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MEMS器件和MEMS器件的制造方法与流程

2019-03-30 09:47:00 来源:中国专利 TAG:麦克风 器件 转换器 限定 结构
MEMS器件和MEMS器件的制造方法与流程

实施例涉及mems器件和mems器件的制造方法,mems器件诸如是mems压力转换器、声学mems传感器或以mems麦克风或mems扬声器为形式的mems声音转换器。实施例尤其涉及mems麦克风,在mems麦克风的制造中,使用横向限定蚀刻过程的蚀刻停止结构来限定在两个层结构之间的、例如在膜和反电极之间的裸露区域或气隙。



背景技术:

声学mems传感器(诸如mems麦克风)是开放的器件,并且由功能决定地相对于周围环境是裸露的,以便例如检测在环境中的声压变化。因此,这种mems传感器也经常暴露于恶劣的环境条件,例如机械负载、冲击和高声压。为了防止功能故障或声学mems传感器的降低的性能,可机械移动的元件应特别是具有足够的机械鲁棒性,以便例如在移动设备(如智能电话,笔记本电脑等)的应用内维持寿命期间所需的功能有效性。



技术实现要素:

因此需要用于mems器件的方案,例如声学mems传感器或mems麦克风,以及用于相应的制造方法的方案,使用该制造方法可以获得具有尽可能好的声学特性并且同时具有高机械鲁棒性的mems器件。

用于mems器件200的制造方法100包括以下步骤:在载体衬底222上提供层布置220,其中层布置220具有第一层结构224和第二层结构226,其中在第一层结构224和第二层结构226之间的中间区域230中布置有牺牲材料232,其中在第一层结构224和第二层结构226之间延伸的蚀刻停止结构240将中间区域230划分为裸露区域230-1和与裸露区域横向相邻的壁区域230-2,并且其中层结构224、226中的至少一个层结构具有通向裸露区域230-1的通道开口242,并且借助于蚀刻过程通过通道开口242而从裸露区域230-1中去除牺牲材料232,以暴露裸露区域230-1,其中蚀刻停止结构240被用作对蚀刻过程的横向限界,并且其中边缘区域230-2中存在的牺牲材料232被用作第一层结构224和第二层结构226之间的机械连接。

mems器件200包括:载体衬底上的层布置220,其中层布置220具有第一层结构224和第二层结构226,其中在第一层结构224和第二层结构226之间的裸露区域被暴露,其中在第一层结构224和第二层结构226之间的边缘区域230-2中布置有牺牲材料,其中在第一层结构224和第二层结构226之间延伸的抗蚀刻剂的壁结构240、241、340将裸露区域230-1和与裸露区域横向相邻的边缘区域230-2隔开,并且其中边缘区域中存在的绝缘材料被用于第一层结构224和第二层结构226之间的机械连接。

mems器件(例如mems麦克风)例如由一系列层或层结构形成,其中不同的层可分别具有例如多晶硅或单晶硅、氮化硅或氧化硅。然后使用氧化硅材料例如作为用于牺牲层的材料,其中牺牲层材料然后从已限定的裸露区域在mems器件的制造过程结束时利用蚀刻剂去除,以获得被抽空的裸露区域或气隙。根据本方案,现在在mems麦克风的两个相邻层结构例如膜结构和反电极结构之间布置“垂直的”壁或壁结构。在此“垂直”意味着与第一和第二层结构的横向延伸方向正交的定向。

壁结构现在在自由蚀刻过程中,即在从裸露区域去除牺牲材料中,被用作蚀刻过程的横向限界,从而在裸露区域的在蚀刻过程中得到的边缘可以被准确定义。裸露区域的暴露也称为释放过程或释放蚀刻。通过使用垂直形成的蚀刻停止结构可以由此在两个相邻的层结构之间获得裸露区域的定义的和光滑的裸露棱边或释放棱边。

因此,蚀刻停止结构实现了牺牲层的横向蚀刻轮廓的定义,由此可以显著改善mems器件的声学特性和机械特性,并且特别是机械鲁棒性。因此,机械鲁棒性也可以在mems麦克风的前侧和后侧之间不对称地形成。

用于制造mems器件,例如mems麦克风,的所示过程方式可以在没有很高附加花费的情况下结合到mems器件的制造过程中,由于特别是形成以在两个相邻层结构之间,即例如分别在膜和mems结构的相关联的反电极之间,的壁状构造的垂直壁结构为形式的蚀刻停止结构分别极其简单地可以集成到用于制造mems器件的到目前为止的工艺流程中。

因此本方案基本实现了对mems器件的成熟设计的使用,而同时可以放宽或简化对技术工艺的限制,以改善mems麦克风的机械和声学鲁棒性。mems麦克风的鲁棒性可以例如在将其安装在壳体中时被考虑,这时由于本方案提供了将机械鲁棒性的“非对称性”匹配到相应壳体类型的可能性。因此例如可以在具有被布置在“下侧”的声门的mems麦克风(也称为“底部端口麦克风”)的情况下,在与声音开口相关联的侧部设置mems器件的更高机械鲁棒性。在这个意义上,本方案由此也涉及mems麦克风的系统层面。

特别是,本方案实现了用于mems器件的设计的更大的灵活性,其中例如也借助于相应形成的附加的蚀刻停止结构通过在剩余裸露区域内的另外剩余牺牲材料区域保持了膜与反电极的中部或中央的锚定,从而可以获得进一步的系统优化。

总之因而可以确定的是,根据实施例借助于蚀刻停止结构在裸露区域的边缘处获得了明确限定和平滑的裸露棱边,从而可以增加并且还可以针对性地设定所得到的mems麦克风的机械和声学鲁棒性。

附图说明

在下面例如参考附图更加详细地说明装置和/或方法的实施例。图示:

图1a-b示出了根据一个实施例的用于在二层布置中制造mems器件的示例性方法;

图2a-e示出了根据另外的实施例的用于制造具有不同二层布置的mems器件的示例性方法;

图3示出了根据一个实施例的用于在三层布置中制造mems器件的示例性方法;

图4示出了根据另一个实施例的用于在三层布置中制造mems器件的示例性方法;

图5a-b示出了根据另外的实施例的用于制造具有不同三层布置的mems器件的示例性方法;

图6a-c示出了根据一个实施例的具有环绕的壁状蚀刻停止结构的示例性mems器件;

图7a-b示出了根据另一个实施例的具有闭合的环绕的壁状蚀刻停止结构的示例性mems器件;

图8a-b示出了根据另一个实施例的具有环绕的壁状蚀刻停止结构的示例性mems器件;

图9示出了根据另一个实施例的用于在三层布置中制造mems器件的示例性方法;

图10示出了根据另一个实施例的具有壁状蚀刻停止结构的示例性mems器件。

具体实施方式

在下面具体参考附图更详细地解释本发明的实施例之前,要指出的是,在不同附图中的相同的功能相同或等同的元件、对象、功能块和/或方法步骤设有相同的附图标记,使得在不同实施例中示出的对这些元件、对象、功能块和/或方法步骤的描述是可互换的或可以应用于彼此。

在下文现在借助图1-9中的示意图示出了根据一个实施例的用于制造mems器件的方法的原理过程。为了简化几何关系的描述,在图中还例如示出了x-y-z坐标系,其中x-y平面表示图面。

如图1a中所示,在用于mems器件200的制造方法100中,在步骤120中提供了在载体衬底222、例如半导体衬底上的层布置220。层布置220具有第一层结构224,例如静态反电极结构,并且还具有第二层结构226,例如在暴露状态中可移动的膜结构。在第一层结构224和第二层结构226之间的中间区域230中布置有牺牲材料232。此外在第一层结构224和第二层结构226之间的中间区域230中构造有蚀刻停止结构240,蚀刻停止结构例如在中间区域230中在第一层结构224和第二层结构226之间壁状和垂直延伸。作为用于随后的蚀刻或去除工艺步骤的横向边界有效的蚀刻停止结构240由此将中间区域230划分为裸露区域230-1和横向相邻于此的边缘区域230-2。此外在层结构224、226中的至少一个层结构中设置有通向裸露区域230-1的通道开口242。

