterial der Mikrostruktur mit einem Material gefüllt sein, das im Vergleich zu dem Grundmaterial weicher ist, um eine seitliche Variation in der Härte, Elastizität und/oder Steifigkeit der Mikrostruktur in dem funktionalen Bereich zu erhalten (z. B. eine lokal reduzierte Härte, Elastizität und/oder Steifigkeit z. B. an einem Aufhängungs- oder Klemmpunkt oder -gebiet einer Membran oder eines Freiträgers). Der Klemmpunkt oder das Klemmgebiet kann sich auf den Abschnitt beziehen, der in physikalischem Kontakt mit einem Aufhängungsbereich oder dem Substrat ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Steifigkeit (z. B. eines Freiträgers) als Biegesteifigkeit verstanden werden. Die Biegesteifigkeit kann sich auf den Widerstand eines Elements gegen Biegeverformung beziehen. Die Biegesteifigkeit kann als eine ausgeübte Kraft dividiert durch die Ablenkung definiert sein. Allgemeiner kann die Steifigkeit als ein Bruch der ausgeübten Kraft dividiert durch die Verlagerung verstanden werden (z. B. an dem Punkt, an dem die Kraft ausgeübt wird).
  • Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen ist es, wenigstens einen Abschnitt einer beweglichen Mikrostruktur (z. B. wenigstens einen Abschnitt eines funktionalen Bereichs der Mikrostruktur, z. B. wenigstens einen Abschnitt einer Membran oder eines Freiträgers) aus einem Grundmaterial zu bilden, der ein weiches Material wie vorstehend beschrieben ist. In einigen Ausführungsformen kann das weiche Material durch einen Abscheidungsprozess gebildet sein, z. B. einen Gasphasenabscheidungsprozess, z. B. einen chemischen Gasphasenabscheidungsprozess (CVD-Prozess) (z. B. einen plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidungsprozess (PECVD-Prozess)) oder einen physikalischen Gasphasenabscheidungsprozess (PVD-Prozess) (z. B. einen Sputterabscheidungsprozess).
  • Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen ist es, lokal ein Grundmaterial (z. B. ein Siliziummaterial, z. B. Polysilizium) einer beweglichen Mikrostruktur nachfolgend seiner Bildung lokal zu modifizieren, z. B. um das Grundmaterial in wenigstens einem Abschnitt weicher zu machen. In einigen Ausführungsformen kann diese Modifikation mittels Implantierung von Fremdatomen in das Grundmaterial erreicht werden, z. B. gefolgt durch Tempern. In einigen Ausführungsformen kann der Elastizitätsmodul (auch als Youngscher Modul bezeichnet) einer Mikrostruktur lokal in der Mikrostruktur reduziert sein, z. B. in einem funktionalen Bereich der Mikrostruktur, z. B. in einer Membran oder einem Freiträger der Mikrostruktur, z. B. an einem Aufhängungs- oder Klemmpunkt oder -gebiet einer Membran oder eines Freiträgers.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das Grundmaterial, die Fremdatome und/oder ihre chemische Kombination anorganisch und/oder ein nichtpolymeres Material sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Grundmaterial ein Halbleitermaterial, z. B. ein amorphes Halbleitermaterial und/oder ein hydriertes Halbleitermaterial und/oder ein metallisches Material enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Die mikromechanische Struktur und das Verfahren zu deren Herstellung kann einen Freiträger (z. B. für Atomkraftmikroskopie) bereitstellen, der eine höhere maximale Scangeschwindigkeit (und Abtastrate) und ein minimiertes Risiko für Beschädigung von mechanischen empfindlichen Proben kombiniert, z. B. für eine Messung organischer Substanzen wie organischer Zellen.
  • 1 zeigt Diagramm 100, das Dichte und Elastizitätsmodule (Youngsche Module) verschiedener Materialien darstellt, insbesondere verschiedener Metalle, Isolatoren und Polymere und eines hydrierten amorphen Siliziumcarbid-Materials (a-SiC:H-Materials). Polymere weisen normalerweise Elastizitätsmodule im Bereich von etwa 0,1 GPa bis etwa 2 GPa und Dichten von meistens weniger als etwa 2 g/cm3 auf. Andererseits weisen Metalle, Halbleiter und Isolatoren normalerweise einen Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 70 GPa bis etwa 300 GPa und Dichten von bis zu mehr als etwa 20 g/cm3 (im Fall von Metallen) auf.
  • Nur wenige Materialien können verfügbar sein, die einen Elastizitätsmodul im Bereich 101 von etwa 3 GPa bis etwa 70 GPa und/oder eine Dichte von mehr als etwa 20 g/cm3 aufweisen, wie aus dem Diagramm 100 („Lücke“) zu erkennen ist.
  • Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen ist es, Materialien für mikromechanische Strukturen bereitzustellen, die als eine Brücke funktionieren können (mit anderen Worten die Lücke 101 füllen können) zwischen extrem weichen Polymeren (z. B. SU8) auf der einen Seite und Metallen (die meistens relativ hohe Dichten aufweisen) und relativ steifen Halbleitern bis zu extrem steifen Materialien wie z. B. kristallinem SiC oder Diamant auf der anderen Seite.
  • Andererseits kann ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen in der Realisierung gesehen werden, dass Materialien, die einen Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 20 GPa bis etwa 70 GPa (z. B. im Bereich von etwa 20 GPa bis etwa 50 GPa, z. B. im Bereich von etwa 20 GPa bis etwa 30 GPa) aufweisen, und alternativ Materialien, die eine hohe Dichte (z. B. größer als etwa 20 g/cm3) und einen niedrigen Elastizitätsmodul (z. B. kleiner als etwa 20 GPa, z. B. kleiner als etwa 10 GPa, z. B. kleiner als etwa 5 GPa, z. B. kleiner als etwa 3 GPa) aufweisen, für Anwendungen basierend auf beweglichen Mikrostrukturen wie z. B. Freiträger oder Membranen besonders interessant sein können.
  • Verschiedene Ausführungsformen stellen deshalb Anwendungen der vorstehend genannten Materialien bereit. Zusätzlich stellen verschiedene Ausführungsformen Verfahren bereit, um die vorstehend genannten Materialien herzustellen.
  • Bisher sind Polymere zum Herstellen weicher Freiträger verwendet worden. In diesem Fall sind hauptsächlich optische Verfahren (unter Verwendung von Laserstrahlen) zum Auslesen der Freiträgeroszillationen geeignet, weil Belastung (Dehnung und/oder Komprimierung) des Freiträgergrundmaterials aufgrund der extremen Weichheit des Freiträgergrundmaterials nur in einem sehr reduzierten Umfang auf Biegesensoren (wie z. B. piezoresistive Belastungsmessinstrumente) übertragen wird, die sich auf dem Freiträger befinden. Somit können die belastungsempfindlichen Elemente die gesamte Ablenkung des Freiträgers aufgrund ihrer gesteigerten mechanischen Steifigkeit stark dominieren. Weiche Freiträger werden eigentlich zum Messen oder Detektieren organischer Substanzen oder in Flüssigkeiten benötigt, wo optisches Auslesen schwierig zu erreichen ist. Außerdem ist die Stabilität von Polymeren gegen Umgebungsbedingungen nur begrenzt. Beispielsweise können Polymere einen oder mehrere aus den folgenden Effekten zeigen: Verdampfung, Aufnehmen von Wasser aus der Umgebung, begrenzte Stabilität gegen raue Bedingungen, Alterungseffekte. Darüber hinaus weisen Polymere einen sehr hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) im Vergleich zu normalerweise verwendeten Halbleitermaterialien auf (z. B. SU8 weist einen CTE von etwa 52 ppm/°C auf, im Vergleich zu Si, das einen CTE von etwa 2,56 ppm/°C aufweist), und es sind nur wenige Möglichkeiten vorhanden, um ihre elastischen Merkmale zu modifizieren (der Elastizitätsmodul von SU8 ist ungefähr 2 GPa). Deshalb werden bis jetzt Polymer-Freiträger in Kombination mit Biegesensoren verwendet, obwohl das zu einem weniger günstigen Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) führt.
  • Herkömmliche Membranen (z. B. für Mikrowandler, z. B. Mikrofone oder Lautsprecher) können einen „Feder“-Effekt verwenden, der mittels Wellungen in Aufhängungsbereichen der Membranen erreicht werden kann. Dieser Effekt kann die Dehnbarkeit der Membran erhöhen. Diese Wellungen, d. h. seitlichen Modifikationen der Membranen, können einen relativ hohen Herstellungsaufwand erfordern.
  • Verschiedene Ausführungsformen können ein „Weichermachen“ definierter Bereiche einer Mikrostruktur (mikromechanischen Struktur), z. B. einer Membran oder eines Freiträgers, erreichen. Das kann die Dehnungseigenschaften der Mikrostruktur verbessern oder optimieren, ohne seitliche Modifikationen wie z. B. die vorstehend genannten Wellungen zu benötigen. Das kann den Herstellungsaufwand der Mikrostrukturen reduzieren. Alternativ oder zusätzlich kann das zu einem Anstieg der Präzision der Mikrostrukturen führen.
  • Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen ist es, weiche Materialien (z. B. Materialien, die die vorstehend genannte Materiallücke 101 füllen) mittels geeigneter Verfahren bereitzustellen. Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen ist es, Materialien, die mittels einer nachfolgenden Modifikation (auch als „Modifikationsschritt“ bezeichnet, z. B. mittels Einbringen von Grundmaterialien oder mittels Implantation) in mikromechanischen Strukturen, z. B. in MEMS-Komponenten (mikroelektromechanischen System-Komponenten) weicher gemacht wurden, zu verwenden. In einigen Ausführungsformen können Merkmale von Materialien mittels eines zusätzlichen/nachfolgenden Temperprozesses oder -schritts (z. B. in oder nach dem Modifikationsschritt) weiter verbessert oder optimiert werden. In einigen Ausführungsformen kann das/die weiche/n (oder weicher gemachte/n) Material oder Materialien in einem vollständigen Gebiet oder Bereich einer Mikrostruktur (z. B. Membran oder Freiträger) verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann/können das/die weiche/n (oder weicher gemachte/n) Material oder Materialien in einem funktionalen Bereich der Mikrostruktur verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann/können das/die weiche/n (oder weicher gemachte/n) Material oder Materialien lokal in einem Gebiet oder Bereich einer Mikrostruktur verwendet werden, das/der beispielsweise kritisch für die Optimierung der Biegeeigenschaften der Mikrostruktur sein kann. In einigen Ausführungsformen kann/können das/die weiche/n (oder weicher gemachte/n) Material oder Materialien in einem Aufhängungsgebiet oder -bereich der Mikrostruktur (z. B. Membran oder Freiträger) verwendet werden.
  • In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen können Dehnungs- und/oder Biegeeigenschaften beweglicher Mikrostrukturen (z. B. Membranen oder Freiträger) mit signifikant weniger Herstellungsaufwand im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen verbessert oder optimiert werden.
  • Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen ist es, weiche Verbundmaterialien oder Verbundmaterialien, die durch nachfolgende Modifikation (Modifikationsschritt) weichgemacht (weicher gemacht) worden sind und die aus zwei oder mehr Elementen hergestellt sind, anzuwenden, um die Merkmale beweglicher Mikrostrukturen (z. B. Membranen, Freiträger oder dergleichen) zu verbessern oder zu optimieren.
  • Verschiedene Ausführungsformen stellen Herstellungsverfahren für weiche bewegliche Mikrostrukturen bereit.
  • Verschiedene Ausführungsformen stellen Verfahren zum Produzieren eines Verbundmaterials bereit, das beispielsweise in einer beweglichen Mikrostruktur, z. B. in einer Membran oder Freiträgerstruktur, verwendet werden kann.
  • In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann das Verbundmaterial mittels Prozessen hergestellt werden, die in Mikrosystemtechnologie verwendet werden, z. B. mittels eines Abscheidungsprozesses, z. B. eines Gasphasenabscheidungsprozesses, z. B. eines chemischen Gasphasenabscheidungsprozesses (CVD-Prozesses) (z. B. eines plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidungsprozesses (PECVD-Prozesses)) oder eines physikalischen Gasphasenabscheidungsprozesses (PVD-Prozesses). Das kann eine große Variation der Abscheidungsbedingungen oder Parameter (z. B. Temperatur, (Teil-) Druck, Gasfluss, usw.) ermöglichen. Das kann beispielsweise Anpassen oder Feinabstimmen von Materialmerkmale ermöglichen. Beispielsweise durch Verwenden eines geeigneten Abscheidungsprozesses und/oder Prozessbedingungen können vergleichbar weiche Materialien erhalten werden.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann das Verbundmaterial hydriertes amorphes Siliziumcarbid (a-SiC:H) enthalten oder sein.
