DE102014100470A1

DE102014100470A1 - Kamm-MEMS-Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Kamm-MEMS-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102014100470A1
Application number: DE102014100470.1A
Authority: DE
Inventors: Alfons Dehe
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2034-01-17
Also published as: KR20140092769A; US20190185315A1; US20170073213A1; KR101564160B1; CN103922271A; DE102014100470B4; CN103922271B; US20140197502A1; US9487386B2; US10259701B2

Abstract

Eine MEMS-Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung werden offenbart. Eine Ausführungsform weist auf: Bilden von Gräben in einer ersten Hauptfläche eines Substrats, Bilden leitender Finger durch Bilden eines leitenden Materials in den Gräben und Bilden einer Öffnung von einer zweiten Hauptfläche des Substrats, um dadurch die leitenden Finger freizulegen, wobei die zweite Hauptfläche der ersten Hauptfläche gegenüberliegend ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Kamm-MEMS-Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Kamm-MEMS-Vorrichtung. Gemäß speziellen Ausführungsformen betrifft die Erfindung ein Siliciumkammmikrofon.
HINTERGRUND
Im Laufe der letzten Jahre hat der Wunsch nach kleineren elektronischen Formfaktoren, einem geringeren Leistungsverbrauch und einer erhöhten Leistungsfähigkeit die Integration von MEMS-Vorrichtungen vorangetrieben. Insbesondere können MEMS-Mikrofone immer kleiner werden, weil elektronische Vorrichtungen, wie beispielsweise Mobiltelefone, Laptops und Tabletts, immer kleiner werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es besteht ein Bedarf am Bereitstellen eines Konzepts für eine verbesserte MEMS-Vorrichtung oder ein Verfahren zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung.
Ein solcher Bedarf kann durch ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 20 und eine MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 16 befriedigt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung folgende Schritte: Bilden von Gräben in einer ersten Hauptfläche eines Substrats, Bilden leitender Finger durch Bilden eines leitenden Materials in den Gräben und Bilden einer Öffnung von einer zweiten Hauptfläche des Substrats, um dadurch die leitenden Finger freizulegen, wobei die zweite Hauptfläche der ersten Hauptfläche gegenüberliegend ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine MEMS-Vorrichtung einen Stator, der einen ersten Satz von Fingern umfasst, ein bewegliches Element, das einen zweiten Satz von Fingern umfasst, wobei der erste Satz von Fingern und der zweite Satz von Fingern miteinander verschränkt sind, und einen Haftverhinderungsmechanismus zwischen dem ersten Satz von Fingern und dem zweiten Satz von Fingern.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bilden einer MEMS-Vorrichtung das Bilden von Gräben in einer ersten Hauptfläche eines Substrats, wobei die Gräben durch Vorstände beabstandet sind, und das Bilden einer Isolierschicht auf Bodenflächen und Seitenwänden der Gräben. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden erster leitender Finger in den Gräben, das Ersetzen der Vorstände durch zweite leitende Finger und das Bilden einer Öffnung von einer zweiten Hauptfläche des Substrats, um dadurch die ersten leitenden Finger und die zweiten leitenden Finger freizulegen.
Einige Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Bilden von Gräben in einer ersten Hauptfläche eines Substrats, Bilden leitender Finger durch Bilden eines leitenden Materials in den Gräben und Bilden einer Öffnung von einer zweiten Hauptfläche des Substrats, um dadurch die leitenden Finger freizulegen, wobei die zweite Hauptfläche der ersten Hauptfläche gegenüberliegt.
Optional umfasst das Verfahren ferner das Bilden einer Haftverhinderungsbeschichtung über den leitenden Fingern.
Gemäß einem Aspekt umfasst die Haftverhinderungsbeschichtung Hexamethyldisilazan (HDMS) oder eine selbstanordnende Monoschicht (SAM) auf der Grundlage von Octadecyltrichlorsilan (OTS) oder Perfluordecyltrichlorsilan (FDTS).
Optional umfasst die Haftverhinderungsbeschichtung eine hydrophobe Monoschicht.
Ferner kann das Verfahren das Bilden von Strukturen in Seitenwänden der Gräben umfassen.
Optional umfasst jeder Graben eine erste Struktur in einer ersten Seitenwand und eine zweite Struktur in einer zweiten Seitenwand.
Optional umfasst nur jeder zweite Graben Strukturen in den Seitenwänden.
Ferner kann das Verfahren das Bilden einer Isolierschicht auf einer Bodenfläche und auf Seitenflächen der Gräben vor dem Bilden der leitenden Finger umfassen.