如图1a中所示,通道开口242可以例如布置在第一层结构224,例如反电极结构中,其中通道开口也可以备选地或附加地被设置在第二层结构226,例如膜结构中。蚀刻停止结构240例如在裸露区域230-1中的牺牲材料232的后续的去除步骤、例如蚀刻步骤中具有抗蚀刻剂的材料。

如图1a中进一步所示,第一和第二绝缘层225-1、225-2可以可选地沿着x-z平面布置在第一层结构224的两侧。绝缘层225-1可以在此具有与蚀刻停止物240相同的材料。此外在第二层结构226的表面区域上可以施加绝缘层227,绝缘层因此位于第二层结构226和衬底222之间。绝缘层227可以例如具有与牺牲材料232相同的材料。在图1a中还示出了布置在衬底222中的腔223。

正如从图1a中的层布置220的示意图中明显的那样,示出了层布置220从边缘区域230-2和邻接的中间区域230-1起直到平面a,该平面平行于图1a中的y-z平面布置并且例如展示了布置在载体衬底222上的层布置220的对称平面。布置在图1a中所示的载体衬底222上的层布置220因此(对应于平面a处的镜反射)延伸直到相对的边缘区域230-2。同样,根据实施例,图面(x-y平面)也可以视为对称平面,只要图1a示出了布置在载体衬底222上的层布置220的中部的局部剖视图。

在图1b中现在示出了借助于蚀刻剂234从裸露区域230-1中通过通道开口242去除牺牲材料232的步骤,以清空中间区域230的裸露区域230-1。在蚀刻过程中,蚀刻停止结构240被用作对蚀刻剂234的横向限界,其中在边缘区域230-2中剩余的牺牲材料232被用作第一层结构224和第二层结构226的机械连接或耦合。

此外可以在蚀刻过程中去除与腔223相邻的绝缘层227的材料,其中在边缘区域230-2中剩余的绝缘材料227被用作第二层结构226和衬底222之间的机械连接或耦合。

由于蚀刻停止结构240具有材料,例如氮化物材料,该材料对蚀刻过程中使用的蚀刻剂234是耐受的,则在蚀刻过程中获得与边缘区域230-2相邻的裸露区域230-1的限定的且平滑的裸露边缘。

根据一个实施例,蚀刻停止结构240被构造为在第一层结构224和第二层结构226之间的裸露区域230-1周围的环绕的壁结构。蚀刻停止结构240可以例如具有圆形、正方形、矩形的形状或多边形的任何形状。根据实施例,蚀刻停止结构240相应于边缘区域230-2的宽度从层布置220的外边缘向内错开布置,并且因此例如遵循mems器件200的层结构224、226的外轮廓。蚀刻停止结构240可以例如构造为连通的连续的壁区域,其中根据另外的实施例,也可以设置环绕壁区域的相对小的不连续性或中断,如果例如层结构224、226中的一个层结构具有分段(图1a-b中未示出)。

根据一个实施例,层布置220还可以具有在第一和第二层结构224、226之间延伸的附加蚀刻停止结构(图1a-b中未示出)。附加蚀刻停止结构可以在蚀刻过程之后通过维持牺牲材料232例如在层布置220的中部区域中限定在第一和第二层结构之间的机械连接结构。因此可以获得在第一层结构224和第二层结构226之间的机械连接结构。此外可以设置附加的蚀刻停止结构以通过所谓的层布置220形成所谓的通气口。

在下文中讨论了示例性的可选工艺步骤的序列,借助于该序列可以获得存在于提供步骤120中的层布置220。根据一个实施例,下面所示的原则上的方法步骤可以例如在提供层布置220的步骤120之前被执行。因此第二层结构226最初可以以层或层堆叠的形式被形成或施加在载体衬底222上,其中绝缘层227例如被布置在载体衬底222上并且构造在第一层结构226和载体衬底222之间。第二层结构226的施加可以例如借助于沉积过程来进行。

随后将牺牲材料232施加到第二层结构226上,接下来将示例环绕通孔240'引入到牺牲材料232中,例如以待形成的蚀刻停止结构240的阴模为形式,直到第二层结构226。如果附加的蚀刻停止结构例如用于机械连接元件被构造到层布置220的中部区域中,相应地还可以在牺牲材料232中形成附加的环绕通孔。随后在环绕通孔中的蚀刻停止结构240并且可选地在一个或多个附加的环绕通孔中的一个或多个附加的蚀刻停止结构通过将对于蚀刻过程耐受的填充材料结构引入相应的环绕通孔中而被形成。

接着第一层结构224以层或层堆叠为形式被形成,即施加和必要时结构化,在牺牲材料232和蚀刻停止结构240或附加的蚀刻停止结构上。因此牺牲材料232和蚀刻停止结构240位于第一层结构224和第二层结构226之间的中间区域230中。

在另外的可选的工艺步骤中(图1a-b中未示出)根据实施例也可以设置mems器件的另外的元件,诸如用于第一层结构224和第二层结构226的接触结构、中间层、绝缘层、具有嵌入的导体线路的绝缘层、和/或钝化层。

如图1a-b中所示,第一层结构224还可以嵌入两个绝缘层225-1、225-2中。因此例如在形成蚀刻停止结构240时,蚀刻停止结构240可以绝缘层225-1的形成一起构造,并且可以具有相同的材料,例如抗蚀刻剂的氮化物材料。因此可以使用氮化物材料作为用于蚀刻停止结构240和用于其他层225-1-2的抗蚀刻剂的材料。此外例如也可以使用其他抗蚀刻剂材料,例如al2o3、sic等。

此外中间层可以被提供例如用于锚定第一和第二层结构,而在绝缘层嵌入的导体线路(图中1a-b中未示出)可以被提供用于电接触。例如可以提供封闭的钝化层225-2作为保护层。

此外,腔223可以例如通过进一步的蚀刻工艺,例如bosch蚀刻工艺,形成,在蚀刻工艺中形成载体衬底或半导体衬底222,以便至少暴露例如被构造为膜的第二层结构226的可移动区段。

根据一个实施例,牺牲层可以具有氧化物材料,例如氧化硅。根据一个实施例,第一层结构224和第二层结构226可以具有半导体材料,例如多晶硅或单晶硅。

在中间区域230的裸露区域230-1除去牺牲材料232的步骤140可以例如借助于各向异性的蚀刻过程利用蚀刻剂进行,其中蚀刻剂具有蚀刻速率,蚀刻速率对于牺牲材料232比对于蚀刻停止结构240或附加蚀刻停止结构的材料大至少10倍。用于各向异性的湿法蚀刻过程的示例性蚀刻剂可以具有液态hf基的蚀刻溶液(hf=氢氟酸),例如hno3 hf等。

作为另外的示例性牺牲层材料,还可以使用psg/bpsg材料(psg=磷硅酸盐玻璃,或bpsg=硼磷硅酸盐玻璃),其中为此也可以使用液态hf基的蚀刻溶液。

作为牺牲材料232还能够考虑碳,其中作为蚀刻剂234可以使用氧气,以用于灰化被布置为牺牲材料232的碳。

根据一个实施例,蚀刻停止结构240的填充材料可以例如具有氮化物材料,例如绝缘层225-1的材料,如在图1a-b中所示,或硅的材料,例如层结构224的材料,也或者绝缘层225-1的氮化物材料和第一层结构224的硅材料的组合。

