CN110972048B - 麦克风、微机电系统装置及制造微机电系统装置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种麦克风。在一些实施例中，麦克风可包括衬底、隔板、背板及侧壁停止件。衬底具有设置成穿过衬底的开口。隔板设置在衬底之上且面向衬底的开口。隔板具有上覆于衬底的开口的通气孔。背板设置在隔板之上且与隔板间隔开。侧壁停止件设置成沿着隔板的通气孔的侧壁，且因此不受可移动部分与稳定部分之间的距离限制。此外，侧壁停止件不会使可移动部分的形状发生替换，且因此将不太可能致使可移动部分出现裂缝。在一些实施例中，可如同通过自对齐工艺形成的侧壁停止件一样来形成侧壁停止件，因此不需要额外的掩模。

Description

麦克风、微机电系统装置及制造微机电系统装置的方法
技术领域
本发明实施例涉及一种麦克风、微机电系统装置及制造微机电系统装置的方法。
背景技术
微机电系统(Microelectromechanical systems，MEMS)装置(例如，加速度计、压力传感器及麦克风)已广泛地用于诸多现代电子装置中。微机电系统装置可具有可移动部分，所述可移动部分用于探测运动，并将所述运动转换成电信号。举例来说，微机电系统加速度计及麦克风通常存在于汽车(例如，气囊部署系统)、平板计算机或智能电话中。微机电系统加速度计包括将加速移动转化为电信号的可移动部分。麦克风包括将声音转化为电信号的可移动隔膜。
发明内容
根据本发明的实施例，一种麦克风，包括衬底、隔板、背板以及侧壁停止件。衬底具有设置成穿过所述衬底的开口。隔板设置在所述衬底之上且面向所述衬底的所述开口，所述隔板具有上覆于所述衬底的所述开口的通气孔。背板设置在所述隔板之上且与所述隔板间隔开。侧壁停止件设置成沿着所述隔板的所述通气孔的侧壁。
根据本发明的实施例，一种微机电系统装置，包括衬底、第一背板、第二背板、隔板以及侧壁停止件。衬底具有设置成穿过所述衬底的开口。第一背板设置在所述衬底之上且面向所述衬底的所述开口。第二背板设置在所述第一背板之上。隔板位于所述第一背板与所述第二背板之间且包括设置成穿过所述隔板的开口，其中所述隔板与所述第一背板间隔开第一距离且与所述第二背板间隔开第二距离。侧壁停止件设置成沿着所述隔板的所述开口的多个侧壁。
根据本发明的实施例，一种制造微机电系统装置的方法，所述方法包括：在衬底之上形成第一层间介电层；在所述第一层间介电层之上形成隔板；在所述隔板之上形成第二层间介电层；执行第一刻蚀，以形成穿过所述第二层间介电层及所述隔板且到达所述第一层间介电层的上部部分中的开口；对所述第一层间介电层及所述第二层间介电层执行第二刻蚀，以在所述隔板上方及下方形成多个凹口且分别暴露出所述隔板的顶表面的一部分及底表面的一部分；以及沿着所述隔板的侧壁在所述第一层间介电层及所述第二层间介电层的所述多个凹口中形成侧壁停止件。
附图说明
结合附图进行阅读，从以下详细说明最好地理解本发明的各方面。注意，根据行业中的标准惯例，各种特征并不按比例绘制。事实上，为论述清晰起见，可任意地增大或减小各种特征的尺寸。
图1是根据一些实施例的具有侧壁停止件的微机电系统麦克风中的隔板的俯视图。
图2是示出根据一些实施例的具有侧壁停止件的微机电系统麦克风的剖视图。
图3是根据一些替代实施例的具有侧壁停止件的微机电系统麦克风的剖视图，所述微机电系统麦克风具有双复合背板。
图4到图15说明根据一些实施例具有隔板及侧壁停止件的微机电系统麦克风在各个制造阶段处的一系列剖视图。
图16说明根据一些实施例用于制造微机电系统麦克风的方法的流程图。
[符号的说明]
30、60：背板
30A、30C、60A、60C：氮化硅层
30B、60B：多晶硅层
35、65：开放区域
40：衬底
42：第二保护层
45、75、104：开口
50：隔板
50b：底表面
50t：顶表面
55：通气孔
58：锚定区域
70：层间介电层
70A：介电层
70B：第一层间介电层
70C：第二层间介电层
70D：上部介电层
72：第一保护层
74：空气体积空间
82、84、86、88：触点
85：侧壁停止件
86A：连接结构