  • 2 zeigt Diagramm 200, das den Einfluss der Kohlenstoffmenge auf den/die resultierende/n Elastizitätsmodul und Härte des amorphen wasserstoffreichen Siliziumcarbid (a-SiC:H), das durch PECVD abgeschieden wurde, darstellt. In einer oder mehreren alternativen Ausführungsformen können andere mehratomige Nichtmetalle wie z. B. Phosphor zum Dotieren verwendet werden.
  • Nach der Anwendung geeigneter Abscheidungsbedingungen (z. B. eines hohen Kohlenstoffgehalts in dem in 2 dargestellten Fall) kann eine Materialkombination mit sehr niedrigem Elastizitätsmodul, z. B. in dem Bereich von etwa 25 GPa bis etwa 100 GPa, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen, erhalten werden, was für die gewünschten Anwendungen vorteilhaft sein kann. Nichtsdestotrotz, im Vergleich zu SU8 als Maßstab, können Schichten, die unter den vorstehend genannten Abscheidungsbedingungen erhalten werden, bis zu Temperaturen von etwa 400 °C alterungs- und temperaturresistent sein und können einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) aufweisen, der signifikant näher an dem CTE von Silizium sein kann, der etwa 2,56 ppm/°C ist. Beispielsweise kann Siliziumcarbid (SiC) einen CTE von etwa 2,77 ppm/°C aufweisen, was nahe an dem CTE von Silizium ist. Im Vergleich dazu weist Aluminium einen CTE von etwa 23,1 ppm/°C auf, und SU8 weist einen CTE von etwa 52 ppm/°C auf.
  • Somit können die mechanischen Merkmale (z. B. Elastizitätsmodul, Härte und/oder Steifigkeit) der/des aufgebrachten Schicht oder Materials durch die Si/C-Zusammensetzung in der Schicht oder dem Material beeinflusst sein. Alternativ oder zusätzlich können die Merkmale (z. B. Elastizitätsmodul, Härte und/oder Steifigkeit) der/des abgeschiedenen Schicht oder Materials durch den Wasserstoffgehalt in der Schicht oder dem Material beeinflusst sein. Der Wasserstoffgehalt der/des abgeschiedenen Schicht oder Materials kann beispielsweise mittels reaktivem Hinzufügen von H2 in dem Abscheidungsprozess angepasst werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Härte (auch als mechanische Härte bezeichnet) in Übereinstimmung mit einer Vickers-Härteskala (DIN EN ISO 6507-1) verstanden werden. Die Vickers-Härte kann in dem internationalen Einheitensystem in Gigapascal (GPa) oder einer entsprechenden Einheit auf einer dimensionslosen Skala (auch als Vickers-Pyramidenzahl (Vickers-HV) oder Diamantpyramidenhärte (DPH)) angegeben sein, die ineinander in Übereinstimmung mit HV=100*GPa (ungefähr) umsetzbar sind. Beispielsweise können 5 GPa 510 HV entsprechen, oder 20 GPa können 2040 HV entsprechen.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann das Abscheiden metallischer Verbindungen durch ein/en PECVD-Prozess/System realisiert werden. Alternativ kann ein MOCVD-Prozess/System (metallorganischer/s CVD-Prozess/System) oder ein PVD-Prozess/System verwendet werden.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen können andere Materialien oder Materialkombinationen verwendet werden, wie z. B. a-C:H (sp2-hydriert), a-SiN:H, amorphes hydriertes Siliziumoxid (a-SiO:H), a-SiCO:H, Aluminium (Al), Gallium (Ga), Germanium (Ge), Indium (In), Arsenat (As), Antimon (Sb), Cadmium (Cd), Tellur (Te), Selen (Se), Zink (Zn) oder ihre Kombination mit Silizium (Si), Kohlenstoff (C), Stickstoff (N), Sauerstoff (O) und/oder Wasserstoff (H).
  • In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Überlagerung einer Plasmakomponente (während PECVD) entlang der Substratrichtung mittels eines Hochfrequenz-Felds (RF-Felds) ebenfalls die Produktion weicher Materialien ermöglichen oder dazu beitragen, wie in den folgenden Figuren gezeigt ist.
  • 3 zeigt in Diagramm 300 den Einfluss eines zusätzlichen RF-Felds entlang der Substratrichtung auf den/die resultierende/n Elastizitätsmodul und Härte des/der abgeschiedenen Materials oder Schicht, Beispiel einer a-SiC:H-Schicht. Wie aus der Figur zu erkennen ist, kann eine Reduktion des Elastizitätsmoduls um etwa 40 % von etwa 175 GPa bis etwa 103 GPa in dem gezeigten Beispiel mittels der Überlagerung des RF-Felds erhalten werden. Ohne an die Theorie gebunden zu sein, kann der weicher machende Effekt der Plasmakomponente auf die Fähigkeit des Plasmas zurückzuführen sein, Gitterbindungen (z. B. SiC-Bindungen) aufzubrechen.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann die vorstehend beschriebene RF-Feld-Überlagerungstechnik in Kombination mit Abscheidungsbedingungen, die bereits zu einem niedrigen Elastizitätsmodul führen, verwendet werden. In diesem Fall kann die Kombination der Überlagerungstechnik und der Abscheidungsbedingungen sogar niedrigere Werte des Elastizitätsmoduls ergeben, z. B. im Bereich von etwa 5 GPa bis etwa 20 GPa. Die vorstehend beschriebene RF-Feld-Überlagerungstechnik kann in Kombinationen mit jeder der hier genannten Materialkombinationen verwendet werden.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann ein Prozessgas, das in dem Abscheidungsprozess verwendet wird, CH4, C2H2 N2 und/oder Wasserstoff (H2) enthalten oder sein. Das Prozessgas kann konfiguriert sein, chemisch mit dem/der abgeschiedenen Material oder Schicht zu reagieren, z. B. in das Material oder die Schicht integriert werden (z. B. durch Bilden eines Verbindungsmaterials wie eines Carbids oder Nitrids). Allgemein kann das Prozessgas wenigstens eines aus dem Folgenden enthalten: Stickstoff, Kohlenstoff und/oder Wasserstoff.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann ein inertes Gas wie Helium (He) in dem Abscheidungsprozess hinzugefügt werden. Das Prozessgas kann konfiguriert sein, chemisch inert bezüglich des/der abgeschiedenen Materials oder Schicht zu sein, das/die z. B. viel weniger als das Prozessgas reagiert.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann ein optionaler Temperprozess oder -schritt nach dem Abscheiden der Schicht oder des Materials angewandt werden. Das kann beispielsweise die Schichtmerkmale weiter optimieren, z. B. durch chemische und/oder kristallographische Umstrukturierung. Eine Tempertemperatur in dem Temperprozess oder -schritt kann beispielsweise mehr als etwa 300 °C (z. B. mehr als etwa 600 °C) sein, und/oder kann im Bereich von etwa 300 °C bis etwa 2000 °C sein, z. B. im Bereich von etwa 400 °C bis etwa 1000 °C, z. B. etwa 600 °C. Eine Temperzeitspanne in dem Temperprozess oder -schritt kann beispielsweise in dem Bereich von etwa 1 Femtosekunde bis etwa 10 Stunden sein, z. B. im Bereich von etwa 1 Femtosekunde bis etwa 100 Femtosekunden (z. B. falls Tempern über einen Laser angewandt wird) oder z. B. im Bereich von etwa 0,5 Stunden bis etwa 10 Stunden (z. B. falls Tempern über einen Ofen angewandt wird).
  • In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen können die mechanischen Merkmale eines Materials oder einer Schicht angepasst werden (auch als „Modifikationsschritt“ bezeichnet), z. B. mittels Einbringen von Fremdatomen in das Material oder die Schicht. Fremdatome können beispielsweise durch einen Dotierungsprozess (z. B. einen Implantierungsprozess) und/oder durch einen Diffusionsprozess, z. B. nach der Abscheidung, eingebracht werden. Ein optionaler zusätzlicher Temperprozess oder -schritt (z. B. bei der Tempertemperatur, z. B. bei einer Temperatur größer als oder gleich 600 °C) kann weitere Verbesserung oder Optimierung der mechanischen (oder elektrischen) Merkmale ermöglichen, z. B. durch chemische und/oder kristallographische Umstrukturierung (wie Heilen von Implantierungsdefekten).
  • 4 zeigt in Diagramm 400 als ein Beispiel die Reduktion des Elastizitätsmoduls von Silizium mittels einer Implantierung von Phosphor in das Silizium. In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen kann wenigstens ein chemisches Element implantiert werden, z. B. andere als Phosphor oder zusätzlich zu Phosphor.
  • In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann eine Implantierung von wenigstens einem aus Phosphor (P), Kohlenstoff (C), Stickstoff (N), Sauerstoff (O), Bor (B), Fluor (F) oder irgendeine anderes implantierbares Fremdatom, das in der Technik als solches bekannt ist, in irgendeine/s der vorstehend genannten Materialien oder Materialkombinationen (d. h. a-SiC:H usw.) angewandt werden. Der Elastizitätsmodul, die Härte (oder Weichheit) und/oder Steifigkeit des resultierenden Materials (d. h. nach der Implantierung der einen oder mehreren Fremdatome) kann beispielsweise durch die Implantierungsdosis (und möglicherweise durch einen nachfolgenden Temperschritt) angepasst werden. In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann eine Implantierungsdosis im Bereich von 1014 cm-2 bis 1019 cm-2 sein, obwohl andere Implantierungsdosen ebenfalls in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen möglich sein können.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann eine resultierende Beanspruchung oder Spannung (Zugspannung) der Schicht mittels der Implantierung und/oder mittels des Temperns eingestellt oder angepasst werden.
  • Ein vorteilhafter Effekt der Implantierung/Dotierung kann die Möglichkeit sein, Schichteigenschaften oder Merkmale lokal innerhalb einer Schicht zu ändern oder zu beeinflussen. Darüber hinaus kann das Dotierungsprofil durch Wählen geeigneter Implantierungsbedingungen, z. B. Implantierungsenergie und/oder -dosis, und/oder durch Tempern eingestellt oder angepasst werden.
  • 5A, 5B, 5C und 5D zeigen jeweils Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht (z. B. einem Querschnitt senkrecht zu einer funktionalen Ebene).
  • Das Verfahren kann in 500a Folgendes enthalten: Bereitstellen eines Substrats 102. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Substrat 102 ein Halbleitermaterial verschiedener Typen, die einen Gruppe-IV-Halbleiter (z. B. Silizium oder Germanium), einen Verbundhalbleiter, z. B. einen Gruppe-III-V-Verbundhalbleiter (z. B. Galliumarsenid) enthalten oder anderer Typen, die beispielsweise Gruppe-III-Halbleiter, Gruppe-V-Halbleiter oder Polymere enthalten, enthalten oder daraus gebildet sein. In einer Ausführungsform ist das Substrat aus Silizium (dotiert oder undotiert) hergestellt, in einer alternativen Ausführungsform ist das Substrat ein Silizium-auf-Isolator-Wafer (SOI-Wafer). Als eine Alternative kann jedes andere geeignete Halbleitermaterial für das Substrat verwendet werden, beispielsweise ein Halbleiterverbundmaterial wie z. B. Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Siliziumcarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN), aber auch jedes geeignete ternäre Halbleiterverbundmaterial oder quartäre Halbleiterverbundmaterial wie z. B. Indium-Galliumarsenid (InGaAs).
  • Das Verfahren kann in 500b ferner Folgendes enthalten: Anordnen einer funktionalen Struktur 104 an (z. B. in oder über) dem Substrat 102. Die funktionale Struktur 104 kann einen funktionalen Bereich 104r (der wenigstens eine Schicht enthält oder aus wenigstens einer Schicht besteht) enthalten oder daraus gebildet sein. Der funktionale Bereich 104r kann konfiguriert sein, sich in Reaktion auf ein Signal, das auf den funktionalen Bereich 104r wirkt, z. B. ein mechanisches Signal und/oder ein elektromagnetisches Signal, abzulenken (z. B. in eine Richtung senkrecht zu einer Ausdehnung des funktionalen Bereichs 104r, mit anderen Worten in eine Richtung senkrecht zu einer funktionalen Ebene X1, X2). Das Signal kann eine Kraft, z. B. eine elektromagnetische Kraft und/oder eine mechanische Kraft, enthalten oder daraus gebildet sein. Der funktionale Bereich 104r kann sich entlang und parallel zu der funktionalen Ebene X1, X2 erstreckten.
  • Als Beispiel kann die funktionale Struktur 104 wenigstens eine Schicht und/oder ein Grundmaterial enthalten oder daraus gebildet sein. Um ablenkungsfähig zu sein, kann der funktionale Bereich 104r auf gegenüberliegenden Seiten freigelegt sein, z. B. auf einer ersten Seite 111 gegenüberliegend dem Substrat 102, und einer zweiten Seite 113. Beispielsweise kann eine Aussparung 1020 oder Öffnung 102o in dem Substrat 102 gebildet sein, um den funktionalen Bereich 104r auf der zweiten Seite 113 freizulegen. Ferner kann die funktionale Struktur 104 wenigstens einen Klemmbereich 1002 enthalten, der durch das Substrat 102 gelagert sein kann, z. B. durch physikalischen Kontakt mit dem Substrat 102.
