Mems器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开的实施例涉及一种MEMS器件、被用作加速度传感器、湿度传感器、测辐射热仪和压力传感器的MEMS器件以及用于制造MEMS器件的方法。
【背景技术】
[0002]也称为微机电系统的MEMS器件常常被用作比如加速度传感器、压力传感器或声波传感器(麦克风)之类的传感器。所有这些MEMS器件都具有活动元件，例如薄膜或悬臂，其中，可以电容性检测例如由压力变化或加速度引起的活动元件的运动。因此，MEMS器件的常见变体包括作为活动元件的活动电极和面对活动电极的固定电极，使得两个电极之间的距离变化(由于活动元件的运动而引起)可导致电容变化。
[0003]通常，MEMS器件具有外加电容(impressed capacitance),其主要由两个电极和MEMS器件的寄生电容定义。指示活动元件的运动的电容变化在与MEMS器件的整个电容相比时常常是相对小的。为了补偿制造相关偏差，尤其是与寄生电容有关的偏差，提供了用于偏移的装置。因此，需要一种使得能够减小寄生电容的改善方法。
【发明内容】
[0004]本公开的实施例提供了一种包括固定电极和活动电极的MEMS器件。该活动电极被与固定电极隔离且间隔开一定距离而布置。活动电极通过包括绝缘材料的一个或多个隔离件对着固定电极悬置，其中，活动电极被横向地附加于所述一个或多个隔离件。
[0005]另一实施例提供了包括衬底和活动电极的MEMS器件。衬底包括固定电极。活动电极被与具有正方形形状的固定电极隔离且间隔开一定距离而布置。活动电极通过在其拐角处包括隔离氧化物的一个或多个隔离件对着固定电极悬置，其中，活动电极被横向地固定于所述一个或多个隔离件。固定电极与活动电极之间的距离是可变的，其中，距离的变化导致电容的变化。
[0006]根据另一实施例，MEMS器件包括固定电极和与固定电极隔离且间隔开一定距离而布置的活动电极。活动电极通过包括绝缘材料的一个或多个隔离件对着固定电极悬置，其中，活动电极被横向地固定于所述一个或多个隔离件。在这里，所述一个或多个隔离件的占位空间(footprint)在与活动电极的占位空间相比时是其至少二十分之一小。
[0007]另一实施例提供了一种用于制造MEMS器件的方法。该方法包括向固定电极提供牺牲层，向该牺牲层提供活动电极，使得形成包括牺牲层和活动电极的层堆叠。此外，该方法包括提供一个或多个隔离件，其包括邻近于层堆叠的绝缘材料，使得活动电极被横向地附加于所述一个或多个隔离件并至少部分地与活动电极的一部分对准而去除牺牲层，使得活动电极与固定电极间隔开一定距离。结果，由一个或多个隔离件将活动电极对着固定电极悬置。
【附图说明】
[0008]随后将参考附图来讨论本公开的实施例，在所述附图中:
图1示出了根据第一实施例的包括经由一个或多个隔离件被相互对着悬置的两个电极的MEMS器件的示意性截面图；
图2a和2b示出了根据实施例的另一 MEMS器件的截面图和顶视图；
图3a至3f示出了用于制造图2a和2b的MEMS器件的方法的后续动作；
图4a示出了根据实施例的被用作加速度传感器的MEMS器件的顶视图；
图4b示出了根据实施例的被用作压力传感器的MEMS器件的顶视图；以及图5a和5b不出了根据另一实施例的包括两个电极的另一 MEMS器件的截面图和顶视图，所述两个电极经由嵌入电极之一中的一个或多个隔离件而被相互对着悬置。
【具体实施方式】
[0009]随后将参考图1至5来讨论本文公开的教导的不同实施例，其中，在图中，对具有相同或类似功能的对象提供相同的附图标记，使得在不同实施例中用相同附图标记参考的对象是可互换的且其描述可相互适用。
[0010]图1示出了包括固定电极12和活动电极14的MEMS器件10的截面图。在这里，固定电极12和活动电极14被布置成使得两者都相互面对,在其之间具有距离16。在一个实施例中，两个电极12和14基本上相互平行。两个电极12和14通过一个或多个隔离件18相互间隔开。一个或多个隔离件被布置在两个电极12和14之间且被与之附着。详细地，可经由面朝活动电极14的主表面12m将隔离件18附加于固定电极14。此外，隔离件18经由活动电极14的端面14f被附加于活动电极14，；即一个或多个隔离件18被横向地邻近于活动电极14 (且因此横向地相互邻近)布置。在讨论MEMS器件10的整个结构和功能之后将在下面讨论活动电极14和隔离件18的横向布置的背景。
[0011]固定电极14是固定的，因此其可例如布置在衬底(未示出)处。反之亦然，活动电极14至少沿着第一方向(由箭头16示出)是活动的。为了实现该运动，活动电极14形成或具有变形区。可替代地可以在活动电极14与隔离件18之间的连接或边界线处或由隔离件18本身来形成该变形区。一般地，这意味着相对于一个或多个隔离件18而言一个或多个隔离件18的目的是提供用于活动电极14对着固定电极12的悬置。
[0012]两个电极12和14形成电容，因此，两个电极12和14相互隔离。因此，这些隔离件18包括类似于氧化物或氮化物之类的绝缘材料。替代地，隔离件18可包括不同的绝缘材料，例如单晶娃(mono-silicon),其中,选择掺杂,使得单晶娃是绝缘的。