Optional umfasst das Bilden der Öffnung von der zweiten Hauptfläche folgende Schritte:
Ausführen eines ersten Ätzprozesses zum Entfernen eines Abschnitts des Substrats und Ausführen eines zweiten Ätzprozesses zum Entfernen der Isolierschicht um die leitenden Finger, wobei der erste Ätzprozess vom zweiten Ätzprozess verschieden ist.
Gemäß einem Aspekt umfasst das Bilden der leitenden Finger das Bilden von Polysilicium in den Gräben.
Optional umfasst das Bilden der leitenden Finger ferner das Bilden eines dielektrischen Materials in den Gräben.
Optional umfasst das Bilden des Polysiliciums und des dielektrischen Materials das Bilden einer Sandwichstruktur.
Optional umfasst das Bilden des dielektrischen Materials das Bilden von Siliciumnitrid.
Ferner umfasst das Bilden von Polysilicium in den Gräben optional das Bilden in-situ dotierten Polysiliciums in den Gräben.
Ferner umfasst das Bilden der leitenden Finger das Bilden eines metallischen Materials in den Gräben.
Gemäß einem Aspekt umfasst das Bilden der leitenden Finger das Bilden eines metallischen Materials und eines dielektrischen Materials in den Gräben.
Optional umfasst das Bilden des metallischen Materials und des dielektrischen Materials das Bilden einer Sandwichstruktur.
Das Verfahren kann ferner das Bilden von Anschlussstellen und einer Passivierungsschicht auf der ersten Hauptfläche des Substrats umfassen.
Einige Ausführungsformen betreffen eine MEMS-Vorrichtung, welche Folgendes umfasst: einen Stator, der einen ersten Satz von Fingern umfasst, ein bewegliches Element, das einen zweiten Satz von Fingern umfasst, wobei der erste Satz von Fingern und der zweite Satz von Fingern miteinander verschränkt sind, und einen Haftverhinderungsmechanismus zwischen dem ersten Satz von Fingern und dem zweiten Satz von Fingern.
Optional ist der zweite Satz von Fingern nur auf einer ersten Seite des beweglichen Elements angeordnet.
Ferner ist der zweite Satz von Fingern optional nur auf einer ersten Seite und einer zweiten Seite des beweglichen Elements angeordnet.
Gemäß einem Aspekt ist der zweite Satz von Fingern auf allen Seiten des beweglichen Elements oder entlang einem Umfang des beweglichen Elements angeordnet.
Optional umfassen der erste Satz von Fingern und der zweite Satz von Fingern leitende Finger.
Ferner können die leitenden Finger Polysiliciumfinger umfassen.
Optional umfassen die leitenden Finger metallische Finger.
Gemäß einem Aspekt umfasst das bewegliche Element einen Ausleger.
Optional umfasst der Haftverhinderungsmechanismus eine Haftverhinderungsbeschichtung.
Ferner kann die Haftverhinderungsbeschichtung ein Hexamethyldisilazan (HDMS) oder eine selbstanordnende Monoschicht (SAM) auf der Grundlage von Octadecyltrichlorsilan (OTS) oder Perfluordecyltrichlorsilan (FDTS) umfassen.
Optional umfasst der Haftverhinderungsmechanismus eine Haftverhinderungsstruktur, wobei die Haftverhinderungsstruktur aus zumindest einem vom ersten Satz von Fingern und dem zweiten Satz von Fingern vorsteht.
Einige Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Bilden einer MEMS-Vorrichtung. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Bilden von Gräben in einer ersten Hauptfläche eines Substrats, wobei die Gräben durch Vorstände voneinander beabstandet sind, Bilden einer Isolierschicht auf Bodenflächen und Seitenwänden der Gräben, Bilden erster leitender Finger in den Gräben, Ersetzen der Vorstände durch zweite leitende Finger und Bilden einer Öffnung von einer zweiten Hauptfläche des Substrats, um dadurch die ersten leitenden Finger und die zweiten leitenden Finger freizulegen.
Optional umfassen die ersten leitenden Finger und die zweiten leitenden Finger dotiertes Polysilicium, wobei die ersten leitenden Finger Teil einer ersten Elektrode sind und die zweiten leitenden Finger Teil einer zweiten Elektrode sind.
Ferner kann das Verfahren das Bilden einer Haftverhinderungsbeschichtung über den ersten leitenden Fingern und den zweiten leitenden Fingern umfassen.