  • Das Verfahren kann in 500c und in 500d ferner Folgendes enthalten: Bilden wenigstens eines Abschnitts 106 des funktionalen Bereichs 104r, der einen Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 5 GPa bis etwa 70 GPa aufweist. Der wenigstens eine Abschnitt 106 kann wenigstens einen Abschnitt 106 enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. einen Abschnitt 106, zwei Abschnitte 106, drei Abschnitte 106, vier Abschnitte 106, fünf Abschnitte 106 oder mehr als fünf Abschnitte 106.
  • Beispielsweise kann in 500c oder in 500d ein Modifikationsschritt ausgeführt werden, z. B. nach dem Bilden der funktionalen Struktur 104 (z. B. ihres funktionalen Bereichs 104r). Der Modifikationsschritt kann (z. B. lokales) Modifizieren der mechanischen Merkmale (z. B. des Elastizitätsmoduls, der mechanischen Härte und/oder der Steifigkeit) des funktionalen Bereichs 104r in dem wenigstens einen Abschnitt 106 enthalten, z. B. durch Ändern der chemischen Zusammensetzung (z. B. durch wenigstens eines aus Implantieren von Fremdatomen und reaktivem Hinzufügen von Fremdatomen). Ändern der chemischen Zusammensetzung kann Hinzufügen von Fremdatomen zu dem funktionalen Bereich 104r, z. B. zu dem Grundmaterial des funktionalen Bereichs 104r (z. B. in dem wenigstens einen Abschnitt 106) enthalten. Die Fremdatome können wenigstens eines aus Phosphor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Bor, Fluor, Gallium, Germanium, Arsen enthalten oder daraus bestehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Grundmaterial wenigstens eines aus den folgenden Materialien enthalten oder daraus bestehen: Polysilizium, amorphes hydriertes Siliziumcarbid (a-SiC:H), amorphen hydrierten Kohlenstoff (a-C:H), amorphes hydriertes Siliziumnitrid (a-SiN:H), amorphes hydriertes Siliziumcarboxid (a-SiCO:H), Aluminium, Gallium, Germanium, Indium, Arsen, Antimon, Cadmium, Tellur, Selen, Zink oder Kombinationen (z. B. Verbindungen) davon mit wenigstens einem aus Silizium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff. Beispielsweise kann der wenigstens eine Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r a-SiC:H enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Der Modifikationsschritt kann Reduzieren des Elastizitätsmoduls (auch als Youngscher Modul bezeichnet) des funktionalen Bereichs 104r in dem wenigstens einen Abschnitt 106 (auch als der wenigstens eine erste Abschnitt 106 bezeichnet, z. B. der wenigstens eine erste Abschnitt 106) enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann der Modifikationsschritt Reduzieren in dem wenigstens einen Abschnitt 106 wenigstens eines aus dem Folgenden enthalten: der Härte, der Elastizität (des Elastizitätsmoduls) und/oder der Steifigkeit.
  • Der funktionale Bereich 104r kann in 500c eine Membran (auch als Diaphragma bezeichnet) bereitstellen. Die Membran kann konfiguriert sein, eine maximale Ablenkung in einem zentrierten Abschnitt entfernt von dem Substrat 102 oder jeweiligen Klemmbereichen 1002 bereitzustellen. Die Membran kann als ein starres Strukturelement verstanden werden, wie z. B. eine Platte, verankert an einem oder mehreren Umfangsbereichen mit einer (z. B. seitlich angeordneten und/oder umgebenden) Unterlage, die sie überspannt. Wenn sie einer mechanischen Belastung ausgesetzt ist, überträgt die Membran die Belastung auf die Unterlage, wo sie dagegen gedrängt wird, durch eine Moment- und Scherspannung. Die Membran kann durch das Substrat 102 gelagert sein.
  • Der funktionale Bereich 104r kann in 500d einen Freiträger bereitstellen. Der Freiträger kann konfiguriert sein, eine maximale Ablenkung an einem offenen Ende 502 des Freiträgers bereitzustellen. Das offene Ende 502 kann von dem Substrat 102 getrennt sein, z. B. durch einen Spalt. Ein Freiträger kann als ein starres Strukturelement verstanden werden, wie z. B. ein Ausleger oder eine Platte, das an nur einem Ende oder Bereich an einer (z. B. seitlich angeordneten) Unterlage, aus der es hervorsteht, verankert ist. Wenn er einer mechanischen Belastung ausgesetzt ist, überträgt der Freiträger die Belastung auf die Unterlage, wo er dagegen gedrängt wird, durch eine Moment- und Scherspannung. Der Freiträger kann durch das Substrat 102 gelagert sein. Gegenüber der Unterlage kann der Freiträger das offene Ende 502 (mit anderen Worten ein nicht gelagertes/r Ende oder Bereich) enthalten.
  • Wenigstens eines aus dem Elastizitätsmodul, der Steifigkeit und/oder der mechanischen Härte des wenigstens einen Abschnitts 106 des funktionalen Bereichs 104r kann kleiner sein als (z. B. kleiner als etwa 75 %, 50 %, 25 % oder kleiner als etwa 10 % des/der) das/die jeweiligen Elastizitätsmodul, Steifigkeit und/oder mechanischen Härte wenigstens eines weiteren Abschnitts 108 (auch als wenigstens ein zweiter Abschnitt 108, z. B. wenigstens ein zweiter Abschnitt 108 bezeichnet) des funktionalen Bereichs 104r benachbart dem wenigstens einen Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r. Alternativ oder zusätzlich kann der Elastizitätsmodul des wenigstens einen Abschnitts 106 des funktionalen Bereichs 104r im Bereich von etwa 5 GPa bis etwa 70 GPa sein, z. B. im Bereich von etwa 10 GPa bis etwa 60 GPa. Der wenigstens eine weitere Abschnitt 108 kann wenigstens einen Abschnitt 108 enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. einen Abschnitt 108, zwei Abschnitte 108, drei Abschnitte 108, vier Abschnitte 108, fünf Abschnitte 108 oder mehr als fünf Abschnitte 108.
  • Die mikromechanische Struktur kann in einem mikroelektromechanischen System (MEMS) wie z. B. einem Mikrofon und/oder Lautsprecher auf der Mikro-Skala verwendet werden. Ein MEMS-Mikrofon kann wenigstens eine Elektrode und ein Diaphragma aufweisen und kann als ein Wandler konfiguriert sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine mikromechanische Struktur in Halbleitertechnologie gebildet sein. Beispielsweise kann ein Halbleiterchip die mikromechanische Struktur enthalten. Mit anderen Worten kann die mikromechanische Struktur in einen Halbleiterchip implementiert sein (z. B. Teil davon sein), z. B. monolithisch integriert. Der Halbleiterchip (der auch als ein Chip, eine Baugruppe oder ein Mikrochip bezeichnet sein kann) kann in oder auf dem Substrat 102 bearbeitet werden (z. B. als Teil des Wafers oder als ein Wafer 102 oder ein Träger 102). Der Halbleiterchip kann eine oder mehrere mikromechanisch Strukturen enthalten, die während Halbleitertechnologieverarbeitung oder Herstellung gebildet werden. Das Substrat 102 kann Teil des Halbleiterchips sein, z. B. kann das Substrat Teil eines Halbleiterkörpers des Chips sein oder ihn bilden. Optional kann die mikromechanische Struktur Teil einer integrierten Schaltung auf dem Chip sein oder an sie gekoppelt sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 102 (z. B. einer mikromechanischen Struktur, z. B. des Halbleitersubstrats eines Halbleiterchips) von einem Wafer vereinzelt werden durch Entfernen von Material aus einem Schnittfugenbereich des Wafers (auch als Zerteilen oder Schneiden des Wafers bezeichnet). Beispielsweise kann das Entfernen von Material aus dem Schnittfugenbereich des Wafers durch Ritzen und Brechen, Spalten, Messerschneiden, Laserschneiden, Plasmaschneiden oder mechanisches Sägen (z. B. unter Verwendung einer Schneidesäge) verarbeitet werden. Mit anderen Worten kann das Substrat 102 durch einen Waferschneideprozess vereinzelt werden. Nach dem Waferschneideprozess kann das Substrat 102 (oder die fertiggestellte mikromechanische Struktur) elektrisch kontaktiert und, z. B. durch ein Gussmaterialien, in einen Chipträger (der auch als ein Chipgehäuse bezeichnet sein kann) eingekapselt werden, der dann zum Gebrauch in elektronischen Vorrichtungen wie z. B. Sensoren oder Wandlern geeignet sein kann. Beispielsweise kann der Halbleiterchip an einen Chipträger durch Drähte gebondet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Halbleiterchip (der an einen Chipträger gebondet sein kann) auf eine Leiterplatte montiert (z. B. gelötet) sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mikromechanische Struktur für wenigstens eines aus dem Folgenden konfiguriert sein: eine Kraft bereitzustellen, um die funktionale Struktur (z. B. ein Diaphragma oder einen Freiträger) in Reaktion auf ein elektrisches Signal, das an eine Elektrode (z. B. eine Gegenelektrode) übertragen wird, zu betätigen und/oder ein elektrisches Signal in Reaktion auf eine Betätigung der funktionalen Struktur bereitzustellen. Im Allgemeinen kann eine mikromechanische Struktur konfiguriert sein, mechanische Energie in elektrische Energie umzusetzen oder umgekehrt. Mit anderen Worten kann eine mikromechanische Struktur als ein Wandler funktionieren. Eine mikromechanische Struktur (z. B. ihr funktionaler Bereich 104r) kann eine Größe (z. B. einen Durchmesser oder eine seitliche Breite) im Bereich von etwa einigen wenigen Mikrometer (µm) bis etwa einige wenigen Millimeter (mm) aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 10 µm bis etwa 5 mm, z. B. im Bereich von etwa 100 µm bis etwa 2 mm, z. B. etwa 1 mm, z. B. im Bereich von etwa 0.5 mm bis 1,5 mm oder alternative kleiner als etwa 1 mm, z. B. kleiner als etwa 500 µm, z. B. kleiner als etwa 100 µm.
  • Eine mikromechanische Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann als ein Sensor (z. B. ein Mikrosensor) zum Abfühlen eines mechanischen Signals und um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das das mechanische Signal repräsentiert, verwendet werden. Alternativ kann eine mikromechanische Struktur als ein Aktuator zum Erzeugen eines mechanischen Signals basierend auf dem elektrischen Signal verwendet werden. Beispielsweise kann die mikromechanische Struktur als Mikrofon oder als ein Lautsprecher verwendet werden.
  • Das Verfahren kann in 500c und in 500d optional Folgendes enthalten: Tempern des funktionalen Bereichs 104r (z. B. seines Grundmaterials, das die eingeführten Fremdatomen aufweist), z. B. durch Bringen des funktionalen Bereichs 104r auf die Tempertemperatur.
  • 6A, 6B und 6C zeigen jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht (z. B. einem Querschnitt senkrecht zu einer funktionalen Ebene).
  • Das Verfahren kann in 600a Folgendes enthalten: Bereitstellen eines Substrats 102 (z. B. konfiguriert wie vorstehend beschrieben).
  • Das Verfahren kann in 600b und 600c ferner Folgendes enthalten: Anordnen einer funktionalen Struktur 104 an (z. B. in oder über) dem Substrat 102. Der funktionale Bereich 104r kann in 600b eine Membran (auch als ein Diaphragma bezeichnet) und in 600c einen Freiträger bereitstellen.
  • Das Verfahren kann in 600b und in 600c ferner Folgendes enthalten: Bilden wenigstens eines Abschnitts 106 des funktionalen Bereichs 104r, der einen Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 5 GPa bis etwa 70 GPa aufweist. Beispielsweise kann in 600b und 600c das Implantieren von Fremdatomen in das Grundmaterial vor dem Anordnen der funktionalen Struktur 104 an dem Substrat 102 ausgeführt werden. Beispielsweise kann das Grundmaterial, das die Fremdatome enthält, über dem Substrat 102 aufgebracht werden, um die funktionale Struktur 104 zu bilden. Deshalb kann der gesamte funktionale Bereich 104r die Fremdatome enthalten. Mit anderen Worten kann der gesamte funktionale Bereich 104r aus dem wenigstens einen Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r gebildet sein.
  • Das Grundmaterial und die Fremdatomen können wie vorstehend beschrieben konfiguriert sein. Mit anderen Worten kann wenigstens eines aus dem Elastizitätsmodul, der Steifigkeit und/oder der mechanischen Härte des Grundmaterials mit steigender Konzentration (z. B. Atomverhältnis oder Gewichtsverhältnis) von Fremdatomen in dem Grundmaterial reduziert sein.
  • Das Verfahren kann in 600b und in 600c optional Folgendes enthalten: Tempern des funktionalen Bereichs 104r (z. B. dessen Grundmaterial die eingeführten Fremdatomen aufweist), z. B. durch Bringen des funktionalen Bereichs 104r auf die Tempertemperatur.
