DE102021206005A1

DE102021206005A1 - Mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung

Info

Publication number: DE102021206005A1
Application number: DE102021206005.6A
Authority: DE
Inventors: Jochen Reinmuth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-06-14
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2022-12-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung mit mindestens einer Aktorelektrode (12), mindestens einer Statorelektrode (14a, 14b) und einem Sensorelement (16), welches derart mit der mindestens einen Aktorelektrode (12) verbunden ist, dass, sofern das Sensorelement mittels einer auf einer Oberfläche (16a) des Sensorelements (16) auftreffenden Schallwelle (18) in Bezug zu der Halterung (10) verstellt ist, die mindestens eine Aktorelektrode (12) verstellt und/oder verformt ist, wobei das Sensorelement (16) zumindest über mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur (20) mit der mindestens einen Aktorelektrode (12) verbunden ist, wobei die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur (20) an einer ersten Seite (16-1) des Sensorelements (16) verankert ist, während eine von der ersten Seite (16-1) weg gerichtete zweite Seite (16-2) des Sensorelements (16) derart freistehend ist, dass das mittels der auf seiner Oberfläche (16a) auftreffenden Schallwelle (18) verstellte Sensorelement (16) in Bezug zu der Halterung (10) um eine Rotationsachse (22) rotiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung und ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung.
Stand der Technik
In der EP 2 214 421 B1 ist eine mikromechanische Mikrofonstruktur beschrieben, welche eine durch einen Schalldruck einer auftreffenden Schallwelle auslenkbare Membran, eine erste feststehende und akustisch durchlässige erste Gegenelektrode auf einer ersten Seite der Membran und eine zweite feststehende und akustisch durchlässige zweite Gegenelektrode auf einer zweiten Seite der Membran aufweist. Zwischen der Membran und jeder ihrer Gegenelektroden liegt jeweils ein Druck gleich einem Umgebungsdruck in einer Umgebung der mikromechanischen Mikrofonstruktur vor.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung, bei welchem aufgrund der vorteilhaften Ausbildung des mikromechanischen Bauteils mit seinem Sensorelement auf ein Vorliegen eines Drucks zwischen seiner mindestens einen Aktorelektrode und seiner mindestens einen Statorelektrode gleich einem Umgebungsdruck in einer Umgebung verzichtet werden kann. Auf diese Weise kann eine unerwünschte Dämpfung von Verstell- und/oder Verformbewegungen der mindestens einen Aktorelektrode im Vergleich mit herkömmlichen Mikrofonstrukturen reduziert werden. Dies steigert eine Empfindlichkeit einer mittels des erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauteils ausgebildeten Mikrofonvorrichtung, und damit auch eine Signalqualität der Mikrofonvorrichtung. Außerdem weist das erfindungsgemäße mikromechanische Bauteil gegenüber herkömmlichen Mikrofonstrukturen eine gesteigerte Robustheit, eine hohe mechanische Stabilität und ein vergleichsweise geringes Risiko eines Auftretens von ungewollten elektrischen Störungen oder eines Kurzschlusses zwischen seinen Stator- und Aktorelektroden auf.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist das mikromechanische Bauteil an und/oder in der Halterung einen luftdicht abgedichteten Hohlraum auf, in die mindestens eine Statorelektrode angeordnet ist, wobei die mindestens eine Aktorelektrode in dem luftdicht abgedichteten Hohlraum angeordnet ist oder derart ausgebildet ist, dass der Hohlraum mittels der mindestens einen Aktorelektrode begrenzt ist. Somit kann auf einfache Weise ein Unterdruck oder Vakuum in dem luftdicht abgedichteten Hohlraum vorliegen, wodurch eine zwischen der mindestens einen Aktorelektrode und der mindestens einen Statorelektrode auftretende Dämpfung reduziert ist. Auf diese Weise ist eine Empfindlichkeit einer mit dem hier beschriebenen mikromechanischen Bauteil ausgestatteten Mikrofonvorrichtung zum Detektieren einer auf sein Sensorelement auftreffenden Schallwelle gesteigert.
Vorzugsweise ist der luftdicht abgedichtete Hohlraum von einer Membran begrenzt, an welcher ein jeweils von dem Sensorelement weg gerichtetes Ende der mindestens einen Feder- und/oder Hebelstruktur derart verankert ist, dass die Membran mittels des in Bezug zu der Halterung verstellten Sensorelements verwölbt ist, wodurch die mindestens eine an der Membran aufgehängte Aktorelektrode in Bezug zu der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode verstellt ist. Die Membran kann somit sowohl zur luftdichten Abdichtung des Hohlraums als auch zur „Weiterleitung“ einer Rotationsbewegung des Sensorelements um Rotationsachse auf die mindestens eine Aktorelektrode genutzt werden. Mittels der hier beschriebenen Multifunktionalität der Membran ist eine Miniaturisierung des mikromechanischen Bauteils erleichtert.
Insbesondere kann die einzige Aktorelektrode an der Membran derart aufgehängt sein, dass die einzige Aktorelektrode mittels der verwölbten Membran in eine Kippbewegung um eine Kippachse in Bezug zu der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode versetzt ist. Die hier beschriebene Versetzbarkeit der einzigen Aktorelektrode in die Kippbewegung ermöglicht eine Differenzauswertung von mindestens zwei Signalen bezüglich der zwischen der einzigen Aktorelektrode und mindestens zwei Statorelektroden anliegenden Kapazitäten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst deshalb das mikromechanische Bauteil eine erste Statorelektrode und eine zweite Statorelektrode als seine mindestens eine Statorelektrode, wobei die erste Statorelektrode und die zweite Statorelektrode auf einer von der Membran weg gerichteten Seite der mindestens einen Aktorelektrode an der Halterung befestigt sind. Auch dies trägt zur Realisierung einer Differenzauswertung der mindestens zwei Signale bezüglich der Kapazitäten bei.
Als vorteilhafte Weiterbildung kann an dem Sensorelement auch eine Gitter- und/oder Rahmenstruktur ausgebildet sein. Mittels der Gitter- und/oder Rahmenstruktur kann eine Robustheit des Sensorelements gegenüber nicht erwünschten Verwölb- und Verformbewegungen des Sensorelements gesteigert sein.