因此根据一个实施例,蚀刻停止结构240可以通过将单个层也或者由多个填充材料形成的层序列引入到环绕通孔中来形成。在待引入到环绕通孔中的由多个填充材料形成的层序列中,例如在暴露或蚀刻步骤中经受蚀刻剂234的最外层可以具有抗蚀刻剂的材料。

根据一个实施例,蚀刻停止结构240由电绝缘材料形成。根据另一实施例,蚀刻停止结构240还可以由导电材料形成,以至少在第一层结构224和第二层结构226的区段之间建立电连接。如果例如两个层结构224、226中的至少一个层结构具有分段(图1a-b中未示出),则导电构造的蚀刻停止结构240可以在分段内,即,从层布置220的边缘区域开始,布置在分段的与层布置220的中部区域相关联的侧部上。

如已经上文所述,可以根据一个实施例将附加通孔(图1a-b中未示出)引入牺牲材料232直到第二层结构,以便然后接下来将附加的蚀刻停止结构(在图1a-b中未示出)形成在附加通孔中,这通过将对于蚀刻过程耐受的附加填充材料结构引入到该附加通孔中进行。附加的蚀刻停止结构可以例如在第一层结构224和第二层结构226之间形成机械连接元件。

根据一个实施例第一层结构224可以形成为例如mems器件的刚性反电极结构(背板),其中第二层结构226被构造为可偏移的膜结构。

根据一个备选的实施例,第一层结构224可以形成为可偏移的膜结构,其中第二层结构可以形成为刚性反电极结构。

根据实施例,mems麦克风具有至少一个可移动膜和至少一个静态反电极,至少一个静态反电极也被称为背板或后板。可移动膜和反电极借助气隙彼此分离,其中膜和反电极布置在设有腔的衬底或托架上。所产生的气隙由牺牲层材料限定,牺牲层材料借助于蚀刻过程被去除。牺牲层材料的横向蚀刻过程现在由蚀刻停止结构限定,蚀刻停止结构被形成为膜和反电极之间的垂直壁。

通过形成壁状环绕蚀刻停止结构,可以精确地设置裸露区域,由此又可以将膜的屈服性或柔性精确地设置到期望值。此外可以避免裸露边缘或蚀刻棱边的横向不规则性,此外当在蚀刻过程所利用蚀刻剂穿过在膜和/或反电极中的裸露开口而将牺牲层材料裸露区域中去除时,可以出现该不规则性。通过所定义的,平滑的,环绕的蚀刻停止结构可以避免在膜和反电极之间的边缘区域或紧固区域处的机械弱点,这是因为避免了裸露棱边的不希望的粗糙度和不规则性。由此可以防止的是,当显著的机械负荷作用到膜上时出现所谓的“机械热点”,即具有很高机械负荷的区域。

横向限制蚀刻过程的蚀刻停止结构因而实现了mems器件的边缘区域的被限定的构造并且因此实现了在mems器件的边缘区域处的膜和反电极的被限定的锚定,由此可以显著减少膜的机械性能的振动或波动。特别地,被限定的、平滑的裸露边缘或裸露边界显著改善了mems器件的机械鲁棒性。在具有两个气隙的mems麦克风的情况下此外可以通过相应的设计调整来容易地调整两个裸露边缘或裸露棱边的相对定位。由此可以例如设定mems麦克风具有更大机械鲁棒性的方向。

因此可以形成具有更高机械鲁棒性的mems麦克风的侧面,该侧面也在运行中经受更高的机械负载。一般来说,这意味着例如mems麦克风的侧部可以设计成具有更高的机械鲁棒性,该侧部面向mems麦克风的声音开口。

在下文中现在借助于图2a-e描述了用于制造在具有层布置220的不同构造方案和蚀刻停止结构240的构造方案的两层布置224、226中的mems器件200的示例性方法100。

为了简化描述,在图2a-e中阴影地示出了在步骤120中还存在于层布置220中的并且在步骤140中被去除的牺牲材料232。除了图2a-e的蚀刻停止结构240的一种填充材料或多种填充材料的构造方案,在这里又可以相应使用图1a-b的实施方案。在图2a-e中所示的层布置220的情况下,可以在第一或第二导电层结构224、226中提供分段,其中这在图2c-d中以示例的方式示出。

正如从图2a-e中的层布置220的示意图中明显的那样,示出了层布置220从边缘区域230-2和邻接的中间区域230-1起直到平面a,该平面平行于图2a-e中的y-z平面布置并且例如展示了布置在载体衬底222上的层布置220的对称平面。

如图2a所示,蚀刻停止结构240具有例如由绝缘层225-1的材料(例如氮化物材料)形成的外部抗蚀刻剂层,以及由第一层结构224的材料(例如多晶或单晶的硅材料)形成的内层。在去除牺牲材料232的步骤140中,再次去除第一和第二分层结构224、226之间的位于裸露区域230-1中的牺牲材料232。此外可以去除中间层227的裸露区段。

在图2b中所示的蚀刻停止结构240的构造方案中蚀刻停止结构240具有由外部的抗蚀刻剂层形成的层序列,例如由例如具有氮化物材料的绝缘层225-1的材料形成的层序列,以及嵌入其中的层,该层例如由牺牲材料层234的材料,例如氧化物材料形成。因此,氮化物材料壁例如用氧化物材料填充,例如用牺牲层232的材料填充,其中壁材料被布置成使得仅该壁材料经受在去除140牺牲材料232时起作用的蚀刻剂234。在去除牺牲材料232的步骤140中,再次去除第一和第二分层结构224、226之间的位于裸露区域230-1中的牺牲材料232。此外可以去除中间层227的裸露区段。

如图2c中所示,第二层结构226(例如构造为可移动膜)具有分段244。第二层结构226的被构造有绝缘材料的分段244在导电的第二层结构226的第一内部区段226-1和第二外部区段226-2之间提供电绝缘或分离。例如被构造为膜的可导电的第二层结构226的分段244具有减小例如在第一和第二导电层结构224、226之间的寄生电容的目的,也就是说,有效电容的份额相对于mems器件200的寄生电容提高并且由此改善了mems器件的信号与噪声特性(snr=信噪比)。

第二层结构226的分段244可以例如被布置成提供在被构造为膜的第二层结构226的有效或可偏移的区段226-1和基本上无效的不可偏移的区段226-2之间的电分离。分段可以例如被实现为环绕的窄沟槽或环绕的窄空隙,环绕的窄沟槽或环绕的窄空隙填充有绝缘材料,并且将第二导电层结构226的第一和第二区段226-1、226-2彼此电分离,但是彼此机械连接。

如图2c中所示,该蚀刻停止结构240具有例如由绝缘层225-1的材料、例如氮化物材料形成的外部的抗蚀刻剂的层,以及由第一层结构224的材料、例如多晶硅材料或单晶硅材料形成的内部的层。在去除牺牲材料232的步骤140中,再次去除第一和第二分层结构224、226之间的位于裸露区域230-1中的牺牲材料232。此外可以去除中间层227的裸露区段。

在载体衬底222上的图2d中所示的层布置220的实施例与图2c中所示的布置的不同之处在于,在此在第一导电层结构224中形成分段,即例如被构造为反电极的第一导电层结构224的分段246。再次提供第一层结构226的分段246以提供第一层结构224的第一内部区段224-1和第二外部区段224-2的电分离,但是其中通过所使用的例如通过两个层225-1、225-2的材料所提供的绝缘材料来维持在第一层结构224的内部区段224-1和外部区段224-2之间的机械连接。又如图2d中所示,又可以使用由具有包围的绝缘层225-1、225-2的第一层结构224形成的蚀刻停止结构240的填充材料结构。