Optional umfasst die Haftverhinderungsbeschichtung eine hydrophobe Monoschicht. Ferner umfasst das Bilden der Öffnung von der zweiten Hauptfläche optional das Bedecken der ersten Hauptfläche des Substrats mit einer Schutzschicht, das Ätzen des Substrats von der zweiten Hauptfläche, das Ätzen der Isolierschicht von der zweiten Hauptfläche und das Entfernen der Schutzschicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
1a eine Ausführungsform einer MEMS-Vorrichtung,
1b eine Draufsicht ineinander eingreifender oder miteinander verschränkter leitender Finger,
2 eine andere Ausführungsform einer MEMS-Vorrichtung,
3 noch eine andere Ausführungsform einer MEMS-Vorrichtung,
4 eine weitere Ausführungsform einer MEMS-Vorrichtung,
die 5a–5j eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung und
die 6a–6m eine andere Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERLÄUTERUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden die Herstellung und Verwendung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen detailliert erörtert. Es ist allerdings zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte bereitstellt, die in einer großen Vielzahl spezifischer Zusammenhänge verwirklicht werden können. Die erörterten spezifischen Ausführungsformen sollen lediglich spezifische Arten zur Herstellung und Verwendung der Erfindung erläutern, sie schränken den Schutzumfang der Erfindung jedoch nicht ein.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen in einem spezifischen Zusammenhang, nämlich in Zusammenhang mit einem Siliciumkammmikrofon, beschrieben. Die Erfindung kann allerdings auch auf andere Mikrofone und MEMS-Vorrichtungen angewendet werden.
Standardkondensatormikrofone weisen eine Parallelplattenkapazität auf. Eine Änderung des Abstands (Zwischenraums) zwischen einer Membran (der ersten Platte) und einer rückseitigen Platte (zweiten Platte) misst ein ankommendes Tonsignal. Auf der Grundlage dieser Konstruktion bewegt sich Luft durch die Perforationen in der rückseitigen Platte und erzeugt unvermeidliches Rauschen, wodurch eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses begrenzt wird.
Ausführungsformen der Erfindung sehen Kamm-MEMS-Vorrichtungen vor. Ferner sehen Ausführungsformen der Erfindung Kamm-MEMS-Vorrichtungen mit einem Haftverhinderungsmechanismus in der Art einer Haftverhinderungsschicht oder einer Haftverhinderungsstruktur auf dem Stator und/oder beweglichen Elementfingern vor. Weitere Ausführungsformen sehen Verfahren zur Herstellung einer Kamm-MEMS-Vorrichtung mit einem Haftverhinderungsmechanismus vor.
1a zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer MEMS-Vorrichtung 100. Die MEMS-Vorrichtung 100 umfasst einen Stator 110, eine bewegliche Elektrode in der Art einer Membran (oder eines Diaphragmas) 120, eine Öffnung oder einen Hohlraum 130 unterhalb der Membran 120 und einen Träger 140. Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die bewegliche Elektrode 120 einen Ausleger. Die Membran 120 umfasst Membranfinger 125, und der Stator 110 umfasst Statorfinger 115. Die Membranfinger 125 und die Statorfinger 115 sind ineinander eingreifend oder miteinander verschränkt. Die Membranfinger 125 und die Statorfinger 115 sind so angeordnet, dass zwei Membranfinger 125 die äußersten Finger sind oder zwei Statorfinger die äußersten Finger sind.
Die Membranfinger 125 und die Statorfinger 115 sind dafür ausgelegt, sich vertikal gegeneinander zu bewegen, um dadurch ein elektrisches Signal zu erzeugen, das gemessen werden kann. Beim Normalbetrieb bewegen sich die Membranfinger 125 in Bezug auf die Statorfinger 115 und berühren einander nicht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Membranfinger 125 und/oder die Statorfinger 115 eine Haftverhinderungsbeschichtung umfassen, so dass die Membranfinger 125 und die Statorfinger 115 selbst dann nicht aneinander haften, wenn die Finger 115, 125 infolge eines Kollabierens, von Feuchtigkeit oder von Schmutz einander berühren.