Des Weiteren schafft auch ein Ausführen eines korrespondierenden Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung die vorausgehend beschriebenen Vorteile. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Herstellungsverfahren gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen des mikromechanischen Bauteils weitergebildet werden kann.
Figurenliste
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1a und 1b schematische Darstellungen einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;
2a bis 2e schematische Darstellungen einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils, wobei die 2b und 2c jeweils Querschnitte entlang einer Linie AA` der 2a, die 2d einen Querschnitt entlang einer Linie BB` der 2a und die 2e einen Querschnitt entlang einer Linie CC' der 2a wiedergeben;
3A bis 3D schematische Darstellungen von Zwischenprodukten zum Erläutern einer ersten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung;
4A bis 4E schematische Darstellungen von Zwischenprodukten zum Erläutern einer zweiten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung.

Ausführungsformen der Erfindung
1a und 1b zeigen schematische Darstellungen einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Das in 1a und 1b schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil hat eine Halterung 10, welche beispielhaft ein Substrat 10a, wie speziell ein Siliziumsubstrat 10a, umfasst. Die Ausbildung der Halterung 10 mit zumindest dem Substrat 10a ist jedoch nur beispielhaft zu interpretieren. Des Weiteren weist das mikromechanische Bauteil mindestens eine Aktorelektrode 12 und mindestens eine Statorelektrode 14a und 14b auf, wobei die mindestens eine Aktorelektrode 12 und die mindestens eine Statorelektrode 14a und 14b derart ausgebildet und zueinander angeordnet sind, dass mindestens ein Signal bezüglich mindestens einer zwischen der mindestens einen Aktorelektrode 12 und der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode 14a und 14b anliegenden Kapazität bereitgestellt ist. Unter der mindestens einen Aktorelektrode 12 ist mindestens eine Elektrode 12 zu verstehen, welche derart an und/oder in der Halterung 10 angeordnet ist, dass die mindestens eine Aktorelektrode 12 ohne eine Beschädigung der Halterung 10/des damit ausgestatteten mikromechanischen Bauteils verstellt und/oder verformt werden kann. Demgegenüber ist unter der mindestens einen Statorelektrode 14a und 14b mindestens eine Elektrode 14a und 14b zu verstehen, welche derart an und/oder in der Halterung 10 befestigt ist, dass die mindestens eine Statorelektrode 14a und 14b (im Wesentlichen) ohne eine Beschädigung der Halterung 10/des damit ausgestatteten mikromechanischen Bauteils weder verstellt noch verformt werden kann.
Außerdem umfasst das mikromechanische Bauteil ein Sensorelement 16, welches mittels einer auf einer Oberfläche 16a des Sensorelements 16 auftreffenden Schallwelle 18 in Bezug zu der Halterung 10 verstellt wird (vgl. 1a und 1b). Das Sensorelement 16 ist zumindest über mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 mit der mindestens einen Aktorelektrode 12 verbunden. Die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 ist an einer ersten Seite 16-1 des Sensorelements 16 verankert. Hingegen ist eine von der ersten Seite 16-1 weg gerichtete zweite Seite 16-2 des Sensorelements 16 derart freistehend, dass, wie in 1b gezeigt ist, das Sensorelement 16 mittels der auf ihrer Oberfläche 16a auftreffenden Schallwelle 18 in Bezug zu der Halterung 10 um eine Rotationsachse 22 rotiert wird. Die Rotationsachse 22, um welche eine mittels der auf der Oberfläche 16a auftreffenden Schallwelle 18 auslöste Rotationsbewegung des Sensorelements 16 gerichtet ist, kann z.B. die erste Seite 16-1 des Sensorelements 16 schneiden oder benachbart zu der ersten Seite 16-1 des Sensorelements 16 liegen.
Das Sensorelement 16 ist zumindest über die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 derart mit der mindestens einen Aktorelektrode 12 verbunden, dass mittels des in Bezug zu der Halterung 10 verstellten Sensorelements 16 die mindestens eine Aktorelektrode 12 in Bezug zu der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode 14a und 14b so verstellt und/oder verformt ist, dass die mindestens eine zwischen der mindestens einen Aktorelektrode 12 und der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode 14a und 14b anliegende Kapazität variiert. Entsprechend variiert auch das mindestens eine bereitgestellte Signal.
Der Vorteil der hier beschriebenen Ausbildung des Sensorelements 16 und seiner Anbindung an die mindestens eine Aktorelektrode 12 über die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 besteht in einer „Aufteilung der Funktionen zur Schallwellen-Detektion“ auf das Sensorelement 16 und die Elektroden 12, 14a und 14b. Das Sensorelement 16 wird gemäß der „Aufteilung“ ausschließlich zur „Umwandlung“ der auf seiner Oberfläche 16a auftreffenden Schallwelle 18 in einen mechanischen Impuls verwendet. Demgegenüber werden die mindestens eine Aktorelektrode 12 und die mindestens eine Statorelektrode 14a und 14b nur zur „Umwandlung“ des mechanischen Impulses in das mindestens eine bereitgestellte Signal benötigt. Entsprechend können das Sensorelement 16 und die Elektroden 12, 14a und 14b gezielt bezüglich ihrer reduzierten Verwendung optimiert werden. Insbesondere entfällt damit die herkömmliche Notwendigkeit, die mindestens eine Aktorelektrode 12 für eine Eignung zur „Umwandlung“ der Schallwelle 18 in einen mechanischen Impuls auszubilden. Deshalb kann die mindestens eine Aktorelektrode 12 vorteilhaft so ausgebildet werden, dass zwischen der mindestens einen Aktorelektrode 12 und der mindestens einen Statorelektrode 14a und 14b ein Unterdruck oder Vakuum vorliegt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die „Umwandlung“ des mechanischen Impulses in das mindestens eine bereitgestellte Signal ohne eine nennenswerte Dämpfung einer von der mindestens einen Aktorelektrode 12 ausgeführten Verstell- und/oder Verformbewegung in Bezug zu der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode 14a und 14b erfolgt. Dies trägt zur Verbesserung einer Empfindlichkeit bei der Detektion der auf der Oberfläche 16a des Sensorelements 16 auftreffenden Schallwelle 18 bei.