如图2d中所示,该蚀刻停止结构240具有例如由绝缘层225-1的材料、例如氮化物材料形成的外部的抗蚀刻剂的层,以及由第一层结构224的材料、例如多晶硅材料或单晶硅材料形成的内部的层。在去除牺牲材料232的步骤140中,再次去除第一和第二分层结构224、226之间的位于裸露区域230-1中的牺牲材料232。此外可以去除中间层227的裸露区段。

在图2e中所示的层布置220中,例如在中间区域230的中部区域中布置有在第一层结构224和第二层结构226之间的附加的环绕的蚀刻停止结构241,从而在裸露区域230-1暴露时,例如附加的蚀刻停止结构241(该蚀刻停止结构例如用氧化物材料,例如牺牲层232的材料填充)保留。该附加的蚀刻停止结构241现在可以提供例如在第一和第二分层结构224、226之间的中部区域中的机械连接。该机械连接结构241可以以第二层结构226的形式引起膜的柔性或刚性的针对性的变化。关于附加的蚀刻停止结构241的构造方案,蚀刻停止结构240的上述构造方案同样可以适用。

在去除牺牲材料232的步骤140中,再次去除第一和第二分层结构224、226之间的位于裸露区域230-1中的牺牲材料232。此外可以去除中间层227的裸露区段。否则又同样在这里可以使用图1a-b的上述实施方案。

在下文中,现在借助于图3描述了根据一个实施例的用于制造在三层布置220中的mems器件200的示例性方法100。为了简化描述,在图3中,仍然阴影地示出了在步骤120中存在于层布置220中并且在步骤140中被去除的牺牲材料232、332。如从图3中所示的层布置220的示意图显著可以看出,展示了层布置220从边缘区域230-2、330-2和相邻的中间区域230-1、330-1开始直到平面a,该平面平行于图3中的y-z平面布置并且例如展示了布置在载体衬底222上的层布置220的对称平面。

如图3中所示,在mems器件200的制造方法100中,层布置220被提供在载体衬底222上,其中层布置220具有借助于前面的描述所示的第一层结构224和第二层结构226。层布置220现在还具有第三层结构322,其中牺牲材料332布置在第二和第三层结构226、322之间,并且其中第三层结构322具有通向另外的裸露区域330-1的另外的通道开口324。如图3中所示,第三层结构322还可以嵌入两个绝缘层325-1、325-2中。

在去除140牺牲材料232、332的步骤中,现在借助于蚀刻过程通过另外的通道开口342而从另外的裸露区域330-1中去除牺牲材料332,以暴露另外的裸露区域230-1。

如在图3中示例所示,现在仅在层布置220中设置蚀刻停止结构240,而在具有另外的牺牲材料332的另外的中间区域330中没有设置另外的蚀刻停止结构。在去除牺牲材料232、332的步骤140中,现在在层布置220中被设置在那里的蚀刻停止结构240被用作对蚀刻过程的横向限界,而在没有另外的蚀刻停止结构的另外的中间区域330中,通过有效的蚀刻持续时间确定该蚀刻过程,以便在第二和第三层结构226、322之间形成另外的裸露区域330-1。因此在第二和第三层结构226、322之间的另外的边缘区域330-2通过蚀刻持续时间确定。

在图3中所示的实施例中,第一和第三层结构224、322可以例如被构造为刚性的反电极结构,而第二层结构226可以被构造为可移动膜。

在图4所示的实施例的情况下,在第二和第三层结构226、322之间还提供另外的蚀刻停止结构340,另外的蚀刻停止结构将另外的中间区域330划分为另外的裸露区域330-1和横向相邻于此的另外的壁区域330-2。另外的蚀刻停止结构340被用作对蚀刻过程140的横向限界,其中在另外的壁区域330-1中剩余的牺牲材料332被用作第二和第三层结构226、322之间的机械连接或耦合。如图4中所示,第三层结构322还可以嵌入两个绝缘层325-1、325-2中。

为了简化描述,在图4中,以阴影方式示出了在步骤120中仍然存在于层布置220中并且在步骤140中被去除的牺牲材料232、332。正如从图4中的层布置220的示意图中明显的那样,示出了层布置220从边缘区域230-2、330-2和邻接的中间区域230-1、330-1起直到平面a,该平面平行于图4中的y-z平面布置并且例如展示了布置在载体衬底222上的层布置220的对称平面。

在去除牺牲材料232、332的步骤140中,再次去除在第一层结构224和第二层结构226之间或在第二和第三层结构226、322之间的位于裸露区域230-1、330-1中的牺牲材料232、332。此外可以去除中间层227的裸露区段。

在下文中,将描述用于mems器件200的制造步骤的实施例,以获得在提供步骤120中存在的层布置220。根据一个实施例,下面所示的原则上的方法步骤可以例如在提供层布置220的步骤120之前被执行。

因此可以首先将第三层结构322以层或层堆叠的形式形成或施加在载体衬底222,例如半导体衬底上,或形成或施加在被布置在载体衬底222上的例如由牺牲材料形成的绝缘层227上。形成第三层结构322的步骤可以例如借助于沉积过程来执行。随后可以将牺牲材料332施加到第三层结构322上。接着可以将另外的环绕通孔引入到牺牲材料332中直到第三层结构322。最后可以将另外的蚀刻停止结构340引入另外的环绕通孔中,这通过将对蚀刻过程耐受的另外的填充材料结构引入到另外的环绕通孔中来进行。

随后第二层结构226以层或层堆叠的形式被施加到具有另外的蚀刻停止结构的牺牲材料上并且必要时被结构化。该施加例如可以再次借助于沉积过程进行。随后可以将另外的牺牲材料232施加到第二层结构226上,接下来将示例环绕通孔240引入到牺牲材料232中,例如以待形成的蚀刻停止结构240的阴模为形式,直到第二层结构226。如果附加的蚀刻停止结构例如用于机械连接元件被构造到层布置220的中部区域中,相应地还可以在牺牲材料232中形成附加的环绕通孔。随后在环绕通孔中的蚀刻停止结构240并且可选地在一个或多个附加的环绕通孔中的一个或多个附加的蚀刻停止结构通过将对于蚀刻过程耐受的填充材料结构引入相应的环绕通孔中而被形成。

接着第一层结构224以层或层堆叠为形式被形成,即施加和必要时结构化,在牺牲材料232和蚀刻停止结构240或附加的蚀刻停止结构上。因此牺牲材料232和蚀刻停止结构240位于第一层结构224和第二层结构226之间的中间区域230中。

在另外的可选的工艺步骤中(在图4中未示出),根据实施例还可以设置mems器件的其他元件,例如用于第一、第二和第三膜结构224、226、322的接触结构,中间层,绝缘层,具有嵌入的导体线路的绝缘层和/或以及钝化层。

关于其他蚀刻停止结构340的构造方案,关于蚀刻停止结构240的构造方案的上述陈述和解释相应地同样可以适用。关于另外的中间区域330的构造方案,中间区域230的上述构造方案同样可以适用。否则又同样在这里可以使用图1a-b的上述实施方案。

根据一个实施例,在图4中所示的层布置220中,第一和第三层结构224、322可以构造为反电极结构(背板结构),而第二层结构226被构造为可移动或可偏移的膜结构。在这种情况下说的是所谓的“双背板结构”。

根据另一实施例,在层布置220中,第一和第三层结构224、322可以被构造为第一和第二可移动膜结构,第一和第二可移动膜结构例如也可以机械地彼此耦合,并且第二层结构226可以构造为反电极结构。在这种情况下说的是双膜结构。