90：微机电系统麦克风
95：微机电系统装置
100：隔板层
100A：第一部分
100B：第二部分
102：掩蔽层
105：共形介电层
106：第一凹口
108：第二凹口
1602、1604、1606、1608、1610、1612：动作
A-A’：剖面
d：距离
d1：第一距离
d2：第二距离
h：垂直高度
具体实施方式
本发明提供许多不同的实施例或实例来实施本发明的不同特征。下文阐述组件及排列的具体实例以使本发明简明。当然，这些仅是实例，并不旨在进行限制。举例来说，在以下说明中，第一特征形成于第二特征之上或形成于第二特征上可包括第一特征与第二特征形成为直接接触的实施例，且也可包括额外特征可形成在第一特征与第二特征之间以使第一特征与第二特征不可直接接触的实施例。另外，本发明可在各种实例中重复使用参考编号及/或字母。此重复是出于简洁及清晰目的，且本质上并不规定所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。
此外，为便于说明起见，本文中可使用例如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…上方”、“上部”等空间相对用语来阐述图中所说明的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。除了图中所绘示的定向之外，所述空间相对用语还旨在囊括装置在使用或操作中的不同定向。可以其他方式对设备进行定向(旋转90度或处于其他定向)，且可相应地对本文中所使用的空间相对描述符同样地加以解释。
此外，为便于说明起见，本文中可使用“第一”、“第二”、“第三”等以在一个图或一系列图的不同元件之间进行区分。“第一”、“第二”、“第三”等并不旨在阐述对应元件。因此，结合第一图所述的“第一介电层”可能未必对应于结合另一图所述的“第一介电层”。
许多微机电系统(MEMS)装置皆可使用半导体装置制作方法来制造。对于具有可移动部分的微机电系统装置来说，停止件通常附接在这些可移动部分上，或附接在微机电系统装置的可能会与所述可移动部分接触的对应稳定部分或可移动部分上，以使得保护微机电系统装置免受损坏，及/或防止可移动部分与对应的稳定部分或可移动部分产生黏附(stiction)。
一种制作用于微机电系统装置的停止件的方法是将突出结构集成到微机电系统装置的稳定部分或可移动部分。举例来说，在可移动隔膜上或在可与所述可移动隔膜接触的稳定部分的对应位置上形成额外“尖端”或“突出部”。此方法的一个问题是微机电系统装置可因由所述突出结构致使的非平坦隔膜形貌而容易出现裂缝(crack)。增加可移动隔膜的厚度可有助于缓解此问题，但探测灵敏度将会变糟。此外，停止件的高度不可超过可移动隔膜与稳定部分之间的距离。当需要小的装置占用面积(footprint)时，此尺寸限制是一个较严重的问题。
鉴于以上缺陷方，本发明实施例涉及包括侧壁停止件的微机电系统装置以及相关联的形成方法。举示例性应用来说，微机电系统装置可以是麦克风。麦克风包括：衬底，具有开口；以及隔板，面向所述衬底中的所述开口。所述隔板包括至少一个通气孔。侧壁停止件设置成沿着隔板的通气孔的侧壁。在一些实施例中，侧壁停止件的上部部分接触隔板的顶表面，且侧壁停止件的下部部分接触隔板的底表面。侧壁停止件的上部部分及下部部分可将隔板夹持在其之间。侧壁停止件附接到微机电系统装置的可移动部分的边缘(举例来说，麦克风隔板的通气孔的周界边缘)，且因此不受可移动部分与稳定部分之间的距离限制。此外，侧壁停止件不会使可移动部分的形状发生替换，且因此将不太可能致使可移动部分出现裂缝。在一些实施例中，可如同通过自对齐工艺形成的侧壁停止件一样来形成所述侧壁停止件，因此不需要额外的掩模。