Beispielsweise kann das mikromechanische Bauteil an und/oder in seiner Halterung 10 einen luftdicht abgedichteten Hohlraum 24 aufweisen, in welchem zumindest die mindestens eine Statorelektrode 14a und 14b angeordnet ist. Wahlweise kann die mindestens eine Aktorelektrode 12 ebenfalls in dem luftdicht abgedichteten Hohlraum 24 angeordnet sein oder derart ausgebildet sein, dass der Hohlraum 24 mittels der mindestens einen Aktorelektrode 12 begrenzt, insbesondere luftdicht abgedichtet, ist. In dem Beispiel der 1a und 1b ist die einzige Aktorelektrode 12 beispielsweise eine Aktorelektrodenmembran 12, mittels welcher der Hohlraum 24 mit der mindestens einen darin vorliegenden Statorelektrode 14a und 14b begrenzt/luftdicht abgedichtet ist. Die Aktorelektrodenmembran 12 kann damit einen Unterdruck oder ein Vakuum in dem luftdicht abgedichteten Hohlraum 24 gegenüber einem Umgebungsdruck in einer Umgebung des mikromechanischen Bauteils „einschließen“. Außerdem ist an der Aktorelektrodenmembran 12 ein jeweils von dem Sensorelement 16 weg gerichtetes Ende der mindestens einen Feder- und/oder Hebelstruktur 20 derart verankert, dass die Aktorelektrodenmembran 12 mittels des in Bezug zu der Halterung 10 um seine Rotationsachse 22 verstellten Sensorelements 16 verwölbt wird. Das mindestens eine Ende der mindestens einen Feder- und/oder Hebelstruktur 20 ist vorzugsweise an einer von der mindestens einen Statorelektrode 14a und 14b weg gerichteten Außenseite der Aktorelektrodenmembran 12 verankert. Bei dem Beispiel der 1a und 1b ist das mikromechanische Bauteil deshalb ein „nahezu ungedämpftes Mikrofonelement“. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass, obwohl in der Ausführungsform der 1a und 1b die Aktorelektrodenmembran 12 als eine „geschlossene Membran“ ausgebildet ist, in einer alternativen Ausführungsform die Aktorelektrodenmembran 12 auch mit mindestens einer durchgehenden Aussparung ausgebildet sein kann.
Die mindestens eine Statorelektrode 14a und 14b kann beispielsweise auf einer Substratoberfläche des Substrats 10a und/oder auf mindestens einer die Substratoberfläche zumindest teilweise abdeckenden Zwischenschicht 26, wie insbesondere mindestens einer Isolierschicht 26, befestigt sein. Insbesondere kann die mindestens eine Statorelektrode 14a und 14b aus einer auf der Substratoberfläche des Substrats 10a und/oder auf der mindestens einen Zwischenschicht 26 abgeschiedenen Elektrodenschicht 28 herausstrukturiert sein. Die Aktorelektrodenmembran 12 kann aus einer Halbleiterschicht 30 gebildet sein, welche auf einer von dem Substrat 10a weg gerichteten Seite der mindestens einen Statorelektrode 14a und 14b abgeschieden ist. Wahlweise kann zwischen der Elektrodenschicht 28 und der Halbleiterschicht 30 noch ein Rest mindestens einer Opferschicht 32 liegen.
Das Sensorelement 16 kann als ein Segel bezeichnet werden. Das Sensorelement 16 und/oder die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 können zumindest teilweise aus mindestens einer auf und/oder der Halbleiterschicht 30 abgeschiedenen Funktionsschicht 34 gebildet sein. Optionaler Weise kann an dem Substrat 10a benachbart zu dem Sensorelement 16 eine Vertiefung oder eine durchgehende Aussparung 36 so ausgebildet sein, dass eine gute Verstellbarkeit des Sensorelements 16 um seine Rotationsachse 22 gewährleistet ist. Das Sensorelement 16 ist nicht direkt an das Substrat 10a gekoppelt, was seine Verstellbarkeit als Reaktion auf die auftreffende Schallwelle 18 steigert. Wie in 1a und 1b außerdem erkennbar ist, kann das Sensorelement 16 eine weitaus größere Oberfläche 16a zur Detektion von Schallwellen 18 aufweisen als eine maximale Fläche der Aktorelektrodenmembran 12. Dies steigert eine Sensitivität/Messempfindlichkeit des mikromechanischen Bauteils bei der Detektion von Schallwellen 18 zusätzlich.
Vorteilhafterweise weist das mikromechanische Bauteil der 1a und 1b als seine mindestens eine Statorelektrode 14a und 14b eine erste Statorelektrode 14a und eine zweite Statorelektrode 14b auf. Die erste Statorelektrode 14a und die zweite Statorelektrode 14b können als differentielle Detektionselektroden umschrieben werden. Somit können ein erstes Signal bezüglich einer zwischen der Aktorelektrodenmembran 12 und der ersten Statorelektrode 14a anliegenden ersten Kapazität und ein zweites Signal bezüglich einer zwischen der Aktorelektrodenmembran 12 und der zweiten Statorelektrode 14b anliegenden zweiten Kapazität bereitgestellt und gemäß Differenzauswertung ausgewertet werden. Eine Referenzkapazität kann entfallen. Außerdem ist die Aktorelektrodenmembran 12 mittels der Rotationsbewegung des Sensorelements 16 derart asymmetrisch verwölbt, dass die erste Kapazität reduziert und die zweite Kapazität gesteigert werden. Durch die Differenzauswertung des ersten Signals und des zweiten Signals ist damit eine sehr empfindliche Detektion der auftreffenden Schallwelle 18 gewährleistet. Als Differenzauswertung des ersten Signals und des zweiten Signals ist insbesondere eine volldifferentielle Signalauswertung möglich.
