实施例涉及用于封闭通向部件的空腔的进入开口的方法，例如mems部件的释放开口或mems麦克风，其中空腔可以例如具有大气负压，并且还在相应的mems部件(mems＝mikro-elektromechanicalsystem)上具有带大气负压的封闭空腔。实施例特别涉及一种制造方法，用于生产在mems部件的层结构或膜结构处的进入开口的特别设计的局部封闭元件，其中，空腔与层结构邻接地布置。因此，实施例涉及一种严密封闭的双膜麦克风(英语：sealeddouble-membranemicrophone)或真空麦克风，其具有布置在载体衬底上的双膜布置和位于双膜布置之间的对电极结构，其中，这两个膜元件之间的空腔具有大气负压或真空并且被严密地密封。
背景技术：
mems部件等(例如声学mems传感器或mems麦克风)由功能决定是开放的部件并因此暴露于周围环境，以便例如捕捉以环境中的声压变化形式呈现的音调、噪声等等。因此，这种mems部件通常承受着粗放的环境条件，例如机械负载、冲击和高声压。为了防止mems部件(例如声学mems传感器)的功能故障或效能降低，mems部件的所有元件并且尤其是可机械移动的元件应当具有充分的机械鲁棒性，以便在应用中，例如在智能电话、笔记本电脑等移动设备之中在预设的使用寿命期间维持所需要的功能性。
这尤其适用于以下mems部件，其具有带大气负压或真空的空腔，在空腔处应严密地封闭了通向空腔的小型进入开口，并且即使在粗放的环境条件下，这种严密封闭也应当安全且可靠地保持mems部件的所需要的功能性。
技术实现要素：
因此，对于mems部件(例如压力传感器、声学mems传感器或mems麦克风)并且对于相应的制造方法需要以下设计，其中mems部件的空腔一方面可以以高机械鲁棒性被封闭，其中还保持了mems部件的功能性，例如声学表现。
该需求可以通过在此的独立权利要求的主题来满足。在从属权利要求中定义了本方案的改进方案。
根据一个实施例，用于封闭通向空腔的进入开口的方法包括以下步骤：提供具有第一层结构的层布置和与第一层结构邻接地布置的空腔，其中第一层结构具有通向空腔的进入开口；执行cvd层沉积，以便在具有进入开口的第一层结构上形成具有层厚度d240的第一覆盖层；以及执行具有第一子步骤和第二子步骤的hdp层沉积，以便在第一覆盖层上形成第二覆盖层；其中在第一子步骤中，在第一覆盖层上发生衬垫材料层的沉积，其中在第二子步骤中，在进入开口上方的区域中实现衬垫材料层的以及第一覆盖层的局部背向溅射，并且其中第一子步骤和第二子步骤交替地且多次重复地执行。
根据一个实施例，mems部件包括层布置，层布置具有第一层结构和与第一层结构邻接地布置的空腔，其中第一层结构具有通向空腔的进入开口，并且包括用于在通孔处形成局部封闭元件的结构化覆盖层堆叠，其中局部封闭元件具有带cvd层和hdp层的层序列。
以下实施方式例如涉及用于封闭mems部件的空腔的方法，mems部件例如呈现具有严密封闭的双膜配置的真空麦克风的形式，但应注意，这些实施方式同样能用于任何部件或mems部件，其中在与空腔邻接地布置的层结构中应以可靠的方式严密地封闭至少一个或多个进入开口。
mems部件(例如mems麦克风)，例如由一系列层或层结构形成，其中不同的层分别可以具有半导体材料，例如多晶或单晶硅等，或者具有绝缘材料，例如氮化硅或氧化硅等。此时，氧化硅材料例如用作牺牲层的材料，其中在mems部件的制造过程结束时，利用蚀刻剂从定义的裸露区域去除牺牲层材料，以便获得清空的裸露区域或空腔又或者气隙。裸露区域或空腔的裸露也称为释放过程或者释放蚀刻。为此，在与要形成的空腔邻接的层结构中设置一个或多个或大量进入开口，从而所施加的蚀刻剂可以从外部通过层结构的进入开口进入到裸露区域中并且从裸露区域或者从空腔移除牺牲层。
再次指出，本方案同样能用于具有任何牺牲层和半导体材料的mems部件的其他任意设计方案。
在一些mems应用中，现在需要将通向空腔的层结构中的进入开口严密地封闭，这例如可以是发生于mems麦克风、压力传感器等情况下。因此，例如高灵敏度mems麦克风具有彼此分开布置的两个可移动膜结构，其中相对刚性的对电极结构(也成为：backplate)布置在膜结构之间。因此，这两个膜结构可以形成空腔，其可以特别是对于高灵敏麦克风具有大气负压或可能的高度真空，使得在机械互连的膜结构发生偏移时基本上相对于对电极结构不出现机械衰减。
根据实施例，现在借助两级的沉积过程实现通向空腔的层结构的进入开口可靠的严密封闭。因此，首先执行cvd沉积(cvd＝化学气相沉积)，以便在第一层结构上形成具有第一层厚度d240的第一覆盖层和一个或多个进入开口。在cvd沉积中，在第一层结构上可施加例如氧化物材料(如氧化硅)又或者氮化物材料(如氮化硅材料)，其中在进入开口处，产生所施加的材料的悬垂区域产生在进入开口的边缘处，这样选择施加的第一覆盖层的层厚度d240，使得该厚度在进入开口的最小内直径或“净”直径d230的0.3和1.0倍之间的范围内并处于进入开口的最小内直径d230的大约0.5倍。在具有所考虑到的在施加的第一覆盖层的层厚度d240与进入开口的最小内直径d230之间的尺寸比的cvd层沉积中，获得cvd层，其在相应的进入开口的上方的中间区域中具有在进入开口的边缘处的悬垂并且因此所施加的cvd层在相应的进入开口的中间区域中具有渐缩部，但是其没有设置进入开口的可靠的严密密封或封闭。
在用于第一覆盖层的cvd施加过程之后，现在还执行hdp层沉积(hdp＝高密度等离子体)，其中该hdp层沉积分割成两个hdp子步骤，以形成第一覆盖层上的第二覆盖层。在hdp层沉积的第一子步骤中，在第一覆盖层上实施衬垫材料层，例如具有氮化物或氧化物材料的衬垫材料层，其中，在第二子步骤中，衬垫材料层以及在通孔上方的区域中的第一覆盖层并且特别是在进入开口处的第一覆盖层的“渐缩区域”处实现部分背向溅射，即借助溅射去除材料。hdp层沉积的第一子步骤和第二子步骤现在交替(或彼此分离的)并且多次重复执行。