  • 7A, 7B, 7C und 7D zeigen jeweils eine funktionale Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht oder Unteransicht (mit anderen Worten einer Blickrichtung senkrecht zu der funktionalen Ebene X1, X2, z. B. von der ersten Seite). Die funktionale Struktur kann einen funktionalen Bereich 104r, der beispielhaft eine runde Form aufweisen kann. Neben der dargestellten runden Form kann der funktionale Bereich 104r andere Formen wie z. B. eine rechteckige, eine elliptische, eine Polygon-Form oder eine Kombination daraus aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der funktionale Bereich 104r als ein konvex oder konkav gekrümmter Bereich gebildet sein.
  • Die funktionale Struktur 700a kann sowohl in dem wenigstens einen Abschnitt 106 (auch als wenigstens ein erster Abschnitt 106 bezeichnet) als auch dem wenigstens einen anderen Abschnitt 108 (auch als wenigstens ein zweiter Abschnitt 108 bezeichnet) enthalten oder daraus gebildet sein. Der wenigstens eine zweite Abschnitt 108 des funktionalen Bereichs 104r kann nahe einer Kante oder eines Rands des funktionalen Bereichs 104r sein (z. B. die Kante oder den Rand enthalten). Beispielsweise kann der wenigstens eine Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r mehr als etwa 90 % (z. B. mehr als etwa 95 % oder mehr als etwa 99 %) des funktionalen Bereichs 104r enthalten oder daraus gebildet sein (z. B. als Fläche gemessen). Alternativ oder zusätzlich kann ein Durchmesser des wenigstens einen Abschnitts 106 des funktionalen Bereichs 104r mehr als etwa 90 % (z. B. mehr als etwa 95 % oder mehr als etwa 99 %) eines Durchmessers des zweitens einen zweiten Abschnitts 108 des funktionalen Bereichs 104r sein.
  • Die funktionale Struktur 700b kann den wenigstens einen ersten Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r und den wenigstens einen zweiten Abschnitt 108 des funktionalen Bereichs 104r enthalten oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann der wenigstens eine Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r weniger als etwa 90 % (z. B. weniger als etwa 50 % oder weniger als etwa 25 %) des funktionalen Bereichs 104r enthalten oder daraus gebildet sein (z. B. als Fläche gemessen). Alternativ oder zusätzlich kann ein Durchmesser des wenigstens einen Abschnitts 106 des funktionalen Bereichs 104r weniger als etwa 90 % (z. B. weniger als etwa 50 % oder weniger als etwa 25 %) eines Durchmessers des wenigstens einen zweiten Abschnitts 108 des funktionalen Bereichs 104r sein.
  • Die funktionale Struktur 700c kann den wenigstens einen ersten Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r, der zwischen zwei zweiten Abschnitten 108 des funktionalen Bereichs 104r angeordnet ist, enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Der funktionale Bereich 104r der funktionalen Struktur 700d kann aus dem wenigstens einen ersten Abschnitt 106 gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Konzentration (z. B. Atomverhältnis oder Gewichtsverhältnis) von Fremdatomen in dem oder jedem zweiten Abschnitt 108 des funktionalen Bereichs 104r (z. B. in seinem Grundmaterial) weniger als (z. B. etwa 75 %, 50 %, 25 %, 10 % oder etwa 0 % von) ein Atomverhältnis oder Gewichtsverhältnis von Fremdatomen in dem oder jedem ersten Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r (z. B. in seinem Grundmaterial) sein.
  • 8A, 8B und 8C zeigen jeweils eine funktionale Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht oder Unteransicht (mit anderen Worten einer Blickrichtung senkrecht zu der funktionalen Ebene X1, X2, z. B. von der ersten Seite). Die funktionale Struktur kann einen funktionalen Bereich 104r enthalten, der beispielsweise eine runde Form aufweisen kann. Neben der dargestellten runden Form kann der funktionale Bereich 104r andere Formen wie z. B. eine rechteckige, eine elliptische, eine Polygon-Form oder eine Kombination daraus aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der funktionale Bereich 104r als ein konvex oder konkav gekrümmter Bereich gebildet sein.
  • Die funktionale Struktur 800a (z. B. ihr funktionaler Bereich 104r) kann eine Honigwabenstruktur enthalten oder daraus gebildet sein, die mehrere erste Abschnitte 106 in der Form von Honigwaben 802 enthält. Die Honigwabenstruktur kann sich vollständig über den funktionalen Bereich 104r erstrecken, wobei sich die Honigwabenstruktur gemäß alternativen Ausführungsformen durch nur einen Teil des funktionalen Bereichs 104r erstrecken kann. Die Honigwaben 802 können eine Polygonform wie z. B. eine Hexagonform aufweisen. Der wenigstens eine zweite Abschnitt 108 des funktionalen Bereichs 104r kann zwischen den Honigwaben 802 angeordnet sein.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann die funktionale Struktur 800a (z. B. ihr funktionaler Bereich 104r) eine Honigwabenstruktur enthalten, die mehrere zweite Abschnitte 108 in der Form von Honigwaben 802 enthält. Der wenigstens eine erste Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r kann zwischen den Honigwaben 802 angeordnet sein.
  • Die funktionale Struktur 800b kann wenigstens einen zweiten Abschnitt 108 des funktionalen Bereichs 104r in einer Sternform enthalten, der sich z. B. von dem Mittelabschnitt zu einem äußeren Umfang (anschaulich dem Rand) des funktionalen Bereichs 104r erstreckt. Die Sternform kann beispielsweise erhalten werden durch mehrere Rautenformen, die um einen Winkel, beispielsweise wie um 45°, zueinander gedreht sind, wobei ein Paar von Rautenformen diagonal auf dem funktionalen Bereich 104r angeordnet sein kann. Beispielsweise kann der funktionale Bereich 104r auf das Substrat 102 an Enden (Auslegern oder Strahlen) der Sternform oder an den mehreren ersten Abschnitten 106 des funktionalen Bereichs 104r, die zwischen den Enden der Sternform angeordnet sind, geklemmt oder montiert sein.
  • Die funktionale Struktur 800c kann mehrere erste Abschnitte 106 des funktionalen Bereichs 104r enthalten. Jeder erste Abschnitt aus den mehreren ersten Abschnitten 106 kann als eine Ringstruktur gebildet sein, die sich in einem oder mehreren Ringparametern (z. B. ihrem Durchmesser, Mittelpunkt und/oder Breite des jeweiligen Rings) unterscheiden und/oder in einem oder mehreren Ringparametern (z. B. ihrem Mittelpunkt und/oder ihrer Breite) zusammenfallen. Beispielsweise können die mehreren der ersten Abschnitte 106 konzentrisch in Bezug aufeinander und/oder auf den Mittelabschnitt des funktionalen Bereichs 104r angeordnet sein. Anschaulich können die mehreren der ersten Abschnitte 106 des funktionalen Bereichs 104r eine Mehrringstruktur bilden. Benachbarte erste Abschnitte aus den mehreren der ersten Abschnitte 106 können voneinander durch wenigstens einen zweiten Abschnitt 108 aus dem wenigstens einen zweiten Abschnitt 108 getrennt sein.
  • 9A, 9B und 9C zeigen jeweils eine funktionale Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht oder Unteransicht (mit anderen Worten einer Blickrichtung senkrecht zu der funktionalen Ebene X1, X2, z. B. von der ersten Seite). Die funktionale Struktur kann einen funktionalen Bereich 104r enthalten, der beispielhaft eine runde Form aufweisen kann. Neben der dargestellten runden Form kann der funktionale Bereich 104r andere Formen wie z. B. eine rechteckige, eine elliptische, eine Polygon-Form oder eine Kombination daraus aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der funktionale Bereich 104r als ein konvex oder konkav gekrümmter Bereich gebildet sein.
  • Die funktionale Struktur 900a kann eine Kreisstruktur enthalten oder daraus gebildet sein, die mehrere zweite Abschnitte 108 in Form von Kreisen 902 enthält. Die Kreisstruktur kann sich vollständig über den funktionalen Bereich 104r erstrecken, wobei gemäß alternativen Ausführungsformen die Kreisstruktur sich über nur einen Teil des funktionalen Bereichs 104r erstrecken kann. Die Kreise 902 können eine runde Form aufweisen. Der wenigstens ein erste Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r kann zwischen den Kreisen 902 angeordnet sein.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann die funktionale Struktur 900 (z. B. ihr funktionaler Bereich 104r) eine Kreisstruktur enthalten oder daraus gebildet sein, die mehrere erste Bereiche 106 in der Form von Kreisen 902 enthält. Der wenigstens eine zweite Abschnitt 108 des funktionalen Bereichs 104r kann zwischen den Kreisen 902 angeordnet sein.
  • Die funktionale Struktur 900b kann wenigstens einen ersten Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r in einer Sternform enthalten, der sich z. B. von dem Mittelabschnitt zu einem äußeren Umfang des funktionalen Bereichs 104r erstreckt. Beispielsweise kann der funktionale Bereich 104r auf das Substrat 102 an Enden (Auslegern oder Strahlen) der Sternform oder an mehreren zweiten Abschnitten 108 des funktionalen Bereichs 104r, die zwischen den Enden der Sternform angeordnet sind, geklemmt oder montiert sein.
  • Die funktionale Struktur 900c kann mehrere zweite Abschnitte 108 des funktionalen Bereichs 104r enthalten. Jeder zweite Abschnitt 108 aus den mehreren ersten Abschnitten 108 kann als eine Ringstruktur gebildet sein, die sich z. B. in einem oder mehreren Ringparametern (z. B. ihrem Durchmesser, ihrem Mittelpunkt und/oder ihrer Breite des jeweiligen Rings) unterscheiden und/oder in einem oder mehreren Ringparametern (z. B. ihrem Mittelpunkt und/oder ihrer Breite) zusammenfallen. Beispielsweise können die mehreren der zweiten Abschnitte 108 konzentrisch in Bezug aufeinander und/oder auf den Mittelabschnitt des funktionalen Bereichs 104r angeordnet sein. Anschaulich können die mehreren der zweiten Abschnitte 108 des funktionalen Bereichs 104r eine Mehrringstruktur bilden. Benachbarte zweite Abschnitte aus den mehreren zweiten Abschnitten 108 können voneinander durch wenigstens einen ersten Abschnitt 106 aus dem wenigstens einen ersten Abschnitt 106 getrennt sein.
  • 10A, 10B, 10C und 10D zeigen jeweils eine funktionale Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht oder Unteransicht (mit anderen Worten einer Blickrichtung senkrecht zu der funktionalen Ebene X1, X2, z. B. von der ersten Seite). Die funktionale Struktur kann einen funktionalen Bereich 104r enthalten, der beispielhaft eine rechteckige (z. B. quadratische) Form aufweisen kann. Neben der dargestellten rechteckigen Form kann der funktionale Bereich 104r andere vieleckige Formen oder eine runde, z. B. elliptische, Form oder eine Kombination daraus aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der funktionale Bereich 104r als ein konvex oder konkav gekrümmter Bereich gebildet sein.
  • Der funktionale Bereich 104 kann an Klemmbereichen 1002 geklemmt sein. Die mikromechanische Struktur (z. B. ihre funktionale Struktur) kann in einer Schallwandlervorrichtung, beispielsweise in einem Mikrofon oder einem Lautsprecher, verwendet werden.
  • Die funktionale Struktur 1000a (z. B. ihr funktionaler Bereich 104r) kann mehrere (z. B. vier) zweite Abschnitte 108 enthalten oder daraus gebildet sein, die eine Form aufweisen, die durch eine Überlagerung von vier hyperbolische Strukturen erhalten wird, die jeweils zwischen zwei Klemmbereichen 1002 gegenüberliegend angeordnet sind. Die mehreren (z. B. vier) zweiten Abschnitte 108 können voneinander durch den wenigstens einen ersten Abschnitt 106 getrennt sein. Optional kann in dem Mittelabschnitt des funktionalen Bereichs 104r eine kreisförmige Struktur, die einen zweiten Abschnitt 108 enthält, angeordnet sein. Im Allgemeinen kann die Form des oder jedes ersten Abschnitts 106 durch eine Überlagerung von zwei oder mehr geometrischen Strukturen oder Formen und/oder Subtraktion von zwei oder mehr geometrischen Strukturen oder Formen erhalten werden. In Analogie kann die Form des oder jedes zweiten Abschnitts 108 durch eine Überlagerung von zwei oder mehr geometrischen Strukturen oder Formen und/oder Subtraktion von zwei oder mehr geometrischen Strukturen oder Formen erhalten werden.
  • Die funktionale Struktur 1000b kann wenigstens einen ersten Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r enthalten oder daraus gebildet sein, der eine Form aufweist, die durch eine Überlagerung von zwei elliptischen Strukturen erhalten werden kann, die diagonal zwischen den Klemmbereichen 1002 angeordnet sind. Der verbleibende funktionale Bereich 104r kann aus den jeweiligen zweiten Abschnitten 108 gebildet sein.