Das mikromechanische Bauteil der 1a und 1b weist somit nicht nur eine vorteilhafte Membrangeometrie seiner Aktorelektrodenmembran 12 auf, sondern es ist auch gewährleistet, dass eine Membranrobustheit der Aktorelektrodenmembran 12 keine negativen Effekte auf die Empfindlichkeit der Aktorelektrodenmembran 12 oder auf ihre (kaum vorhandene) Dämpfung hat. Zusätzlich ist eine Anordnung gewährleistet, bei welcher unabhängig von der Membrangeometrie der Aktorelektrodenmembran 12 eine vorteilhafte Elektrodenanordnung der Statorelektroden 14a und 14b möglich ist. Es wird hier auch darauf hingewiesen, dass ein Arbeitsabstand der Statorelektroden 14a und 14b zu der Aktorelektrodenmembran 12 unabhängig von der Membrangeometrie der Aktorelektrodenmembran 12 gewählt werden kann. Trotzdem ist eine vergleichsweise große und empfindliche Membrangeometrie der Aktorelektrodenmembran 12 realisiert.
2a bis 2e zeigen schematische Darstellungen einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils, wobei die 2b und 2c jeweils Querschnitte entlang einer Linie AA` der 2a, die 2d einen Querschnitt entlang einer Linie BB` der 2a und die 2e einen Querschnitt entlang einer Linie CC' der 2a wiedergeben.
Auch bei dem Beispiel der 2a bis 2e ist an und/oder in der Halterung 10 des mikromechanischen Bauteils ein luftdicht abgedichteter Hohlraum 24 ausgebildet, in welchem die Elektroden 12, 14a und 14b angeordnet sind.
Vorzugsweise ist ein Unterdruck oder Vakuum in dem Hohlraum 24 „eingeschlossen“. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist der luftdicht abgedichtete Hohlraum 24 mittels einer Membran 40 begrenzt, an welcher das jeweils von dem Sensorelement 16 weg gerichtete Ende der mindestens einen Feder- und/oder Hebelstruktur 20 derart verankert ist, dass die Membran 40 mittels des in Bezug zu der Halterung 10 verstellten Sensorelements 16 verwölbt wird. Außerdem ist die mindestens eine Aktorelektrode 12 eine an der Membran 40 aufgehängte Aktorelektrode 12. Die Membran 40 ist mittels des in Bezug zu der Halterung 10 verstellten Sensorelements 16 derart verwölbt, dass die mindestens eine an der Membran 40 aufgehängte Aktorelektrode 12 in Bezug zu der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode 14a und 14b verstellt wird. Die Membran 40 ist somit eine „Hilfsstruktur“, an welcher die mindestens eine Aktorelektrode 12 angebunden ist, sodass die mindestens eine Aktorelektrode 12 die Bewegung der Membran 40 aufnimmt und in den Hohlraum 24 überträgt. Zusätzlich kann die Membran 40 als elektrisches Shield genutzt werden, um elektrische Störsignale von den in dem Hohlraum 24 angeordneten Elektroden 12, 14a und 14b abzuschirmen. Vorzugsweise ist die mindestens eine Aktorelektrode 12 an einer zu der mindestens einen Statorelektrode 14a und 14b ausgerichteten Innenseite der Membran 40 aufgehängt.
Auch das mikromechanische Bauteil der 2a bis 2e hat als seine mindestens eine Statorelektrode 14a und 14b eine erste Statorelektrode 14a und eine zweite Statorelektrode 14b, wobei die erste Statorelektrode 14a und die zweite Statorelektrode 14b auf einer von der Membran 40 weg gerichteten Seite der mindestens einen Aktorelektrode 12 an der Halterung 10 befestigt sind. Als seine mindestens eine Aktorelektrode 12 weist das mikromechanische Bauteil nur eine einzige Aktorelektrode 12 auf, welche vorzugsweise mittig an der Innenseite der Membran 40 aufgehängt ist. Deshalb können auch bei dem mikromechanischen Bauteil der 2a bis 2e ein erstes Signal bezüglich einer zwischen der Aktorelektrode 12 und der ersten Statorelektrode 14a anliegenden ersten Kapazität und ein zweites Signal bezüglich einer zwischen der Aktorelektrode 12 und der zweiten Statorelektrode 14b anliegenden zweiten Kapazität bereitgestellt und gemäß Differenzauswertung ausgewertet werden.
Zusätzlich kann die Membran 40 insbesondere in einer Mitte ihrer von dem Hohlraum weg gerichteten Außenseite mittels der mindestens einen daran verankerten Feder- und/oder Hebelstruktur 20 so „stabilisiert/versteift“ sein, dass eine mittels der Rotationsbewegung des Sensorelements 16 ausgelöste Verwölbung der Membran 40 weniger einer „Durchbiegung“ der Membran 40, sondern eher einer „Verkippung“ oder „Kippbewegung“ der Membran 40 gleicht. In diesem Fall ist die einzige Aktorelektrode 12 des mikromechanischen Bauteils an der Membran 40 derart aufgehängt, dass die einzige Aktorelektrode 12 mittels der verwölbten Membran 40 in eine Kippbewegung um eine Kippachse 42 in Bezug zu der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode 14a und 14b versetzt ist (vgl. 2b und 2c). Die vorteilhafte Aufhängung der einzigen Aktorelektrode 12 an der Membran 40 bewirkt eine freiere Verstellbarkeit der um ihre Kippachse 42 verstellten Aktorelektrode 12 gegenüber der Membran 40. Die mittels der verwölbten Membran 40 ausgelöste Kippbewegung der Aktorelektrode 12 um ihre Kippachse 42 bewirkt eine Reduzierung der ersten Kapazität und eine Steigerung der zweiten Kapazität. Durch die Differenzauswertung des ersten Signals und des zweiten Signals, insbesondere eine volldifferentielle Signalauswertung des ersten Signals und des zweiten Signals, ist damit eine sehr empfindliche Detektion der auftreffenden Schallwelle 18 möglich.