根据实施例，特别地“调整”的hdp层沉积过程两级地、即以第一子步骤和第二子步骤来执行，其中首先实现衬垫沉积，其基本上没有背向溅射功率(无偏压)地执行。因此，在hdp沉积过程中，充分地利用了衬垫材料的良好边沿覆盖，而在第二子步骤中，所施加的衬垫材料层以及在通孔上方的区域中的第一覆盖层(cvd层)实现部分背向溅射，因为hdp过程的背向溅射尤其发生于倾斜边沿的区域中，即在要封闭的进入开口处的cvd层的核心区域中。因此，在本hdp层沉积中，所施加的层结构的背向溅射与衬垫材料沉积交替进行。
通过将hdp沉积材料施加与衬垫材料层的部分hdp材料去除(＝背向溅射)分离，并且主要是与在通孔上方的区域中的第一覆盖层分离，在进入开口处可以完全封闭cvd层中的渐缩部的核心区域。根据本实施例的经调整的hdp过程因此具有施加部分和材料去除部分，由此在相应的进入开口处可以完全且严密地封闭在cvd覆盖层中的剩余渐缩区域。
根据实施例，在执行hdp层沉积140时还可以在第一子步骤之前执行初始步骤，其中在初始步骤中，在通孔区域中实现第一覆盖层的部分背向溅射。可以这样选择hdp层沉积的过程参数，以在初始步骤中设定所使用的过程气体的组分，从而至少以减少的材料施加或者可选地甚至没有材料施加地来执行背向溅射。
因此，该过程序列还可以以在之前沉积的cvd层上的溅射步骤(＝初始步骤)来开始。此时，随后交替地(或者彼此分离)并且例如多次重复地执行hdp层沉积的第一子步骤和第二子步骤。
可选地，现在可以利用另一个cvd过程施加另一个覆盖或密封层，其例如由氮化硅材料制成，从而还在现有层堆叠的上侧处设置另一个严密的密封层。随后，例如利用可选的蚀刻过程来使得所产生的、施加到第一层结构和存在于第一层结构中的进入开口上的覆盖层堆叠结构化，以便获得在第一层结构中的每个进入开口处的通向空腔的各一个封闭元件(即：sealingplug密封塞)。
由于在hdp过程中存在高度真空(即：hochvakuum)或者在过程区域中存在高度的大气负压，在严密地封闭第一层结构中的进入开口时还在空腔中产生并且在严密封闭之后也维持相应的高度真空或者相应的高度大气负压。
此外，通过所提出的实施方式，可以在cvd施加过程或者在随后的hdp施加过程中在空腔内部仅仅以极少的比例沉积引入的层材料，从而基本上没有引起位于空腔中的mems元件，例如两个膜和/或对电极的功能改变。此外，通过在进入开口的区域中在第一层结构处获得的，单独布置的小封闭元件(密封塞)不影响所产生的mems部件的功能。在此，封闭元件的数量和位置取决于前面的裸露过程或释放过程，该裸露过程或释放过程用于从空腔内部的区域移除牺牲材料。
因此，根据实施例，在封闭通向空腔的进入开口时，该操作可以在高度真空下执行，从而可以在空腔中获得所产生的高真空。此外，封闭元件可以依据制造需要而被构造为，在移动应用中可以承受在使用期间对于麦克风来说典型的环境条件，而没有显示出故障或者能效降低。此外，甚至可以可靠地实现相对于潮气的严密封闭。此外，所产生的mems部件(即例如mems麦克风或mems传感器)的机械以及电气特性和功能不由于所施加的封闭元件而改变或无实质上的改变。
因此，实施例通过层结构实现了通向空腔的进入开口、即无底部开口的封闭，这由此实现，即所描述的材料施加过程，即由cvd和hdp过程构成的序列被如下地执行，使得材料施加基本上仅仅直到通孔的或者通向空腔的进入开口的侧壁区域中。
因此，穿过层结构通向空腔和其封闭元件的进入开口可以布置在通向空腔的每个可触及的表面区域处。
用于封闭例如mems部件或mems麦克风的空腔的所示措施，可以在没有大量的技术附加耗费的情况下嵌入并集成在mems部件的制造过程中。
附图说明
下面，例如参考附图详细说明装置和/或方法的实施例。其示出：
图1a-d是用于封闭例如根据一个实施例的mems部件的空腔的方法的示例性过程步骤；
图2是引用特定的过程参数的示例性hdp过程系统，以用于执行根据一个实施例的用于封闭空腔的方法；
图3a-e是在根据一个实施例的用于封闭的空腔的生产方法的不同过程部段期间的待封闭的进入开口和所获得的封闭元件的细节图；和
图4是真空麦克风形式的具有双膜布置的mems部件的原理图，用于阐释根据一个实施例的用于封闭空腔的方法。
具体实施方式
在随后根据附图在细节上详细阐释实施例之前，要指出的是，在不同附图中的一致的、功能相同或等同的元件、对象、功能块和/或方法步骤具有相同的参考标号，从而在不同实施例中示出的这些元件、对象、功能块和/或方法步骤的说明彼此可互换并且可以彼此适用。
现在，参考其中示出有一些实施例的附图更详细地说明各种实施例。在附图中，为了清楚起见，可能未按比例显示线、层和/或区域的尺度。
在下文中，现在参考图1a-d的示意图根据一个实施例说明用于封闭例如mems部件(mems＝mikro-elektromechanicalsystem)的空腔的方法100的方法步骤的原理流程。为了简化几何关系的说明，在图1a-d中示例性示出x-y-z坐标系，其中x-y平面是绘图平面。
如图1a所示，在用于封闭的空腔的方法100中，首先在步骤120中提供层布置221，其具有第一层结构210和邻接于第一层结构210布置的空腔220，其中，第一层结构210具有通向空腔220的进入开口230。
