CN108117039A - Mems装置和用于制造mems装置的方法 - Google Patents

Mems装置和用于制造mems装置的方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及MEMS装置和用于制造MEMS装置的方法。在不同的实施例中提供一种MEMS装置。所述MEMS装置可以包括：膜；和与该膜间隔布置的至少一个电极，其中所述至少一个电极可以包括层堆叠，所述层堆叠包括：第一绝缘层、布置在所述第一绝缘层上的第一导电层、布置在所述第一导电层上的第二绝缘层、布置在所述第二绝缘层上的第二导电层以及布置在所述第二导电层上的第三绝缘层。

Description

MEMS装置和用于制造MEMS装置的方法
技术领域
不同的实施方式总体上涉及一种MEMS装置和一种用于制造MEMS装置的方法。
背景技术
MEMS装置可以例如用作麦克风或扩音器。这种MEMS装置可以例如被构造有膜和一个或者两个电极，该电极也称为背板或背板电极或者以相应的英语术语“Backplate”或“Backplate-Elektrode”表示。膜可以与电极或两个电极(分别)通过一个气隙分隔开。当膜响应于声波而振动时，声音通过探测膜与电极或多个电极之间变化的电容而被转换成电信号，或者反之。
在目前实现的膜尺寸具有700至900μm范围内的直径的情况中，可以通过氮化硅140nm/多晶硅330nm/氮化硅140nm的结构来确保足够的电极刚性。为了增大可实现改善信噪比的膜直径，会需要提高电极的刚性。该刚性可以主要通过具有高的固有张应力的两个氮化物层来确定。
为了进一步增强电极的刚性，可以考虑增大各个层的层厚度。这可能具有下述的局限性：特别是氮化物的层厚度仅仅能够以有限的程度被缩放。在使用的LPCVD氮化物的情况下，单个工艺技术的界限可以达到大约160nm的层厚度的范围。在使用其他工艺的情况下，可能会达到大约300nm的最大层厚度。将氮化物层从140nm增大到160nm被认为不足够用于增强被放大的电极的刚性，并且例如与力求达到的膜尺寸相关地，300nm的层厚度也可能会不足够用于增强被放大的电极的刚性。
多晶硅厚度的缩放表明，即使在明显增大到920nm时也仅仅相对微弱地影响电极刚度的增强。这可以不仅根据模拟结果(参见下文的表格)，而且通过制造具有更大厚度的多晶硅(900nm)的系统得出结论。
发明内容
在不同的实施例中，可以通过使用多层层堆叠(也称为“多层背板”或者简称为层堆叠)增大至少一个电极的刚性。在此，多层层堆叠可以比传统的由两个绝缘层和在绝缘层之间布置的导电层构成的结构具有更多的层。多层层堆叠可以例如具有至少一个附加的导电层和至少一个附加的绝缘层。
在不同的实施例中，通过装配更多的(例如多于两个)氮化物层可以明显地增强电极的刚性。在不同的实施例中，氮化物层(或者通常为绝缘层，其中绝缘层可以具有相对高的固有拉应力)的厚度总和与传统电极的(两个)氮化物层的厚度总和相比被增大，而在此不用增大单个氮化物层的厚度(例如增大到超过技术上最大可能的/有意义的厚度)。多于两个绝缘层(氮化物层)的厚度总和例如可以大于320nm。
在不同的实施方式中，层堆叠可以包括氮化硅(例如具有140nm的厚度)/多晶硅(例如具有330nm的厚度)/氮化硅(例如具有140nm的厚度)/多晶硅(例如具有330nm的厚度)/氮化硅(例如具有140nm的厚度)。如果MEMS装置具有两个电极、也称为双电极或者双背板，则该结构在不同实施例中针对两个电极而实现。在不同的实施例中，可以在两个电极中使用该结构的不同构型。
在模拟中可以表明，通过过渡到多层堆叠，可以明显地增强电极的刚性，例如与在保持具有氮化硅/多晶硅/氮化硅的常规电极结构下增大单个层厚度的情况中相比具有更大的刚性。在此，挠度(也称为“Compliance”)可以被用作对于电极刚性程度的评估参数。在下述表格中描述了在多层层堆叠情况下的电极刚性与标准结构以及与具有增大的单个层厚度的结构进行比较的模拟结果：
在不同的实施例中，在使用多层层堆叠的情况中，实现了在相对小的电极总层厚度中需要的刚性。这可以具有如下优点，即可以使电极的噪声值最小化并且可以因此优化信噪比。
在不同的实施例中，通过使用多层层堆叠可以增强电极的刚性。
在不同的实施例中，通过装配多个氮化物层可以明显地增强电极的刚性。这可以在相对小的电极总厚度的情况中实现(例如与电极102的总厚度比较，在电极102中单个层被如此厚地构造，以达到至少近似于电极104的类似刚性值，这即使在920nm的多晶硅厚度的情况中也不能达到)，这可以在噪声特性方面带来优点(减小了电极的噪声值)。
在不同的实施例中，多层层堆叠可以具有五层，例如三层氮化物(例如氮化硅)和两层多晶硅。在此，氮化物和多晶硅交替地布置在彼此上，例如氮化硅140nm/多晶硅330nm/氮化硅140nm/多晶硅330nm/氮化硅140nm(见图1C和图3)。与此相对地，在传统的电极中，例如可以使用由三层构成的系统，例如氮化硅140nm/多晶硅330nm/氮化硅140nm(见图1A和图2)。
在不同的实施例中，多层层堆叠可以具有多于五层。
在不同的实施例中，绝缘材料可以是介电材料。在不同的实施例中，绝缘材料的导电性可以类似于氮化硅的导电性。
在不同的实施例中，绝缘材料可以包括不同于氮化硅的材料，例如具有高的固有拉应力的材料，例如具有类似于氮化硅的固有拉应力。
