Mems器件的制作方法

Mems器件的制作方法
【专利摘要】公开了一种MEMS器件，包括背板电极以及被部署为与所述背板电极间隔开的隔膜。所述隔膜包括可移位部分和固定部分。布置所述背板电极和所述隔膜，以使得所述隔膜的所述固定部分与所述背板电极的重叠区域小于最大重叠。
【专利说明】MEMS器件
[0001]本申请要求于2013年8月26日提交的美国临时申请N0.61/870，112的利益，通过对其整体进行引用而将其合并到此。

【技术领域】
[0002]本发明的实施例提及MEMS器件、静电换能器以及用于制造MEMS器件的方法。

【背景技术】
[0003]MEMS器件技术中的双背板麦克风包括彼此平行而布置的顶部背板电极和底部背板电极，以及平行地部署在顶部背板电极与底部背板电极之间的隔膜。顶部背板电极、底部背板电极和隔膜被支撑结构支撑。该布置被衬底支撑。
[0004]为了将声压波(例如话音)传送到顶部背板电极与底部背板电极之间所插入的隔膜，这些电极可能被穿孔。声压波引起隔膜归因于在隔膜的两个平面上的压力差而振动。因此，背板电极中的每一个与隔膜之间的空气间隙变化。背板电极和隔膜可以包括(多个)导电材料。隔膜相对于背板电极的变化引起隔膜与底部背板电极之间以及隔膜与顶部背板电极之间的电容的变化。响应于隔膜的运动，这种电容上的变化变换为输出信号。偏置电压可以相对于底部背板电极和顶部背板电极来偏置隔膜。
[0005]如以上示意性地描述的双背板麦克风遭受支撑结构内部所创建的寄生电容。第一寄生电容可能创建在隔膜与顶部背板电极之间的支撑结构内部。第二寄生电容可能创建在隔膜与底部背板电极之间的支撑结构内部。第三寄生电容可能创建在底部背板电极与衬底之间的支撑结构内部。衬底可以接地。换句话说，寄生电容倾向于被组合地创建在顶部背板电极、隔膜与底部背板电极之间，在支撑结构内部，即在MEMS器件的排除隔膜与顶部背板电极之间的空气间隙以及隔膜与底部背板电极之间的空气间隙之间的部分中。
[0006]寄生电容通常是干扰隔膜与顶部背板电极之间的电容以及隔膜与底部背板电极之间的电容这两者的不想要的电容。因此，意图响应于隔膜的运动而变换为电信号的电容值被干扰。在MEMS器件被实施为双背板麦克风的情况下，例如，寄生电容可能影响MEMS器件，以使得(电)输出并不对应于(听觉)输入的正确再现。虽然并未提到，但寄生电容的进一步的源是可想到的。


【发明内容】

[0007]本发明的实施例提供一种包括背板电极的MEMS器件。隔膜被部署为与所述背板电极间隔开。所述隔膜包括可移位部分和固定部分。布置所述背板电极和所述隔膜，以使得所述隔膜的所述固定部分与所述背板电极的重叠区域小于最大重叠。
[0008]另一实施例提供一种包括背板电极的静电换能器。隔膜被部署为与所述背板电极间隔开。所述隔膜包括可移位部分和固定部分。布置所述背板电极和所述隔膜，以使得所述隔膜的所述固定部分与所述背板电极的重叠区域小于最大重叠。所述静电换能器被配置为:响应于所述隔膜相对于所述背板电极的运动而产生输出信号。
[0009]另一实施例提供一种用于制造包括背板的MEMS器件的方法。隔膜被部署为与背板电极间隔开，其中，所述隔膜包括可移位部分和固定部分。所述方法包括:提供所述背板电极和所述隔膜，以使得所述隔膜的所述固定部分与所述背板电极的重叠区域小于最大重叠。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]以下关于各图描述本发明的实施例。
[0011]图1a在截面中示出示意性MEMS器件；
图1b示出图1a中所描绘的MEMS器件的示意性电路图；
图2a在截面中示出另一示意性MEMS器件；
图2b示出图2a中所描绘的MEMS器件的示意性电路图；
图3a示出MEMS器件的平面视图；
图3b示出图3a中所描绘的MEMS器件的示意性截面视图；
图4a示出MEMS器件的另一平面视图；
图4b示出图4a中所描绘的MEMS器件的示意性截面视图；
图5a示出MEMS器件的另一平面视图；
图5b示出图5a中所描绘的MEMS器件的示意性截面视图；
图6在截面视图中示出MEMS器件的示意图；
图7示出MEMS器件的背板电极的示意性平面视图；
图8a示出MEMS器件的另一平面视图；