[0013]运动尺寸被布置成使得距离16是可变的。距离16的变化引起电容的变化。因此，活动电极14的距离变化或运动由于电容变化而是可检测的。由于活动电极14与隔离件18之间经由端面14f的横向连接，可以避免电极12和14的大部分在其之间具有氧化物的情况下相互面对。请注意，这些区域通常引起寄生电容。其背景是主要在氧化物或者一般而言由于与腔体的介电常数^vity (在这里为1.0，参考用16标记的区域)相比时增加的介电常数espacOT (例如对于氧化物而言是3.9)的电介质的区域中引起寄生电容因此，MEMS器件10的结构使得能够减小主要引起寄生电容的区域。换言之，本实施例具有优点，即电容主要由两个电极12和14的重叠面积和两个电极12和14之间的距离限定。因此，与现有技术MEMS器件相对，MEMS器件10由于悬置活动电极14的方式而具有减小的寄生电容。这导致改善的电特性。主要效果是用于评估活动电极14的运动的电路不需要用于使器件10的信号偏移的装置。
[0014]相对于图2a和2b，将讨论MEMS器件10’的另一实施例。在这里，在图2a中的截面图(AA冲示出了 MEMS器件10’，其中，图2a示出了器件10’的顶视图。器件10’包括衬底20，在其上面形成了固定电极12，或者更一般而言，其包括固定电极12。第二电极14在表面12m之上以距离16布置。根据本实施例，活动电极14被多个隔离件18a、18b、18c和18d悬置。在这里，电极形成薄膜14且具有变形区，其邻近于薄膜14与隔离件18a、18b、18c和18d之间的边界线或位于该边界线处。所述多个隔离件18a、18b、18c和18d被布置在活动电极14的拐角处，在其之间具有开口。请注意，用附图标记19a 19b、19c和19d来标记开口。如图2b的实施例所示，开口 19a、19b、19c和19d被布置在正方形形状薄膜14的纵向侧面处。
[0015]如尤其是在顶视图2b中可以看到的，所述多个隔离件18a、18b、18c和18d的增加占位空间在与活动电极14的占位空间相比时明显较小。例如，两个占位空间之间的比例可以是1:10或1:20或者甚至1:100。从35 MmX35Mm的活动电极14的示例性大小开始(直至200 MmX 200 Mm)，各个隔离件18a、18b、18c或18d的占位空间小于70Mm或者小于20 Mm2(小于活动电极14的占位空间的5%或1%)。占位空间大小涉及所有隔离件18a、18b、18c和18d的和。因此，单个隔离件18a、18b、18c或18d的各占位空间可小于活动电极14的占位空间的2.5%或者甚至小于0.25% (取决于隔离件18a、18b、18c和18d的数目)。这导致改进的电特性的上文所讨论的优点。
[0016]根据另一实施例，可在隔离件18a、18b、18c或18d中的一个处布置导体26以便电连接活动电极14。此导体26被布置为沿着隔离件18a的表面形成的层，使得其从衬底20延伸到活动电极14上。为了将导体从电极12隔离，根据另一实施例，衬底20可包括布置在导体26与电极12之间的隔离器28。根据此另外实施例，导体26可包括通过隔离器28延伸到衬底20中的部分26a。
[0017]相对于图3a至3f，将讨论用于制造MEMS器件10’的示例方法。
[0018]图3a示出了提供衬底20和衬底20上的固定电极12的第一动作。在此之后，在固定电极12的表面12m上沉积牺牲层32，如图3b所示。在一个实施例中，可在电极12的整个表面12m处沉积牺牲层32，其中，基于距离16来选择牺牲层32的厚度(参考图2a)。牺牲层32的材料可以是或者可包括SiGe或另一材料，其可通过各向同性蚀刻来蚀刻。使用SiGe作为牺牲层32具有优点，即可通过使用外延生长来形成活动电极14，例如包括单晶硅。牺牲层32的蚀刻速率在与薄膜14或另一功能层(例如，电极12、14和32或隔离件18)的蚀刻速率相比时是不同的(例如更高)，以便使得能够选择性地蚀刻(湿法或干法)牺牲层32。
[0019]图3c示出了在牺牲层32上提供活动电极14之后的方法。活动电极14可包括多晶硅、单晶硅或比如合金的金属，其中，所选材料通常取决于牺牲层32的材料且尤其取决于被用于去除牺牲层32的技术。详细地，当在FEOL (线的前端)中制造MEMS器件时，通常使用作为用于活动电极14的材料的多晶硅、单晶硅和氮化物，其中，当在BEOL (线的后端)中制造MEMS器件10’时，通常使用活动金属电极14。请注意，单晶硅使得能够制造具有低应力梯度的稳健且可靠的电极14。此外，根据隔离件18的材料(在接下来的动作之一期间提供)来选择活动电极14的材料。
[0020]详细地，图3c图示出将活动电极14结构化的动作。在这里，蚀刻包括两个层和32的层堆叠，使得限定活动电极14的形状，例如正方形形状。换言之，其意味着通过使用平版印刷技术和/或各向异性蚀刻技术来限定层堆叠14、32的结构。图3c所示的此动作的结果是层堆叠14、32，其具有活动电极14的期望最终形状。
[0021]图3d所示的下一动作是提供隔离件18。在这里，执行该动作，使得隔离件18被布置在层堆叠14、32周围。因此，通常在活动电极14旁边或在层堆叠14、32旁边例如通过沉积隔离件氧化物来横向地提供隔离件18。执行隔离件18的沉积，使得隔离件18的厚度基本上服从层堆叠的厚度，以便实现活动电极14与隔离件18之间的连接，并且使得实现活动电极14与隔离件18之间的良好(粘附)连接。
[0022]可例如通过使用掩膜以结构化方式来提供隔离件18，使得占位空间尽可能低，以便减小如上