在不同的实施例中，导电材料包括不同于多晶硅的材料。
在不同的实施例中，提供一种MEMS装置。MEMS装置可以包括：膜和与该膜间隔布置的至少一个电极，其中，该至少一个电极可以包括层堆叠，层堆叠包括第一绝缘层、布置在第一绝缘层上的第一导电层、布置在第一导电层上的第二绝缘层、布置在第二绝缘层上的第二导电层和布置在第二导电层上的第三绝缘层。
在不同的实施例中，膜可以具有大于900μm的直径。
在不同的实施例中，第一绝缘层、第二绝缘层和/或第三绝缘层可以包括氮化硅或者由氮化硅构成。
在不同的实施例中，第一导电层和/或第二导电层可以包括多晶硅。
在不同的实施例中，第一绝缘层、第二绝缘层和/或第三绝缘层可以具有20nm至300nm范围内的厚度。
在不同的实施例中，第一导电层的厚度可以大于第二导电层的厚度。
在不同的实施例中，第一导电层的厚度可以等于第二导电层的厚度。
在不同的实施例中，第二导电层可以比第一导电层更靠近膜。
在不同的实施例中，MEMS装置还可以包括电触点，该电触点使第一导电层和第二导电层彼此导电连接。
在不同的实施例中，电触点可以从层堆叠的表面穿过一个导电层而延伸到另一个导电层。
在不同的实施例中，层堆叠可以具有100nm至2.9μm范围内的厚度。
在不同的实施例中，至少一个电极可以包括在膜的第一侧上的第一电极和在膜的第二侧上的第二电极，第二侧与第一侧对置。
在不同的实施例中，至少一个电极可以包括第一区域和第二区域，第一区域包括层堆叠，层堆叠的至少一个层延伸到第二区域中或者延伸穿过第二区域，然而不是层堆叠的所有层都延伸到第二区域中或者延伸穿过第二区域。
在不同的实施例中，第一区域可以包括电极的边缘区域或由电极的边缘区域构成，并且第二区域可以包括电极的中心区域或由电极的中心区域构成。
在不同的实施例中，MEMS装置还可以包括悬置体，其中膜和至少一个电极由悬置体保持，例如悬置在悬置体上。
在不同的实施例中，悬置体可以具有开口，其中膜和至少一个电极以其相应的边缘区域与悬置体连接并且以其相应的中心区域暴露在悬置体的中心的开口中。
在不同的实施例中，至少一个电极可以具有至少一个穿孔。
在不同的实施例中，MEMS装置还可以包括至少一个布置在第三绝缘层上的另外的导电层。
在不同的实施例中，MEMS装置还可以包括至少一个布置在另外的导电层上的另外的绝缘层。
在不同的实施例中，绝缘层的厚度总和可以大于320nm。
在不同的实施例中，提出一种用于制造MEMS装置的方法，所述方法包括：形成膜；以及
与该膜呈间距地形成至少一个电极，其中形成至少一个电极可以包括：形成第一绝缘层；在第一绝缘层上形成第一导电层；在第一导电层上形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成第二导电层；以及在第二导电层上形成第三绝缘层。
附图说明
在附图中通常类似的附图标记表示不同视图中的相同部分，其中为了简明而部分地省去了在所有附图中标出全部彼此相应的部分。为了区分相同或类似形式的部分可以附加地对相同的附图标记设置有后置的数字(例如100_1和100_2以区分两个电极100)。附图不一定是按比例示出的，而是着重于说明本发明的原理。在下述说明中，参考下述附图说明本发明的不同实施方式，其中：
图1A示出传统的MEMS装置的电极；
图1B示出MEMS对比装置的电极；
图1C示出根据不同的实施例的MEMS装置的电极；
图2示出双电极电容麦克风系统；
图3示出根据不同的实施例的MEMS装置；
图4示出根据不同的实施例的MEMS装置；和
图5示出用于制造根据不同的实施例的MEMS装置的方法的流程图。
具体实施方式
下述的具体说明涉及附图，这些附图作为示例通过说明确定的细节和实施方案示出，其中本发明可以应用到实际中。
词语“示例性”在此具有的含义为“用作示例、例子或说明”。所有在此以“示例性”描述的实施方式或构型不一定表示比其他实施方式或构型更优选或有利。
词语“在……上”(该词语关于沉积材料被使用，该沉积材料形成在一侧或表面上)在此具有的含义可以是，沉积材料可以被“直接”形成在其上，即与所表示的侧或表面接触。词语“在……上”(该词语关于沉积材料被使用，该沉积材料形成在一侧或表面上)在此具有的含义可以是，沉积材料可以利用一个或多个附加层而“直接”形成在所表示的侧或表面上，这些附加层被布置在所表示的侧或表面和沉积材料之间。
如同在此所使用的那样，“开关电路”可以理解为任何种类的逻辑执行单元，所述逻辑执行单元可以是用于特别目的的开关电路或者处理器执行的软件，该软件被存储在存储器、固件或其任意组合中。此外，“开关电路”可以是固定布线的逻辑电路或可编程逻辑电路，例如可编程处理器、例如微处理器(例如复杂指令集处理器(CISC)或精简指令集处理器(RISC))。“电路”也可以是处理器执行的软件，例如所有种类的计算机程序，例如使用虚拟机器代码、例如Java的计算机程序。下面详细说明的相应功能的所有其他的执行方式也可以理解为“开关电路”。也可以实现下述的构型，即所述开关电路中的任意两个(或多个)开关电路可以组合成一个开关电路。
图2示出传统的MEMS装置200(其可以例如是双电极电容麦克风系统)，在传统的MEMS装置200中可以使用如图1A中所示的至少一个电极100。
MEMS装置200可以具有第一电极100_1和第二电极100_2，第一电极和第二电极可以彼此平行地布置。第一电极100_1也可以称为下电极，并且第二电极100_2也可以称为上电极，其中该标号不应该理解为限制性的，而是仅仅用于区分图2(以及其他可能的附图)中的电极。