如图4中进一步示出的,第一环绕壁状蚀刻停止结构240和第二环绕壁状蚀刻停止结构340相对于关于层布置320的主表面320-a的垂直投影至少区段式彼此错开布置。因此,在从第一和第二中间区域230、330去除牺牲材料232、332的步骤140中,得到了具有不同的横向范围或延伸的第一和第二裸露区域230-1、330-1。

如图4中所示,例如第一环绕蚀刻停止结构240具有相比于第二环绕蚀刻停止结构340关于共同的中点更小的半径。如果例如mems器件的层布置220的第一层结构224被称为mems器件220的背侧,则mems器件200的机械鲁棒性由形成有较小半径的第一蚀刻停止结构240从背侧支撑。

因此可以形成具有更高机械鲁棒性的mems麦克风的侧面,该侧面也在运行中经受更高的机械负载。一般来说,这意味着例如mems麦克风的侧部可以设计成具有更高的机械鲁棒性,该侧部面向mems麦克风的声音开口。

现在借助图5a-b示例性地根据另外的实施例描述不同的层布置220和蚀刻停止结构240、340的不同构造方案。

为了简化描述,在图5a-b中,阴影地示出了在步骤120中仍然存在于层布置220中并且在步骤140中被去除的牺牲材料232、332。正如从图5a-b中的层布置220的示意图中明显的那样,示出了层布置220从边缘区域230-2、330-2和邻接的中间区域230-1、330-1起直到平面a,该平面平行于图5a-b中的y-z平面布置并且例如展示了布置在载体衬底222上的层布置220的对称平面。

如图5a中所示,该蚀刻停止结构240具有例如由绝缘层225-1的材料、例如氮化物材料形成的外部的抗蚀刻剂的层,以及由第一层结构224的材料、例如多晶硅材料或单晶硅材料形成的内部的层。如图5a中进一步所示,另外的蚀刻停止结构340具有由第二层结构226的材料形成的层,例如多晶或单晶的硅材料。在去除牺牲材料232、332的步骤140中,再次去除在第一层结构224和第二层结构226之间或在第二和第三层结构226、322之间的位于裸露区域230-1、330-1中的牺牲材料232、332。此外可以去除中间层227的裸露区段。

如图5a中进一步示出的,第一环绕蚀刻停止结构240和第二环绕蚀刻停止结构340相对于关于层布置320的主表面320-a的垂直投影可以至少区段式彼此错开布置。因此,在从第一和第二中间区域230、330去除牺牲材料232、332的步骤140中,得到了具有不同的横向范围或延伸的第一和第二裸露区域230-1、330-1。

如图5a中所示,例如第一环绕蚀刻停止结构240具有相比于第二环绕蚀刻停止结构340关于共同的中点更小的半径。如果例如mems器件的层布置220的第一层结构224被称为mems器件220的背侧,则mems器件200的机械鲁棒性由形成有较小半径的第一蚀刻停止结构240从背侧支撑。因此可以形成具有更高机械鲁棒性的mems麦克风的侧面,该侧面也在运行中经受更高的机械负载。

在图5a中的实施例中,例如第一和第三导电层结构224、322可以被构造为反电极结构,其中第二导电层结构226可以形成为膜结构。在这种情况下说的是双背板结构。

在图5b中所示的实施例中第一和第二环绕壁状蚀刻停止结构240、340由抗蚀刻剂的绝缘材料(例如氮化物材料)形成,其中还在第一和第三层结构224、322之间设置机械连接元件254,该机械连接元件提供了第一和第三层结构224、322中的机械耦合,并且与第二层结构226机械解耦。因此,例如第一和第三层结构224、322被构造为可移动的膜结构,可移动的膜结构通过连接元件254彼此机械耦合,并且相对于构造为刚性反电极的第二层结构226可偏移。在这种情况下,是指具有单个反电极结构的双膜结构。机械连接元件又由对于蚀刻过程耐受的材料(例如氮化物材料)构造。

如图5b中所示,例如第一环绕蚀刻停止结构240具有相比于第二环绕蚀刻停止结构340关于共同的中点更小的半径。如图5b中进一步所示,第二层结构226还可以嵌入两个绝缘层326-1、326-2中。

图6a-c现在在俯视图中示出层布置220的实施例,其中第一层结构224和第二层结构226是圆形的,并且环绕蚀刻停止结构240还相应地是圆形布置的。此外,例如在第一层结构224中的层布置具有分段244,该分段又形成为圆形环绕并且除了接触区域之外是闭合的。提供接触元件或电极结构260、262以电接触第一和第二层结构226。

在图6b中现在示出了图6a中标记的区域的放大图示,其中分段244向外引导以将具有分段的层结构连接到电极结构260。如图6b的放大视图所示,例如由于技术原因可以是环绕的壁状蚀刻停止结构240例如在具有分段244的其他现有的交叉点处中断。

可以提供环绕的壁状蚀刻停止结构240的这种中断,以便在制造或蚀刻用于壁状蚀刻停止结构240的沟槽时避免损坏或损害层布置220的已经存在的分段244。在无中断(或无多个中断)时,可能以其他方式在沟槽的蚀刻过程中,对在具有分段240的其它现存的交叉点或接触点处的环绕的壁状蚀刻停止结构240,进行分段240的部分蚀刻,也就是说,如果分段240在蚀刻过程的这样的交叉点处作为停止层是有效的。通过在具有分段244的在壁状蚀刻停止结构240的其它存在的交叉点处设置中断,因此可以防止蚀刻过程中的分段244的损伤和因此产生的电泄漏或导出也或者机械稳定性的降低。

如现在在图6a的标识区域的图6c的放大视图所示,壁状蚀刻停止结构240的布置在那里的端部或端段可以附加地向外弯曲构造。

壁状蚀刻停止结构240的端段的这种向外弯曲在具有分段244的其他现有交叉点处的中断点处防止或至少减小壁状蚀刻停止结构240的边缘或端段处的机械应力集中。因此壁状抗蚀停止结构240的弯曲端段可以在蚀刻停止结构240的这些区域中引起应力消除。

图7a-b示出了层布置220的另一实施例,层布置具有蚀刻停止结构240的另一构造方案。

如在图7a的俯视图中所示,第一层结构224具有环绕的完全闭合的分段244,其中完全闭合的环绕的壁状蚀刻停止结构240例如由第一层结构224的材料形成,但是或者也可以由其它的抗蚀刻剂的材料形成。第二层结构226例如嵌入在绝缘层225-1、225-2中,并且因此与第一层结构224的第二区段224-2电分离。

根据另一实施例,由绝缘层225-1、225-2包围的第二层结构226也可以电连接到第一层结构224的第二区段224-2,其中第二层结构226和第一层结构224的第二区段224-2又可以借助于分段244与第一层结构224的第一区段224-1电分离。这可以有助于减小在第一层结构224和第二层结构226的边缘区域处的寄生电容。

如现在图7a-b中进一步所示,用于第一层结构的第一有效区域224-1的电极结构260从上方被引导到该第一区域224-1上,并且利用绝缘材料,例如氧化物材料(牺牲材料)与第一层结构224的第二区段224-2电分离。

此外,在图7a-b中展示了平行于y-z平面的对称平面a,而剖面b由平行于x-y平面的层布置220表示。

接触结构或电极结构260被设置,以便将第一层结构224的第一区段224-1例如电接触例如被构造为膜的第一层结构224的可偏移的有效区段224-1。由于第一层结构224的第一区域224-1的电接触的这种分离的形成,可以避免环绕壁状蚀刻停止结构240和分段244的中断,即,蚀刻停止结构240和分段244可以分别完全环绕以及完全闭合地(即没有中断地)构造。