图8b示出图8a中所描绘的MEMS器件的示意性截面视图；
图8c示出顶部背板电极、隔膜和底部背板电极相对于彼此的布置的平面视图的示意图；
图9a在截面视图中示出包括保护环的MEMS器件的示意图；
图9b在示意图中示出顶部背板电极、隔膜、底部背板电极以及关联保护环相对于彼此的布置的平面视图；以及
图1Oa-图1Op示意性地图解用于制造MEMS器件的方法的处理流程。
[0012]随后将参照图1至图1Op讨论在此所公开的教导的不同实施例。在附图中，对具有相同或相似功能的对象提供相同参考标号，从而不同实施例内相同参考标号所指提及的对象是可互换的，并且描述是相互可应用的。

【具体实施方式】
[0013]参照图la，MEMS器件10包括彼此平行布置的背板电极12和第二背板电极14。一些实现示例(例如所谓的单背板麦克风)可以不包括第二背板电极14，即第二背板电极14可以是可选的。背板电极12可以又提及为顶部背板电极。第二背板电极14可以又提及为底部背板电极。属性“顶部”和“底部”主要用于区分两个背板电极12和14关于它们在图1a以及可能的另外的图中的几何表示，并且不应理解为限制。在以下描述和图中，角标“T”典型地提及顶部背板电极12，角标“B”典型地提及底部背板电极14，角标“M”典型地提及隔膜16，并且角标“S”典型地提及衬底20_1、20_2。MEMS器件10还包括隔膜16。隔膜16平行地部署在背板电极12与第二背板电极14之间。隔膜16可以包括可移位部分和固定部分。可移位部分可以能够响应于入射声波而运动。例如，可移位部分可以偏斜或形变。替换地，可移位部分可以通过平动而被移位。背板电极12、第二背板电极14和隔膜16可以包括导电材料。
[0014]背板电极12、第二背板电极14和隔膜16可以被支撑结构18_1、18_2支撑。支撑结构18_1、18_2的材料可以通过氧化物做成。支撑结构18_1、18_2自身可以在衬底20_1、20_2上被支撑。
[0015]背板电极12可以包括穿孔，以允许声压通过背板电极12到达隔膜16。第二背板电极14可以被部署在隔膜16的背对声压到达的方向的一侧上。隔膜16与第二背板14之间的间隙中的一些空气当由于声压到达的结果而运动时可以被隔膜16推动。为了允许隔膜16与第二背板电极14之间的气量(volume)逸出，第二背板电极14可以同样具备穿孔。可以提供背侧腔体22，来允许隔膜16所推送的空气气量扩展。
[0016]MEMS器件10可能遭受支撑结构18_1、18_2内部所创建的寄生电容。如图1a所示，可以在背板电极12与隔膜16之间的支撑结构18_1、18_2的至少一部分中观测到第一寄生电容CTM。可以在隔膜16与第二背板电极14之间的支撑结构18_1、18_2的至少一部分中观测到第二寄生电容CM。可以在第二背板电极14与衬底20_1、20_2之间的支撑结构18_1、18_2的至少一部分中观测到另一寄生电容CBS。虽然未提到，但在背板电极12、隔膜16和第二背板电极14中的它们当中的不同的多个之间的支撑结构18_1、18_2的特定部分中可以观测到其它寄生电容。
[0017]图1b示出图1a中所描绘的MEMS器件的示意性电路图。衬底可以被接地。隔膜可以被偏置电压Vbias偏置。可以输出导电顶部背板电极12的电压电平Vp。另外,可以输出导电(底部)第二背板电极14的电压电平Vm。电压电平输出Vp和Vm相对于被电压偏置的隔膜16的运动而变化。
[0018]换句话说，MEMS器件可以能够响应于隔膜相对于背板电极和第二背板电极(参照图1a)的运动而产生输出信号Vp和Vm。这种特征由可变电容器CA和CB (又提及为有源电容CA和CB)示意性地指示。有源电容CA、CB分别关于隔膜相对于背板电极和第二背板电极的运动是可变的。
[0019]图1b所示的电路图还指示在至少背板电极12、隔膜16、第二背板电极14和衬底20_1、20_2中的它们当中的不同的多个之间的支撑结构的特定部分中观测到的寄生电容
Ctm、C腿和 Cbs。