关于图1a中的层布置221的图示指出，仅示出了例如mems部件(200-未完全示出)的层布置221的一小部分，其中第一层结构210例如可以设计为mems传感器元件的薄片或可移动的膜。因此，第一层结构210也可以具有一个或多个进入开口230，其中在图1a-d中仅以细节图示出了第一层结构210中的单个的进入开口230，但是其中下面的说明同样能用于封闭通向空腔220的多个进入开口230。
进一步指出的是，用于封闭空腔220的方法的实施例的以下说明示例地根据mems部件、例如mems麦克风或mems真空麦克风来描述，其中，在图1a-d中示出的示意图可以表示mems麦克风的一部分。然而，应该注意的是，以下所示之原理和用于封闭通向空腔的层结构中的进入开口的方法可以用于任意mems部件并且不局限于仅示例地示出的mems麦克风实施例。
如图1a中示出的，空腔220在一侧，即向上或在y方向上由第一层结构210限界，其中在层布置221中，空腔220在另一方向上，即x和z方向上由另外的边缘元件(图1a-d中未示出)限界或包围。第一层结构210例如可以具有半导体材料，例如多晶硅或单晶硅材料。第一层结构210可以例如具有0.25至1μm、约0.4至0.6μm、例如约0.5μm的层厚度d210。在第一层结构210中的进入开口230，例如具有0.2至1.5μm的范围中的、0.7至1.3μm且约1μm的最小内直径或“净”直径d230。
在图1b的步骤140中，现在执行cvd层沉积(cvd＝化学气相沉积)，以便在具有进入开口230的第一层结构210上形成具有层厚度d240的第一覆盖层240。如图1b中所示，在进入开口230的区域230-a中形成第一覆盖层240的在进入开口230的边缘部分230-b处的“悬垂cvd层材料”。由此以渐缩(在y方向)的形式形成直到进入开口230的中间区域或核心区域的第一覆盖层240。层材料240的渐缩部或核心240-a也可以设计为接近双锥形的。通过借助cvd层沉积获得的第一覆盖层240，在具有(双锥形)渐缩部的悬垂区域230-a中，在核心区域240-a中还不能实现进入开口230的可靠严密封闭。
为了在进入开口230上方或开口区域230-a之内严密地封闭在第一覆盖层240中的该核心区域240-a，如在图1c示意性地示出那样，现在在步骤160中执行hdp层沉积(hdp＝高密度等离子体)，以便在第一覆盖层240上方或者之上形成第二覆盖层250，其也被称为hdp-cvd层沉积。在此，hdp层沉积步骤160被分成第一子步骤和第二子步骤。在第一子步骤中，首先在第一覆盖层240上沉积衬垫材料层250。在第二子步骤中，实现衬垫材料层250的以及第一覆盖层240至少在区域230-a上方或者在通孔230处的部分背向溅射。现在，第一子步骤和第二子步骤交替且多次重复地执行，以便最终在第一覆盖层240上形成第二覆盖层250。
根据实施例，经特别地调整的hdp层沉积过程被两级地执行，即以第一子步骤和第二子步骤来执行，其中首先实现衬垫沉积(即：沉淀材料沉积)，其基本上没有背向溅射功率(无偏压)地执行。因此，在hdp沉积过程中，充分地利用了衬垫材料的良好边沿覆盖，而在第二子步骤中，所施加的衬垫材料层以及在通孔230上方的区域中的第一覆盖层240(cvd层)实现部分背向溅射，因为hdp过程的背向溅射尤其发生于倾斜边沿的区域中，即在要封闭的进入开口230处的cvd层的核心区域中。因此，在本hdp层沉积中，所施加的层结构的背向溅射与衬垫材料沉积交替进行。
通过将hdp沉积材料施加与衬垫材料层的部分hdp材料去除分离，并且主要是与在通孔230的区域230-a中的第一覆盖层240分离，在进入开口上方可以完全封闭cvd层240中的渐缩部的核心区域240-a。此外，在边缘区域230-b处实现进入开口230的更深的封闭，因为封闭材料随着cvd层240和hdp层250基本上直到下边沿(与空腔邻接)为止地进入到进入开口230中。
根据本实施例的经调整的hdp过程因此具有施加部分和材料去除部分，由此在相应的进入开口230上方可以完全且严密地封闭在cvd覆盖层240中的剩余渐缩区域。
根据实施例，在执行hdp层沉积时还可以在第一子步骤之前执行初始步骤，其中在初始步骤中在通孔230的区域中实现第一覆盖层240的部分背向溅射。现在可以选择hdp层沉积的过程参数，以便在初始步骤中设定所使用的过程气体的组分，从而以至少减少的材料施加或者可选地甚至没有材料施加地执行背向溅射。
因此，该过程序列还可以以在之前沉积的cvd层240上的溅射步骤(＝初始步骤)来开始。此时，随后交替地(或者彼此分离)并且例如多次重复地执行hdp层沉积的第一子步骤和第二子步骤，以便获得hdp层250。
可选地，现在可以利用另一个cvd过程施加另一个覆盖或密封层270，其由氮化硅材料制成，从而还在现有层堆叠260的上侧处设置另一个严密的密封层。随后，例如利用可选的蚀刻过程来使得所产生的、施加到第一层结构210和存在于第一层结构的进入开口230上的覆盖层堆叠261结构化，以便获得在第一层结构210中的每个进入开口230处的朝向空腔220的各一个封闭元件(即：sealingplug密封塞)。
由于在hdp过程中存在高度真空(即：hochvakuum)或者在过程区域中存在高度的大气负压，在严密地封闭第一层结构210中的进入开口230时还在空腔220中产生并且在严密封闭之后也维持相应的高度真空或者相应的高度大气负压。
现在，在步骤140中借助cvd层沉积获得的第一覆盖层240和在其上借助hdp层沉积在步骤160中获得的第二覆盖层250来形成层序列260，其相对于空腔220严密地封闭了在第一层结构210中的至少一个进入开口230。
在hdp层沉积的步骤160之后，还可以将上覆盖层或上封闭层270施加到层序列260上，其中附加的(可选的)上覆盖层270可以具有绝缘材料，例如sin(氮化硅)、sic(碳化硅)又或者其他绝缘材料。如现在在图1d的可选步骤180中所示，所产生的层堆叠261可以被结构化，以便在一个通孔230处形成局部封闭元件280(密封塞)或在多个通孔230处分别形成一个局部封闭元件280。