图1及图2示出微机电系统装置的实例，所述微机电系统装置包括制作在衬底40上的微机电系统麦克风90。如图2中所示，微机电系统麦克风90包括背板60及隔板(diaphragm)50，隔板50与背板60间隔开。背板60及隔板50两者皆可导电，其形成电容元件。电触点82电连接到背板60且形成所述电容元件的第一端子，且电触点84电连接到隔板50且形成所述电容元件的第二端子。图1是图2中所示微机电系统麦克风90的隔板50的俯视图。图2中说明隔板50的剖面A-A’。隔板50包括分布在隔板50上的多个通气孔(venting hole)55(例如，所示的通气孔，或不同尺寸不同数量的通气孔)。隔板50还包括位于隔板50的边界附近的一个或多个锚定(anchor)区域58。锚定区域58允许相对于背板60固定隔板50的边界，且允许隔板50与背板60之间的间隙在隔板上远离锚定区域58某一距离的其他位置处发生改变，例如在隔板50的中心处发生改变。隔板50可因声波的能量而变形，使得隔板50朝向或远离背板60弯曲，这是因为声波通过衬底40中的开口45对隔板50施加压力。背板60具有多个开放区域65。隔板50与背板60之间存在空气体积空间74。当隔板50朝向或远离背板60弯曲时，空气可通过背板60上的开放区域65及/或隔板50上的通气孔55所形成的空气通路而从空气体积空间74出去或进入到空气体积空间74中。由声波所致的隔板50相对于背板60的弯曲移动会改变隔板50与背板60之间的电容元件的电容。可借助电触点82及电触点84来测量此电容改变。
图1是图2中所示微机电系统麦克风90的隔板50的俯视图。图2中说明隔板50的剖面A-A’。隔板50包括分布在隔板50上的多个通气孔55(例如，所示的通气孔，或更多通气孔)。隔板50还包括位于隔板50的边界附近的一个或多个锚定区域58。
如图1及图2所示，侧壁停止件85设置成沿着隔板50的通气孔55的周界边缘及侧壁。在一些实施例中，侧壁停止件85的上部部分接触隔板50的顶表面，且侧壁停止件85的下部部分接触隔板50的底表面。侧壁停止件85的上部部分及下部部分可将隔板50夹持在其之间。因此，侧壁停止件85在隔板50上方及下方垂直地延伸，且因此不受隔板50与背板60之间的距离限制。在一些实施例中，当隔板50处于放松(relax)状况时，隔板50的垂直高度h可大于隔板50与背板60之间的距离d。隔板50的放松状况是在隔板50不因声波能量而弯曲、移动或变形时的状况。侧壁停止件85防止隔板50与背板60之间发生黏附。
图3示出具有侧壁停止件85的微机电系统装置95的剖视图。在一些实施例中，微机电系统装置95包括衬底40。在一些实施例中，衬底40可以是单晶硅衬底或绝缘体上半导体(semiconductor-on-insulator，SOI)衬底(例如，绝缘体上硅衬底)。举例来说，衬底40可以是硅、玻璃、二氧化硅、氧化铝或其组合。在一些实施例中，硅衬底上可制作有互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)电路。衬底40具有设置成穿过衬底40的开口45。隔板50设置在衬底40之上且面向衬底40的开口45。隔板50具有设置成穿过所述隔板的开口。侧壁停止件85设置成沿着隔板的开口的边缘周界。侧壁停止件85向上延伸以超过隔板50的顶表面50t，且向下延伸以超过隔板50的底表面50b。在一些实施例中，隔板50的开口是圆柱形状的通气孔55。侧壁停止件85可具有环形形状，其沿着隔板50的开口的周界连续延伸。侧壁停止件85也可跨越隔板的开口的边缘横向地延伸。因此，侧壁停止件85的上部部分接触隔板50的顶表面，且侧壁停止件85的下部部分接触隔板50的底表面。侧壁停止件85的上部部分与下部部分将隔板50夹持在其之间。在一些实施例中，侧壁停止件85包含氮化硅。在一些替代实施例中，侧壁停止件85包含多晶硅。
在一些实施例中，隔板50可包括尺寸相同或不同的多个通气孔，以使隔板50的一侧(例如，开口45附近的一侧)处的第一压力与隔板50的另一侧(例如，第二背板60附近的一侧)处的第二压力达到平衡。当在隔板50的开口45附近的位置处存在大的气压时，两个压力的此平衡可减小隔板50断裂的可能性。隔板50还可包括设置成部分地或完全地穿过隔板50的一些其他开口。上文所公开的侧壁停止件可夹持在所有这些不同开口的边缘上。