[0020]图2a在截面视图中示出MEMS器件10的示意图。该示意图与图1a所示的示意图不同在于，可以在支撑结构18_1和18_2内部观测到进一步的寄生电容(:_1^和(:_81'。可以在隔膜16与衬底20_1之间所部署的支撑结构18_1的部分内部观测到寄生电容C_MS。可以在第二背板电极14与背板电极12之间所部署的支撑结构18_2的部分中的第二背板电极14与背板电极12之间观测到寄生电容C_BT。分别在隔膜16与背板电极12和第二背板电极14之间观测到可变有源电容CA和CB。
[0021]图2b示出包括另外的寄生电容C_MS、C_BT的MEMS器件10的示意性电路图。在该电路图中，可以在输入偏置电压Vbias与大地gnd之间观测到寄生电容C_MS。此外，可以在电压电平输出Vp与Vm之间观测到寄生电容C_BT。分别在隔膜与背板电极和第二背板电极之间观测到可变有源电容CA和CB (参照图2a)。隔膜相对于背板电极和第二背板电极这两者是可运动的。因此，例如，有源电容CA和CB相关于因声压到达等而生成的该隔膜运动而变化。
[0022]返回参照图2a并且与图1a比较，支撑结构18_1可以包括没有插入第二背板电极14的在隔膜16与衬底20_1之间所部署的部分。因此，在所述部分中，可以直接在隔膜16与衬底20_1之间提供寄生电容C_MS。另外，支撑结构18_2可以包括没有插入隔膜16的在背板电极12与第二背板电极14之间的部分。因此，在所述部分中，可以直接在背板电极12与第二背板电极14之间提供寄生电容C_BT。
[0023]图3a示出MEMS器件10的平面视图，并且图3b在示意视图中在截面中示出MEMS器件10。与图2a中所描绘的示意图对照，背板电极12、隔膜16和第二背板电极14可以都具有基本上相同的尺寸，并且可以在基本上没有任何偏移的情况下相对于彼此而堆叠。换句话说，背板电极12、隔膜16和第二背板电极14可以被布置为使得实现最大重叠。由于与图1a和图2a中所描绘的布置相比，寄生电容C_TM、C_MB和C_BS可能高，因此这种布置可以被看作最坏的情况情形。例如，寄生电容C_TM可以是大约1.0pF,寄生电容C_MB可以是大约l.0pF，并且寄生电容C_BS可以是大约4.1pF0由于隔膜16完全被部署在背板电极12与第二背板电极14之间，因此寄生电容(:_81'可以被看作可忽略的。另外，由于第二背板电极14完全被部署在隔膜16与衬底20_1、20_2之间，因此寄生电容C_MS也可以被看作可忽略的。
[0024]图4a在平面视图中示出MEMS器件10，并且图4b在截面视图中示出图4a中所描绘的MEMS器件10的示意图。在这种布置中，如图4a中最佳地可见，背板电极12的圆周可以包括凹部24。可以以等距方式沿着背板电极12的圆周布置凹部24。虽然图4a中未示出，但第二背板电极也可以包括具备凹部的圆周，其中，也可以以等距方式(或以均匀的方式)沿着圆周布置凹部。另外，虽然图4a中未示出，但隔膜16也可以包括具备凹部的圆周，其中，同样可以以等距方式沿着圆周布置凹部。上面提到的凹部被适配为减少关于彼此的重叠区域。
[0025]参照图4b，与图la、图2a和图3b示意性地示出的MEMS器件的支撑结构中所创建的寄生电容相比，该布置可能实现减少的寄生电容C_TM、C_MB和C_BS以及减少的寄生电容C_BT和C_MS。例如，寄生电容C_TM是0.12pF，寄生电容C_MB是0.12pF，并且寄生电容C_BS 是 0.82pF。
[0026]与图3b所示的布置相比，这些寄生电容全都减少。在图4b所示的MEMS器件10中，在支撑结构18_2中，背板电极12和第二背板电极14的部分可以在没有插入隔膜16的情况下重叠。因此，在背板电极12与第二背板电极14之间的支撑结构18_2的该位置中，创建寄生电容C_BT。然而，例如，当与图3b所示的布置相比时，该寄生电容C_BT减少。在图4b所示的布置中，在支撑结构18_1中，隔膜16的一部分突出超过背板电极12和第二背板电极14。在该配置中，在没有插入第二背板电极14的支撑结构18_1的这样的部分中创建寄生电容C_MS。然而，在一些实现示例中，该寄生电容C_MS可以如0.25% C_BS那样小。