上覆盖层270可以例如施加到层序列260上，以便形成层堆叠261，其中层堆叠261被结构化，即可以利用或不用掩膜来承受回蚀刻步骤，以便形成一个封闭元件280或多个封闭元件280。
根据进一步的实施例，也可以将具有第一和第二覆盖层240、250的层序列260结构化，其中此时可以施加附加的封闭或覆盖层270并且可以在利用或不用掩模的情况下承受回蚀刻步骤，以便获得封闭元件280的最终密封。当上封闭层270施加到结构化的层序列260上时，同样可能的是，该附加的上覆盖层270延伸到结构化的层序列260的侧壁区域上并可选地进一步还延伸到第一层结构210的上表面的邻接部段上(图1d中未示出)。
在执行hdp层沉积的步骤160中，穿过第一层结构210将通向空腔220的进入开口230在大气负压下、即hdp过程压力下严密封闭，从而获得具有该大气负压的空腔220。在hdp过程中，大气负压可以在例如2至10毫托(mtorr)的范围中或者约5毫托，即在可以称为真空或高度真空的范围内。根据一个实施例，封闭的空腔220中的压力或负压(大气负压)可以基本上是真空或接近真空(高度真空)。替代地，在严密封闭的空腔220中的压力可以小于环境大气压或标准大气压(也称为物理大气)的1％、0.1％、0.01％或0.001％，其中，标准大气压(物理大气)通常可以是101.325千帕或1013.25毫巴或760托。严密封闭的空腔220中的压力也可以表示为绝对压力，例如小于100毫托、50毫托或小于10毫托的绝对压力。压力单位“物理大气”以按照海平面的标准气压的大小为导向。
现在，可以设定在执行hdp层沉积的步骤160时的过程参数，使得在第一子步骤中，即在第一覆盖层上沉积衬垫材料层时，设定或获得至少减少的溅射功率，以执行衬垫材料层沉积，并且其中在第二子步骤中，设定所使用的过程气体的组分，从而以至少减少的材料施加来执行背向溅射。根据另一实施例，可以设定执行hdp层沉积时的过程参数，从而在没有(有效)溅射功率的情况下执行hdp层沉积的第一子步骤，并且在没有(有效)材料施加的情况下执行hdp层沉积的第二子步骤。
在这方面，参考图2，其示出了根据一个实施例的用于执行hdp层沉积方法(根据步骤160)的特定过程参数的示例性hdp过程系统。
如图2所示，图2的示例性的hdp-cvd反应器300具有以下基本元件：可调谐的感应线圈302、温控的陶瓷拱304、气闸306、远程等离子施加器308、涡轮泵310、节流和止回阀布置312、静电卡盘(夹盘或车床卡盘)314、腔体316、可设定的气体喷射元件318和加热/冷却板320，这些如图2中示意性示出那样地布置。根据实施例，现在设定hdp过程参数，使得借助hdp过程产生第二覆盖层的这两个子步骤基本上分开或依次且重复地执行，从而尤其是利用第二覆盖层250严密地封闭所施加的cvd覆盖层240的核心区域240-a。
根据一个实施例，在开口230中没有“底部”的情况下也可以首先填充或封闭第一层结构210中的进入开口230，而在空腔220中没有沉积材料或者在空腔220中仅有很小程度的材料沉积，这通过以下方式实现，即进入开口230首先通过施加绝缘材料240而以典型的cvd过程“大部分”被封闭，其中第一覆盖层240的所施加的材料在进入开口230的边缘230-b处生成悬垂或悬垂区域。
随后是利用图2中示例性示出的hdp-cvd反应器300的hdp层沉积过程，其具有施加和溅射部分。这个hdp过程现在设置用于，在进入开口230的中间区域中封闭所施加的覆盖层240的“核”、即双锥形的核心240-a。为此，hdp过程以两个依次连续的“分离”子步骤来实施，其中在第一子步骤中在第一覆盖层上以至少减少的溅射功率且例如没有溅射功率地执行沉淀材料层的沉积，而在第二子步骤中，以至少减少的衬垫材料施加并且例如在没有衬垫材料施加的情况下执行衬垫材料层以及在通孔230上方的区域中的第一覆盖层24的部分背向溅射。这两个子步骤现在交替地且多次重复地执行，以便借助这两个所施加的层240(cvd层)和250(hdp层)获得进入开口230的严密封闭。由于hdp工艺在高度真空下执行，在空腔220中可以获得负压(高度真空或接近真空)，因为这是过程压力。最后的覆盖或封闭层可以从上侧、例如直接在hdp过程之后或者随后在具有两个层240和250的层堆叠260结构化之后执行。
减少或完全取消的溅射功率例如可以由以下方式来实现，即设置在晶片保持电极(静电卡盘)处的偏置功率、即rf偏置功率源不经受供电功率，即在材料施加(衬垫材料沉积)期间基本上“断开”(第一子步骤)溅射蚀刻部分。在第二子步骤中，基本上仅仅可以以至少减少的或者断开的材料施加获得层堆叠的背向溅射，这通过以下方式实现，例如反应或过程气体的组分被改变，使得不实现衬垫材料沉积(子步骤2)。
在hdp层沉积(衬垫材料沉积)的第一子步骤中，过程参数可以例如上电机或阳极(top)的功率设定到1300瓦特并且侧电极(侧＝调整功率)的功率设定到2700瓦特，而在第二子步骤(在溅射或背向溅射过程)中，上电极(上)的功率设定到1200瓦特，侧电极(侧)的功率设定到4000瓦特并且偏置功率(阴极)可以设定到3000瓦特。这些数值仅视为示例。
现在，下面示例地讨论在第一层结构210的尺寸、布置在第一层结构中的进入开口230的尺寸和施加到具有进入开口230的第一层结构210上的层240(cvd层)和250(hdp层)的尺寸或它们的层厚度之间的一些几何关系。