MEMS装置200还可以包括膜202。膜202可以被布置在第一电极100_1和第二电极100_2之间，例如平行于或者基本上平行于第一电极和第二电极。
膜202可以至少部分地可运动。膜的可运动部分能够响应于入射的声波而运动。可运动部分例如可以偏移、移位或者变形。
膜202、第一电极100_1和第二电极100_2可以包括导电材料或者由导电材料构成。
第一电极100_1、第二电极100_2和膜202可以由悬置体206保持或者支撑或者承载。悬置体206的材料可以是电绝缘的。悬置体206可以例如包括氧化物或者由氧化物构成。
悬置体206可以被布置在载体204、例如基底上，例如由该载体承载。载体204可以例如包括半导体基底或者由半导体基底构成，例如是硅或者任何其他适合的半导体基底。
电极100_1、100_2可以具有穿孔100P，以便实现使得声压穿过电极100_1并且到达膜202，和/或由此可以使由可运动的膜所移动的空气可以从膜202与第一电极或第二电极之间的区域中排出。
空腔218可以被提供在例如载体中，以便能够扩大由膜202移动的空气体积。
如同在图1A和图2中示出的那样，第一电极100_1和/或第二电极100_2可以是多层构造的。第一电极100_1或第二电极100_2例如可以具有导电层108、例如多晶硅层，该导电层在两个主侧面上可以设置有绝缘层106_1或106_2，该绝缘层可以是电绝缘的，例如分别是一个氮化硅层。
通常MEMS装置200可以包括所谓的双背板芯片，该双背板芯片具有由两个尽可能刚性的电极100(也称为背板)和位于电极之间的在声场中振动的膜202构成的系统。典型地，膜202可以由多晶硅构成(在传统的装置中例如具有450nm的厚度)，两个电极100由氮化硅140nm(在层106_1中)/多晶硅330nm(在层108中)/氮化硅140nm(在层106_2中)的层堆叠106_1、108、106_2构成。在电极100的上侧和下侧的两个氮化物层106_1、106_2可以基本上确定这两个电极100_1、100_2的刚性。
根据图2和图1A的例如可用作麦克风的传统MEMS装置的膜202的直径通常具有最大大约900μm。由此会限制MEMS装置的信噪比(SNR)。
在不同的实施例中，为了增大MEMS装置(例如MEMS硅麦克风)的信噪比，可以明显地增大膜面积和芯片面积。例如在传统的MEMS装置中，芯片例如可以具有1.2mm x 1.2mm的芯片尺寸，并且膜直径可以是900μm，相对地在根据不同的实施例的MEMS装置中，芯片例如可以具有1.9mm x 1.9mm的芯片尺寸，并且可以具有1600μm的膜直径。
在不同的实施例中，通过放大膜面积来力求增大信噪比，因为信号可以借助于增大的膜面积而被增强，其中在增大的膜面积中的噪声分量与信号相比不会增强、仅仅次要地或者至少以更小的程度被增强。在所述的示例性的MEMS装置中，例如可以将SNR从65dB(A)增大到70dB(A)。
在不同的实施例中，在放大膜直径和电极直径时力求继续保持电极的刚性。
在不同的实施例中，提供一种用于增强电极(背板)的刚性的方法或者一种具有增强刚性的电极(背板)的MEMS装置，以便由此实现放大MEMS麦克风的膜面积。
图1C示出根据不同的实施例的MEMS装置、例如根据不同的实施例的如图3中所示的MEMS装置300的电极104。
根据具有两个电极104的MEMS装置300(麦克风)来说明不同的实施例，然而电极104也能够使用在具有仅仅一个电极104的MEMS装置、例如麦克风中，并且应该与此相应地理解为不局限于具有两个电极104的实施例。在具有仅仅一个电极104的MEMS装置中，在相应于图3的布置中，例如仅仅形成上电极104_2，而取消下电极104_1。
在图3中示出根据不同的实施例的MEMS装置300，该MEMS装置300可以例如是双电极电容麦克风系统。
除了所描述的区别以外(该区别会至少涉及电极，该电极在MEMS装置300中与传统的MEMS装置200相比可以具有附加层)，MEMS装置300可以被构造为与MEMS装置200基本相同或者相似。
声压波可以引起膜202由于膜两侧上的压力差而振动。因此，膜202与(每个)电极104之间的气隙的尺寸会改变。话句话说，膜202与(每个)电极104之间的间距改变。
在不同的实施例中，膜202和电极104包括导电材料，或者膜可以由导电材料构成。导电材料可以例如是多晶硅。
膜202相对于电极改变的间距可以引起由膜-下电极组合或者膜-上电极组合构成的电容的变化。该电容变化可以转换成输出信号，该输出信号与膜的运动相关。
在不同的实施例中，膜202借助于预应力相对于下电极104_1或者相对于上电极104_2被预紧。载体204可以例如借助于导电的基底触点212接地。
每个电极104、即不仅电极104_1而且电极104_2都可以包括多个导电层108和多个绝缘层106。电极104可以分别被构造为层堆叠，该层堆叠根据不同的实施例包括至少两个导电层108和至少三个绝缘层106，导电层和绝缘层可以交替布置地形成层堆叠。例如两个导电层108可以彼此平行地布置，并且在导电层之间并且在每个导电层各自的外侧上可以布置绝缘层。由此可以实现下述顺序：第一绝缘层、第一导电层、第二绝缘层、第二导电层、第三绝缘层。