[0027]图5a在平面视图中示出MEMS器件10，并且图5b在截面视图中示出图5a中所描绘的MEMS器件10的示意图。在这种布置中，如图5a中最佳地可见，背板电极12的圆周可以包括凹部24。可以均匀地或以等距方式沿着背板电极12的圆周布置凹部24。与图4a所示的布置相比，凹部24可以被结构化为包括更大的曲率半径。虽然图5a中未示出，但第二背板电极也可以包括具备凹部的圆周，其中，也可以通过均匀的方式或等距方式沿着圆周布置凹部。另外，虽然图5a中未示出，但隔膜也可以包括具备凹部的圆周，其中，可以以等距方式沿着圆周布置凹部。
[0028]参照图5b，与图la、图2a、图3b和图4b示意性地示出的MEMS器件的支撑结构中所创建的寄生电容相比，该布置可以提供减少的寄生电容C_TM、C_MB和C_BS以及减少的寄生电容C_BT和C_MS。例如，寄生电容C_TM可以是大约0.05pF,寄生电容C_MB可以是大约0.05pF，并且寄生电容C_BS可以是大约0.3pF。
[0029]与图3b所示的布置相比，例如，这些寄生电容可以被减少。在图5b所示的MEMS器件10中，在支撑结构18_2中，背板电极12和第二背板电极14的部分可以在没有插入隔膜16的情况下重叠。因此，在背板电极12与第二背板电极14之间的支撑结构18_2的该部分中，创建寄生电容(:_81'。然而，该寄生电容C_BT可以被看作可忽略的。在图5b所示的布置中，在支撑结构18_1中，隔膜16的部分可以突出超过背板电极12和第二背板电极14。在该配置中，在没有插入第二背板电极14的支撑结构18_1的这样的部分中可以创建寄生电容(:_1^。然而，该寄生电容C_MS可以是如大约0.25% C_BS那样小。
[0030]图6在截面视图中示出MEMS器件10。通常，与图4b和图5b中所描绘的MEMS器件相比，该MEMS器件10具有基本上相同的布置。然而，图6所示的MEMS器件10包括背板电极12和第二背板电极14，背板电极12和第二背板电极14包括分段12S和14S。特别是，背板电极12可以包括分段12S。另外，第二背板电极14可以包括分段14S。MEMS器件10还可以包括:隔膜16，被部署为与背板电极12和第二背板电极14间隔开。隔膜16可以包括可移位部分和固定部分。固定部分可以被限定为包括支撑结构18_1、18_2所固定的隔膜16的至少一部分。可移位部分可以被限定为包括可偏斜的隔膜16的部分。
[0031]在背板电极12中，分段12S可以被布置为提供有源背板部分12ABP与另一背板部分12FBP之间的电隔离，有源背板部分12ABP面对隔膜16的可移位部分。在第二电极14中，分段14S被布置为提供有源背板部分14ABP与另一背板部分14FBP之间的电隔离，有源背板部分14ABP面对隔膜16的可移位部分。
[0032]分别在隔膜16的可移位部分与背板电极12的有源背板部分12ABP和第二背板电极14的有源背板部分14ABP之间观测到可变有源电容CA和CB。因此，有源电容CA和CB分别关于隔膜16的可移位部分相对于背板电极12的有源背板部分12ABP和第二背板电极14的有源背板部分14ABP这两者的运动的而变化。通过例如话音等所引起的声压到达来生成该隔膜16运动。
[0033]在MEMS器件10包括具有圆形形状的背板电极12、隔膜16和第二背板电极14的情况下，分段12S和14S也可以被圆形地形成。分段12S和14S可以被布置为在支撑结构18_1、18_2的附近延伸，以便将背板电极12和第二背板电极14分段为有源背板部分12ABPU4ABP以及另一背板部分12FBPU4FBP。总之，有源背板部分12ABP和14ABP可以是中心部分(介质部分)，并且另一背板部分12FBP和14FBP可以是每个背板电极12和第二背板电极14的边缘部分。
[0034]背板电极12和第二背板电极14可以由导电材料(例如多晶硅)制成或者包括导电材料(例如多晶硅)。通过提供分段12S、14S，由于所隔离的(分离的)另一背板部分12FBP、14FBP并不贡献于寄生电容的创建，因此可以减少寄生电容。分段12S、14S中的每一个可以被看作边缘电容C_F，其限制寄生耦接。因此，MEMS器件10作为整体的电容可以包括在背板电极12的有源背板部分12ABP与隔膜16的可移位部分之间所创建的有源电容CA以及在第二背板电极14的有源背板部分14ABP与隔膜16的可移位部分之间所创建的有源电容CB0