在一些实施例中，微机电系统装置95还包括第一背板30，第一背板30设置在隔板50与衬底40之间且面向衬底40的开口45。微机电系统装置95还可包括设置在隔板50之上的第二背板60。隔板50与第一背板30间隔开第一距离d1，且与第二背板60间隔开第二距离d2。在一些实施例中，隔板50及第一背板30形成第一电容元件的两个导电端子；隔板50及第二背板60形成第二电容元件的两个导电端子。第一背板30及第二背板60可包括导电层。第一背板30及第二背板60还可分别包括堆叠在一起的多个层。举例来说，第一背板30及第二背板60可分别包括第一氮化硅层、第二氮化硅层及设置在所述第一氮化硅层与所述第二氮化硅层之间的多晶硅层。电触点82电连接到形成电容元件的第一端子的第二背板60，且电触点84电连接到形成电容元件的第二端子的隔板50。另外，微机电系统麦克风(微机电系统装置95)可包括一个或多个触点(例如，触点86)，所述一个或多个触点通过介层孔连接到衬底上的预制作CMOS电路(图中未示出)。预制作CMOS电路可提供支持微机电系统麦克风(微机电系统装置95)的运作的电子装置。
图4到图15是示出根据一些实施例的制造微机电系统麦克风的方法的剖视图，所述微机电系统麦克风具有隔板及侧壁停止件。
如图4中的剖视图中所示，可在衬底40之上形成连接结构86A及介电层。在各种实施例中，衬底40可以是例如硅、玻璃、二氧化硅、氧化铝等。介电层70A可以是氧化物材料(例如，SiO2)。在一些实施例中，可通过热工艺来形成介电层70A。在其他实施例中，可通过沉积工艺来形成介电层70A，所述沉积工艺包括例如化学气相沉积(chemical vapordeposition，CVD)、物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)或原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)。然后，根据掩蔽层(未示出)将介电层70A图案化以形成沟槽或介层孔，所述沟槽或介层孔是用于将形成的连接结构86A。举例来说，图4中所示的介层孔可形成为穿过介电层70A。可在沟槽或介层孔中填充导电材料以在介电层70A内形成连接结构86A。
如图5中的剖视图所示，在介电层70A上形成第一背板30。在一些实施例中，可使用适合的沉积技术(例如，物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD))沉积共形多晶硅层来形成第一背板层30。在一些其他实施例中，第一背板层(第一背板30)包括三个层，所述三个层是通过首先沉积氮化硅层30A，继续沉积多晶硅层30B且后续接着沉积另一氮化硅层30C来形成。可使用PVD、CVD或任何其他适合的技术来形成这三个层中的每一者。在沉积之后，根据掩蔽层(未示出)将第一背板层(第一背板30)图案化以形成包括多个开放区域35的第一背板30。
如图6中的剖视图中所示，在第一背板30之上形成隔板层100，且第一层间介电层70B将隔板层100与第一背板30间隔开。在一些实施例中，第一层间介电层70B是氧化物层且沉积在第一背板30及介电层70A之上，后续接着进行平面化工艺。可使用例如化学气相沉积(CVD)等适合的技术在第一层间介电层70B的顶部上沉积隔板层100，后续接着进行第一图案化工艺。可执行所述第一图案化工艺来将隔板层100刻蚀成离散部分。举例来说，可执行第一图案化工艺来刻蚀隔板层100以形成第一部分100A，所述第一部分100A从第二部分100B离散地耦合到连接结构86A。在一些实施例中，隔板层100可由多晶硅制成。然后，在隔板层100之上形成第二层间介电层70C。举例来说，第一层间介电层70B可以是氧化硅层。第一层间介电层70B可具有在从约1μm到约3μm范围中的厚度。第二层间介电层70C可以是氧化硅层。第二层间介电层70C可具有在从约0.05μm到约1μm范围中的厚度。