因此，在第一层结构210中的进入开口230例如具有0.2至1.5μm的范围中的最小内直径或“净”直径d230。最小内直径也可以视作为在进入开口230的几何重心处的“净尺寸”。进入开口230的直径(最小内直径)d230可因此在0.2至1.5μm的范围中。第一层结构的层厚度d210，即例如其边沿长度230-b，可以处于0.25至1μm的范围中并且大约为0.5μm。所施加的第一覆盖层240的层厚度d240可以(例如，在进入开口之外的区域230-a中)处于0.06至1.5μm的范围中，从0.4至0.7μm并且约为0.5μm。cvd沉积的执行140现在可以如下地设定，使得第一覆盖层240具有层厚度d240，以便获得在施加的第一覆盖层240的层厚度d240与进入开口230的直径d230之间的尺寸比d240/d230，其处于0.3与1的范围中并且大约为0.5，即0.3d230≤d240≤1.0d230或d240≈0.5*d230。施加的hdp层240的层厚度d250可以例如在0.05至1μm、0.1至0.8μm的范围内并且约为0.5μm。
在第一层结构210中的进入开口230方面要指出的是，进入开口的内轮廓在俯视图中或在x-z平面中可以设计为任意多边形或例如作为规则凸多边形。进入开口230的内轮廓可以例如设计为矩形或圆形。进入开口230或其内轮廓现在可以例如在几何上设计为，在进入开口230的表面中并且与x-z平面平行的、进入开口的之内的任意点到进入开口的最近边缘点230-b的最小距离δx小于或等于进入开口230的直径(最小内直径)d230的一半，即δx≤d230/2。
根据一个实施例，还可以将另一个覆盖层270形成到hdp层250上，其例如由绝缘材料(如sin(氮化硅)、sic(碳化硅)等)制成，以便形成覆盖层堆叠261或者局部封闭元件280(密封塞)。另一个(可选的)覆盖层270的施加可以例如在具有第一覆盖层240和第二覆盖层250的层序列260的结构化之前或之后进行。另一个覆盖层270的层厚度d270可以例如位于0.1至0.5μm的范围内并且大约为0.3μm。
关于图1a-d中的制造工艺100，要指出的是，第一层结构210还可以具有通向空腔220的多个进入开口230，即第一层结构210可以在x-z平面中(明显地)进一步延展，以形成例如mems麦克风的第一膜。因此根据一个实施例，在执行cvd层沉积140和hdp层沉积160时，可以通过第一层结构210相对于空腔220严密地封闭多个进入开口230，其中还在空腔220中形成与在hdp沉积过程160中的过程压力对应的真空或高度真空。
根据一个实施例，层布置221也可以具有第二层结构224(参见图4)，其与第一层结构210间隔开，其中空腔220至少部分地布置在第一层结构210和第二层结构224之间，其中第二层结构224还具有通向空腔220的至少一个进入开口231。在执行cvd沉积140时，还可以在具有至少一个进入开口231的第二层结构224上形成具有层厚度d240的第一覆盖层240，其中在执行160hdp层沉积时可以在第二层结构224的第一覆盖层240上形成连续的第二覆盖层250。
根据一个实施例，第二层结构224可以具有通向空腔220的多个另外的进入开口231，其中在执行160hdp层沉积时，穿过第二层结构224将通向空腔220的多个另外的进入开口231严密地封闭并且可以在空腔220中形成大气负压。
根据一个实施例，层布置221可以是mems部件200的一部分，mems部件具有在载体衬底222上的mems层系统221，其具有双膜布置210、224和位于其中间的对电极结构228。根据一个实施例，mems部件200可以设计为真空麦克风。
现在，下面根据图3a-e的示例性细节图，例如rem成像器(rem＝扫描电子显微镜)或者fib成像器(fib＝聚焦离子束＝离子细束显示)，根据实施例说明在图1a-d的制造方法100的不同部分期间的要封闭的进入开口230和所获得的封闭元件280。为了简化几何关系的说明，在图3a-e中再次示例性示出x-y-z坐标系，其中x-z平面平行与第一层结构210的主表面区域平行地导向，而以y方向在第一层结构210的厚度方向上垂直于x-z平面延伸并且因此垂直于x-z平面地给出。
在具有进入开口230的第一层结构210上施加第一覆盖层240(cvd层)之后，图3a现在示出对应于图1b的方法步骤140的局部横截面图。在图3a中还可以清楚地识别出在第一层结构210中在通孔230内的中间区域230-a中以渐缩区域形式施加的cvd层240的“核心”240-a。此外，在cvd层沉积140后，可看到在第一层结构230的边缘区域230-b上方的、具有所产生的“核心区域”240-a的第一覆盖层240的悬垂部分，其仍然不允许空腔220的严密封闭。
图3b现在示出在执行图1c的步骤160中的hdp层沉积后的封闭的进入开口230的细节图。如从图3b可见，施加的第一覆盖层(cvd层)240的核心区域240-a严密地通过第二覆盖层250(hdp层)和可选的另外的覆盖层270(未示于图3b中)封闭。
如图3c所示，现在将所谓的“光致抗蚀剂”262或掩模施加到层堆叠261的区域上，在其处应形成各个局部封闭元件280。在图3c的图示中，进入开口230具有示例性的850nm的直径d230。
现在，在图3中示出在图1d的结构化步骤180之后获得的封闭元件280(密封塞)，其中去除层堆叠261的位于掩模材料之外的部分并且局部封闭元件280保留用于严密封闭空腔220。
图3e再次示出了单个封闭元件280的局部横截面图，对应于图1d的图示，其中具有cvd层部段240、hdp层部段250和上覆盖层部段270的层部段是可见的。
下文中现在参考图4说明双膜mems部件形式的mems部件200的原理图，其也被称为双膜麦克风或真空麦克风。