[0035]注意，背板电极12的有源背板部分12ABP以及第二背板电极14的有源背板部分14ABP这两者可以分别经由导电引线过孔(未示出)连接到信号输出。背板电极12的另一背板部分12FBP可以在紧接的附近被隔离。另外，第二背板电极14的另一背板部分14FBP可以在紧接的附近被隔离。因此，可以基本上消除寄生电容C_TM，(:_1^和(:_85。另外，也可以基本上消除寄生电容C_MS和C_BT。
[0036]背板电极12以及第二背板电极14这两者可以分别包括接合层12B、14B。接合层12B、14B可以被布置为支撑有源背板部分12ABP和14ABP至另一背板部分12FBP和14FBP。接合层12B、14B可以被布置为拉平背板电极12和第二背板电极14。
[0037]接合层12B、14B的材料可以包括介电材料。例如，介电材料可以包括SiN。接合层12B、14B可以分别接合到背板电极12和第二背板电极14的表面，彼此面对。该特征可以提供对称性。在另一示例中，接合层12B、14B可以分别接合到背板电极12和第二背板电极14的表面，面向相反的方向。该特征同样可以提供对称性。也可以可能的是，背板电极12接合到接合层12B的表面，并且第二背板电极14接合到接合层14B的表面。
[0038]图7示出背板电极12或14 (背板电极12或第二背板电极14)的平面视图。该背板电极12或14可以包括:有源背板部分12ABP或14ABP (介质部分)，由另一背板部分12FBP或14FBP (边缘部分)围绕。这两个部分可以经由分段12S或14S彼此隔离(分离)。可以提供接合层12B或14B，以将有源背板部分12ABP或14ABP接合到可以借助于支撑结构(未示出)以圆周方式自身支撑的另一背板部分12FBP或14FBP。可以提供引线过孔26，其将有源背板部分12ABP或14ABP连接到充当接触点的焊盘28。归因于分段12S或14S，另一背板部分12FBP或14FBP可以完全与焊盘28隔离，并且反之亦然。在背板电极实施为顶部背板电极的情况下，背板电极12或14可以被穿孔，以允许声压传送到隔膜(未示出)。
[0039]图8a在平面视图中示出MEMS器件10，并且图8b在截面视图中示出MEMS器件10。在该布置中，背板电极12、隔膜16和第二背板电极14的圆周可以形成为使得包括被适配为在支撑结构中减少相对于彼此的重叠区域的凹部。以等距方式沿着圆周布置凹部。
[0040]另外，背板电极12、第二背板电极14和隔膜16可以包括相同数量的凹部。此外，顶部背板电极12、底部背板电极14和隔膜16的凹部分别可以被布置为使得彼此有角度地偏移。
[0041]图8b示出MEMS器件10的截面视图。在该配置中，背板电极12、隔膜16和第二背板电极14可以包括凹部。该配置允许减少的寄生电容。特别是，由于背板电极12和隔膜16在支撑结构18_1内部不重叠，因此在支撑结构18_1内部所创建的寄生电容(^11 (即隔膜16的固定部分与顶部背板电极12的对应部分之间的电容)等于大约0.0pF0另外，由于隔膜16和第二背板电极14同样在支撑结构18_1内部不重叠，因此支撑结构18_1内部所创建的寄生电容C_MB等于大约0.0pF0换句话说，隔膜16的固定部分与第二背板电极14的对应部分不重叠(或只有很少重叠)。与隔膜16的固定部分对应的背板电极12和第二背板电极14的部分可以被看作背板电极12、14的夹固(clamped)部分，与它们的可以基本上与隔膜16的可移位部分的对应的暴露部分相反。另外，第二背板电极14与衬底20_1之间所创建的寄生电容C_BS等于大约0.58pF。
[0042]此外，背板电极12与第二背板电极14之间所创建的寄生电容(:_81'可以是可忽略的。另外，寄生电容C_MS可以等于C_BS的大约25%。此外，在支撑结构18_2内部的背板电极12与衬底20_2之间所创建的寄生电容C_TS可以等于C_BS的大约14%。因此，寄生电容典型地可以显著地减少。
[0043]为了更好的总览，图Sc在示意视图中示出背板电极12、第二背板电极14与隔膜16之间的有角偏移布置。在该情况下，第二背板电极14与背板电极12偏移30°的有角偏移。另外，隔膜16与第二背板电极14偏移30°的有角偏移。