如图7中的剖视图中所示，在第二层间介电层70C之上形成掩蔽层102，且根据掩蔽层102形成开口104。在一些实施例中，掩蔽层可包含使用光刻工艺图案化的光刻胶或氮化物(例如，Si3N4)。可通过第一刻蚀工艺形成开口104。在一些实施例中，第一刻蚀工艺所使用的刻蚀剂可包括具有刻蚀化学物质的干式刻蚀剂，所述刻蚀化学物质包括氟物种(例如CF4、CHF3、C4F8等)。在一些实施例中，刻蚀剂可包括湿式刻蚀剂，例如氢氟酸(hydrofluoricacid，HF)、缓冲氧化物刻蚀(Buffered Oxide Etch，BOE)溶液或四甲基氢氧化铵(Tetramethylammonium hydroxide，TMAH)。开口104可形成为穿过第二层间介电层70C及隔板层100且到达第一层间介电层70B的上部部分中。由第一刻蚀工艺控制开口104的深度，以决定将在一些后续工艺步骤中形成的侧壁停止件的高度。举例来说，第一层间介电层70B的上部部分可具有在从约0.05μm到约1μm范围中的高度。第一层间介电层70B在开口104之下的其余深度可在从约0.5μm到约2.95μm的范围中。
如图8中的剖视图中所示，对第二层间介电层70C执行第二刻蚀工艺，以在隔板50上方形成第一凹口106且暴露出隔板50的顶表面的一部分。也对第一层间介电层70B执行所述第二刻蚀工艺，以在隔板50下方形成第二凹口108且暴露出隔板50的底表面的一部分。可使用就定位的掩蔽层102执行所述第二刻蚀工艺。第二刻蚀工艺包括湿式刻蚀，所述湿式刻蚀相对于隔板50来说对第一层间介电层70B及第二层间介电层70C具有选择性，更具体来说，所述湿式刻蚀对第一层间介电层70B及第二层间介电层70C的刻蚀速率是对隔板50的刻蚀速率的至少20倍。第二刻蚀工艺控制第一凹口106的横向尺寸及第二凹口108的横向尺寸，以决定将在一些后续工艺步骤中形成的侧壁停止件的厚度(即，横向尺寸)。举例来说，第一凹口106的横向尺寸及第二凹口108的横向尺寸可处于从约0.05μm到约1μm范围中。
如图9中之剖视图中所示，在第二层间介电层70C上形成共形介电层105，且共形介电层105向下延伸到第二层间介电层70C的侧壁、隔板50的侧壁及第一层间介电层70B的上部部分的侧壁，且横向延伸到第一层间介电层70B的上表面。可通过适合的沉积技术(例如，PVD工艺或CVD工艺)来形成共形介电层105。共形介电层105可以是氮化硅层。共形介电层105可具有处于从约0.1μm到约2μm范围中的厚度。
如图10中的剖视图中所示，对共形介电层105(图9中示出)执行第三刻蚀工艺，以在第二层间介电层70C的侧壁、隔板50的侧壁以及第一层间介电层70B的上部部分的侧壁旁边形成侧壁停止件85。所述第三刻蚀工艺是各向异性刻蚀工艺，例如是移除横向部分的垂直刻蚀，以留下位于第一层间介电层及第二层间介电层(图8中示出)的第一凹口106、第二凹口108内且位于隔板50的侧壁旁边的共形介电层的垂直部分。在一些实施例中，第三刻蚀工艺所使用的刻蚀剂可包括具有刻蚀化学物质的干式刻蚀剂，所述刻蚀化学物质包括氟物种(例如，CF4、CHF3、C4F8等)。
如图11中的剖视图中所示，在第二层间介电层70C及侧壁停止件85之上形成上部介电层70D。在上部介电层70D之上形成第二背板60。第二背板60可由与第一背板30相同或不同的材料制成。在一些实施例中，可通过沉积共形导电层或包括导电层的多个层(例如，氮化硅层60A、多晶硅层60B及另一氮化硅层60C)，后续接着进行图案化工艺来形成第二背板60。这些层中的每一者可使用PVD、CVD或任何其他适合的技术来形成。
如图12中的剖视图中所示，在上部介电层70D之上形成多个触点82、触点84、触点86、触点88。可通过沉积触点层后续接着进行图案化工艺来形成触点。用于形成所述触点的材料的实例包括银、金、铜、铝、铝铜合金、金铜合金或其他适合导电材料。下部介电层(介电层70A)、第一层间介电层70B及第二层间介电层70C以及上部介电层70D共同形成层间介电层(参见图2、图3或图15中所示的层间介电层70)，所述层间介电层为衬底40上的各种组件提供电隔离及机械支撑。
如图13中的剖视图中所示，形成第一保护层72并将其图案化以形成穿过第一保护层72且上覆于隔板50的第一开口75。在衬底40上沉积第二保护层42。第一保护层72及第二保护层42的示例性保护层包括光刻胶层或介电材料层(例如，氮化硅)。移除第二保护层42的一些区域以在衬底40上形成保护掩模，所述保护掩模敞开衬底40的选定部分以供进行刻蚀工艺。将衬底40图案化以在与隔板50对应的位置处形成穿过衬底40的第二开口45。在一些实施例中，可通过各向异性等离子刻蚀来敞开衬底40上的开口45。