根据一个实施例，mems部件200(也参照图1d)包括层布置221，层布置具有第一层结构210和与第一层结构210邻接地布置的空腔220，其中第一层结构210具有通向空腔220的至少一个进入开口230并且还具有结构化的覆盖层堆叠261，以在通孔230处形成局部封闭元件280，其中局部封闭元件280具有层序列260，层序列具有cvd层240和hdp层250。mems部件200设计为真空麦克风并且具有在载体衬底222上的mems层系统221，其具有双膜布置210、224和位于其之间的对电极结构228。
如图4所示，双膜mems部件200具有在载体衬底222上的层布置221，其中，层布置221具有间隔开的第一膜结构210和第二膜结构224和位于其之间的对电极结构228，其分别与第一膜结构210和第二膜结构224间隔开，并且在第一膜结构210和第二膜结构224之间的至少一个机械连接元件241将第一膜结构210和第二膜结构224机械地耦合和与对电极结构228机械地脱耦。
如图4中所示，牺牲材料226保留在层布置221的边缘区域221-a、221-b中，并且例如有效地作为用于衬底222上的第一膜结构210和第二膜结构224和对电极结构228的机械支承或支撑结构。此外，衬底222可以具有空腔220，以暴露双膜结构210、224的可移动部分。如图4中示出，例如，第一膜结构210和第二膜结构224可以具有可选的分段232。此外，在mems部件200的双膜结构210、224中可以设置有所谓的“通风或补偿开口234”。
因此，本方案可以基于声学mems传感器，例如mems麦克风来使用，其中mems麦克风例如使用带有以下材料的层序列，例如多/单硅、氮化硅和氧化硅。氧化硅材料通常用作牺牲层，并且在制造过程结束时从mems麦克风的限定区域蚀刻出。对于所谓的“严密地封闭的双膜麦克风”，例如使用两个可移动膜结构210、224，其中，在中间空间或空腔220中在两个膜210、224之间存在大气负压。为了避免崩溃或膜结构内卷，使用机械连接元件241，其也称为支柱，以用于保持两个膜210、224之间的固定中间空间。
如从图4的图示清楚可见，层布置221还具有第二层结构224，其例如作为mems麦克风的第二膜。第二层结构由此与第一层结构210分开地布置，其中空腔220(至少部分地)布置在第一层结构和第二层结构之间，并且其中第二层结构具有通向空腔220的至少一个进入开口或多个进入开口231。在执行cvd沉积的步骤140中，在具有至少一个进入开口231的第二层结构上还可以形成具有层厚度d210的第一覆盖层210，并且其中在执行hdp层沉积的步骤160中，可以在第二层结构的第一覆盖层上形成连续的第二覆盖层，从而布置在第二层结构224中的通向空腔220的一个或多个进入开口231被严密地封闭。
因此，参照图1a-b、图2和图3a-e，上述实施例同样能用于相对于空腔220严密封闭第二层结构中的另外的进入开口。
在此，以另外的表述再次示出了本方案的实施例。
用于封闭通向空腔的进入开口的本方案例如用于mems麦克风，其中高灵敏的mems麦克风，即具有高信噪比(snr)的mems麦克风具有“真空空腔”，即具有高大气负压的空腔。mems麦克风(也被称为真空麦克风或双膜麦克风)，具有两个平行布置的、机械耦合的半导体膜，例如硅膜，其中单个的对电极(backplate)例如居中地布置在两个膜之间。牺牲材料层允许利用多个施加和蚀刻步骤构建mems结构，在mems麦克风的制造过程结束时通过小的进入开口(即裸露开口或释放开口)例如在上膜中或在两个膜中移除牺牲材料层，其中在mems传感器的层结构的边缘区域处获得在膜结构与其机械锚定之间的相对大的空腔。
为了例如获得真空麦克风(双膜麦克风)，需要空腔尽可能抽真空并严密地密封或封闭，以避免在声音捕捉时移动的膜结构的任何不必要的衰减。但是，密封或封闭过程不应负面地影响mems麦克风的性能和功能，尤其是不影响膜结构的功能或鲁棒性。
通常，mems空腔在大气压下或在相对低的负压下封闭。用于封闭空腔的材料基于施加过程根据对功能性、可靠性、环境因素及工艺复杂性的要求而变化，例如氧化硅(teos，bpsg，siox，...)，氮化硅(lpcvd，cvd)，铝，钨(pvd，cvd，生长外延)或使用聚材料或箔。但这些过程都不能严密封闭在薄半导体膜(例如，硅膜)中的在大空腔上方的通孔，而不妨碍所产生的mems传感器的性能或功能。
根据实施例，mems麦克风具有两个可移动膜结构并且在其之间在空腔中布置有相对刚性的对电极，当膜和对电极之间的中间空间或空腔是在高度真空下的空腔时，可以几乎无衰减地执行声音检测。为了产生空腔，典型地施加牺牲层，以产生mems部件的结构，其中牺牲层通常借助湿法蚀刻或蒸发蚀刻、通过空腔的外壳中的小孔，例如进入开口而被移除或蚀刻。在此在空腔表面处的开口的的数量、大小和至少在一个维度上的宽度越是能够被减小或最小化，就越有利。对于薄的膜元件，例如，在通孔的直到1μm的宽度或直径与通孔的大约0.5μm的深度，即膜层厚度之间存在大约0.5的外观比。当现在将膜抽真空，即尽可能制造真空，并且这种真空尽可能通过严密地封闭空腔来保持时，可以在声音检测时避免移动的膜结构的任何不必要的衰减。
根据实施例，密封和封闭过程可以在不妨碍mems麦克风的性能、特别是膜元件的功能或鲁棒性的情况下执行，其中所产生的mems麦克风典型地还能承受在移动应用中在使用时对于麦克风来说典型的环境条件。
根据一个实施例，现在在高度真空下利用可靠的封闭材料执行封闭过程，其中还在通向不具有“底部”的空腔的进入开口的该填充过程中如下地执行，使得基本上没有封闭材料或只有可忽略不计的封闭材料量施加在空腔内。根据一个实施例，在用于封闭通向空腔的进入开口的方法中，首先通过施加材料以cvc沉积过程尽可能封闭进入开口，这由此实现，即在具有所施加的cvd层材料的进入开口的边缘处产生材料悬垂，随后进行hdp层沉积过程，其又分为两个步骤，具有沉积部分(第一子步骤)和溅射成分(第二子步骤)。