  • Die funktionale Struktur 1000c kann wenigstens einen ersten Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r enthalten, der eine Form ähnlich der Form des funktionalen Bereichs 104r aufweist. Wie in der Figur sichtbar ist, kann der wenigstens eine erste Abschnitt 106 quadratisch mit einer Kantenlänge kleiner als eine entsprechende Kantenlänge des wenigstens einen funktionalen Bereichs 104r und des wenigstens einen zweiten Abschnitts 108 des funktionalen Bereichs 104r gebildet sein. Als Beispiel können die Kanten des wenigstens einen ersten Abschnitts 106 des funktionalen Bereichs 104r und die Kanten des funktionalen Bereichs 104r (z. B. seines wenigstens einen zweiten Abschnitts 108) im Wesentlichen parallel zueinander sein. Der wenigstens eine erste Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r kann in dem Mittelabschnitt des funktionalen Bereichs 104r angeordnet sein oder ihn bilden (z. B. umgeben durch seinen wenigstens einen zweiten Abschnitt 108).
  • Die funktionale Struktur 1000d kann wenigstens einen ersten Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r, der eine runde Form aufweist, enthalten oder daraus gebildet sein. Der wenigstens eine erste Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r kann in dem Mittelabschnitt des funktionalen Bereichs 104r angeordnet sein (z. B. umgeben durch seinen wenigstens einen zweiten Abschnitt 108).
  • 11A, 11B, 11C und 11D zeigen jeweils eine funktionale Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht oder Querschnittsansicht (mit anderen Worten einer Blickrichtung senkrecht zu der funktionalen Ebene X1, X2, z. B. von der ersten Seite).
  • Die funktionale Struktur 1100a kann wenigstens einen ersten Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r enthalten oder daraus gebildet sein, der eine Form aufweist, die durch Aussparen von Formbereichen des funktionalen Bereichs 104r, der durch Ellipsen, Kreise oder eine oder mehrere Ellipsen oder Teilen davon gebildet sein kann, erhalten werden kann, wobei beispielsweise eine Mitte eines Kreises oder eines speziellen Punkts einer oder jeder Ellipse außerhalb des funktionalen Bereichs 104r angeordnet sein kann.
  • Die funktionale Struktur 1100b kann wenigstens einen ersten Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r enthalten oder daraus gebildet sein, der eine Form aufweist, die durch Aussparen von Formbereichen des funktionalen Bereichs 104r, der durch Rhomben (z. B. Quadrate) oder Teile davon gebildet sein kann, erhalten werden kann, wobei beispielsweise eine Mitte eines oder jedes Quadrats oder Rhombus einer außerhalb des funktionalen Bereichs 104r angeordnet sein kann.
  • Die funktionale Struktur 1 100c kann wenigstens einen ersten Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r enthalten oder daraus gebildet sein, der eine Form ähnlich der Form des funktionalen Bereichs 104r (z. B. quadratisch) aufweist, wobei eine Kantenlänge kleiner ist als eine entsprechende Kantenlänge des funktionalen Bereichs 104r (z. B. seines wenigstens einen zweiten Abschnitts 108). Als Beispiel können die Kanten des wenigstens einen ersten Abschnitts 106 des funktionalen Bereichs 104r und die Kanten des funktionalen Bereichs 104r (z. B. seines wenigstens einen zweiten Abschnitts 108) zueinander geneigt sein. Der wenigstens eine erste Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r kann in dem Mittelabschnitt des funktionalen Bereichs 104r angeordnet sein oder ihn bilden (z. B. umgeben durch seinen wenigstens einen zweiten Abschnitt 108). Der wenigstens eine erste Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r kann beispielsweise um einen Winkel von 45° in Bezug auf den funktionalen Bereich 104r gedreht sein. Alternativ kann der Winkel im Bereich zwischen 0° und 360°, 0° und 180° oder zwischen 0° und 90° sein.
  • Die funktionale Struktur 1100d kann den wenigstens einen ersten Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r in einer Sternform enthalten, die sich z. B. von dem Mittelabschnitt zu einem äußeren Umfang des funktionalen Bereichs 104r erstreckt, z. B. zu den Klemmbereichen 1002. Die Sternform kann beispielsweise durch mehrere Rautenformen, die um einen Winkel, wie beispielsweise um 45°, zueinander gedreht sind, erhalten werden, wobei ein Paar von Rautenformen diagonal auf dem funktionalen Bereich 104r angeordnet sein kann.
  • 12A, 12B, 12C und 12D zeigen jeweils eine funktionale Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht oder Unteransicht (mit anderen Worten einer Blickrichtung senkrecht zu der funktionalen Ebene X1, X2, z. B. von der ersten Seite).
  • Die funktionalen Strukturen 1200a, 1200b, 1200c und 1200d können ähnlich denjenigen sein, die in 10A bis 10D gezeigt sind, wobei der oder jeder erste Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r mit dem oder jedem zweiten Abschnitt 108 des funktionalen Bereichs 104r vertauscht ist.
  • 13A, 13B, 13C und 13D zeigen jeweils eine funktionale Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht oder Unteransicht (mit anderen Worten einer Blickrichtung senkrecht zu der funktionalen Ebene X1, X2, z. B. von der ersten Seite).
  • Die funktionalen Strukturen 1300a, 1300b, 1300c und 1300d können ähnlich denjenigen sein, die in 11A bis 11D gezeigt sind, wobei der oder jeder erste Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r mit dem oder jedem zweiten Abschnitt 108 des funktionalen Bereichs 104r vertauscht ist.
  • 14A, 14B, 14C und 14D zeigen jeweils eine funktionale Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht oder Unteransicht (mit anderen Worten einer Blickrichtung senkrecht zu der funktionalen Ebene X1, X2, z. B. von der ersten Seite). Die oder jede mikromechanische Struktur (z. B. ihre funktionale Struktur) kann einen Freiträger enthalten oder daraus gebildet sein. Der funktionalen Bereich 104r kann als ein Ausleger oder eine Platte gebildet sein, beispielsweise eine/n rechteckige/n (z. B. quadratische/n) Struktur oder Querschnitt aufweisen. Der funktionale Bereich 104r kann durch einen Klemmbereich 1002 der mikromechanischen Struktur gelagert sein.
  • Der funktionale Bereich 104r der funktionalen Struktur 1400a kann (vollständig) aus dem wenigstens einen Abschnitt 106 (z. B. seiner Materialzusammensetzung) gebildet sein.
  • Die funktionale Struktur 1400b kann wenigstens einen ersten Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r nahe dem Klemmbereich 1002 enthalten, z. B. sich in den Klemmbereich 1002 erstrecken. Ferner kann die funktionale Struktur 1400b wenigstens einen zweiten Abschnitt 108 des funktionalen Bereichs 104r entfernt von dem Klemmbereich 1002 (z. B. nahe dem offenen Ende des Freiträgers) enthalten. Optional kann der Klemmbereich 1002 wenigstens einen weiteren zweiten Abschnitt 108 enthalten. Beispielsweise kann die funktionale Struktur 1400b wenigstens einen ersten Abschnitt 106 enthalten, der zwischen zwei zweiten Abschnitten 108 angeordnet ist.
  • Die funktionale Struktur 1400c kann mehrere erste Abschnitte 106 des funktionalen Bereichs 104r enthalten, z. B. angeordnet zwischen wenigstens einem zweiten Abschnitt 108 des funktionalen Bereichs 104r und dem Klemmbereich 1002. Die ersten Abschnitte 106 des funktionalen Bereichs 104r können jeweils als eine Streifenstruktur gebildet sein, wobei sich die Streifenstrukturen voneinander in ihrer Breite unterscheiden. Alternativ können wenigstens zwei Streifenstrukturen eine gleiche Breite aufweisen.
  • Die funktionale Struktur 1400d kann wenigstens einen ersten Abschnitt 106 enthalten, der eine Dreiecksform aufweist. Beispielsweise kann eine Kante der Dreiecksform nahe dem Klemmbereich 1002 sein, z. B. in physikalischem Kontakt mit dem Klemmbereich 1002 sein. Der wenigstens eine erste Abschnitt 106, der eine Dreiecksform aufweist, kann zwischen zwei zweiten Abschnitten 108 (die z. B. jeder eine Dreiecksform aufweisen) des funktionalen Bereichs 104r angeordnet sein. Mit anderen Worten kann eine Ausdehnung des wenigstens einen ersten Abschnitts 106, der die Dreiecksform aufweist, mit dem Abstand zu dem Klemmbereich 1002 abnehmen.
  • 15A und 15B zeigen jeweils eine mikromechanische Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer Querschnittsansicht (z. B. einem Querschnitt senkrecht zu einer funktionalen Ebene X1, X2, z. B. parallel zu einer Ebene X1, X3 oder einer Ebene X2, X3).
  • Die mikromechanische Struktur 1500a kann einen funktionalen Bereich 104r (konfiguriert als ein Diaphragma) enthalten, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich 104r wirkt, ablenkbar ist. Mit anderen Worten kann der funktionale Bereich 104r konfiguriert sein, in Reaktion auf die Kraft betätigt zu werden.
  • Die Kraft kann eine mechanische Kraft enthalten, z. B. induziert durch eine mechanische Wechselwirkung wie z. B. einen Druckgradienten p, z. B. eine mechanische Welle (die akustische Wellen oder Schallwellen enthält), Druck wie z. B. Überdruck. Die mechanische Kraft kann extern von der mikromechanischen Struktur bereitgestellt sein, d. h. die mechanische Kraft kann nicht von der mikromechanischen Struktur ausgehen. Eine elektrisch leitfähige Komponente, z. B. eine Elektrode oder ein Sensor, kann in Reaktion auf das Betätigen des funktionalen Bereichs 104r ein elektrisches Signal bereitstellen. Das elektrische Signal kann die Kraft auf den funktionalen Bereich 104r repräsentieren, z. B. das Betätigen des funktionalen Bereichs 104r (z. B. kann das elektrische Signal proportional der Kraft sein).
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Kraft eine elektromagnetische Kraft enthalten, z. B. induziert durch ein elektromagnetisches Feld (elektrische Feldwechselwirkung). Das elektromagnetische Feld kann durch ein elektrisches Signal erzeugt werden, das zu der mikromechanischen Struktur 1500a übertragen wird. Beispielsweise kann die elektromagnetische Kraft eine Coulomb-Kraft oder eine elektrostatische Kraft enthalten oder daraus gebildet sein oder kann eine magnetische Feldwechselwirkung sein, z. B. eine magnetische Kraft wie z. B. Lorentz-Kraft, usw.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der funktionale Bereich 104r einen seitlichen Gradienten in wenigstens einem aus dem Folgenden enthalten: seinem Elastizitätsmodul, seiner Härte, seiner Steifigkeit, seiner Fremdatomkonzentration (z. B. Atomverhältnis der Fremdatomen) und seiner Dichte. Der Gradient kann die mechanischen Merkmale des funktionalen Bereichs 104r lokal ändern. Deshalb kann eine Ablenkungseigenschaft wo (oder jeweilige Biegeeigenschaft) zwischen dem wenigstens einen Abschnitt 106 und dem wenigstens einen weiteren Abschnitt 108 unterschiedlich sein, wie beispielhaft für die mikromechanische Struktur 1500b dargestellt ist.
  • 16A, 16B und 16C zeigen jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer Querschnittsansicht (z. B. einem Querschnitt senkrecht zu einer funktionalen Ebene X1, X2, z. B. parallel zu einer Ebene X1, X3 oder einer Ebene X2, X3).
  • Das Verfahren kann in 1600a Folgendes enthalten: Bilden einer Schicht 1602 (auch als funktionale Schicht 1602 bezeichnet) über dem Substrat 102. Optional kann das Verfahren in 1600a Bilden einer dielektrischen Schicht 1604 zwischen dem Substrat 102 und der Schicht 1602 enthalten. Die Schicht 1602 kann ein Grundmaterial enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. ein amorphes Halbleitermaterial (z. B. a-SiC:H) oder ein epitaxiales Halbleitermaterial. Eine elektrische Leitfähigkeit der dielektrischen Schicht 1604 kann kleiner sein als eine elektrische Leitfähigkeit der Schicht 1602 und/oder des Substrats 102.
  • Das Verfahren kann in 1600b ferner Folgendes enthalten: Bilden einer Maske 1606 über der Schicht 1602. Die Maske 1606 kann wenigstens eine Öffnung enthalten, die die Schicht 1602 freilegt, z. B. in dem wenigstens einen Abschnitt 106 (z. B. eine Öffnung pro erstem Abschnitt 106). Das Verfahren kann in 1600b ferner Folgendes enthalten: Implantieren 1608 von Fremdatomen unter Verwendung der Maske 1606 in die Schicht 1602, z. B. in den wenigstens einen Abschnitt 106. Anschaulich kann die Maske verhindern, dass Fremdatome in den wenigstens einen weiteren Abschnitt 108 der Schicht 1602 eingeführt werden.