第一层结构224的第一区段224-1的这些外部设置的电极结构260实现了保持例如被构造为膜的第一层结构224的轴线对称或轴向对称,这通过电极结构260在内部的接触区域260-a处从第一层结构224的内部区段224-1经由分段244和蚀刻停止结构240,即在空间上与分段和蚀刻停止结构分开,向外向着电极结构260的外部接触区域260-b进行引导。不同于图6a的示意,其中分段被构造成设置层结构224的外部区域或边缘区域处的第一层结构224的第一区段224-1与电极结构260的电连接,在图7a-b中所示的实施例中,电极结构260直接与第一层结构224的第一区段224-1电接触,以便能够防止第一层结构224的环绕分段244的中断,并且因此也防止壁状构造的蚀刻停止结构240的中断。由此可以实现例如被构造为可移动膜的第一层结构224的机械稳定性或鲁棒性的进一步增加。此外,通过例如盘形膜224的完全轴线对称或轴对称的设计可以实现进一步减少寄生效应。

图8a-b现在示出了根据另一实施例的mems器件200的层布置220,具有所谓的双膜结构224、322和单个反电极结构226和具有蚀刻停止结构240、340的另外的构造方案。

如图8a的俯视图和图8b的局部剖视图中所示,第一和第二环形壁状蚀刻停止结构240和340分别由抗蚀刻剂的材料形成。因此壁状蚀刻停止结构240例如可以由第一层结构224的材料,例如半导体材料,形成,而第二蚀刻停止结构340可以由围绕第二层结构326-1、326-2的两个绝缘层226的材料,即例如氮化物材料,形成。然而,第一和第二蚀刻停止结构240、340也可以由不同的抗蚀刻剂的材料形成。此外,例如构造为可移动膜的第一层结构224具有分段244,其中第一层结构224的被构造有绝缘材料的分段244在导电的第一层结构224的第一内部区段224-1和第二外部区段224-2之间提供电绝缘或分离。第一层结构224的分段244可以例如被布置成提供在被构造为膜的第一层结构224的有效或可偏移的区段224-1和基本上无效的不可偏移的区段224-2之间的电分离。

层布置220现在还具有第三层结构322,第三层结构又具有分段245。第三层结构322的被构造有绝缘材料的分段245在导电的第三层结构322的第一内部区段322-1和第二外部区段322-2之间提供电绝缘或分离。例如被构造为膜的可导电的第三层结构322的分段245可以例如被布置成提供在被构造为膜的第三层结构322的有效或可偏移的区段322-1和基本上无效的不可偏移的区段322-2之间的电分离。

分段244、245可以例如分别被实现为环绕的窄沟槽或环绕的窄空隙,环绕的窄沟槽或环绕的窄空隙填充有绝缘材料,以便一方面获得相邻区段的电分离,但是获得相邻区段的机械连接。

此外,在第一层结构224的第一内部区段224-1的边缘区域中提供另外的环绕的或闭合的分段244-a,以便将第一层结构224的第一区段224-1内的另外的区域224-3定义为与其电绝缘的第三区段或岛区段224-3。具有包围的分段245的第三区段224-3与第一层结构224的第一区段224-1中的分段244相邻布置。岛区段224-3的面积小于第一层结构的第一区段224-1的面积的10%、5%或1%。

此外,机械和电连接元件255设置在第三区段224-3(岛区段)和第三层结构322的第一区段322-1之间,其提供了第一层结构224的第三区段224-3和第三层结构的第一区段322-1的电耦合。

导电连接元件255可以例如被构造为导电柱或作为从第一层结构224的岛区域224-3向着第三层结构322的第一有效区段322-1的电馈通(via)。分段244-a被设置在分段244内或在第一层结构224的第一区段224-1内,以便为电极结构260的电接触区域260-a提供接触区域。

第一和第三层结构224、322可以例如形成为可移动膜结构,可移动膜结构机械地通过另外的可选的连接元件(在图8a-b中未示出,参见图5b的连接元件254)相互耦合,并且相对于被构造为相对刚性的反电极的第二层结构226可偏移。在这种情况下,说的是具有单个反电极结构的双膜结构。第二层结构226还可以被两个绝缘层326-1、326-2围绕或嵌入其中。

如现在还在图8a-b中所示,具有用于第一层结构224的第三区段224-3(岛区域)的接触区域260-a的电极结构260从上方接近到该第三区域224-3,并且利用绝缘材料,例如氧化物材料与第一层结构224的第二区段224-2电分离。

此外,在图8a-b中展示了平行于x-z平面的平面a,而剖面b由平行于x-y平面的层布置220表示。从图8a-b中明显的是,图8b的局部剖视图仅表示平行于x轴或沿x轴的层布置220的延伸的一部分。关于图7a-b中的电极结构260的实施方案相应地适用于图8a-b的电极结构260。

图9现在示出了mems器件200的层布置220的以部分横截面布置为形式的另一实施例,根据另一实施例具有所谓的“双膜结构”224、322和单个反电极结构226以及蚀刻停止结构240、340。

在图9中又展示了平行于y-z平面的对称平面a,而剖面b由平行于x-y平面的层布置220表示。从图9中明显的是,局部剖视图仅表示平行于x轴或沿x轴的层布置220的延伸的一部分。

如图9的局部剖视图中所示,第一和第二环绕壁状蚀刻停止结构240、340分别由抗蚀刻剂的材料形成。因此壁状蚀刻停止结构240例如可以由第一层结构224的材料,例如半导体材料(例如多晶硅),形成,而第二蚀刻停止结构340可以由围绕第二层结构326-1、326-2的两个绝缘层226的材料,即例如氮化物材料,形成。然而,第一和第二蚀刻停止结构240、340也可以由不同的抗蚀刻剂的材料形成。此外,例如构造为可移动膜的第一层结构224具有分段244,其中第一层结构224的被构造有绝缘材料的分段244在导电的第一层结构244的第一内部区段224-1和第二外部区段224-2之间提供电绝缘或分离。第一层结构224的分段244可以例如被布置成提供在被构造为膜的第一层结构224的有效或可偏移的区段224-2和基本上无效的不可偏移的区段224-2之间的电分离。第二层结构226还具有分段246,第二层结构例如被构造为反电极或双膜结构的中心定子,其中第二层结构226的被构造有绝缘材料的分段246在第二层结构226的第一内部区段226-1和第二外部区段226-2之间提供电绝缘或分离。

层布置220现在还具有第三层结构322,第三层结构又具有分段245。第三层结构322的被构造有绝缘材料的分段245在导电的第三层结构322的第一内部区段322-1和第二外部区段322-2之间提供电绝缘或分离。

分段244、245、246可以例如分别再次被实现为环绕的窄沟槽或环绕的窄空隙,环绕的窄沟槽或环绕的窄空隙填充有绝缘材料,以便一方面获得相邻区段的电分离,但是还获得相邻区段的机械连接。

此外,机械和电连接元件255'设置在第二层结构226的第二区段226-2和第三层结构322的第一区段322-1之间,以便获得第二层结构226的第二区段226-2和第三层结构的第一区段322-1的电耦合。导电连接元件255'可以例如被构造为导电柱或作为从第二层结构的外部第二区段226-2向着第三层结构322的第一有效区段322-1的电馈通(via)。

第一和第三层结构224、322可以例如形成为可移动膜结构,可移动膜结构机械地通过另外的可选的连接元件(在图9中未示出,参见图5b的连接元件254)相互耦合,并且相对于被构造为相对刚性的反电极的第二层结构226可偏移。在这种情况下说的是具有单个反电极结构226的双膜结构224、322。除了具有连接元件255'的连接区域之外,第二层结构226还可以由两个绝缘层326-1、326-2包围或嵌入其中。

如现在还在图9中所示,具有用于第一层结构224的第一区段224-1的接触区域260-a的电极结构260从上方接近到该第一区域224-1,并且利用绝缘材料,例如氧化物材料与第一层结构224的第二区段224-2电分离。此外,图9中示出了另外的电极或接触结构261、263,其中电极结构261连接到第二电极结构226的第二区段226-2,并且电极结构263电连接到第三电极结构322的第二区段322-2。