Die Differenzauswertung/volldifferentielle Signalauswertung ist mittels einer vergleichsweise einfachen Elektrodenanordnung der Elektroden 12, 14a und 14b realisiert. Da die Elektroden 12, 14a und 14b vollständig innerhalb des Hohlraums 24 „gekapselt“ sind, weist das mikromechanische Bauteil an seinen Elektroden 12, 14a und 14b eine hohe mechanische und elektrische Robustheit auf. Die Membran 40 kann z.B. elektrisch auf einem Substratpotential des Substrats 10a liegen, um Kurzschlüsse zwischen dem Substrat 10a und der Membran 40 zu verhindern. Trotzdem ist es möglich, die mindestens eine an der Membran 40 aufgehängte Aktorelektrode 12 auf einem von dem Substratpotential des Substrats 10a elektrisch unterschiedlichen Potential zu betreiben, um eine Auswertung der Signale zu erleichtern. Eine mechanische Kopplung zwischen der Membran 40 und der mindestens einen daran aufgehängten Aktorelektrode 12 kann über mindestens einen elektrisch isolierenden Bereich 43 ausgebildet sein.
Wie in 2a bildlich wiedergegeben ist, kann das Sensorelement 16 eine weitaus größere Oberfläche 16a zur Detektion von Schallwellen 18 aufweisen als eine maximale Fläche der Membran 40. Wie in 2a außerdem erkennbar ist, kann das Sensorelement 16 an seiner ersten Seite 16-1 einen hervorstehenden Abschnitt 16b aufweisen, welcher die Membran 40 zumindest teilweise überspannt. Die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 kann beispielsweise mindestens eine Torsionsfeder 20 sein. Insbesondere kann die erste Seite 16-1 des Sensorelements 16 zwischen einer ersten Torsionsfeder 20 und einer zweiten Torsionsfeder 20, welche sich entlang der Rotationsachse 22 erstrecken, aufgehängt sein.
Bevorzugter Weise ist an dem Sensorelement 16 eine Gitter- und/oder Rahmenstruktur 44 ausgebildet. Mittels der Gitter- und/oder Rahmenstruktur 44 kann das Sensorelement 16 vergleichsweise steif und robust konstruiert werden, und trotzdem eine vergleichsweise geringe Mindestdicke aufweisen, wodurch eine Gesamtmasse des Sensorelements 16 reduziert werden kann. Aufgrund seiner vergleichsweise geringen Gesamtmasse kann das Sensorelement 16 deshalb mit einer hohen maximalen Auslenkung durch eine auf seiner Oberfläche 16a auftreffende Schallwelle 18 aus einer Ausgangsposition ausgelenkt werden. Da das Sensorelement 16 nicht relativ zu der mindestens einen Statorelektrode 14a und 14b bewegt werden muss, ist die mittels der Schallwelle 18 bewirkte Rotationsbewegung des Sensorelements 16 nahezu ungedämpft und kann eine sehr gute Signalqualität des mindestens einen Signals sicherstellen.
Wie in den 2b bis 2e erkennbar ist, kann die mindestens eine an der Membran 40 aufgehängte Aktorelektrode 12 aus einer weiteren Elektrodenschicht 46, welche auf der Elektrodenschicht 28 und/oder der mindestens einen Opferschicht 32 abgeschieden ist, herausstrukturiert sein. Die Membran 40 kann aus der Halbleiterschicht 30, welche auf und/oder über der weiteren Elektrodenschicht 46 angeordnet ist, gebildet sein. Das mit der Gitter- und/oder Rahmenstruktur 44 ausgebildete Sensorelement 16 kann aus der Halbleiterschicht 30 und einer Funktionsschicht 34 geformt sein. Während die zur Detektion von Schallwellen 18 genutzte Oberfläche 16a des Sensorelements 16 zumindest hauptsächlich aus der Halbleiterschicht 30 besteht, kann die Gitter- und/oder Rahmenstruktur 44 aus der Funktionsschicht 34 geformt sein. Vorzugsweise ist eine Schichtdicke der Halbleiterschicht 30 um zumindest einen Faktor 2 kleiner als eine Schichtdicke der Funktionsschicht 34. Mittels einer derartigen Festlegung der Schichtdicken der Halbleiterschicht 30 und der Funktionsschicht 34 ist ein sehr robustes und gleichzeitig leichtes Sensorelement 16 realisiert.
Bevorzugter Weise weist die aus der Funktionsschicht 34 geformte Gitter- und/oder Rahmenstruktur 44 an einer zu der Halbleiterschicht 30 ausgerichteten Seite hervorstehende Vorsprünge 44a auf, wobei die Gitter- und/oder Rahmenstruktur 44 lediglich an den hervorstehenden Vorsprünge 44a mit dem aus der Halbleiterschicht 30 gebildeten Rest des Sensorelements 16 mechanisch verbunden ist. Auf diese Weise ist eine „punktuelle Anbindung“ der Gitter- und/oder Rahmenstruktur 44 an den Rest des Sensorelements 16 realisiert, welche das Risiko einer Weiterleitung eines mechanischen Stresses zwischen der Gitter- und/oder Rahmenstruktur 44 und dem Rest des Sensorelements 16 minimiert.
Auch die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 kann aus der Funktionsschicht 34 geformt sein. Wie in 2c zusätzlich dargestellt ist, kann die maximale Auslenkung des durch eine auf seiner Oberfläche 16a auftreffende Schallwelle 18 aus einer Ausgangsposition ausgelenkten Sensorelements 16 mittels eines hervorstehenden Anschlags 48 aus der weiteren Elektrodenschicht 46 begrenzt sein. Alternativ oder ergänzend kann ein weiterer hervorstehender Anschlag 50 aus der Funktionsschicht 34 eine Rückstellbewegung des ausgelenkten Sensorelements 16 (zurück in seine Ausgangsposition) begrenzen.
Bezüglich weiterer Eigenschaften und Merkmale des mikromechanischen Bauteils der 2a bis 2e und ihrer Vorteile wird auf die vorausgehende Beschreibung der 1a und 1b verwiesen.