在不同的实施例中，电极104的每个导电层108可以借助于导电的电极触点214、210接通。此外，膜202可以例如借助于导电触点208导电地接通。由此可以传导由相对于电极104运动的膜202所产生的信号。借助于导电的电极触点210或214可以分别使在电极104_1或104_2内部的多个导电层108_1、108_2彼此导电地连接。
在不同的实施例中，MEMS装置300的载体204、例如基底借助于导电的载体触点212接通。
在不同的实施例中，电极触点210、214和/或膜触点216和/或载体触点212借助于绝缘体216彼此电绝缘。
除了支撑功能、即有助于电极104的刚性以外，绝缘层106可以用于产生电极104的例如平坦的基本形状，和/或用于使电极104的导电层108相对于与(例如具有膜202的)MEMS装置300的其他导电部分的导电触点绝缘。
在不同的实施例中，绝缘层106可以包括介电材料，例如氮化硅。每个绝缘层的厚度可以在大约20nm至大约300nm、例如大约20nm至大约160nm、例如大约40nm至大约130nm、例如大约60nm至大约100nm、例如大约80nm左右的范围内。
在不同的实施例中，导电层108可以包括导电材料，例如多晶硅。每个导电层的厚度可以在大约20nm至大约1000nm、例如大约20nm至大约800nm、例如大约100nm至大约600nm、例如大约200nm至大约400nm、例如大约300nm左右的范围内。
在不同的实施例中，MEMS装置300(该MEMS装置300可以具有两个电极104_1、104_2)的电极104、例如一个或两个电极104_1、104_2可以具有对称的结构。对称性(以及以下相应列举的不对称性)在此可以指平行于电极主表面延伸的电极104的中心平面，即涉及电极104相对于中心平面的例如在镜面对称意义上的对称构型或不对称构型。在此关于对称性所进行的说明仅仅涉及如在横截面中可见的电极104的层布置和厚度，而不涉及电极104的其他构型，例如电极104中的穿孔100P的构型，该穿孔可以相对于中心平面对称地或者不对称地(例如朝向电极的表面逐渐变细)构造，而与电极104关于其层结构是否对称或者不对称无关。
对于对称的结构(该对称的结构示例性地在图3中示出)，第一绝缘层106_1可以具有与第三绝缘层106_3相同的(或基本相同的)厚度，并且第一导电层108_1可以具有与第二导电层108_2相同的(或基本相同的)厚度。
此外，在不同的实施例中，第一电极104_1和第二电极104_2可以具有相同的或基本相同的结构，从而MEMS装置300的结构由此也可以关于在电极之间在中心延伸的平面是对称的。
在另外的实施例中，第一电极104_1和第二电极104_2具有不同的结构，从而MEMS装置300的结构可以关于在电极之间在中心延伸的平面是不对称的。
在不同的实施例中，每个电极104_1、104_2的层堆叠可以包括五层或者由五层构成，例如三层氮化硅和两层多晶硅。氮化硅层106_1、106_2、106_3的厚度可以分别在大约20nm至大约300nm的范围内。多晶硅层108_1、108_2的厚度可以分别在大约100nm至大约1000nm的范围内。例如氮化硅层可以分别具有大约或恰好140nm的厚度，并且多晶硅层可以分别具有大约或恰好330nm的厚度。
由此，对于每个电极104_1、104_2可以得出在大约260nm至大约2900nm范围内的总厚度。为了达到比在使用对于单个层的(几乎)最大厚度的情况中小得多并且比在使用对于单个层的(几乎)最小厚度的情况中大得多的总厚度，具有较大厚度即例如100nm至300nm之间的绝缘层106_1、106_2、106_3可以与具有较小厚度即例如100nm至400nm之间的导电层108_1、108_2组合。反之，具有较小厚度即例如20nm至100nm之间的绝缘层106_1、106_2、106_3可以与具有较大厚度即例如400nm至1000nm之间的导电层108_1、108_2组合。
在不同的实施例中，具有较大厚度即例如100nm至300nm之间的绝缘层106_1、106_2、106_3可以与具有较大厚度即例如400nm至1000nm之间的导电层108_1、108_2组合。
在不同的实施例中，具有较小厚度即例如20nm至100nm之间的绝缘层106_1、106_2、106_3可以与具有较小厚度即例如100nm至400nm之间的导电层108_1、108_2组合。
在不同的实施例中，在电极104的对称结构中，外部的绝缘层106_1、106_3可以具有相同的厚度，并且中间的绝缘层106_2可以具有与外部的绝缘层106_1、106_3相同的厚度。
在不同的实施例中，在电极104的对称结构中，外部的绝缘层106_1、106_3可以具有相同的厚度，并且中间的绝缘层106_2可以具有与外部的绝缘层不同的厚度。例如中间的绝缘层106_2可以比外部的绝缘层106_1、106_3更厚或更薄。
在不同的实施例中，MEMS装置300(其具有两个电极104_1、104_2)的电极104、例如一个或两个电极104_1、104_2可以具有不对称的结构。
在不同的实施例中，对于不对称的结构(未示出)，电极104(例如在电极内部)的结构可以是不对称的。例如第一绝缘层106_1可以具有与第三绝缘层106_3不同的厚度，和/或第一导电层108_1可以具有与第二导电层108_2不同的厚度。