图9因此示出了mems器件200的层布置220的实施例,其中进行第一电极结构的第一区段224-1的直接接触,而第三电极结构的第一区段322-1通过导电柱形连接元件255实现与第二层结构226的第二外区段226-2并且在那里与另外的电极结构261的接触。

通过图7a-b、8a-b和9中所示的第一层结构224的第一区域的224-1的电接触的构造方案或在图8a-b和9中另外所示的第三层结构322的第一区域322-1的电接触的构造方案,可以避免环绕壁状蚀刻停止结构240、340和分段244、245或246的其它必要的中断,即,蚀刻停止结构240、340和分段可以分别完全环绕以及完全闭合地,也就是没有中断地,构造。

外部设置的电极结构由此实现了维持示例性圆形构造的层结构224、226和322的轴线对称或轴对称。

现在下面借助图10描述mems器件200的实施例。

mems器件200例如在载体衬底222上具有层布置220,其中层布置220具有第一层结构224和第二层结构226,其中,在第一层结构224和第二层结构226之间的裸露区域被暴露,其中在第一层结构224和第二层结构226之间布置有在边缘区域230-2中的牺牲材料,其中,在第一层结构224和第二层结构226之间延伸的抗蚀刻剂的壁结构240、241、340将裸露区域230-1与横向相邻于此的边缘区域230-2隔开,并且其中在边缘区域中存在的绝缘材料被用于第一层结构224和第二层结构226之间的机械连接。

根据一个实施例,抗蚀刻剂的壁结构240、241、340被布置作为围绕裸露区域230-1的环绕壁区域。

根据一个实施例,层布置220在裸露区域230-1中具有布置在第一层结构224和第二层结构226之间的附加的抗蚀刻剂的壁结构241。

根据一个实施例,第一层结构224被构造为刚性反电极结构,其中第二层结构226被构造为可偏移的膜结构。

根据一个实施例,层布置220具有第三层结构322,其中在第二和第三层结构226、322之间的另外的裸露区域被暴露,其中在第二和第三层结构226、322之间的另外的边缘区域330-2中布置有绝缘材料,其中在第二和第三层结构226、322之间延伸的抗蚀刻剂的壁结构340将另外的裸露区域与横向相邻于此的另外的边缘区域330-2隔开,其中在另外的边缘区域330-2中存在的绝缘材料被用于第二和第三层结构226、322之间的机械连接。

根据一个实施例另外的抗蚀刻剂的壁结构340被布置作为围绕在第二和第三衬底结构226、322之间的另外的裸露区域330-1的另外的环绕壁区域。

根据一个实施例,另外的抗蚀刻剂的壁结构340具有由多个填充材料层形成的另外的层序列。

根据一个实施例,相邻于裸露区域230-1的抗蚀刻剂的环绕的壁结构240和相邻于另外的边缘区域330-2的另外的环绕的抗蚀刻剂的壁结构241被布置为横向彼此错开。

根据一个实施例,第一和第三层结构224、322被构造为反电极结构,其中第二层结构226被构造为在反电极结构之间的可偏移的膜结构。

根据一个实施例,第一和第三层结构224、322被构造为第一和第二膜结构,其中第二层结构226被构造为布置在第一和第二膜结构之间的反电极结构。

mems器件300可以根据上面描述的方法100制造,其中图1至图9中的那里的实施方案同样适用于图10所示的mems器件的实施例。

在下文中,再次描述用于制造mems器件200或为其提供的层布置220的本方法的实施例。

因此,壁状构造的蚀刻停止结构240、241、340由相关联的层结构的相同材料形成,也就是说,由第一、第二或第三层结构的材料形成,或由另一种对于蚀刻过程耐受的材料形成。

牺牲层材料可以例如具有氧化硅并且用氢氟酸(hf)蚀刻。在这种情况下,壁状的蚀刻停止结构240、241、340的位于更外部或外部的与在蚀刻过程中所使用的蚀刻剂接触的区段例如具有多晶硅材料或氮化硅材料。

壁状蚀刻停止结构240、241、340可以例如包括绝缘材料并且以绝缘方式构造在相应相邻的层结构224、226、322之间,以便避免相邻层结构之间的短路,即例如在膜结构和反电极结构之间的短路。

如果在层结构224、226中的一个层结构中设置有分段322,并且壁状蚀刻停止结构240、241、340具有导电材料,并且导电材料例如与层结构224、226、322中的一个层结构电连接,则环绕的蚀刻停止结构240、241、340可以例如布置在分段区域内。

如果壁状蚀刻停止结构240、241、340由电介质材料形成,则蚀刻停止结构240、241、340可以从电支点起布置在分段区域内或分段区域外。

根据实施例,壁状蚀刻停止结构240、241、340可以连续地或基本上连续地构造有小的不连续性或中断。在环绕的蚀刻停止结构240、241、340中设置中断的情况下蚀刻停止结构240、241、340的单个端部区域或边缘区域可以是弯曲构造的,例如是向外弯曲构造的。

蚀刻停止结构240、241、340可以例如具有与衬底222中的腔223相同的基本形式或轮廓或几乎相同的轮廓,其中轮廓例如是圆形构造的,但也可以具有不同的形状,例如正方形,具有圆角的矩形。

此外,附加的蚀刻停止结构241可以设置在用于限定裸露区域的相同中间空间或中间区域中,即,在环绕的蚀刻停止结构240内,以便例如在第一层结构224和第二层结构226之间,即在膜结构和反电极结构之间,形成以机械连接元件为形式的一个或多个锚固点。

如果例如mems器件形成为双反电极麦克风(双背板麦克风),则可以构造具有不同半径的第一或第二裸露区域或气隙,以便在麦克风的前侧和后侧之间引入机械鲁棒性的所期望的不对称性。因此,邻接具有较小半径的气隙的层结构相对于机械负载具有通常较高的机械鲁棒性。

此外,在具有两个位于外部的层结构224、322和布置在其间的另外的层结构226的配置的情况下,可以在两个相邻的层结构之间设置壁状的蚀刻停止结构,以便限定裸露边缘区域,而在另外两个层结构之间的另外的裸露边缘区域例如通过蚀刻持续时间来限定。

在具有两个层结构的层布置中,层结构可以形成膜结构并且另外的层结构可以形成反电极结构。在具有三个层结构的层布置中,膜结构可以位于其间地布置在两个反电极结构之间,其中根据另一种配置,可以设置具有位于其间的反电极结构的两个膜结构。这两个膜结构还可以机械彼此连接。

描述了可以单独使用或与本文描述的特征和功能组合使用的本发明的另外的实施例和方面。

按照第一方面,用于mems器件200的制造方法100具有以下步骤:在载体衬底222上提供层布置220,其中层布置220具有第一层结构224和第二层结构226,其中在第一层结构224和第二层结构226之间的中间区域230中布置有牺牲材料232,其中在第一层结构224和第二层结构226之间延伸的蚀刻停止结构240将中间区域230划分为裸露区域230-1和与裸露区域横向相邻的壁区域230-2,并且其中层结构224、226中的至少一个层结构具有通向裸露区域230-1的通道开口242,并且借助于蚀刻过程通过通道开口242而从裸露区域230-1中去除牺牲材料232以暴露裸露区域230-1,其中蚀刻停止结构240被用作对蚀刻过程的横向限界,并且其中在边缘区域230-2中存在的牺牲材料232被用作第一层结构224和第二层结构226之间的机械连接。