  • Als Beispiel kann Implantieren von Fremdatomen in das Grundmaterial einen Ionenimplantierungsprozess enthalten oder durch ihn erreicht werden. Beispielsweise kann der lonenimplantierungsprozess Implantieren von Fremdionen (z. B. von Kohlenstoff und/oder Sauerstoff und/oder Stickstoff) in die Schicht 1602 enthalten.
  • Das Verfahren kann in 1600c ferner Folgendes enthalten: Entfernen der Maske 1606. Der Stapel 1604, 1606 kann weiter verarbeitet werden, z. B. durch Freilegen der Schicht 1602 auf gegenüberliegenden Seiten, wie hier beschrieben, um einen funktionalen Bereich 104r zu bilden, der die Schicht 1602 enthält oder daraus gebildet ist.
  • 17A, 17B und 17C zeigen jeweils eine mikromechanische Struktur 1700a, 1700b, 1700c gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer Querschnittsansicht (z. B. einen Querschnitt senkrecht zu einer funktionalen Ebene X1, X2).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mikromechanische Struktur (z. B. als ein kapazitives Mikrofon konfiguriert) eine Membran 124 und wenigstens eine Gegenelektrode 122 (z. B. eine oder zwei Gegenelektroden 122) enthalten, die voneinander durch einen Spalt, z. B. einen Luftspalt, getrennt sind. Die Membran 124 und die wenigstens eine Gegenelektrode 122 können mit dem Substrat 102 oder dem wenigstens einen Klemmbereich 1002 gekoppelt (z. B. in physikalischem Kontakt) sein. Optional kann die Membran 124 eine Zugspannung aufweisen, anschaulich um die elektrostatische Anziehungskraft zwischen der Membran 124 und der wenigstens einen Gegenelektrode 122 während des Betriebs auszugleichen. Um hohe Empfindlichkeit und hohe SNR (Signal-Rausch-Verhältnisse) zu erreichen, kann die Membran 124 konfiguriert sein, ein elektrisches Signal mit einer hohen Amplitude bereitzustellen. Deshalb kann die Ablenkung der Membran 124 durch Bilden des wenigstens einen Abschnitts 106 in der Membran 124 erhöht sein, anschaulich durch Bereitstellen eines „weichen“ Abschnitts 106 (in den 17A-17C nicht gezeigt, siehe z. B. 15B).
  • Durch Anwenden einer Kraft (z. B. induziert durch ein elektrisches Signal, das die Kraft erzeugt, oder induziert durch einen Druckgradienten, der die Kraft erzeugt) auf die Membran 124 kann sich das Gleichgewicht der Membran 124 und der wenigstens einen Gegenelektrode 122 ändern, was Ablenkung der Membran 124 induziert.
  • Die mikromechanische Struktur 1700a, 1700b, 1700c kann eine elektrische Kontaktstelle 1702 zum elektrischen Kontaktieren enthalten, z. B. zum elektrischen Kontaktieren der Membran 124 und/oder der wenigstens einen Gegenelektrode 122. Über die elektrische Kontaktstelle 1702 kann ein elektrisches Signal, das durch die mikromechanische Struktur 1700a, 1700b, 1700c erzeugt wird, ausgelesen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die mikromechanische Struktur 1700a, 1700b, 1700c durch ein elektrisches Signal angesteuert werden, das der elektrischen Kontaktstelle 1702 zugeführt wird. Anschaulich können die Membran 124 und die wenigstens eine Gegenelektrode 122 ein kapazitives Element bilden, das eine kapazitive Impedanz aufweist. Die Gegenelektrode 122 kann eine Elektrode der mikromechanischen Struktur bereitstellen.
  • 18A, 18B, 18C und 18D zeigen jedes Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht (z. B. eines Querschnitts senkrecht zu einer funktionalen Ebene X1, X2).
  • Das Verfahren kann in 1800a Folgendes enthalten: Bereitstellen eines Substrats 102 (z. B. konfiguriert wie vorstehend beschrieben).
  • Das Verfahren kann in 1800b und 1800c ferner Folgendes enthalten: Anordnen einer funktionalen Struktur 104 an (z. B. in oder über) dem Substrat 102. Die funktionale Struktur 104 kann eine funktionale Schicht enthalten oder daraus gebildet sein. Die funktionale Struktur 104 kann einen funktionalen Bereich 104r enthalten oder daraus gebildet sein, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereichs wirkt, ablenkbar ist.
  • Wenigstens ein erster Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r kann eine kleinere Dicke 104t (Ausdehnung senkrecht zu der funktionalen Ebene X1, X2) im Vergleich zu wenigstens einem zweiten Abschnitt 108 des funktionalen Bereichs 104r aufweisen, beispielsweise weniger als etwa 90 % (z. B. weniger als etwa 75 %, etwa 50 %, etwa 25 %, etwa 10 % oder weniger als etwa 5 %) der Dicke des zweiten Abschnitts 108. Das kann ermöglichen, dass ein Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte des funktionalen Bereichs 104r in dem wenigstens einen ersten Abschnitt 106 niedriger ist als in dem wenigstens einen zweiten Abschnitt 108.
  • Als Beispiel kann das Verfahren in 1800b und 1800c ferner Dünnermachen des funktionalen Bereichs 104r in dem wenigstens einen ersten Abschnitt 106 enthalten, z. B. durch Ätzen, Fräsen, (z. B. Ionendünnung, z. B. reaktive Ionendünnung), auch als andere subtraktive Herstellungsverfahren bezeichnet.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die funktionale Struktur 104 eine Membran, wie in 1800c dargestellt, oder einen Freiträgerausleger, wie in 1800d dargestellt, enthalten.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der wenigstens eine erste Abschnitt 106 an einem Aufhängungs- oder Klemmpunkt oder -gebiet (Grenzfläche des funktionalen Bereichs 104r und des Aufhängungsbereichs 1002) der Membran oder des Freiträgerauslegers sein. Mit anderen Worten kann der wenigstens eine erste Abschnitt 106 in physikalischem Kontakt mit dem Substrat 102 und/oder dem Aufhängungsbereich 1002 in seinem Klemmpunkt oder -gebiet sein.
  • Optional kann der wenigstens eine erste Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r Fremdatome enthalten, beispielsweise in einer höheren Konzentration als der wenigstens eine zweite Abschnitt 108 des funktionalen Bereichs 104r. Alternativ können der wenigstens eine erste Abschnitt 106 des funktionalen Bereichs 104r und der wenigstens eine zweite Abschnitt 108 des funktionalen Bereichs 104r dasselbe Grundmaterial enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. in einer homogenen Materialzusammensetzung (z. B. räumlich über den funktionalen Bereich 104r ausgedehnt). Eine homogene Materialzusammensetzung kann eine maximale Abweichung von der jeweiligen räumlich gemittelten Materialzusammensetzung aufweisen, z. B. in einer Konzentration der jeweiligen Materialbestandteile, von weniger als etwa 10 %, z. B. weniger als etwa 5 %, z. B. weniger als etwa 1 %, z. B. weniger als etwa 0,1 %.
  • Die mikromechanische Struktur kann ferner in Übereinstimmung mit einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
  • Weiter werden im Folgenden verschiedene Ausführungsformen beschrieben.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine mikromechanische Struktur Folgendes enthalten: ein Substrat; und eine funktionale Struktur, die an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) dem Substrat angeordnet ist; wobei funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthalten oder daraus gebildet sein kann, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereichs wirkt, ablenkbar ist; und wobei wenigstens ein Abschnitt des funktionalen Bereichs einen Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 5 GPa bis etwa 70 GPa aufweisen kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 10 GPa bis etwa 60 GPa sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wenigstens eine Abschnitt ein Material enthalten oder daraus gebildet sein, das eine Dichte im Bereich von etwa 1 g/cm3 (Gramm pro Kubikzentimeter) bis etwa 16 g/cm3 aufweist (z. B. falls das Material eine Metall-Kohlenstoff-Verbindung wie z. B. Wolframcarbid enthält oder daraus gebildet ist), z. B. in dem Bereich von etwa 1 g/cm3 bis etwa 4 g/cm3 (z. B. falls das Material Silizium enthält oder daraus gebildet ist).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wenigstens eine Abschnitt ein Material enthalten oder daraus gebildet sein, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) im Bereich von etwa 1·10-6 /Kelvin bis etwa 6·10-6 /Kelvin aufweist, beispielsweise etwa 3·10-6 /Kelvin (z. B. falls der wenigstens eine Abschnitt Silizium enthält oder daraus gebildet ist). Der CTE kann als linearer CTE verstanden werden, der bei Standardbedingungen für Temperatur und Druck gemessen ist, z. B. bei einer Standardtemperatur von etwa 273,15 Kelvin.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wenigstens eine Abschnitt ein Verbundmaterial enthalten oder daraus gebildet sein, das wenigstens zwei Elemente (chemische Elemente) enthält oder daraus gebildet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wenigstens eine Abschnitt amorphes hydriertes Siliziumcarbid (a-SiC:H) enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das a-SiC:H einen Kohlenstoffgehalt (z. B. einen molaren Anteil) im Bereich von etwa 1 At.-% bis etwa 99 At.-% (Atomprozent) aufweisen, z. B. etwa 50 At.-%.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das a-SiC:H einen Wasserstoffgehalt (z. B. einen molaren Anteil) im Bereich von etwa 1 At.-% bis etwa 66 At.-% aufweisen, z. B. etwa 33 At.-%.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wenigstens eine Abschnitt amorphem hydriertem Kohlenstoff (a-C:H) enthalten oder daraus gebildet sein. Der amorphe hydrierte Kohlenstoff kann anorganische Komponenten (z. B. kohlenstoffdominiert) und organische Komponenten (z. B. Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindungen) enthalten. Der amorphe hydrierte Kohlenstoff kann Kohlenstoff in einer amorphen Kohlenstoffkonfiguration enthalten, wobei Wasserstoff in die amorphe Kohlenstoffkonfiguration aufgenommen sein kann (die einen sp3-hybridisierten Kohlenstoffgehalt und einen sp2-hybridisierten Kohlenstoffgehalt aufweist).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wenigstens eine Abschnitt ein Grundmaterial enthalten oder daraus gebildet sein, das mit Fremdatomen dotiert ist. Die Fremdatome können von dem Grundmaterial verschieden sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Grundmaterial wenigstens eines aus einem Halbmetall (wie z. B. Si, Ge, As, Sb und Te) oder ein mehratomiges Nichtmetall (wie z. B. C, P und Se) enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Grundmaterial Metall, z. B. ein Nach-Übergangsmetall (wie z. B. Aluminium) enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Fremdatome wenigstens eines aus dem Folgenden enthalten oder daraus gebildet sein: Phosphor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Bor, Fluor, Gallium, Germanium und/oder Arsen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die funktionale Struktur eine Membran (auch als Diaphragma bezeichnet) enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die funktionale Struktur einen Freiträgerausleger enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann nur ein Abschnitt des funktionalen Bereichs einen Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 5 GPa bis etwa 70 GPa aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die funktionale Struktur eine Membran oder einen Freiträgerausleger enthalten oder daraus gebildet sein, und wobei der wenigstens eine Abschnitt ein/en Aufhängungspunkt oder -gebiet der Membran oder des Freiträgerauslegers enthalten oder daraus gebildet sein kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Schallwandler eine mikromechanische Struktur, wie sie hier beschrieben ist, enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Schallwandler als ein Mikrofon konfiguriert sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Schallwandler als ein Lautsprecher konfiguriert sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Sensor eine. mikromechanische Struktur, wie sie hier beschrieben ist, enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Sensor als ein Drucksensor konfiguriert sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Sensor als ein Atomkraftmikroskopie-Sensor (AFM-Sensor) konfiguriert sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine mikromechanische Struktur Folgendes enthalten: ein Substrat; und eine funktionale Struktur, die an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) dem Substrat angeordnet ist; wobei funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthalten oder daraus gebildet sein kann, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; wobei der funktionale Bereich ein Grundmaterial enthalten oder daraus gebildet sein kann; und wobei in wenigstens einem Abschnitt des funktionalen Bereichs das Grundmaterial Fremdatome enthält (z. B. damit dotiert ist), so dass ein Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte in dem wenigstens einen Abschnitt niedriger ist im Vergleich zu einem Elastizitätsmodul und einer mechanischen Härte in einem weiteren Abschnitt des funktionalen Bereichs, der nicht (oder weniger) mit den Fremdatomen dotiert ist. Mit anderen Worten kann der funktionale Bereich einen Gradienten der Fremdatomkonzentration enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist der Elastizitätsmodul in dem wenigstens einen Abschnitt des funktionalen Bereichs, wo das Grundmaterial die Fremdatome enthält oder dotiert ist, im Bereich von etwa 10 GPa bis etwa 60 GPa.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Grundmaterial wenigstens eines aus dem Folgenden enthalten oder daraus gebildet sein: amorphes hydriertes Siliziumcarbid (a-SiC:H), amorphen hydrierten Kohlenstoff (a-C:H), amorphes hydriertes Siliziumnitrid (a-SiN:H), amorphes hydriertes Siliziumcarboxid (a-SiCO:H).