Alle oben beschriebenen mikromechanischen Bauteile können vorteilhaft in Mikrofonvorrichtungen, wie beispielsweise MEMS-Mikrofonen, verwendet werden. Mittels der Ausstattung der jeweiligen Mikrofonvorrichtung mit einem der oben beschriebenen mikromechanischen Bauteile kann ein sehr messempfindlicher, gut gedämpfter, mechanisch robuster und kostengünstiger Mikrofontyp realisiert werden. Eine derartige Mikrofonvorrichtung kann insbesondere auch als Körperschallsensor eingesetzt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Verwendbarkeit der jeweils realisierten Mikrofonvorrichtung nicht auf einen bestimmten Verwendungszweck limitiert ist.
Als Weiterbildung können bei jedem der oben beschriebenen mikromechanischen Bauteile auch mehrere Aktorelektroden 12 (mit jeweils der mindestens einen zugeordneten Statorelektrode 14a und 14b) über die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 an das Sensorelement 16 angebunden sein. Entsprechend kann auch als Weiterbildung bei jedem der oben beschriebenen mikromechanischen Bauteile eine einzelne Aktorelektrode 12 (mit ihrer mindestens einen zugeordneten Statorelektrode 14a und 14b) über die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 an mehreren Sensorelementen 16 angebunden sein. In beiden Fällen kann eine symmetrische Aufhängung und Detektion der Auslenkung des mindestens einen Sensorelements 16 und/oder der mindestens einen Aktorelektrode 12 erreicht werden.
3A bis 3D zeigen schematische Darstellungen von Zwischenprodukten zum Erläutern einer ersten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung.
Bei einem Ausführen des im Weiteren beschriebenen Herstellungsverfahrens werden mindestens eine Aktorelektrode 12 und mindestens einer Statorelektrode 14a und 14b des späteren mikromechanischen Bauteils derart zueinander ausgebildet und angeordnet, dass während eines Betriebs des späteren mikromechanischen Bauteils mindestens ein Signal bezüglich mindestens einer zwischen der mindestens einen Aktorelektrode 12 und der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode 14a und 14b anliegenden Kapazität bereitgestellt wird. Die dazu ausgeführten Verfahrensschritte sind mittels der 3A bildlich wiedergegeben.
Die mindestens eine Statorelektrode 14a und 14b wird aus einer Elektrodenmaterialschicht 28 gebildet, welche vorzugsweise auf/über einer Substratoberfläche eines Substrats 10a als Teil einer späteren Halterung 10 des späteren mikromechanischen Bauteils abgeschieden wird. Die Ausbildung der späteren Halterung 10 mit zumindest dem Substrat 10a ist jedoch nur beispielhaft zu interpretieren. Das Substrat 10a kann beispielsweise ein Siliziumsubstrat 10a sein. Sofern die mindestens eine Statorelektrode 14a und 14b von dem Substrat 10a elektrisch isoliert sein soll, kann vor dem Abscheiden der Elektrodenmaterialschicht 28 erst mindestens eine Zwischenschicht 26, vorzugsweise mindestens eine Isolierschicht 26, so gebildet werden, dass die mindestens eine Zwischenschicht 26 die Substratoberfläche des Substrats 10a zumindest teilweise abdeckt.
Nach dem Herausstrukturieren der mindestens einen Statorelektrode 14a und 14b aus der Elektrodenmaterialschicht 28 wird eine erste Opferschicht 32 abgeschieden und derart strukturiert, dass die erste Opferschicht 32 ein Volumen eines späteren Hohlraums 24 festlegt. Anschließend wird eine Halbleiterschicht 30 auf der Elektrodenmaterialschicht 28 und der ersten Opferschicht 32 abgeschieden, aus welcher die mindestens eine spätere Aktorelektrode 12 gebildet wird. Beispielhaft wird eine Aktorelektrodenmembran 12 als die mindestens eine Aktorelektrode 12 gebildet, welche den späteren Hohlraum 24 begrenzt. Speziell bei der hier beschriebenen Ausführungsform wird die Aktorelektrodenmembran 12 mit mindestens einer durchgehenden Öffnung 52 ausgebildet, über welche die erste Opferschicht 32 zur Freilegung des Hohlraums 24 zumindest teilweise weggeätzt werden kann. Das Zwischenprodukt ist in 3A gezeigt.
Bei dem hier beschriebenen Herstellungsverfahren wird auch ein Sensorelement 16 des späteren mikromechanischen Bauteils derart an der Halterung 10 des späteren mikromechanischen Bauteils ausgebildet, dass das Sensorelement 16 während des Betriebs des späteren mikromechanischen Bauteils mittels einer auf einer Oberfläche 16a des Sensorelements 16 auftreffenden Schallwelle 18 in Bezug zu der Halterung 10 verstellt wird. Außerdem wird das Sensorelement 16 zumindest über mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 derart mit der mindestens einen Aktorelektrode/Aktorelektrodenmembran 12 verbunden, dass mittels des in Bezug zu der Halterung 10 verstellten Sensorelements 16 die mindestens eine Aktorelektrode/ Aktorelektrodenmembran 12 in Bezug zu der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode 14a und 14b so verstellt und/oder verformt wird, dass die mindestens eine zwischen der mindestens einen Aktorelektrode 12 und der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode 14a und 14b anliegende Kapazität variiert wird.
Um eine gezielte Anbindung der mindestens einen späteren Feder- und/oder Hebelstruktur 20 an die Aktorelektrodenmembran 12 zu realisieren, wird zuerst eine zweite Opferschicht 54 abgeschieden, in welcher mindestens eine durchgehende Öffnung 56, die eine Position der Anbindung der mindestens einen späteren Feder- und/oder Hebelstruktur 20 an die Aktorelektrodenmembran 12 festlegt, ausgebildet wird. Auf die zweite Opferschicht 54 wird eine Funktionsschicht 34 abgeschieden, aus welcher später das Sensorelement 16 und die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 gebildet werden. 3B zeigt das Zwischenprodukt.