如图14中的剖视图中所示，执行刻蚀以释放(release)隔板50，以使隔板50可相对于第一背板30及第二背板60移动。使用湿式刻蚀剂从衬底40上的开口45及层间介电层70上的开口75两者开始刻蚀层间介电层70，以形成隔板50且可能形成悬浮背板(第二背板60)。可用于刻蚀层间介电层70的湿式刻蚀剂的实例包括氢氟酸(HF)、缓冲氧化物刻蚀(BOE)溶液(6份分40％的NH4F及1份49％的HF)或四甲基氢氧化铵(TMAH)。因此，隔板50被配置成当气压大于或小于预定值时在所述气压下偏移(deflect)。侧壁停止件85被配置成保护隔板50免于沾到第一背板30及/或第二背板60。
如图15中的剖视图中所示，移除第一保护层72及第二保护层42两者。可使用化学品剥离或使用刻蚀剂刻蚀掉这些保护层。在移除这些保护层之后，制作出具有隔板50及侧壁停止件85的微机电系统麦克风(微机电系统装置95)。所制作的微机电系统麦克风(微机电系统装置95)包括：电触点82，电连接到形成电容元件的第一端子的背板60；及电触点84，电连接到形成电容元件的第二端子的隔板50。另外，微机电系统麦克风(微机电系统装置95)可包括一个或多个触点(例如，触点86，图中仅示出一个)，所述一个或多个触点通过介层孔连接到衬底上的预制作CMOS电路(图中未示出)。所述预制作CMOS电路可提供支持微机电系统麦克风(微机电系统装置95)的运作的电子装置。在一些实施例中，可于在衬底40(如图4中所示)上形成下部介电层(介电层70A之前)，先使用适合的工艺在衬底40上制作预制作CMOS电路。
图16说明根据一些实施例的用于制造微机电系统装置的方法的流程图。微机电系统装置包括侧壁停止件，所述侧壁停止件被夹持在可移动隔板的开口的边缘上，以为所述可移动隔板提供黏附保护。图4至图15中示出所述微机电系统装置的实例。尽管关于图16中所示的方法阐述图4至图15，但应了解，图4至图15中所公开的结构并不仅限于图16中所示方法，而是可作为独立于图16中所示方法的结构而独立存在。类似地，尽管关于图4至图15中阐述图16中所示方法，但应了解，图16中所示方法并不仅限于图4至图15中所公开的结构，而是可作为独立于图4至图15中所公开的结构而独立存在。此外，虽然下文将所公开的方法(例如，图16中所示的方法)说明并阐述为一系列动作或事件，但应了解，不应在限制意义上解释所说明的这些动作或事件的排序。举例来说，除了本文中所说明及/或所述的次序之外，一些动作还可按照不同的次序发生及/或与其他动作或事件同时发生。另外，实施本文中所述的一个或多个方面或实施例可能并不需要所有的所说明动作。此外，可在一个或多个单独的动作及/或阶段中实施本文中所绘示的动作中的一者或多者。
在动作1602处，提供半导体衬底，且在第一层间介电层与第二层间介电层之间形成隔板层。举例来说，参见由图6中所示的剖视图所示。
在动作1604处，对第一层间介电层、隔板及第二层间介电层执行第一刻蚀以形成开口。举例来说，参见由图7中所示的剖视图所示。
在动作1606处，执行第二刻蚀以使开口横向延伸，且在隔板上方及下方形成凹口。举例来说，参见由图8中所示的剖视图所示。
在动作1608处，沿着隔板的侧壁形成侧壁停止件。举例来说，参见由图9到图10中所示的剖视图所示。
在动作1610处，形成保护层并将其图案化，以形成穿过所述保护层的第一开口。将衬底图案化以在与隔板对应的位置处形成穿过衬底的第二开口。举例来说，参见由图13中所示的剖视图所示。
在动作1612处，执行刻蚀以释放隔板。举例来说，参见由图14中所示的剖视图所示。
因此，依据上文可了解到，本发明实施例涉及一种微机电系统装置及相关联方法。尽管上文的说明以微机电系统麦克风为例，但所公开的侧壁停止件可实施于不同的微机电系统装置中。在这些装置中，侧壁停止件夹持到部分地或完全地设置在微机电系统装置的可移动隔板内的开口(通气孔或其他开口结构)的边缘。侧壁停止件用于保护可移动隔板免受黏附影响。侧壁停止件位于开口的侧壁旁边，并且可在可移动隔板上方及/或下方垂直地延伸，且跨越隔板的开口的边缘横向地延伸。