[0044]归因于这种布置，可以布置背板电极12、第二背板电极14和隔膜16，以使得在与隔膜16的固定部分对应的区域(即支撑结构内部)中，相关于彼此的重叠区域展现出基本上最小重叠。另外，可以布置隔膜16，以使得在固定部分中，相关于背板电极12和第二背板电极14这两者的重叠区域可以小于最大重叠。此外，背板电极12、第二背板电极14和隔膜16的凹部的有角偏移可以包括造成彼此最小重叠的值。此外，可以布置背板电极12、第二背板电极14和隔膜16，以使得在与隔膜16的可移位部分(例如隔膜的中心部分)对应的区域中，相对于彼此的重叠区域展现出基本上最大重叠。
[0045]凹部可以被成形为具有半圆形形状、圆形分段形状、城堞(castellat1n)形状或其它形状。
[0046]图9a在截面视图中示出MEMS器件10的示意图。与图4b、图5b、图6和图8b所示的布置相似，可以布置背板电极12、隔膜16和第二背板电极14，以使得隔膜16的固定部分与背板电极12、14的重叠区域小于最大重叠。在图9a所示的布置中的MEMS器件10中，保护环30可以插入在衬底20_1、20_2与支撑结构18_1、18_2之间。保护环30可以与第二背板电极14关联，并且被适配为减少支撑结构18_1、18_2中(即隔膜16的固定部分与背板电极12、14)的寄生电容。特别是，保护环30可以被适配为减少第二背板电极14与保护环30自身之间的寄生电容。保护环30可以以圆周方式被插入。
[0047]另外，如图9b所描绘的那样，可以提供附加保护环30_1至30_3，其中，每个保护环分别与背板电极12、隔膜16和第二背板电极14关联。特别是，每个保护环30_1至30_3可以与背板电极12、隔膜16或第二背板电极14的突出臂关联，其中，每个突出臂可以机械地分别将背板电极12、隔膜16和第二背板电极14的对应中心部分(例如悬置部分)与支撑结构连接。在此情况下，每个保护环30_1到30_3可以与背板电极12、隔膜16和第二背板电极14中相应的一个相关联。归因于提供保护环30_1至30_3，可以实现寄生电容的大的减少。
[0048]图1Oa至图1Op示出在如上面描述的MEMS器件的示例制造处理的各个级或步骤期间的相关联的示意性截面。
[0049]图1Oa示出衬底100，其可以由硅晶片制成。
[0050]如图1Ob所示，下刻蚀阻挡层102沉积在衬底100的上表面上。下刻蚀阻挡层102可以提供刻蚀处理的可靠阻挡。下刻蚀阻挡层102可以典型地由阻挡氧化物TE0S(正硅酸乙酯)制成。下刻蚀阻挡层102的厚度可以典型地是大约600nm。
[0051]图1Oc示出在将SiN层104沉积在下刻蚀阻挡层102的表面上时以及在将多晶硅层106沉积在所沉积的SiN层104的表面上时的布置的示意性截面视图。SiN层104可以具有大约140nm的厚度。多晶硅层106可以具有典型的大约330nm的厚度。
[0052]图1Od示出在包括三个层102、104和106的多层布置已经沉积在衬底100上并且多晶硅层106已经例如通过刻蚀而被构造以提供多晶硅层106分段之后的示意性截面视图。
[0053]图1Oe示出在包括SiN层104、多晶硅层106和另一 SiN层108的多层布置已经被构造之后的示意性截面视图。特别是，开孔或沟槽可以被形成在多层布置中，其中，所述开孔延伸到氧化物层102。
[0054]例如，图1Of示出在借助于沉积处理利用TEOS沉积层110来填充整个衬底100表面之后的示意性截面。特别是，TEOS沉积层110可以已经填充到开孔中。此后，可以已经对TEOS层110进行退火。随后，化学机械抛光(CMP)处理可以已经应用于TEOS层110。
[0055]图1Og示出在另一 TEOS层112可以已经应用在所抛光的TEOS层110的顶部上之后的布置的示意性截面视图。此后，也可以已经对该TEOS层112进行退火。
[0056]图1Oh示出在附加TEOS层112可以已经经受形成凹部114的处理之后的布置的示意性截面视图。凹部114可以用于随后的抗粘接凸块的形成。抗粘接凸块可以被布置为减少隔膜元件(未示出)归因于粘合力而粘到下面的电极的风险。例如，可以通过刻蚀来形成抗粘接凸块114。
[0057]图1Oi示出在隔膜层116可以已经沉积到TEOS层112上之后的布置的示意性截面视图。特别是，隔膜层116可以已经沉积到TEOS层112上，以填充凹部114，以便形成相应的抗粘接凸块。例如，隔膜层116可以具有大约330nm的厚度，并且包括多晶硅。