此外，在不同的实施例中，第一电极104_1和第二电极104_2可以具有相同的或者基本相同的结构。这可以实现MEMS装置关于在电极104之间在中心延伸的平面(该平面可以例如位于膜202中或者附近)镜面对称的结构，或者平移对称的结构，在平移对称的结构中，两个电极彼此看起来基本上如同关于电极104之间延伸的平面移动的副本(如上所述，该对称涉及层堆叠中的层的布置/厚度，而例如不涉及相应的单个层的面构型、电极104的直径或边缘构型等)。
在不同的实施例中，第一电极104_1和第二电极104_2可以具有不同的结构，例如关于单个层的厚度、所使用的材料或类似的方面。由此得出，MEMS装置300的结构也是不对称的。
在不同的实施例中，在电极104、例如下电极104_1和/或上电极104_2或者唯一的电极104的不对称的结构中，当涉及仅具有一个电极的MEMS装置时，则上部的导电层(例如多晶硅层)106_2被构造为比下部的导电层(例如多晶硅层)106_1更薄。
由此，在不同的实施例中，可以实现工艺技术方面的优点。因为为了接通下部的导电层(例如多晶硅层)106_1，可以需要的是，除了上部的绝缘层106_3和中间的绝缘层106_2以外，蚀刻穿过上部的导电层(例如多晶硅层)106_2，该上部的绝缘层和中间的绝缘层可以是氮化硅层或者包括氮化硅层。在上部的导电层(例如多晶硅层)106_2被较薄构造的情况下，与上部的导电层(例如多晶硅层)106_2被构造的和下部的导电层(例如多晶硅层)106_1恰好一样厚时相比，缩短了蚀刻持续时间。除了缩短工艺持续时间以外，还可以提供的优点是，在蚀刻期间也可以使导电层(例如多晶硅层)在膜触点208中(不期望地)变薄。较短的工艺时间减少了该不期望的效应。
在不同的实施例中，每个电极104_1、104_2的层堆叠可以包括五层或者由五层构成，例如三层氮化硅和两层多晶硅。氮化硅层106_1、106_2、106_3的厚度可以分别在大约20nm至大约300nm的范围内。多晶硅层108_1、108_2的厚度可以分别在大约20nm至大约1000nm的范围内。例如氮化硅层可以分别具有大约或恰好140nm的厚度，并且多晶硅层可以分别具有大约或恰好330nm的厚度。例如氮化硅层可以分别具有大约或恰好140nm的厚度，多晶硅层106中的一个多晶硅层、例如上部的多晶硅层106_2可以具有大约或恰好50nm的厚度，多晶硅层106中的另一个多晶硅层、例如下部的多晶硅层106_1可以具有大约或恰好280nm的厚度。
在电极104的总厚度方面，在上文关于对称构造的电极所描述的有效适用于不对称构造的电极104。
在不同的实施例中，电极104的层堆叠可以具有多于五个层(未示出)，例如六个、七个、八个、九个或更多个层。
在不同的实施例中，层堆叠通常可以具有五个层或更多个层，其中至少三个层可以是绝缘层。
在不同的实施例中，层堆叠可以具有大于或等于五的奇数个层，其中导电层108和绝缘层106可以交替地布置，绝缘层106可以被布置在外侧，也就是说，可以形成电极104的主表面。
在不同的实施例中，层堆叠可以具有大于五的偶数个层，其中导电层108和绝缘层106可以交替地布置，一个绝缘层106和一个导电层108可以被布置在外侧，也就是说，可以形成电极104的主表面。
在不同的实施例中，具有大于五的奇数个(即例如七个、九个、十一个等)层的电极104被对称地或者不对称地构造。在不同的实施例中，具有大于五的偶数个(即例如六个、八个、十个等)层的电极104被不对称地构造。在具有大于五的奇数个或偶数个层的电极104的其他特性方面，参考具有五层的对称或不对称的电极的前述说明，该说明在此是有效适用的。
在不同的实施例中，电极104可以具有七层，例如四个绝缘层106、例如氮化硅层和三个导电层108、例如多晶硅层。
在一个示例性的结构中，每个绝缘层106可以被构造为具有大约或恰好120nm的厚度的氮化硅层，并且每个导电层108可以被构造为具有大约或恰好150nm的厚度的多晶硅层。如上所述地，导电层108和绝缘层106可以交替地布置，其中绝缘层106中的两个绝缘层可以形成电极104的主表面。
在不同的实施例中，单个层的厚度可以相应于上文结合不对称地构造的电极所述的厚度，其中当由此达到过大的总厚度、例如大于2.5μm的总厚度时，可以尽可能地避免形成具有大于400nm的厚度的导电层。
在不同的实施例中，上文所述的内容可以适用于电极104关于在其之间在中心延伸的平面的对称性，也就是说，电极可以在MEMS装置中关于该平面对称地或不对称地布置。
在不同的实施例中，电极104可以具有区段104S(见图3，其中示出该区段)。在区段104S的区域中，电极104可以被构造为，仅仅具有绝缘层106，而导电层108不被形成在该区域或者又被去除例如被蚀刻。该区段可以用于减小寄生电容。在另外的实施例中，电极104可以被构造为不具有区段104S。
图4示出根据不同的实施例的MEMS装置300a(例如双电极电容麦克风)。
MEMS装置300a可以基本上相应于前述的MEMS装置300之一，其中MEMS装置300a可以与MEMS装置300的区别如下：在不同的实施例中，具有五个或更多个层的层堆叠可以在电极的面上被结构化。电极104可以包括具有五个或更多个层的第一区域和第二区域B2，第一区域也可以称为加强区域B1，第二区域B2也称为薄区域B2，第二区域可以具有比加强区域B1更少的层。