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Fremdatome wenigstens eines aus dem Folgenden enthalten oder daraus gebildet sein: Phosphor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Bor, Fluor, Gallium, Germanium und/oder Arsen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die funktionale Struktur eine Membran oder einen Freiträgerausleger enthalten oder daraus gebildet sein, wobei der wenigstens eine Abschnitt, wo das Grundmaterial mit Fremdatomen dotiert ist, ein/en Aufhängungspunkt oder -gebiet der Membran oder des Freiträgerauslegers enthalten oder daraus gebildet sein kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Schallwandler eine mikromechanische Struktur, wie sie hier beschrieben ist, enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Schallwandler als ein Mikrofon konfiguriert sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Schallwandler als ein Lautsprecher konfiguriert sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Sensor eine mikromechanische Struktur, wie sie hier beschrieben ist, enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Sensor als ein Drucksensor konfiguriert sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Sensor als ein Atomkraftmikroskopie-Sensor (AFM-Sensor) konfiguriert sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine mikromechanische Struktur Folgendes enthalten: ein Substrat; und eine funktionale Struktur, die an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) dem Substrat angeordnet ist; wobei funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthalten oder daraus gebildet sein kann, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und wobei wenigstens ein Abschnitt des funktionalen Bereichs ein amorphes hydriertes Siliziumcarbid-Material (a-SiC:H-Material) enthalten oder daraus gebildet sein kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Elastizitätsmodul in dem wenigstens einen Abschnitt des funktionalen Bereichs, wo das Grundmaterial dotiert ist, im Bereich von etwa 10 GPa bis etwa 60 GPa sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das a-SiC:H-Material mit Fremdatomen dotiert sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Fremdatome wenigstens eines aus den folgenden Materialien enthalten oder daraus bestehen: Phosphor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Bor, Fluor, Gallium, Germanium, Arsen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Struktur Folgendes enthalten: Bereitstellen eines Substrats; und
    Anordnen einer funktionalen Struktur an dem Substrat; wobei die funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthalten oder daraus gebildet sein kann, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und wobei wenigstens ein Abschnitt des funktionalen Bereichs einen Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 5 GPa bis etwa 70 GPa aufweisen kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Struktur Folgendes enthalten: Bereitstellen eines Substrats; Anordnen einer funktionalen Struktur an dem Substrat, wobei die funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthalten oder daraus gebildet sein kann, der ein Grundmaterial enthält oder daraus gebildet ist, und wobei der funktionale Bereich in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar sein kann; und Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial in wenigstens einem Abschnitt des funktionalen Bereichs, um einen Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte des funktionalen Bereichs in dem wenigstens einen Abschnitt des funktionalen Bereichs zu reduzieren.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Anordnen der funktionalen Struktur an dem Substrat Aufbringen wenigstens einer Schicht an dem Substrat enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Aufbringen wenigstens einer Schicht an dem Substrat einen Gasphasenabscheidungsprozess enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der
    Gasphasenabscheidungsprozess einen chemischen Gasphasenabscheidungsprozess (CVD-Prozess) enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der chemische Gasphasenabscheidungsprozess einen plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidungsprozess (PECVD-Prozess) enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Gasphasenabscheidungsprozess einen physikalischen Gasphasenabscheidungsprozess (PVD-Prozess) enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der physikalische Gasphasenabscheidungsprozess einen Sputterprozess enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial nach dem Anordnen der funktionalen Struktur an dem Substrat ausgeführt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial vor dem Anordnen der funktionalen Struktur an dem Substrat ausgeführt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial in nur dem wenigstens einen Abschnitt des funktionalen Bereichs enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial konfiguriert sein, so dass sich der wenigstens eine Abschnitt des funktionalen Bereichs und ein weiterer Abschnitt des funktionalen Bereichs in wenigstens einem aus dem Folgenden unterscheiden: einer Dicke, einer chemischen Zusammensetzung, einer Fremdatomkonzentration, einer Steifigkeit, einer mechanischen Härte und/oder einem Elastizitätsmodul.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial in den gesamten funktionalen Bereich enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial Dotieren des Grundmaterials mit Fremdatomen enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Dotieren des Grundmaterials mit Fremdatomen Implantieren von Fremdatomen in das Grundmaterial enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Implantieren von Fremdatomen in das Grundmaterial einen Ionenimplantierungsprozess enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Grundmaterial wenigstens eines aus den folgenden Materialien enthalten oder daraus bestehen: Polysilizium, amorphes hydriertes Siliziumcarbid (a-SiC:H), amorphen hydrierten Kohlenstoff (a-C:H), amorphes hydriertes Siliziumnitrid (a-SiN:H), amorphes hydriertes Siliziumcarboxid (a-SiCO:H), Aluminium, Gallium, Germanium, Indium, Arsen, Antimon, Cadmium, Tellur, Selen, Zink oder Kombinationen davon mit wenigstens einem aus Silizium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Fremdatome wenigstens eines aus den folgenden Materialien enthalten oder daraus bestehen: Phosphor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Bor, Fluor, Gallium, Germanium, Arsen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner Tempern des Grundmaterials, das die eingebrachten Fremdatome aufweist, enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Tempertemperatur größer als oder gleich etwa 600 °C sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Tempertemperatur im Bereich von etwa 300 °C (Grad Celsius) bis etwa 2000 °C sein. Beispielsweise kann das Tempern inhomogen sein, z. B. konfiguriert, um eine höhere Tempertemperatur in dem wenigstens einen Abschnitt (z. B. in dem Grundmaterial) des funktionalen Bereichs als in dem weiteren Abschnitt des funktionalen Bereichs zu erreichen. Die Tempertemperatur kann so verstanden werden, dass sie unter Standardbedingungen gemessen wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Tempertemperatur höher als ein Schmelzpunkt des Grundmaterials sein, z. B. höher als ein Schmelzpunkt von Silizium (etwa 1414 °C).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Tempern Erwärmen () des Grundmaterials durch einen Ofen (mit anderen Worten durch eine Übertragung von Wärmeenergie über Wärmestrahlung) enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Tempern Bestrahlen des Grundmaterials durch stimulierte Emission elektromagnetischer Strahlung (z. B. durch eine Laserlichtquelle, auch als Laser bezeichnet) enthalten. Beispielsweise kann das Tempern Lasertempern, z. B. gepulstes Lasertempern, enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Tempern Bestrahlen des Grundmaterials durch gepulste elektromagnetische Strahlung (z. B. erzeugt durch eine Laserlichtquelle), z. B. durch einen gepulsten Lasterstrahl, enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Tempern Bestrahlen des Grundmaterials in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Muster, z. B. nur eines Teils des Grundmaterials, enthalten oder daraus gebildet sein. Anschaulich kann das Grundmaterial lokal getempert werden (z. B. in einem oder mehreren Bereichen, die das Muster bilden), z. B. durch Scannen des Grundmaterials mit einem Laserstrahl gemäß dem vorbestimmten Muster (oder gemäß einem entsprechenden Scan-Pfad). Beispielsweise kann der Laser verwendet werden, um das Muster in das dotierte Material zu schreiben (anschaulich, um die mechanischen Merkmale in dem (den) bestrahlten Bereich(en) zu modifizieren).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Tempern im Bereich von etwa 300 °C bis etwa 2000 °C sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Struktur Folgendes enthalten: Bereitstellen eines Substrats; und
    Anordnen einer funktionalen Struktur an dem Substrat; wobei funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthalten oder daraus gebildet sein kann, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und wobei wenigstens ein Abschnitt des funktionalen Bereichs ein amorphes hydriertes Siliziumcarbid-Material (a-SiC:H-Material) enthalten oder daraus gebildet sein kann.
  • Eine mikromechanische Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: ein Substrat; und eine funktionale Struktur, die an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) dem Substrat angeordnet ist; wobei die funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthält, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und wobei wenigstens ein Abschnitt des funktionalen Bereichs ein Material enthält, das einen Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 5 GPa bis etwa 70 GPa aufweist.
  • Eine mikromechanische Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: ein Substrat; und eine funktionale Struktur, die an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) dem Substrat angeordnet ist; wobei wenigstens ein Abschnitt der funktionalen Struktur in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf die funktionale Struktur wirkt, ablenkbar ist; und wobei wenigstens ein Abschnitt der funktionalen Struktur ein Material enthält, das einen Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 5 GPa bis etwa 70 GPa aufweist.
  • Eine mikromechanische Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: ein Substrat; und eine funktionale Struktur, die an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) dem Substrat angeordnet ist; wobei die funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthält, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; wobei der funktionale Bereich ein Grundmaterial enthalten oder daraus gebildet sein kann; und wobei in wenigstens einem ersten Abschnitt des funktionalen Bereichs das Grundmaterial mit Fremdatomen dotiert ist, so dass der wenigstens eine erste Abschnitt des funktionalen Bereichs einen niedrigeren Elastizitätsmodul und/oder eine niedrigere mechanische Härte aufweist als wenigstens ein zweiter Abschnitt des funktionalen Bereichs benachbart dem wenigstens einen ersten Abschnitt des funktionalen Bereichs.
  • Eine mikromechanische Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: ein Substrat; und eine funktionale Struktur, die an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) dem Substrat angeordnet ist; wobei die funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthält, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; wobei der funktionale Bereich ein Grundmaterial enthält; und wobei in wenigstens einem ersten Abschnitt (auch als Abschwächungsabschnitt bezeichnet) des funktionalen Bereichs das Grundmaterial mit Fremdatomen dotiert ist, so dass das dotierte Grundmaterial in dem wenigstens einen ersten Abschnitt (Abschwächungsabschnitt) des funktionalen Bereichs einen niedrigeren Elastizitätsmodul und/oder eine niedrigere mechanische Härte aufweist als das nicht dotierte oder weniger dotierte Grundmaterial in wenigstens einem zweiten Abschnitt des funktionalen Bereichs benachbart dem wenigstens eine einen ersten Abschnitt (Abschwächungsabschnitt) des funktionalen Bereichs.
  • Eine mikromechanische Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: ein Substrat; und eine funktionale Struktur, die an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) dem Substrat angeordnet ist, wobei die funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthält, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und wobei wenigstens ein Abschnitt (z. B. der wenigstens eine erste Abschnitt) des funktionalen Bereichs einen Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 5 GPa bis etwa 70 GPa aufweist.
  • Eine mikromechanische Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: ein Substrat; und eine funktionale Struktur, die an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) dem Substrat angeordnet ist; wobei die funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthält, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; wobei der funktionale Bereich ein Grundmaterial enthält; und wobei in wenigstens einem Abschnitt des funktionalen Bereichs das Grundmaterial mit Fremdatomen dotiert ist, so dass ein Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte in dem wenigstens einen Abschnitt niedriger ist im Vergleich zu einem Elastizitätsmodul und einer mechanischen Härte in einem weiteren Abschnitt des funktionalen Bereichs, der nicht mit den Fremdatomen oder weniger als der wenigstens eine Abschnitt dotiert ist.
  • Eine mikromechanische Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: ein Substrat; und eine funktionale Struktur, die an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) dem Substrat angeordnet ist; wobei die funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthält, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und wobei wenigstens ein Abschnitt des funktionalen Bereichs ein amorphes hydriertes Siliziumcarbid-Material (a-SiC:H-Material) enthält.