Anschließend werden das Sensorelement 16 und die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 aus der Funktionsschicht 34 heraus strukturiert. Dabei wird die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 an einer ersten Seite 16-1 des Sensorelements 16 verankert, während eine von der ersten Seite 16-1 weg gerichtete zweite Seite 16-2 des Sensorelements 16 derart freistehend ausgebildet wird, dass das Sensorelement 16 während des Betriebs des späteren mikromechanischen Bauteils mittels einer auf seiner Oberfläche 16a auftreffenden Schallwelle 18 in Bezug zu der Halterung 10 um eine Rotationsachse 22 rotiert wird. Optionaler Weise kann noch eine (nicht skizzierte) leitfähige Schicht, wie beispielsweise eine Aluminiumschicht, auf das Sensorelement 16 aufgebracht werden. Wie in 3C auch erkennbar ist, wird danach eine durchgehende Aussparung 36 benachbart zu dem späteren Sensorelement 16 ausgehend von einer von der Substratoberfläche weg gerichteten Rückseite des Substrats 10a durch das Substrat 10a strukturiert. Bevorzugt wird die durchgehende Aussparung 36 mittels eines Rückseiten-Trenches, welcher an der zweiten Opferschicht 54 stoppt, gebildet.
3D zeigt das mikromechanische Bauteil nach einem Entfernen von zumindest Teilbereichen der zweiten Opferschicht 54 mittels eines Ätzprozesses.
4A bis 4E zeigen schematische Darstellungen von Zwischenprodukten zum Erläutern einer zweiten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform werden die mindestens eine Aktorelektrode 12 und die mindestens eine Statorelektrode 14a und 14b in einem luftdicht abgedichteten Hohlraum 24 an und/oder in der Halterung 10 des späteren mikromechanischen Bauteils angeordnet. Deshalb wird die mindestens eine Aktorelektrode 12 nicht aus der Halbleiterschicht 30, sondern aus einer weiteren Elektrodenschicht 46, welche auf der Elektrodenschicht 28 und/oder der ersten Opferschicht 32 abgeschieden wird, gebildet. Außerdem wird die mindestens eine Aktorelektrode 12 bei dem hier beschriebenen Herstellungsverfahren an einer später geformten Membran 40 aufgehängt. Dazu wird nach dem Herausstrukturieren der mindestens einen Aktorelektrode 12 aus der Halbleiterschicht 30 mindestens ein elektrisch isolierender Bereich 43 zur mechanischen Kopplung der mindestens einen Aktorelektrode 12 an die spätere Membran 40 gebildet. Der mindestens ein elektrisch isolierende Bereich 43 wird aus mindestens einem Material geformt, welches gegenüber einem später zum Ätzen der ersten Opferschicht 32 und der zweiten Opferschicht 54 eingesetzten Ätzmaterial eine hohe Ätzresistenz aufweist. Die zweite Opferschicht 54 kann vor oder nach dem Bilden des mindestens einen elektrisch isolierender Bereichs 43 abgeschieden werden.
Danach wird die Halbleiterschicht 30, aus welcher die Membran 40 gebildet wird, abgeschieden und strukturiert. Während des Abscheidens der Schichten 30, 32, 46 und 54 wird auch mindestens ein Ätzkanal 58 gebildet, über welchen das zum Ätzen der ersten Opferschicht 32 und der zweiten Opferschicht 54 eingesetzte Ätzmaterial in den auf diese Weise freigelegten Hohlraum 24 eingeführt werden kann. In dem auf diese Weise gebildeten Hohlraum 24, welcher von der Membran 40 begrenzt ist, kann nun ein Unterdruck oder Vakuum eingeschlossen werden, indem der mindestens eine Ätzkanal 58 mittels eines Verschlussmaterials 60 luftdicht abgedichtet wird. Das Zwischenprodukt ist in 4A gezeigt.
Bei dem hier beschriebenen Herstellungsverfahren wird mindestens ein von dem späteren Sensorelement 16 weg gerichtetes Ende der mindestens einen Feder- und/oder Hebelstruktur 20 derart an der Membran verankert, dass die Membran 40 während des Betriebs des späteren mikromechanischen Bauteils mittels des in Bezug zu der Halterung 10 verstellten Sensorelements 16 verwölbt wird, wodurch die mindestens eine an der Membran 40 aufgehängte Aktorelektrode 12 in Bezug zu der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode 14a und 14b verstellt wird. Um eine gezielte Anbindung des mindestens einen Endes an die Membran 40 zu realisieren, wird zuerst dritte Opferschicht 62 abgeschieden, in welcher mindestens eine durchgehende Öffnung 64, die eine Position der Anbindung festlegt, ausgebildet wird. Eine Schichtdicke der dritten Opferschicht 62 ist bevorzugt deutlich dicker als eine Schichtdicke der ersten Opferschicht 32.
Zusätzlich wird bei dem hier beschriebenen Herstellungsverfahren an dem Sensorelement 16 eine Gitter- und/oder Rahmenstruktur 44 ausgebildet. Um eine „punktuelle Anbindung“ der Gitter- und/oder Rahmenstruktur 44 an den Rest des Sensorelements 16 zu realisieren, wird noch mindestens eine weitere durchgehende Öffnung 66, welche jeweils eine Position einer „punktuellen Anbindung“ festlegt, in der dritten Opferschicht 62 ausgebildet. Danach wird, wie in 4B wiedergegeben ist, eine Funktionsschicht 34 abgeschieden.
Aus der Funktionsschicht 34 werden die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur 20 und die Gitter- und/oder Rahmenstruktur 44 herausstrukturiert. Das Zwischenprodukt ist in 4C dargestellt. Optionaler Weise kann noch eine (nicht skizzierte) leitfähige Schicht, wie beispielsweise eine Aluminiumschicht, auf das Sensorelement 16 aufgebracht werden.
4D zeigt das Zwischenprodukt nach einem Strukturieren der durchgehenden Aussparung 36 benachbart zu dem Sensorelement 16 durch das Substrat 10a. Bevorzugt wird zum Strukturieren der durchgehenden Aussparung 36 ein Trenchprozess von der Rückseite des Substrats 10a ausgeführt, welcher vorteilhafter an der zweiten Opferschicht 54 oder an der zweiten Opferschicht 54 stoppt.