首先，在第一子步骤中实现衬垫沉积，其在基本上没有背向溅射功率的情况下(无偏压)被执行，其中，在hdp沉积过程中充分利用衬垫材料的良好边沿覆盖。在第二子步骤中，在没有衬垫材料施加的情况下，所施加的衬垫材料层以及在通孔上方的区域中的第一覆盖层(cvd层)实现部分背向溅射，因为hdp过程的背向溅射尤其发生于倾斜边沿的区域中，即在要封闭的进入开口上方的cvd层的核心区域中。
现在如下地调整该过程，以便闭合先前施加的cvd层的开口中心的核心或“核”。由于hdp过程是高度真空过程，确保了空腔中的极低压力，因为这是过程压力。(可选的)最终封闭层可以从顶部例如在hdp沉积过程之后直接实现，或者在施加的cvd和hdp层结构化之后，即在封闭层堆或封闭层结构化之后实现。
根据实施例，在hdp过程期间，在高度真空下封闭通向空腔的进入开口(孔)，从而在空腔中产生相应的高度真空。此外，在cvd和hdp沉积期间，在空腔内施加有所施加的材料的极小比例，从而可以防止或避免mems麦克风的膜或对电极的功能的任何改变。此外，在相应的层结构处、例如上和/或下膜处单独布置的小封闭元件不会妨碍所产生的传感器、即mems麦克风(真空麦克风)的功能性。封闭元件(密封塞)的相应位置和数量因此取决于所使用的过程，以便从空腔内部中的区域移除牺牲材料。
因此，根据实施例，获得了鲁棒的、可靠的且成本低廉的解决方案，以便在真空下封闭且严密密封具有小的侧壁且没有底侧(底部)的开口或进入开口，而在空腔内不沉积显著比例的施加材料。这根据一个实施例通过将cvd沉积过程和“改型的”hdp沉积过程组合来执行，其中，hdp沉积过程具有两个分开的子步骤，衬垫材料沉积和背向溅射。
用于封闭的通向空腔的进入开口的实施例例如也能用于mems麦克风以及任何其它mems元件或需要严密封闭的真空空腔的mems传感器。
描述了本发明的附加实施方案和方面，它们可以单独使用或与本文描述的特征和功能组合使用。
根据本发明的第一方面，用于封闭通向空腔220的进入开口230的方法100，包括以下步骤：提供120具有第一层结构210的层布置221和与第一层结构210邻接地布置的空腔220，其中，第一层结构210具有通向空腔220的进入开口230，执行140cvd层沉积，以便在具有进入开口230的第一层结构210上形成具有层厚度d240的第一覆盖层240，和执行160具有第一子步骤和第二子步骤的hdp层沉积，以便在第一覆盖层240上形成第二覆盖层250，其中，在第一子步骤中，在第一覆盖层240上发生衬垫材料层250的沉积，其中，在第二子步骤中，在进入开口230的区域230-a中实现衬垫材料层250的以及第一覆盖层240的局部背向溅射，并且其中，第一子步骤和第二子步骤交替地且多次重复地执行。
根据参考第一方面的第二方面，在方法100中，在执行160hdp层沉积时，在大气负压下，穿过所述第一层结构210严密地封闭通向所述空腔220所述进入开口230并且获得具有大气负压的空腔220。
根据参照第一方面的第三方面，在方法100中，hdp层沉积的过程参数可以设定为，在第一子步骤中，设定至少降低的溅射功率，以执行衬垫材料层沉积，和在第二子步骤中，设定所用的过程气体的成分，以利用至少减少的材料施加执行背向溅射。
根据参考第三方面的第四方面，在方法100中，hdp层沉积的过程参数可以设定为，在没有溅射功率的情况下执行第一子步骤，和在没有材料施加的情况下执行第二子步骤。
根据参照第一方面的第五方面，在方法100中，进入开口230可以具有一个直径d230，并且其中，可以选择所施加的第一覆盖层240的层厚度d240，以获得在第一覆盖层240的层厚度d240和进入开口的最小内直径d230之间的尺寸比d240/d230，尺寸比在0.3和1.0之间并且约为0.5。
根据参考第一方面的第六方面，在方法100中，进入开口230可以设计为规则的凸多边形。
根据参考第一方面的第七方面，方法100还可以具有以下步骤：在第二覆盖层250上施加另一个密封层270，以形成覆盖层堆叠261。
根据参考第七方面的第八方面，方法100还可以具有以下步骤：结构化覆盖层堆叠261，以便在进入开口230处形成局部封闭元件280。
根据参考第一方面的第九方面，在方法100中，第一层结构210可以具有通向空腔220的多个进入开口230，其中，在执行160hdp层沉积时，穿过所述第一层结构210严密地封闭通向所述空腔220的多个进入开口230，并且在空腔220中形成大气负压。
根据参考第一方面的第十方面，在方法100中，层布置221可以具有第二层结构224，第二层结构与第一层结构210间隔开，并且其中，空腔220至少逐段地布置在第一层结构210和第二层结构224之间，其中，第二层结构224还具有通向空腔220的至少一个进入开口231，其中，在执行140cvd沉积时，在具有至少一个进入开口231的第二层结构224上还形成具有层厚度d240的第一覆盖层240，并且其中，在执行160hdp层沉积时，在第二层结构224的第一覆盖层240上形成连续的第二覆盖层250。
根据参考第十方面的第十一方面，在方法100中，第二层结构224可以具有通向空腔220的多个另外的进入开口231，其中，在执行160hdp层沉积时，穿过所述第二层结构224严密地封闭通向所述空腔220多个另外的进入开口221并且在空腔220中形成大气负压。