在不同的实施例中，电极104可以仅仅在其表面的一部分(加强区域B1)中具有五个或更多个层。例如电极104的加强区域B1可以例如如同结合前述的示例所描述地具有五个或更多个层，并且薄区域B2可以具有少于五个层，例如如同在图4中所示地具有三个层，所述三个层例如可以如同上文结合图2所示地构造，或者具有一个、两个或四个层。
在不同的实施例中，电极104可以在其整个表面上具有五个或更多个层，其中电极104在加强区域B1中可以具有比在薄区域B2中更多个层。例如电极104的加强区域B1可以例如如同结合上述示例所示地具有六个或更多个层，并且薄区域B2被构造为具有比在加强区域B1中更少数量的层。例如加强区域B1可以具有比薄区域B2多一个、两个、三个或更多个层，其中薄区域B2也可以始终具有至少五个层。例如，电极104可以在区域B2中具有五个层并且在区域B1中具有六个、七个、八个或更多个层，或者电极104可以在区域B2中具有六个层并且在区域B1中具有七个、八个、九个或更多个层等。
在不同的实施例中，加强区域B1可以被构造为环，例如被构造为从电极104的外周边朝向电极104的中心轴线延伸(也称为边缘区域)的环。该实施例在图4中示出。
在不同的实施例中，加强区域B1可以具有五个层，例如具有三个绝缘层106和两个导电层108的层堆叠，例如按照如上所述的层顺序：例如氮化硅140nm/多晶硅330nm/氮化硅140nm/多晶硅330nm/氮化硅140nm。
电极104的中心区域可以例如在结构化之后具有薄区域B2。薄区域可以例如具有由三个层构成的层顺序：例如氮化硅140nm/多晶硅330nm/氮化硅140nm。
在不同的实施例中，刚性增强可以主要通过由在电极104的悬置体的区域中、即在电极104由悬置体保持的区域中的五个层构成的环实现。中心区域/内部区域可以仅仅由三个层构成，由此比由五个层构成的稳定化的环更薄。
电极104可以在构造稳定化的环的情况下如图4中所示地构造。
如同在上部的电极104_2的情况中所述的那样，两个绝缘层106_1、106_2和导电层106_1例如可以延伸穿过整个电极104_2(必要时除了穿孔100P以外)，即穿过加强区域B1和薄区域B2，相对地，绝缘层106_3和导电层106_2可以仅仅在加强区域B1中被构造。在不同的实施例中，绝缘层106_3和导电层106_2可以首先被形成在电极104_2的整个面上，接着在结构化工艺中例如借助于蚀刻被去除。在不同的实施例中，可以例如借助于掩模来阻止在区域B2中形成绝缘层106_3和导电层106_2。
如同在下部的电极104_1的情况中所述的那样，两个绝缘层106_2、106_3和导电层106_2例如可以延伸穿过整个电极104_1(必要时除了穿孔100P以外)，即穿过加强区域B1和薄区域B2，相对地，绝缘层106_1和导电层106_1可以仅仅在加强区域B1中被构造。在不同的实施例中，绝缘层106_1和导电层106_1可以首先被形成在电极104_1的整个面上，接着在结构化工艺中例如借助于蚀刻被去除。在不同的实施例中，可以例如借助于掩模来阻止在区域B2中形成绝缘层106_1和导电层106_1。
在不同的实施例中，加强区域B1可以被构造为不是从电极104的外周边延伸的、而是以其他方式布置在电极表面中的环，例如被构造为下述的环，该环的中心轴线与电极的中心轴线重合，然而不延伸直到电极104的外周边。在这种情况中，薄区域B2可以至少在环的内部被布置在电极104的中心区域中。在环未延伸直到外周边的情况中，薄区域B2也可以从外周边延伸直到环。
在不同的实施例中，加强区域B1可以具有与环形不同的形状。该加强区域例如可以具有径向的柱、穿孔的面(其中例如在加强区域的孔中可以不仅布置薄区域B2而且布置穿孔100P)、肋状的和/或棋盘状的结构或者任何其他适合的结构化，该结构化增强电极的刚性，以使得将膜202的面增大到超过传统使用的尺寸，而不会因为电极过小的刚性损害MEMS装置的(例如关于SNR的)功能。
在不同的实施例中，在薄区域B2中的加强区域B1可以例如借助于结构化被去除。薄区域B2可以例如围绕穿孔100P布置。在此，薄区域B2可以被构造为不存在具有五个或更多个层的层堆叠。
在能以与穿孔100P预定的间距布置的区域B1中，电极104可以例如具有五层的层堆叠，例如按照由氮化硅140nm/多晶硅330nm/氮化硅140nm/多晶硅330nm/氮化硅140nm构成的层顺序。
在直接邻接于穿孔100P的区域中，电极104可以在结构化之后例如具有三层的结构，按照由氮化硅140nm/多晶硅330nm/氮化硅140nm构成的层顺序。
在不同的实施例中，刚性增强可以主要通过由五个层构成的加强区域B1以限定的间距围绕穿孔100P来实现。围绕穿孔100P的薄区域B2可以仅仅由三个层构成，由此比由五个层构成的稳定化的区域更薄。这可以带来减少电极104的噪声值的优点。
在不同的实施例中，电极104的不包括加强区域B1的面区域可以包括薄区域B2。在不同的实施例中，电极104的面区域可以包括加强区域B1、薄区域B2和穿孔100P。
在不同的实施例中，在薄区域B2中与加强区域B1相比而缺少的层可以不被构造。在不同的实施例中，在薄区域B2中与加强区域B1相比而缺少的层可以在形成之后被去除，例如被蚀刻掉。
在不同的实施例中，借助于对电极进行结构化以使该电极具有加强区域B1和薄区域B2，可以带来减少电极104的噪声值的优点。
图5示出用于制造根据不同的实施例的MEMS装置的方法的流程图500。