Gemäß anderen Ausführungsformen umfassen die Membranfinger 125 und/oder die Statorfinger 115 Haftverhinderungsstrukturen 116, wie in 1b dargestellt ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind die Haftverhinderungsstrukturen 116 an den Statorfingern 115 angeordnet. Gemäß alternativen Ausführungsformen sind die Haftverhinderungsstrukturen 116 an den Membranfingern 125 angeordnet. Gemäß noch anderen Ausführungsformen sind die Haftverhinderungsstrukturen 116 an den Statorfingern 115 und den Membranfingern 125 angeordnet. Die Haftverhinderungsstrukturen 116 können Haftverhinderungshöcker sein, die von einem Finger 115, 125 zu einem benachbarten Finger 115, 125 oder jedem benachbarten Finger 115, 125 nach außen vorstehen. Die Haftverhinderungsstrukturen sind dafür ausgelegt, ein Haften der Finger 115, 125 zu verhindern.
Die MEMS-Vorrichtungen 100 können einen Schallwandler in der Art eines Mikrofons umfassen. Alternativ kann die MEMS-Vorrichtung 100 andere Wandler umfassen. Beispielsweise kann der andere Wandler ein Sensor in der Art eines Drucksensors, eines Beschleunigungsmessers oder eines HF-MEMS sein. Die MEMS-Vorrichtung 100 kann eine allein stehende Vorrichtung sein oder alternativ zusätzliche Schaltungselemente in der Art eines Vorverstärkers und von Ein-/Ausgabeanschlüssen umfassen. Die MEMS-Vorrichtung 100 kann eine integrierte Schaltung umfassen, die beispielsweise einen A/D-Wandler und/oder mehrere Transistoren umfasst.
2 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform einer MEMS-Vorrichtung 200. Die MEMS-Vorrichtung 200 umfasst einen Stator 210, eine Membran 220, eine Öffnung oder einen Hohlraum 230 unterhalb der Membran 220 und einen Träger 240. Die Membran 220 ist mit dem Träger 240 beweglich verbunden. Die Membran 220 umfasst Membranfinger 225, und der Stator 210 umfasst Statorfinger 215. Die Membranfinger 225 und/oder die Statorfinger 215 können eine Haftverhinderungsbeschichtung und/oder eine Haftverhinderungsstruktur umfassen, so dass die Membranfinger 225 und die Statorfinger 215 nicht aneinander haften.
Die Membranfinger 225 und/oder die Statorfinger 215 können leitend sein. Gemäß einer Ausführungsform können die Membranfinger 225 und/oder die Statorfinger 215 ein leitendes Material umfassen. Gemäß einer Ausführungsform kann das leitende Material ein metallisches Material umfassen. Beispielsweise kann das metallische Material ein reines Metall, eine Legierung und/oder eine Verbindung umfassen. Es sei bemerkt, dass jedes reine Metall einen gewissen Anteil von Spurenverunreinigungen aufweisen kann. Gemäß einer Ausführungsform kann das leitende Material ein nicht metallisches Material umfassen. Gemäß einer Ausführungsform kann das leitende Material ein leitendes Polymer umfassen. Gemäß einer Ausführungsform kann das leitende Material ein Halbleitermaterial umfassen. Beispielsweise kann das Halbleitermaterial ein dotiertes Halbleitermaterial in der Art dotierten Siliciums sein. Das dotierte Halbleitermaterial kann beispielsweise in situ dotiert werden. Das dotierte Silicium kann beispielsweise ein dotiertes monokristallines Silicium und/oder ein dotiertes polykristallines Silicium umfassen. Daher kann das leitende Material gemäß einer Ausführungsform ein polykristallines Silicium in der Art eines dotierten polykristallinen Siliciums umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform können die Membranfinger 225 und/oder die Statorfinger 215 ein Halbleitermaterial umfassen. Das Halbleitermaterial kann ein dotiertes Halbleitermaterial oder ein undotiertes Halbleitermaterial sein. Das Halbleitermaterial kann Silicium umfassen. Das Silicium kann monokristallines Silicium und/oder polykristallines Silicium umfassen. Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Statorfinger 215 und die Membranfinger 225 das gleiche Material. Gemäß einer Ausführungsform können die Statorfinger 215 und die Membranfinger 225 ein anderes Material umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform können die Membranfinger 225 und/oder die Statorfinger 215 ferner dielektrische Schichten umfassen. Beispielsweise können die Membranfinger 225 und/oder die Statorfinger 215 eine leitende Schicht umfassen, die sandwichförmig zwischen zwei dielektrischen Schichten angeordnet ist, oder sie können eine dielektrische Schicht umfassen, die sandwichförmig zwischen zwei leitenden Schichten angeordnet ist. Daher können die Membranfinger und/oder die Statorfinger gemäß einer Ausführungsform eine abwechselnde Anordnung leitender Schichten und dielektrischer Schichten umfassen. Die leitenden Schichten können ein leitendes Material, wie die vorstehend beschriebenen leitenden Materialien, umfassen. Die Membran 220 kann ferner Wellungslinien 221, 222 umfassen. Die Wellungslinien 221, 222 können dafür ausgelegt sein, den inneren Bereich der Membran 220 zu versteifen. Die Membran 220 kann nur Wellungslinien 221 entlang einer x-Richtung oder nur Wellungslinien 222 entlang einer y-Richtung umfassen. Alternativ umfasst die Membran 220 Wellungslinien 221, 222 in x- und in y-Richtung (die beispielsweise ein Kreuzungsmuster bilden). Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen können die Wellungslinien 221, 222 durch andere Formen lang gestreckter Vorsprünge in der Art von Graten, beispielsweise Bereichen, in denen eine Fläche flach und die gegenüberliegende Fläche erhöht ist, ersetzt werden. Die MEMS-Vorrichtung 200 (beispielsweise die Membran 220) kann ferner Wellungslinien 227, 228 umfassen. Die Wellungslinien 228, 228 können in einem Randbereich der Membran 220 angeordnet sein. Die Wellungslinien 227, 228 können die Membran 220 flexibler und leichter beweglich machen.