在一些实施例中，本发明涉及一种麦克风。所述麦克风包括具有开口的衬底，所述开口设置成穿过所述衬底。隔板设置在衬底之上且面向衬底的开口。隔板具有上覆于衬底的开口的通气孔。背板设置在隔板之上且与隔板间隔开。侧壁停止件设置成沿着隔板的通气孔的侧壁。在实施例中，所述侧壁停止件具有高于所述隔板的顶表面的上部部分以及低于所述隔板的底表面的下部部分。在实施例中，所述侧壁停止件跨越所述通气孔的边缘横向地延伸，且包括接触所述隔板的顶表面的上部部分及接触所述隔板的底表面的下部部分；其中所述侧壁停止件的所述上部部分及所述下部部分将所述隔板夹持在其之间。在实施例中，所述侧壁停止件包含氮化硅。在实施例中，所述侧壁停止件包含多晶硅。在实施例中，当所述隔板处于放松状况时，所述侧壁停止件的高度大于所述背板与所述隔板之间的距离。在实施例中，所述背板包括第一氮化硅层、第二氮化硅层及设置在所述第一氮化硅层与所述第二氮化硅层之间的多晶硅层。
在其他实施例中，本发明涉及一种微机电系统装置。所述微机电系统装置包括具有开口的衬底，所述开口设置成穿过所述衬底。第一背板设置在衬底之上且面向所述衬底的开口。第二背板设置在第一背板之上。隔板位于第一背板与第二背板之间，且包括设置成穿过所述隔板的开口。所述隔板与第一背板间隔开第一距离且与第二背板间隔开第二距离。侧壁停止件设置成沿着隔板的开口的多个侧壁。在实施例中，所述侧壁停止件在垂直方向上向上延伸到所述第一背板与所述隔板之间的第一位置，且向下延伸到所述隔板与所述第二背板之间的第二位置。在实施例中，所述侧壁停止件具有沿着所述隔板的所述开口的周界连续延伸的环形形状。在实施例中，所述第一背板及所述第二背板各自包括第一氮化硅层、第二氮化硅层及设置在所述第一氮化硅层与所述第二氮化硅层之间的多晶硅层。在实施例中，所述侧壁停止件跨越所述隔板的所述开口的边界边缘横向地延伸。
在其他实施例中，本发明涉及一种制造微机电系统装置的方法。在所述方法中，在衬底之上形成第一层间介电层，且在所述第一层间介电层之上形成隔板。然后，在隔板之上形成第二层间介电层。执行第一刻蚀以形成穿过第二层间介电层及隔板且到达第一层间介电层的上部部分中的开口。对第一层间介电层及第二层间介电层执行第二刻蚀，以在隔板上方及下方形成多个凹口且分别暴露出隔板的顶表面的一部分及底表面的一部分。沿着隔板的侧壁在第一层间介电层及第二层间介电层的多个凹口中形成侧壁停止件。在实施例中，根据掩蔽层执行所述第一刻蚀，所述掩蔽层在所述第一刻蚀之前形成在所述第二层间介电层上。在实施例中，使用就定位的所述掩蔽层执行所述第二刻蚀；且其中所述第二刻蚀包括湿式刻蚀，所述湿式刻蚀相对于所述隔板来说对所述第一层间介电层及所述第二层间介电层具有选择性。在实施例中，所述第一层间介电层及所述第二层间介电层由氧化硅制成，且所述隔板由氮化硅或多晶硅制成。在实施例中，通过以下步骤形成所述侧壁停止件：沉积共形介电层，后续接着执行各向异性刻蚀工艺以移除多个横向部分且留下位于所述第一层间介电层及所述第二层间介电层的所述多个凹口中且位于所述隔板的所述侧壁旁边的多个垂直部分。在实施例中，所述方法还包括在形成所述隔板之前，在所述第一层间介电层与所述衬底之间沉积第一背板并将所述第一背板图案化。在实施例中，所述方法还包括：在所述第二层间介电层及所述侧壁停止件之上形成上部介电层；以及在所述上部介电层之上形成第二背板。在实施例中，所述方法还包括：形成保护层并将所述保护层图案化，以形成穿过所述保护层且上覆于所述隔板的第一开口；将所述衬底图案化，以在与所述隔板对应的位置处形成穿过所述衬底的第二开口；以及执行刻蚀以释放所述隔板。
以上内容概述了数个实施例的特征，以使所属领域的技术人员可更好地理解本发明的各方面。所属领域的技术人员应了解，其可容易地使用本发明作为设计或修改其他工艺及结构以实现与本文中所介绍的实施例相同的目的及/或达成相同的优势的基础。所属领域的技术人员还应意识到这些等效构造并不背离本发明的精神及范围，且其可在不背离本发明的精神及范围的情况下在本文中做出各种变化、替代及更改。