根据参考第一方面的第十二方面，在方法100中，层布置221可以是mems部件200的一部分，mems部件具有在载体衬底222上的mems层系统221，mems层系统具有双膜布置210，224和位于双膜布置之间的对电极结构228。
根据参考第十二方面的第十三方面，在方法100中，mems部件200可以设计为真空麦克风。
根据参考第一方面的第十四方面，在方法100中，在执行160hdp层沉积时，还可以在第一子步骤之前执行初始步骤，其中，在初始步骤中，在进入开口230的区域230-a中实现第一覆盖层240的部分背向溅射。
根据参考第十四方面的第十五方面，在方法100中，可以选择hdp层沉积的过程参数，以便在初始步骤中设定所用的过程气体的组分，从而以至少减少的材料施加来执行背向溅射。
根据参考第十五方面的第十六方面，在方法100中，可以设定hdp层沉积的过程参数，使得在没有材料施加的情况下执行初始步骤。
根据本发明的第十七方面，mems部件200可以具有以下特征：层布置221，层布置具有第一层结构210和与第一层结构210邻接地布置的空腔220，其中，第一层结构210具有通向空腔220的进入开口230，和结构化的覆盖层堆叠260；261，以便在进入开口230处形成局部封闭元件280，其中，局部封闭元件280具有带cvd层240和hdp层250的层序列。
根据参考第十七方面的第十八方面，在mems部件200中，mems部件可以设计为真空麦克风，并且具有在载体衬底222上的mems层系统221，memes层系统具有双膜布置210；224和位于双膜布置之间的对电极结构228。
因此，尽管实施例适合于各种修改方案和替代形式，它们的相应的一些实施例在图中示例性示出并且在此详细说明。然而应理解，无意将实施例限制于所公开的特定形式，而是相反实施例应涵盖落入本公开范围内的所有修改、等同物和替代物。在对附图的全部说明中，相同的附图标记指代相同或相似的元件。
应当理解，当一个元件被称为与另一个元件“连接”或“耦合”时，它可以与另一个元件直接连接或耦合或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为与另一个元件“直接”“连接”或“耦合”时，则没有中间元件。其它用于说明元件之间关系的表述应该以类似的方式(例如，“之间”相对于“直接在…之间”与，“相邻”相对于“直接相邻”等)被解释。
还应该理解，当一个元件被称为“布置在另一个元件处、上、上方、旁边、下面或下方”时，该元件将直接位于另一个元件处、上、上方、旁边、下面或下方，或者可以存在一个或多个中间元件。相反，当一个元件被称为“直接”布置在另一个元件处、上、上方、旁边、下或下方时，则不存在中间元件。还应当注意的是，对于不同元件的相对布置所使用的术语“上方和垂直上方、旁边、下、下方、横向和垂直于”与不同附图的相应示出的绘图平面相关并根据相应图示来理解。
此外，表述“至少一个”元件应理解为可设置一个或多个元件。
这里使用的术语仅旨在描述特定实施例，而不旨在限制实施例。如本文所用，除非另有说明，否则单数形式“一、一个”和“这个、那个”也包括复数形式。还应当理解的是，术语“包括”、“包含”、“具有”和/或“含有”在使用时表明存在所给出的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组成部分，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组成部分和/或这些所构成的组。
除非另有定义，否则关于实施例的所有使用的术语(包括技术和科学术语)在本文中以其在实例所属领域中本领域技术人员的常规含义使用。应进一步理解，术语，例如在常用词典中的定义，应解释为具有以下含义，其与结合相关技术的其含义相对应。但是如果本公开中为术语给出特定的与本领域技术人员的常规理解不同的含义，这种含义应结合特定的、给出该定义的上下文进行考虑。
在以下说明中，半导体材料制成的元件的说明意味着，元件具有半导体材料，即至少部分地或完全地由半导体材料形成。
尽管结合用于在单晶半导体衬底中制造掩埋空腔结构的方法在一些方面进行了说明，但是应当理解，这些方面还描述了用于在单晶半导体衬底中制造掩埋空腔结构的相应设备，从而方法步骤或方法步骤的特征也应被理解为相应设备的一个块或部件。一些或所有方法步骤可以由硬件设施(或使用硬件设施)如在使用微处理器、可编程计算机或电子电路执行的情况下执行。在一些实施例中，一些或几个最重要的方法步骤可以由这样的设施来实施。
在前面的详细说明中，在实例中的不同特征部分地组合在一起，以优化本公开。这种类型的公开不应被解释为有意使所要求保护的实例具有比每个权利要求中给出的更多的特征。而是，如以下权利要求所反映的，其中的主题小于单个公开实例的所有特征。因此，以下权利要求在此并入详细说明书中，其中每个权利要求可以作为自有的独立实例。每个权利要求可以作为自有的独立实例，但应注意的是，尽管在权利要求书中的从属权利要求引用一个或多个其他权利要求的特定组合，其他实例也包括从属权利要求与每个其他从属权利要求主题的组合或每个特征与其他从属或独立权利要求的组合。除非声明不包括特定组合，否则包括这些组合。还注意，即使一个权利要求不直接从属于每个其他独立权利要求时，也包括该权利要求的特征与每个其他独立权利要求的组合。
上述实施例仅仅是对本实施例的原理的阐述。应当理解，这里所说明的布置和细节的修改和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此指出，实施例仅局限于所附权利要求的保护范围，而不由局限于在此根据对实施例的说明和阐述所体现的特定细节。
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