3 zeigt eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer MEMS-Vorrichtung 300. Die MEMS-Vorrichtung 300 umfasst zwei Statoren 310A, 310B, eine Membran 320, eine Öffnung oder einen Hohlraum 330 unterhalb der Membran 320 und einen Träger 340. Die Membran 320 umfasst einen ersten Satz von Fingern 325A auf einer ersten Seite und einen zweiten Satz von Fingern 325B auf einer zweiten Seite. Ähnlich umfasst der erste Stator 310A einen ersten Satz von Fingern 315A und umfasst der zweite Stator 310B einen zweiten Satz von Fingern 315B. Der erste und der zweite Satz von Membranfingern 325A, 325B und/oder der erste und der zweite Satz von Statorfingern 315A, 315B kann eine Haftverhinderungsbeschichtung und/oder Haftverhinderungsstrukturen umfassen, so dass die Membranfinger 325A, 325B und die Statorfinger 315A, 315B nicht aneinander haften. Die Membran 320 kann an zwei Seitenflächen mit dem Träger 340 verankert sein 355. Die Anker 355 können einen Federträger umfassen. Der einen Federträger umfassende Anker 355 kann dafür ausgelegt sein, in einem Torsionsmodus zu arbeiten. Der Federträger kann Polysilicium umfassen. Gemäß einer Ausführungsform kann die Membran 320 Wellungslinien oder Grate in x-Richtung und/oder in y-Richtung umfassen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Membran 320 eine oder mehrere Wellungslinien in einem Randbereich der Membran umfassen, wobei die eine oder die mehreren Wellungslinien dafür ausgelegt sind, die Membran 320 flexibler zu machen.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann darin bestehen, dass eine zur Richtung des Tonsignals proportionale Phasendifferenz erfasst werden kann. Falls ein Tonsignal die obere Fläche der Membran 320 beispielsweise aus einer Richtung, die einen Winkel in Bezug auf eine Normale dieser oberen Fläche der Membran hat oder in Bezug auf diese geneigt ist, trifft, werden die Enden 320A, 320B verschiedenartig ausgelenkt, und die MEMS-Vorrichtung 300 kann die Phasendifferenz erfassen.
4 zeigt eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform einer MEMS-Vorrichtung 400. Die MEMS-Vorrichtung 400 umfasst vier Statoren 410A, 410B, 410C, 410D, eine Membran 420, einen Hohlraum oder eine Öffnung 430 unterhalb der Membran 420. Die Membran 420 umfasst einen ersten Satz von Fingern 425A auf einer ersten Seite, einen zweiten Satz von Fingern 425B auf einer zweiten Seite, einen dritten Satz von Fingern 425C auf einer dritten Seite und einen vierten Satz von Fingern 425D auf einer vierten Seite. Ähnlich umfasst der erste Stator 410A einen ersten Satz von Fingern 415A, umfasst der zweite Stator 410B einen zweiten Satz von Fingern 415B, umfasst der dritte Stator 410C einen dritten Satz von Fingern 415C und umfasst der vierte Stator 410D einen zweiten Satz von Fingern 415D. Die Seiten der Membran 420 können die gleiche oder eine verschiedene Länge aufweisen. Die Anzahl der Finger auf den Seiten kann zwischen zwei Seiten gleich oder verschieden sein.