根据参考第一方面的第二方面,在制造方法100中,蚀刻停止结构240可以被布置为围绕层布置220中的裸露区域230-1的环绕壁区域。

根据参考第一方面的第三方面,在制造方法100中,层布置220在中间区域230中可以具有闭合的附加的蚀刻停止结构241,其在第一层结构224和第二层结构226之间延伸。

根据参考第一方面的第四方面,在制造方法100中,在提供层布置220的步骤120之前,执行以下步骤以形成层布置220:在载体衬底222上形成第二层结构226,将牺牲材料232施加到第二层结构226上,将环绕通孔引入到牺牲材料232中直到第二层结构226,通过将对于蚀刻过程耐受的填充材料结构引入到环绕通孔中,在环绕通孔中形成蚀刻停止结构240,并且在牺牲材料232和蚀刻停止结构240上形成第一层结构。

根据参考第四方面的第五方面,制造方法100还可以具有以下步骤:通过将由多个填充材料形成的层序列引入到环绕通孔中来形成蚀刻停止结构240。

根据参考第四方面的第六方面,制造方法100还可以具有以下步骤:将附加通孔引入到牺牲材料232中直到第二层结构226;并且通过将对于蚀刻过程耐受的附加填充材料结构引入到附加通孔中,在附加通孔中形成附加蚀刻停止结构240-1。

根据参考第一方面的第七方面,在制造方法100中,可以借助于使用蚀刻剂的各向异性蚀刻过程执行去除牺牲材料232的步骤140。其中,蚀刻剂具有蚀刻速率,蚀刻速率对于牺牲材料232比对于蚀刻停止结构240的材料大至少10倍。

根据参考第一方面的第八方面,在该方法中第一层结构224可以被构造为反电极结构,并且第二层结构226可以被构造为可偏移膜结构。

根据参考第一方面的第九方面,在制造方法100中,第一层结构224可以构造为可偏移膜结构,并且第二层结构226可以构造为反电极结构。

根据参考第一方面的第十方面,在制造方法100中,层布置220可以具有第三层结构322,其中在第二层结构226和第三层结构322之间的另外的中间区域330中布置有另外的牺牲材料332,并且其中第三层结构322具有通向另外的裸露区域330-1的另外的通道开口342,并且其中借助于蚀刻过程通过另外的通道开口342而从另外的裸露区域330-1去除另外的牺牲材料332,以暴露另外的裸露区域330-1。

根据参考第十方面的第十一方面,在制造方法100中,可以在第二层结构226和第三层结构322之间布置有另外的蚀刻停止结构340,另外的蚀刻停止结构将另外的中间区域330划分为另外的裸露区域330-1和与另外的裸露区域横向相邻的另外的边缘区域330-2,其中另外的蚀刻停止结构340被用作对蚀刻过程的横向限界,并且其中在另外的边缘区域320-2中剩余的牺牲材料332被用作第二层结构226和第三层结构322之间的机械连接。

根据参考第一方面的第十二方面,在制造方法100中,可以在执行提供层布置220的步骤120之前执行用于形成层布置220的下述步骤:在载体衬底222上形成第三层结构,将牺牲材料332施加到第三层结构322上,将环绕通孔引入到牺牲材料中直到第三层结构322,通过将对于蚀刻过程耐受的另外的填充材料结构引入到另外的环绕通孔中,在另外的环绕通孔中形成另外的蚀刻停止结构340,在牺牲材料332和另外的蚀刻停止结构241上形成第二层结构,将牺牲材料232施加到第二层结构226上,将环绕通孔引入到牺牲材料232中直到第二层结构226,通过将对于蚀刻过程耐受的填充材料结构引入到环绕通孔中,在环绕通孔中形成蚀刻停止结构240,并且在牺牲材料232和蚀刻停止结构240上形成第一层结构。

根据参考第十二方面的第十三方面,在制造方法100中,另外的蚀刻停止结构340可以被布置作为围绕另外的裸露区域330-1的另外的环绕壁区域。

根据参照第十三方面的第十四方面,制造方法100还可以具有以下步骤:通过将由多个填充材料形成的层序列引入到另外的环绕通孔中来形成另外的蚀刻停止结构241。

根据参考第十方面的第十五方面,在制造方法100中,在第一中间区域230中的环绕的第一蚀刻停止结构240和在另外的中间区域330中的环绕的第二蚀刻停止结构241可以被布置为横向彼此错开。

根据第十六方面,mems器件200可以具有以下特征:在载体衬底上的层布置220,其中层布置220具有第一层结构224和第二层结构226,其中,在第一层结构224和第二层结构226之间的裸露区域被暴露,其中在第一层结构224和第二层结构226之间的边缘区域230-2中布置有牺牲材料,其中在第一层结构224和第二层结构226之间延伸的抗蚀刻剂的壁结构240、241、340将裸露区域230-1和与裸露区域横向相邻的边缘区域230-2隔开,并且其中在边缘区域中存在的绝缘材料被用于第一层结构224和第二层结构226之间的机械连接。

根据参考第十六方面的第十七方面,在mems器件200中抗蚀刻剂的壁结构240、241、340可以被布置为围绕裸露区域230-1的环绕壁区域。

根据参考第十六方面的第十八方面,在mems器件200中层布置220在裸露区域230-1中可以具有布置在第一层结构224和第二层结构226之间的附加的抗蚀刻剂的壁结构241。

根据参考第十六方面的第十九方面,在mems器件200中第一层结构224可以被构造为刚性反电极结构,并且第二层结构226可以被构造为可偏移膜结构。

根据参考第十六方面的第二十方面,在mems器件200中,层布置220可以具有第三层结构322,其中在第二和第三层结构226、322之间的另外的裸露区域被暴露,其中在第二和第三层结构226、322之间的另外的边缘区域330-2中布置有绝缘材料,其中在第二层结构226和第三层结构322之间延伸的抗蚀刻剂的壁结构340将另外的裸露区域和与另外的裸露区域横向相邻的另外的边缘区域330-2隔开,其中在另外的边缘区域330-2中存在的绝缘材料被用于第二层结构226和第三层结构322之间的机械连接。

根据参考第二十方面的第二十一方面,在mems器件200中另外的抗蚀刻剂的壁结构340可以被布置为围绕在第二衬底结构226和第三衬底结构322之间的另外的裸露区域330-1的另外的环绕壁区域。

根据参考第二十方面的第二十二方面,在mems器件200中另外的抗蚀刻剂的壁结构340可以具有由多个填充材料层形成的另外的层序列。

根据参考第十六方面的第二十三方面,在mems器件200中相邻于裸露区域230-1的环绕的抗蚀刻剂的壁结构240和相邻于另外的边缘区域330-2的环绕的另外的抗蚀刻剂的壁结构340可以被布置为横向彼此错开。

根据参考第十六方面的第二十四方面,在mems器件200中第一层结构224和第三层结构322可以被构造为反电极结构,并且第二层结构226可以被构造为位于反电极结构之间的可偏移膜结构。

根据参考第十六方面的第二十五方面,在mems器件300中第一层结构224和第三层结构322可以被构造为第一膜结构和第二膜结构,并且第二层结构226可以被构造为布置在第一膜结构和第二膜结构之间的反电极结构。

尽管已经结合装置描述了一些方面,但显然的是,这些方面也表明对相应方法的描述,因此框或装置的器件也被理解为相应的方法步骤或方法步骤的特征。类似地,结合方法步骤或作为方法步骤被描述的方面也表示相应装置的相应块或具体情况或特征的描述。

上述的实施例仅表示本发明的原理的展示。显然的是,其它的专业人员能够明白这里所描述的装置和具体情况的变型方案和变体方案。因此目的是,本发明仅由所附权利要求的保护范围来限制,而不是由借助于实施例的描述和解释而在这里呈现的具体细节来限制。

再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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