4E zeigt das mikromechanische Bauteil nach einem Entfernen von zumindest Teilbereichen der mindestens einen Opferschicht 32, 54 und 64 mittels eines Ätzprozesses.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2214421 B1 [0002]

Claims

Mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung mit: einer Halterung (10); mindestens einer Aktorelektrode (12) und mindestens einer Statorelektrode (14a, 14b); und einem Sensorelement (16), welches derart mit der mindestens einen Aktorelektrode (12) verbunden ist, dass, sofern das Sensorelement mittels einer auf einer Oberfläche (16a) des Sensorelements (16) auftreffenden Schallwelle (18) in Bezug zu der Halterung (10) verstellt ist, die mindestens eine Aktorelektrode (12) in Bezug zu der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode (14a, 14b) so verstellt und/oder verformt ist, dass mindestens ein Signal bezüglich mindestens einer zwischen der mindestens einen Aktorelektrode (12) und der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode (14a, 14b) anliegenden Kapazität variiert; dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (16) zumindest über mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur (20) mit der mindestens einen Aktorelektrode (12) verbunden ist, wobei die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur (20) an einer ersten Seite (16-1) des Sensorelements (16) verankert ist, während eine von der ersten Seite (16-1) weg gerichtete zweite Seite (16-2) des Sensorelements (16) derart freistehend ist, dass das mittels der auf seiner Oberfläche (16a) auftreffenden Schallwelle (18) verstellte Sensorelement (16) in Bezug zu der Halterung (10) um eine Rotationsachse (22) rotiert.
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei das mikromechanische Bauteil an und/oder in der Halterung (10) einen luftdicht abgedichteten Hohlraum (24) aufweist, in welchem die mindestens eine Statorelektrode (14a, 14b) angeordnet ist, wobei die mindestens eine Aktorelektrode (12) in dem luftdicht abgedichteten Hohlraum (24) angeordnet ist oder derart ausgebildet ist, dass der Hohlraum (24) mittels der mindestens einen Aktorelektrode (12) begrenzt ist.
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 2, wobei der luftdicht abgedichtete Hohlraum (24) von einer Membran (40) begrenzt ist, an welcher ein jeweils von dem Sensorelement (16) weg gerichtetes Ende der mindestens einen Feder- und/oder Hebelstruktur (20) derart verankert ist, dass die Membran (40) mittels des in Bezug zu der Halterung (10) verstellten Sensorelements (16) verwölbt ist, wodurch die mindestens eine an der Membran (40) aufgehängte Aktorelektrode (129 in Bezug zu der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode (14a, 14b) verstellt ist.
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 3, wobei die einzige Aktorelektrode (12) an der Membran (40) derart aufgehängt ist, dass die einzige Aktorelektrode (12) mittels der verwölbten Membran (40) in eine Kippbewegung um eine Kippachse (42) in Bezug zu der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode (14a, 14b) versetzt ist.
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 3 oder 4, wobei das mikromechanische Bauteil eine erste Statorelektrode (14a) und eine zweite Statorelektrode(14b) als seine mindestens eine Statorelektrode (14a, 14b) aufweist, und wobei die erste Statorelektrode (14a) und die zweite Statorelektrode (14b) auf einer von der Membran (40) weg gerichteten Seite der mindestens einen Aktorelektrode (12) an der Halterung (10) befestigt sind.
Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Sensorelement (16) eine Gitter- und/oder Rahmenstruktur (44) ausgebildet ist.
Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil für eine Mikrofonvorrichtung mit den Schritten: Ausbildung und Anordnen mindestens einer Aktorelektrode (12) und mindestens einer Statorelektrode (14a, 14b) des späteren mikromechanischen Bauteils zueinander; und Ausbilden eines Sensorelements (16) des späteren mikromechanischen Bauteils so an einer Halterung (10) des späteren mikromechanischen Bauteils, wobei das Sensorelement (16) derart mit der mindestens einen Aktorelektrode (12) verbunden wird, dass, sofern das Sensorelement (16) während eines Betriebs des späteren mikromechanischen Bauteils mittels einer auf einer Oberfläche (16a) des Sensorelements (16) auftreffenden Schallwelle (18) in Bezug zu der Halterung (10) verstellt wird, die mindestens eine Aktorelektrode (12) in Bezug zu der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode (14a, 14b) so verstellt und/oder verformt wird, dass mindestens ein Signal bezüglich mindestens einer zwischen der mindestens einen Aktorelektrode (12) und der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode (14a, 14b) anliegenden Kapazität variiert wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (16) zumindest über mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur (20) mit der mindestens einen Aktorelektrode (12) verbunden wird, wobei die mindestens eine Feder- und/oder Hebelstruktur (20) an einer ersten Seite (16-1) des Sensorelements (16) verankert wird, während eine von der ersten Seite (16-1) weg gerichtete zweite Seite (16-2) des Sensorelements (16) derart freistehend ausgebildet wird, dass das während des Betriebs des späteren mikromechanischen Bauteils mittels der auf seiner Oberfläche (16a) auftreffenden Schallwelle (18) verstellte Sensorelement (16) in Bezug zu der Halterung (10) um eine Rotationsachse (22) rotiert wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, wobei an und/oder in der Halterung (10) ein luftdicht abgedichteter Hohlraum (24) des späteren mikromechanischen Bauteils ausgebildet wird, in welchem die mindestens eine Statorelektrode (14a, 14b) angeordnet wird, wobei die mindestens eine Aktorelektrode (12) in dem luftdicht abgedichteten Hohlraum (24) angeordnet wird oder derart ausgebildet wird, dass der Hohlraum (24) mittels der mindestens einen Aktorelektrode (12) begrenzt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, wobei der luftdicht abgedichtete Hohlraum (24) mit einer Membran (40) begrenzt wird, an welcher ein jeweils von dem Sensorelement (16) weg gerichtetes Ende der mindestens einen Feder- und/oder Hebelstruktur (20) derart verankert wird, dass die Membran (40) während des Betriebs des späteren mikromechanischen Bauteils mittels des in Bezug zu der Halterung (10) verstellten Sensorelements (16) verwölbt wird, wodurch die mindestens eine an der Membran (40) aufgehängte Aktorelektrode (12) in Bezug zu der mindestens einen jeweils zugeordneten Statorelektrode (14a, 14b) verstellt wird.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei an dem Sensorelement (16) eine Gitter- und/oder Rahmenstruktur (44) ausgebildet wird.