  • Eine mikromechanische Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: ein Substrat; und eine funktionale Schicht, die an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) dem Substrat angeordnet ist; wobei die funktionale Schicht einen funktionalen Bereich enthält, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und wobei wenigstens ein erster Abschnitt des funktionalen Bereichs eine kleinere Dicke aufweist im Vergleich mit einem zweiten Abschnitt des funktionalen Bereichs, so dass ein Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte des funktionalen Bereichs in dem wenigstens einen ersten Abschnitt niedriger ist als in dem wenigstens einen zweiten Abschnitt. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die funktionale Schicht eine Membran oder einen Freiträgerausleger enthalten. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der wenigstens eine Abschnitt an einem Aufhängungs- oder Klemmpunkt oder -gebiet der Membran oder des Freiträgerauslegers sein. Die mikromechanische Struktur kann ferner in Übereinstimmung mit einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
  • Eine mikromechanische Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: ein Substrat; und eine funktionale Schicht, die an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) dem Substrat angeordnet ist; wobei die funktionale Schicht einen funktionalen Bereich enthält, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; wobei die funktionale Schicht eine homogene Materialzusammensetzung aufweist, und wobei wenigstens ein erster Abschnitt des funktionalen Bereichs eine kleinere Dicke aufweist im Vergleich mit einem zweiten Abschnitt des funktionalen Bereichs, so dass ein Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte des funktionalen Bereichs in dem wenigstens einen ersten Abschnitt niedriger ist als in dem wenigstens einen zweiten Abschnitt. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die funktionale Schicht eine Membran oder einen Freiträgerausleger enthalten. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der wenigstens eine Abschnitt an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) einem Aufhängungs- oder Klemmpunkt oder -gebiet der Membran oder des Freiträgerauslegers sein. Die mikromechanische Struktur kann ferner in Übereinstimmung mit einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
  • Eine mikromechanische Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: ein Substrat; und eine funktionale Struktur, die an (z. B. in physikalischem Kontakt mit) dem Substrat angeordnet ist; wobei die funktionale Struktur aus einer einzelnen Schicht hergestellt ist und/oder eine homogene Materialzusammensetzung aufweist; wobei die funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthält, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und wobei wenigstens ein erster Abschnitt des funktionalen Bereichs eine kleinere Dicke aufweist im Vergleich mit einem zweiten Abschnitt des funktionalen Bereichs, so dass ein Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte des funktionalen Bereichs in dem wenigstens einen ersten Abschnitt niedriger ist als in dem wenigstens einen zweiten Abschnitt. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die funktionale Struktur eine Membran oder einen Freiträgerausleger enthalten. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der wenigstens eine Abschnitt ein Aufhängungs- oder Klemmpunkt oder -gebiet der Membran oder des Freiträgerauslegers sein. Die mikromechanische Struktur kann ferner in Übereinstimmung mit einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: Bereitstellen eines Substrats; und Anordnen einer funktionalen Struktur an dem Substrat; wobei die funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthält, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und wobei wenigstens ein Abschnitt des funktionalen Bereichs einen Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 5 GPa bis etwa 70 GPa aufweist.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: Anordnen einer funktionalen Struktur an dem Substrat, wobei die funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthält, der ein Grundmaterial enthält, und wobei der funktionale Bereich in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial in wenigstens einem Abschnitt des funktionalen Bereichs, um einen Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte des funktionalen Bereichs in dem wenigstens einen Abschnitt des funktionalen Bereichs zu reduzieren.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: Bereitstellen eines Substrats; und Anordnen einer funktionalen Struktur an dem Substrat; wobei die funktionale Struktur einen funktionalen Bereich enthält, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und wobei wenigstens ein Abschnitt des funktionalen Bereichs ein amorphes hydriertes Siliziumcarbid-Material (a-SiC:H-Material) enthält.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: Bereitstellen eines Substrats; und Anordnen einer funktionalen Schicht an dem Substrat; wobei die funktionale Schicht einen funktionalen Bereich enthält, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und wobei wenigstens ein erster Abschnitt des funktionalen Bereichs eine kleinere Dicke aufweist im Vergleich mit einem zweiten Abschnitt des funktionalen Bereichs, so dass ein Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte des funktionalen Bereichs in dem wenigstens einen ersten Abschnitt niedriger ist als in dem wenigstens einen zweiten Abschnitt. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die funktionale Schicht eine Membran oder einen Freiträgerausleger enthalten. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der wenigstens eine Abschnitt ein Aufhängungs- oder Klemmpunkt oder -gebiet der Membran oder des Freiträgerauslegers sein. Die mikromechanische Struktur kann ferner in Übereinstimmung mit einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: Bereitstellen eines Substrats; und Anordnen einer funktionalen Schicht an dem Substrat; wobei die funktionale Schicht einen funktionalen Bereich enthält, der in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; wobei die funktionale Schicht eine homogene Materialzusammensetzung aufweist; und wobei wenigstens ein erster Abschnitt des funktionalen Bereichs eine kleinere Dicke aufweist im Vergleich mit einem zweiten Abschnitt des funktionalen Bereichs, so dass ein Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte des funktionalen Bereichs in dem wenigstens einen ersten Abschnitt niedriger ist als in dem wenigstens einen zweiten Abschnitt. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die funktionale Schicht eine Membran oder einen Freiträgerausleger enthalten. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der wenigstens eine Abschnitt ein Aufhängungs- oder Klemmpunkt oder oder -gebiet der Membran oder des Freiträgerauslegers sein. Die mikromechanische Struktur kann ferner in Übereinstimmung mit einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: Anordnen einer funktionalen Struktur, die ein Grundmaterial enthält, an einem Substrat, so dass die funktionale Struktur in einem funktionalen Bereich in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und Dotieren des Grundmaterials der funktionalen Struktur mit Fremdatomen in wenigstens einem Abschnitt des funktionalen Bereichs, um einen Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte des Grundmaterials in dem wenigstens einen Abschnitt des funktionalen Bereichs zu reduzieren.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Struktur in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: Anordnen einer funktionalen Struktur an einem Substrat, so dass ein funktionaler Bereich der funktionalen Struktur in Bezug auf das Substrat in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich wirkt, ablenkbar ist; und Einbringen von Fremdatomen in wenigstens einen ersten Abschnitt des funktionalen Bereichs, um einen Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte der funktionalen Struktur in dem wenigstens einen ersten Abschnitt des funktionalen Bereichs zu reduzieren im Vergleich mit einem Elastizitätsmodul oder einer mechanischen Härte der funktionalen Struktur in wenigstens einem zweiten Abschnitt des funktionalen Bereichs benachbart dem wenigstens einen ersten Abschnitt des funktionalen Bereichs.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die funktionale Struktur und/oder der funktionale Bereich und/oder der wenigstens eine erste Abschnitt und/oder der wenigstens eine zweite Abschnitt ein anorganisches Material enthalten oder daraus gebildet sein. In verschiedenen Ausführungsformen können das Grundmaterial, die Fremdatome und/oder ihre Kombination anorganisch sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein funktionaler Bereich wenigstens einen ersten Abschnitt und wenigstens einen zweiten Abschnitt enthalten oder daraus gebildet sein, die in wenigstens einem aus dem Folgenden voneinander verschieden sind: einer Dicke, einer chemischen Zusammensetzung, einer Fremdatomkonzentration, einer Steifigkeit, einer mechanischen Härte und/oder einem Elastizitätsmodul. Alternativ oder zusätzlich können der wenigstens eine erste Abschnitt und der wenigstens eine zweite Abschnitt dasselbe Grundmaterial aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der funktionale Bereich (z. B. sein wenigstens ein Abschnitt und/oder wenigstens ein weiterer Abschnitt) ein amorphes Grundmaterial enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Elastizitätsmodul als Zugspannung dividiert durch die externe Belastung verstanden werden. Ein Material, Bereich oder Abschnitt können sich in Reaktion auf die externe Belastung verlängern (Zugspannung). Die Zugspannung kann als eine normalisierte Verlängerung bezeichnet werden, mit anderen Worten Verlängerung pro Länge vor Anwenden der externen Belastung. Die externe Belastung kann sich auf eine Kraft pro Fläche beziehen. Die Fläche kann sich auf die Querschnittsfläche des Materials, Bereichs oder Abschnitts senkrecht zu der Richtung der Zugspannung beziehen. Die Querschnittsfläche des Bereichs oder Abschnitts, der z. B. aus dem Material hergestellt ist, kann durch die Breite und Höhe des Bereichs oder Abschnitts oder zwei anderen jeweiligen Ausdehnungen senkrecht zu der Richtung der Zugspannung definiert sein. Der Elastizitätsmodul eines Bereichs oder Abschnitts, auf den die angewandte Kraft skaliert ist auf die gesamte Querschnittsfläche des Bereichs oder Abschnitts, kann mit dem Elastizitätsmodul des Materials zusammenfallen, aus dem der Bereich oder Abschnitt hergestellt ist. Der Elastizitätsmodul eines Bereichs oder Abschnitts kann als ein Elastizitätsmodul des Materials, aus dem der Bereich oder Abschnitt im Wesentlichen hergestellt ist, verstanden werden. Der Elastizitätsmodul kann als ein Materialparameter und angegeben bei Standardbedingungen (273,15 Kelvin) verstanden werden.

Claims (24)

  1. Mikromechanische Struktur, die Folgendes umfasst: ein Substrat (102); und eine funktionale Struktur (104), die an dem Substrat (102) angeordnet ist; wobei die funktionale Struktur (104) einen funktionalen Bereich (104r) umfasst, der in Bezug auf das Substrat (102) in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich (104r) wirkt, ablenkbar ist; wobei der funktionale Bereich (104r) ein Grundmaterial umfasst; wobei in wenigstens einem Abschnitt (106) des funktionalen Bereichs (104r) das Grundmaterial mit Fremdatomen dotiert ist, so dass ein Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte in dem wenigstens einen Abschnitt (106) niedriger ist im Vergleich zu einem Elastizitätsmodul und einer mechanischen Härte in einem weiteren Abschnitt (108) des funktionalen Bereichs (104r), der nicht mit den Fremdatomen oder weniger als der wenigstens eine Abschnitt (106) dotiert ist, wobei der funktionale Bereich (104r) einen seitlichen Gradienten in dem Elastizitätsmodul und/oder der mechanischen Härte zwischen dem wenigstens einen Abschnitt (106) und dem weiteren Abschnitt (108) aufweist, und wobei die Fremdatome wenigstens eines aus den folgenden Materialien umfassen: Phosphor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Bor, Fluor, Gallium, Germanium, Arsen.
  2. Mikromechanische Struktur nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Abschnitt (106) amorphes hydriertes Siliziumcarbid (a-SiC:H) umfasst.
  3. Mikromechanische Struktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die funktionale Struktur eine Membran oder einen Freiträgerausleger umfasst.
  4. Mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die funktionale Struktur eine Membran oder einen Freiträgerausleger umfasst und wobei der wenigstens eine Abschnitt ein/en Aufhängungs- oder Klemmpunkt oder -gebiet der Membran oder des Freiträgerauslegers umfasst.
  5. Schallwandler, der eine mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst.
  6. Schallwandler nach Anspruch 5, der als ein Mikrofon konfiguriert ist.
  7. Schallwandler nach Anspruch 5, der als ein Lautsprecher konfiguriert ist.
  8. Sensor, der eine mikromechanische Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst.
  9. Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Struktur, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Substrats (102); Anordnen einer funktionalen Struktur (104) an dem Substrat (102), wobei die funktionale Struktur (104) einen funktionalen Bereich (104r) umfasst, der ein Grundmaterial umfasst, und wobei der funktionale Bereich (104r) in Bezug auf das Substrat (102) in Reaktion auf eine Kraft, die auf den funktionalen Bereich (104r) wirkt, ablenkbar ist; und Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial in wenigstens einem Abschnitt (106) des funktionalen Bereichs (104r), um einen Elastizitätsmodul und/oder eine mechanische Härte des funktionalen Bereichs (104r) in dem wenigstens einen Abschnitt (106) des funktionalen Bereichs (104r) zu reduzieren, wobei der funktionale Bereich (104r) einen seitlichen Gradienten in dem Elastizitätsmodul und/oder der mechanischen Härte zwischen dem wenigstens einen Abschnitt (106) und einem weiteren Abschnitt (108) des funktionalen Bereichs (104r) aufweist, und wobei die Fremdatome wenigstens eines aus den folgenden Materialien umfassen: Phosphor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Bor, Fluor, Gallium, Germanium, Arsen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Anordnen der funktionalen Struktur (104) an dem Substrat (102) Aufbringen wenigstens einer Schicht (1602) an dem Substrat (102) umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Aufbringen wenigstens einer Schicht (1602) an dem Substrat (102) einen Gasphasenabscheidungsprozess umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Gasphasenabscheidungsprozess einen chemischen Gasphasenabscheidungsprozess (CVD-Prozess) umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der chemische Gasphasenabscheidungsprozess einen plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidungsprozess (PECVD-Prozess) umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Gasphasenabscheidungsprozess einen physikalischen Gasphasenabscheidungsprozess (PVD-Prozess) umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der physikalische Gasphasenabscheidungsprozess einen Sputterprozess umfasst.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei das Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial nach dem Anordnen der funktionalen Struktur (104) an dem Substrat (102) ausgeführt wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei das Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial vor dem Anordnen der funktionalen Struktur (104) an dem Substrat (102) ausgeführt wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei das Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial in nur einem Abschnitt (106) des funktionalen Bereichs (104r) umfasst.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei das Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial Einbringen von Fremdatomen in das Grundmaterial in dem gesamten funktionalen Bereich (104r) umfasst.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 19, wobei das Grundmaterial wenigstens eines aus den folgenden Materialien umfasst: Polysilizium, amorphes hydriertes Siliziumcarbid (a-SiC:H), amorphen hydrierten Kohlenstoff (a-C:H), amorphes hydriertes Siliziumnitrid (a-SiN:H), amorphes hydriertes Siliziumcarboxid (a-SiCO:H), Aluminium, Gallium, Germanium, Indium, Arsen, Antimon, Cadmium, Tellur, Selen, Zink oder Kombinationen davon mit wenigstens einem aus Silizium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 20, das ferner Tempern des Grundmaterials, das die eingebrachten Fremdatome aufweist, umfasst.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei eine Tempertemperatur größer als oder gleich etwa 600 °C ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei das Tempern Lasertempern enthält.
  24. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Tempern im Bereich von etwa 300 °C bis etwa 2000 °C sein kann.
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