[0058]图1Oj示出在TEOS层118可以已经沉积在TEOS层112的顶部以及隔膜层116的顶部上之后的布置的示意性截面视图。在沉积TEOS层118之后，该层被刻蚀以形成凹部120，以用于随后的(顶部)背板电极12中的抗粘接凸块的形成。
[0059]图1Ok示出在接合层122可以已经沉积在TEOS层118的顶部上之后的布置的示意性截面视图。接合层122可以包括SiN。可以沉积接合层122而使得填充整个表面以及凹部120，以用于获得相应的抗粘接凸块(参照图10j)。在该处理之后，多晶硅层124可以沉积在SiN层122的顶部上。随后，可以例如通过刻蚀来对多晶硅层124进行分段。
[0060]图101示出在图1Ok所示的布置的顶部上沉积SiN层126之后的布置的示意性截面视图。特别是，SiN层126可以沉积在多晶硅层124的顶部上。在沉积SiN层126之后，包括SiN层122、多晶硅层124和SiN层126的这种分层布置可以被刻蚀以形成延伸到TEOS层118的多个开孔或沟槽。
[0061]图1Om示出在把TEOS层128沉积在包括上面描述的SiN层122、多晶硅层124和SiN层126的分层布置的顶部上之后的布置的示意性截面视图。例如，TEOS层128具有10nm的厚度。
[0062]随后于该处理，可以借助于光刻来形成接触孔130。该接触孔130可以形成为跨SiN层126和TEOS层128延伸，直到到达多晶硅层124。另外，如图1Om的右手侧上所示，第一到第三沟槽132、134和136可以被形成为使得跨TEOS层110、112、118的相应TEOS层延伸。
[0063]特别是，第一沟槽132可以被形成为跨TEOS层118延伸，使得到达隔膜层116(参照图1Oi )。另外，第二沟槽134可以被形成为跨TEOS层118和112延伸，使得到达多晶硅层106 (参照图10e)。另外，第三沟槽136可以被形成为跨TEOS层110、112和118以及下刻蚀阻挡层102延伸，使得到达衬底100。
[0064]图1On示出在将导电材料填充到接触孔130中以及第一到第三沟槽132、134和136中之后的布置的示意性截面视图。这样做时，可以创建分别连接到表面安装焊盘146、148、150 和 152 的接触 138、140、142 和 144。
[0065]特别是，可以形成接触138、140、142和144，以使得相应的接触焊盘146、148、150和152可以分别电连接到相应的层(即多晶硅层124、隔膜层116、多晶硅层106和衬底100)。通常，可以创建连接以实现分别对第二背板电极、隔膜、背板电极和衬底的电连接。例如，接触138、140、142和144的材料可以是钛、钼或金。当然，可以选择其它具有良好导电性的材料。
[0066]图1Oo示出在背侧腔体154的背侧刻蚀之后的MEMS器件10的示意性截面视图。在该刻蚀步骤中，下刻蚀阻挡层102可以充当刻蚀阻挡元件，防止刻蚀剂到达第二背板电极。
[0067]图1Op示出在背板/隔膜/背板布置的操作部分内部去除TEOS层110、112和118的部分之后的MEMS器件10的示意性截面视图。打开背板电极的穿孔的前侧保护掩模可以协助该步骤。
[0068]虽然已经在装置的上下文中描述了一些方面，但清楚的是，这些方面还表示对应方法的描述，其中，块或器件与方法步骤或方法步骤的特征对应。类似地，在方法步骤的上下文中所描述的方面也表示对应装置的对应块或项目或特征的描述。
[0069]上面所描述的仅仅是说明性的，并且应理解，在此所描述的布置和细节的修改和变形对于其它本领域技术人员是明显的。因此，意图仅由所附权利要求的范围而不是由上面以描述和解释的方式所呈现的具体细节来进行限制。
【权利要求】
1.一种MEMS器件，包括: 背板电极；以及 隔膜，与所述背板电极间隔开，其中，所述隔膜包括可移位部分和固定部分； 其中，布置所述背板电极和所述隔膜，以使得所述隔膜的所述固定部分与所述背板电极的重叠区域小于最大重叠。
2.如权利要求1所述的MEMS器件，其中，所述背板电极包括:分段，在有源背板部分与另一背板部分之间提供电隔离，所述有源背板部分面对所述隔膜的所述可移位部分。