所述方法可以包括形成膜(在510中)以及与该膜呈间距地形成至少一个电极，其中形成至少一个电极可以包括：形成第一绝缘层；在第一绝缘层上形成第一导电层；在第一导电层上形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成第二导电层；以及在第二导电层上形成第三绝缘层(在520中)。
在下述的沉积工艺中，可以例如包括化学气相分离(CVD)，该化学气相沉积必要时可以是等离子支持的(PECVD)或者例如可以是低压气相沉积(LPCVD)。
在不同的实施例中，用于制造MEMS装置的方法可以包括：在基底上布置(例如沉积)下部的蚀刻停止层，该基底例如包括或者可以是半导体基底、例如硅晶片。蚀刻停止层可以提供对蚀刻工艺的可靠限制。蚀刻停止层可以例如包括氧化物、例如氧化硅、例如正硅酸乙酯(TEOS)。蚀刻停止层的厚度可以例如是大约600nm。
在不同的实施例中，所述方法还可以包括：在下部的蚀刻停止层上布置(例如沉积)绝缘层(在下文中绝缘层示例性地被构造为氮化硅层，其中替代氮化硅也可以使用其他典型地使用在类似的MEMS装置中的绝缘层材料)，例如氮化硅层；并且在氮化硅层上布置(例如沉积)导电层(在下文中导电层示例性地被构造为多晶硅层，其中替代多晶硅也可以使用其他典型地使用在类似的MEMS装置中的导电层材料)，例如多晶硅层，其中氮化硅层和多晶硅层可以具有如同结合图1C、图3和图4对于相应类型的层所述的那样的厚度。
在不同的实施例中，多晶硅层可以例如借助于蚀刻来结构化，例如以便形成区段和/或穿孔。在形成穿孔时，还可以例如借助于蚀刻将氮化硅层结构化，其中穿孔可以延伸直到下部的蚀刻停止层。
在不同的实施例中，所述方法还可以包括：布置、例如沉积另外的可结构化的氮化硅层。
所述方法还可以包括：布置、例如沉积另外的多晶硅层；并且布置、例如沉积另外的具有相应地接着结构化的氮化硅层；并且必要时继续交替地布置、例如沉积另外的多晶硅层和氮化硅层，直到如同上文对于不同的实施例所述的那样实现电极的层堆叠的期望数量的层。
在不同的实施例中，所述方法还可以包括：例如借助于沉积方法以氧化硅层、例如TEOS层填充基底表面。氧化硅层、例如TEOS层可以被退火，并且氧化硅层、例如TEOS层的表面可以在不同的实施例中经受化学机械抛光。在不同的实施例中，另外的氧化硅层、例如TEOS层可以被沉积和退火。在另外的氧化硅层、例如TEOS层中，可以例如借助于蚀刻来形成凹槽，其中，所述凹槽可以用于(在要形成的膜上)形成防粘附凸起(Antihaftvorsprung)，所述防粘附凸起允许阻止膜粘附在电极上。
在不同的实施例中，所述方法还可以包括：在氧化硅层、例如TEOS层上布置(例如沉积)膜层、例如多晶硅层，其中膜层可以填充凹槽，以使得膜也形成防粘附凸起。膜可以例如具有大约100nm至大约550nm、例如大约150nm至大约500nm范围内、例如大约330nm的厚度。
在不同的实施例中，所述方法还可以包括：例如借助于沉积工艺将氧化硅层、例如TEOS层布置在膜层上并且布置在膜层下方或者旁边的氧化硅层、例如TEOS层上。在沉积之后，可以例如借助于蚀刻在氧化硅层、例如TEOS层中形成凹槽，其中所述凹槽可以用于(这次在要形成的上部的电极中)形成防粘附凸起，所述防粘附凸起允许防止膜粘附在电极上。
在不同的实施例中，所述方法还可以包括：布置、例如沉积另外的绝缘层、例如氮化硅层，其中该绝缘层可以这样被沉积，以使得该绝缘层填充凹槽，从而绝缘层形成防粘附凸起。在不同的实施例中，绝缘层可以例如借助于蚀刻来结构化。
在不同的实施例中，所述方法还可以包括：布置、例如沉积另外的导电层。在不同的实施例中，导电层可以例如借助于蚀刻来结构化。
所述方法还可以包括：交替地布置、例如沉积绝缘层和导电层，直到如同上文结合图1C、图3和图4所述的那样实现层堆叠的期望数量的层，其中层堆叠可以具有至少三个绝缘层和至少两个导电层。
在不同的实施例中，替代对相应的单个电极层(即所属的绝缘和导电层)的结构化，可以将整个层堆叠结构化，以便例如形成穿孔，其中所述穿孔可以使形成的开口延伸直到氧化硅层(例如TEOS层)。
在不同的实施例中，可以在最上部的电极层、例如在最上部的氮化硅层上布置(例如沉积)另外的氧化硅层、例如TEOS层。氧化硅层、例如TEOS层可以例如具有大约100nm的厚度。
在不同的实施例中，接着可以例如借助于光刻形成触点开口，其中触点开口可以延伸穿过氮化硅层和氧化硅层、例如TEOS层直到由绝缘层和导电层构成的层堆叠的最下部的多晶硅层，该层堆叠在MEMS装置完成制造之后应该形成电极。
此外，另外的触点开口可以类似于所述的触点开口构造，其中所述触点开口中的一个触点开口延伸穿过被布置在膜上的层直到膜层，所述触点开口中的一个触点开口延伸穿过被布置在基底上的层直到基底，并且所述触点开口中的一个另外的触点开口延伸穿过被布置在另外的电极的下部导电层上的层直到另外的电极的下部导电层。
在不同的实施例中，触点开口接着能够以导电材料、例如钛、铂或金或任何其他适合的具有高导电性的材料来填充。由此可以形成至基底、至下部的电极、至膜和至上部的电极的触点。每个触点可以例如与表面触点导电地连接。
在不同的实施例中，接着可以在基底的远离所布置的层的背侧中布置开口。在此，下部的蚀刻停止层可以作为对于蚀刻工艺的阻挡层用于阻止蚀刻剂到达下部的电极。