Claims (16)

1.一种制造微机电系统装置的方法，所述方法包括：
在衬底之上形成第一层间介电层；
在所述第一层间介电层之上形成隔板；
在所述隔板之上形成第二层间介电层；
在所述第二层间介电层上形成掩蔽层；
根据所述掩蔽层执行第一刻蚀，以形成穿过所述第二层间介电层及所述隔板且到达所述第一层间介电层的上部部分中的开口；
使用就定位的所述掩蔽层对所述第一层间介电层及所述第二层间介电层执行第二刻蚀，以在所述隔板下方及上方形成第一凹口及第二凹口且分别暴露出所述隔板的底表面的一部分及顶表面的一部分，其中所述第二凹口位于所述隔板与所述掩蔽层之间，且还暴露出所述掩蔽层的底表面的一部分；以及
沿着所述隔板的侧壁在所述第一层间介电层及所述第二层间介电层的所述第一凹口及所述第二凹口中形成侧壁停止件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一刻蚀移除所述第一层间介电层的一部分，使得所述开口延伸至所述第一层间介电层中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二刻蚀包括湿式刻蚀，所述湿式刻蚀相对于所述隔板来说对所述第一层间介电层及所述第二层间介电层具有选择性。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一层间介电层及所述第二层间介电层由氧化硅制成，且所述隔板由氮化硅或多晶硅制成。
5.根据权利要求1所述的方法，其中通过以下步骤形成所述侧壁停止件：沉积共形介电层，后续接着执行各向异性刻蚀工艺以移除多个横向部分且留下位于所述第一层间介电层及所述第二层间介电层的所述第一凹口及所述第二凹口中且位于所述隔板的所述侧壁旁边的多个垂直部分。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括在形成所述隔板之前，在所述第一层间介电层与所述衬底之间沉积第一背板并将所述第一背板图案化。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述第二层间介电层及所述侧壁停止件之上形成上部介电层；以及
在所述上部介电层之上形成第二背板。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
形成保护层并将所述保护层图案化，以形成穿过所述保护层且上覆于所述隔板的第一开口；
将所述衬底图案化，以在与所述隔板对应的位置处形成穿过所述衬底的第二开口；以及
执行刻蚀以释放所述隔板。
9.一种微机电系统装置，包括：
第一层间介电层，设置在衬底之上；
隔板，设置在所述第一层间介电层之上；
第二层间介电层，设置在所述隔板之上；以及
侧壁停止件，设置成沿着所述隔板的第一侧壁，其中所述侧壁停止件延伸到所述隔板下方及上方的所述第一层间介电层的凹口中及所述第二层间介电层的凹口中，其中所述侧壁停止件的上部部分位于所述第二层间介电层的所述凹口中，接触所述隔板的顶表面以及所述第二层间介电层的侧壁，且所述侧壁停止件的所述上部部分的顶表面不被所述第二层间介电层覆盖。
10.根据权利要求9所述的微机电系统装置，其中所述隔板具有与所述第二层间介电层直接接触的第二侧壁及上部表面的一部分。
11.根据权利要求9所述的微机电系统装置，其中所述隔板具有与所述第一层间介电层直接接触的下部表面的一部分。
12.根据权利要求9所述的微机电系统装置，其中所述隔板由氮化硅或多晶硅制成。
13.根据权利要求9所述的微机电系统装置，其中所述侧壁停止件由氮化硅或多晶硅制成。
14.根据权利要求9所述的微机电系统装置，还包括第一背板，设置在所述第一层间介电层和所述衬底之间。
15.根据权利要求9所述的微机电系统装置，还包括第二背板，设置在所述第二层间介电层和所述侧壁停止件之上。
16.根据权利要求9所述的微机电系统装置，还包括：
第一开口，上覆于所述隔板且设置成穿过保护层；以及
第二开口，设置在所述隔板正下方且穿过所述衬底。
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