3.如权利要求2所述的MEMS器件，其中，所述有源背板部分是介质部分，并且其中，所述另一背板部分是边缘部分。
4.如权利要求1所述的MEMS器件，其中，所述背板电极包括:接合层，其将所述背板电极拉平。
5.如权利要求4所述的MEMS器件，其中，所述接合层包括:介电材料。
6.如权利要求4所述的MEMS器件，除了所述背板电极，还包括:在所述隔膜的相反侧处的第二背板电极，所述第二背板电极包括第二接合层，其中，所述接合层和所述第二接合层分别接合到所述背板电极和所述第二背板电极的表面，面对彼此或面对相反方向。
7.如权利要求1所述的MEMS器件，除了所述背板电极，还包括:第二背板电极，在所述隔膜的相反侧处，其中， 布置所述背板电极和所述第二背板电极，以使得在与所述隔膜的所述固定部分对应的区域中，相关于彼此的重叠区域包括最大重叠；以及 布置所述隔膜，以使得在所述固定部分中，相关于所述背板电极和所述第二背板电极这两者的重叠区域小于最大重叠。
8.如权利要求1所述的MEMS器件，其中，所述背板电极或所述隔膜的圆周包括:凹部，被适配为减少相关于彼此的重叠区域。
9.如权利要求8所述的MEMS器件，其中，所述凹部具有半圆形形状、圆形分段形状或城堞形状。
10.如权利要求8所述的MEMS器件，其中，以等距方式沿着所述圆周布置所述凹部。
11.如权利要求10所述的MEMS器件，其中，所述背板电极和所述隔膜包括相同数量的凹部，并且被布置为使得所述凹部彼此有角地偏移。
12.如权利要求11所述的MEMS器件，其中，所述背板电极和所述隔膜的所述凹部的有角偏移包括导致对彼此的最小重叠的值。
13.如权利要求1所述的MEMS器件，除了所述背板电极，还包括:在所述隔膜的相反侧处的第二背板电极；衬底，被适配为对支撑结构进行支撑；保护环，插入在所述衬底与所述支撑结构之间，所述保护环与所述第二背板电极关联，并且被适配为减少所述支撑结构中的寄生电容。
14.如权利要求13所述的MEMS器件，其中，所述保护环被以圆周方式插入并且被适配为减少所述第二背板电极与所述衬底之间的寄生电容。
15.如权利要求13所述的MEMS器件，还包括:附加保护环，布置在所述支撑结构中，所述附加保护环分别与所述背板电极和所述隔膜关联。
16.如权利要求1所述的MEMS器件，其中，所述背板电极和所述隔膜的每一个包括导电材料。
17.—种静电换能器,包括: 背板电极； 隔膜，与所述背板电极间隔开，其中，所述隔膜包括可移位部分和固定部分； 其中，布置所述背板电极和所述隔膜，以使得所述隔膜的所述固定部分与所述背板电极的重叠区域小于最大重叠；以及 其中，所述静电换能器被配置为:响应于所述隔膜相关于所述背板电极的运动而创建输出信号。
18.如权利要求17所述的静电换能器， 其中，所述背板电极包括:分段，在有源背板部分与另一背板部分之间提供电隔离，所述有源背板部分面对所述隔膜的所述可移位部分；以及 其中，所述有源背板部分是中心部分，并且其中，所述另一背板部分是外周部分。
19.一种用于制造包括背板电极和与所述背板电极间隔开的隔膜的MEMS器件的方法，其中，所述隔膜包括可移位部分和固定部分，所述方法包括: 组装所述背板电极和所述隔膜，以使得所述隔膜的所述固定部分与所述背板电极的重叠区域小于最大重叠。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述背板电极具备有分段，所述分段在有源背板部分与另一背板部分之间提供电隔离，所述有源背板部分面对所述隔膜的所述可移位部分。
21.如权利要求19所述的方法，还包括: 除了所述背板电极，在所述隔膜的相反侧处提供第二背板电极； 提供所述背板电极和所述第二背板电极，以使得在与所述隔膜的所述固定部分对应的区域中，相关于彼此的重叠区域包括最大重叠；以及 提供所述隔膜，以使得在所述固定部分中，相关于所述背板电极和所述第二背板电极这两者的重叠区域小于最大重叠。
【文档编号】B81B7/02GK104418289SQ201410423786
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】S.巴尔岑, A.德赫 申请人:英飞凌科技股份有限公司