在不同的实施例中，氧化硅层、例如TEOS层接着可以被去除，从而可以露出MEMS装置的可运动部分。为此可以在背对该背侧的前侧上布置保护掩模。
一些实施例结合所述装置说明，并且一些实施例结合所述方法说明。所述方法的其他有利的构型由所述装置得出并且反之亦然。

Claims (22)

1.一种MEMS装置，包括：
膜；和
与所述膜间隔布置的至少一个电极，
其中所述至少一个电极包括层堆叠，所述层堆叠包括：
第一绝缘层；
布置在所述第一绝缘层上的第一导电层；
布置在所述第一导电层上的第二绝缘层；
布置在所述第二绝缘层上的第二导电层；以及
布置在所述第二导电层上的第三绝缘层。
2.根据权利要求1所述的MEMS装置，其中所述膜具有大于900μm的直径。
3.根据权利要求1或2所述的MEMS装置，其中所述第一绝缘层、所述第二绝缘层和/或所述第三绝缘层包括氮化硅或者由氮化硅构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的MEMS装置，其中所述第一导电层和/或所述第二导电层包括多晶硅。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的MEMS装置，其中所述第一绝缘层、所述第二绝缘层和/或所述第三绝缘层具有20nm至300nm范围内的厚度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的MEMS装置，其中所述第一导电层和/或所述第二导电层具有20nm至1000nm范围内的厚度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的MEMS装置，其中所述第一导电层的厚度大于所述第二导电层的厚度。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的MEMS装置，其中所述第一导电层的厚度等于所述第二导电层的厚度。
9.根据权利要求7所述的MEMS装置，
其中所述至少一个电极包括布置在所述膜下方的下电极，在所述下电极中所述第二导电层比所述第一导电层更靠近所述膜，和/或其中所述至少一个电极包括布置在所述膜上方的上电极，在所述上电极中所述第一导电层比所述第二导电层更靠近所述膜。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的MEMS装置，还包括：
电触点，所述电触点使所述第一导电层和所述第二导电层彼此导电地连接。
11.根据权利要求10所述的MEMS装置，其中所述电触点从所述层堆叠的表面穿过所述导电层中的一个导电层延伸到所述导电层中的另一个导电层。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的MEMS装置，其中所述层堆叠具有100nm至2.9μm范围内的厚度。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的MEMS装置，其中所述至少一个电极包括在所述膜的第一侧上的第一电极和在所述膜的第二侧上的第二电极，所述第二侧与所述第一侧对置。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的MEMS装置，其中所述至少一个电极包括第一区域和第二区域，所述第一区域包括所述层堆叠，所述层堆叠的层中的至少一个层延伸到所述第二区域中或者延伸穿过所述第二区域，但不是所述层堆叠的所有层延伸到所述第二区域中或者延伸穿过所述第二区域。
15.根据权利要求14所述的MEMS装置，其中所述第一区域包括所述电极的边缘区域或由所述电极的边缘区域构成，并且所述第二区域包括所述电极的中心区域或由所述电极的中心区域构成。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的MEMS装置，还包括：
悬置体，其中所述膜和所述至少一个电极由所述悬置体保持。
17.根据权利要求16所述的MEMS装置，其中所述悬置体包括开口，其中所述膜和所述至少一个电极以各自相应的边缘区域与所述悬置体连接并且以各自相应的中心区域暴露在所述悬置体的所述开口中。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的MEMS装置，其中所述至少一个电极包括至少一个穿孔。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的MEMS装置，还包括：
布置在所述第三绝缘层上的至少一个另外的导电层。
20.根据权利要求19所述的MEMS装置，还包括：
布置在所述另外的导电层上的至少一个另外的绝缘层。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的MEMS装置，其中所述绝缘层的厚度的总和大于320nm。
22.一种用于制造MEMS装置的方法，包括：
形成膜；以及
与所述膜呈间距地形成至少一个电极，所述形成至少一个电极包括：
形成第一绝缘层；
在所述第一绝缘层上形成第一导电层；
在所述第一导电层上形成第二绝缘层；
在所述第二绝缘层上形成第二导电层；以及
在所述第二导电层上形成第三绝缘层。
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