Die Membranfinger 425A, 425B, 425C, 425D und/oder die Statorfinger 415A, 415B, 415C, 415D umfassen eine Haftverhinderungsbeschichtung und/oder Haftverhinderungsstrukturen, so dass die Membranfinger 425A, 425B, 425C, 425D und die Statorfinger 415A, 415B, 415C, 415D nicht aneinander haften. Die Membran 420 kann an den vier Ecken der Membran 420 am Träger 440 verankert sein 455. Die Anker 455 können einen Federträger umfassen. Der Federträger kann aus einem Polysilicium bestehen.
Die Membran 420 kann Wellungslinien oder Grate in x-Richtung und/oder in y-Richtung umfassen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Membran 420 eine oder mehrere Wellungslinien in einem Randbereich der Membran umfassen, wobei die eine oder die mehreren Wellungslinien dafür ausgelegt sind, die Membran 420 flexibler zu machen. Die Membran 420 kann ein Quadrat, ein Rechteck, einen Kreis oder ein Oval umfassen. Alternativ kann die Membran 420 eine beliebige andere geeignete geometrische Form umfassen.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann darin bestehen, dass die MEMS-Vorrichtung 400 eine erhöhte Empfindlichkeit erzielt, weil das Schallsignal entlang dem gesamten Umkreis der Membran 420 erfasst wird. Beispielsweise kann die MEMS-Vorrichtung 400 für sehr empfindliche mechanische Anwendungen vorteilhaft sein.
Die 5a–5j zeigen eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Bilden einer MEMS-Vorrichtung. In einem ersten Schritt, wie in den 5a und 5b dargestellt ist, werden Gräben 530 in einer ersten Hauptfläche des Substrats 510 gebildet. Das Substrat 500 kann ein Halbleitermaterial, wie Silicium oder Germanium, oder einen Verbindungshalbleiter, wie SiGe, GaAs, InP, GaN oder SiC, umfassen. Alternativ kann das Substrat organische Materialien, wie Glas oder Keramik, umfassen. Das Substrat 500 kann ein Wafer sein.
Die Gräben 530 können in eine erste Hauptfläche 515 des Substrats 510 geätzt werden. Die Gräben 530 können durch Anwenden einer Nassätzchemie oder einer Trockenätzchemie geätzt werden. Beispielsweise können die Gräben 530 durch Anwenden von RIE geätzt werden. Die Gräben 530 können in Bezug auf die Linie 535 gestaffelt sein. Die Linie 535 trennt den Stator von der Membran. Die Gräben 530 sind durch Vorstände oder Rippen 520 getrennt.
Mit Bezug auf 5c sei bemerkt, dass gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Gräben 530 Seitenwandstrukturen 532 in der Art von Verlängerungen, Ausschnitten oder Einkerbungen umfassen können. Die Seitenwandstrukturen 532 können schließlich Haftverhinderungsstrukturen in der Art von Haftverhinderungshöckern an den Fingern bilden. Die Seitenwandstrukturen 532 können eine quadratische Form, eine ovale Form, eine rechteckige Form oder eine Dreiecksform umfassen. Alternativ können die Seitenwandstrukturen 532 eine beliebige geometrische Struktur umfassen, die dafür ausgelegt ist, einen Kontaktbereich zu verringern, wenn benachbarte Finger einander berühren. Die Seitenwandstrukturen 532 können auf einer Seitenwand des Grabens angeordnet werden. Alternativ können die Seitenwandstrukturen 532 auf zwei oder drei Seitenwänden des Grabens angeordnet werden. Gemäß einigen Ausführungsformen werden zwei oder mehr Seitenwandstrukturen 532 statt nur einer auf einer Seitenwand angeordnet.
Die Seitenwandstrukturen 532 können auf einigen der Gräben, jedoch nicht auf anderen angeordnet werden. Beispielsweise können die Seitenwandstrukturen 532 nur in den Gräben angeordnet werden, die sich schließlich zu Statorfingern entwickeln, oder sie können in den Gräben angeordnet werden, die sich schließlich zu Membranfingern entwickeln. Alternativ werden die Seitenwandstrukturen 532 in allen Gräben angeordnet. Die Seitenwandstrukturen 532 können über der gesamten Höhe des Grabens gebildet werden. Alternativ können die Seitenwandstrukturen 532 über einem Abschnitt der Höhe der Gräben gebildet werden. Die Seitenwandstrukturen 532 können eine Entwurfswahl sein und in der Photoresistschicht strukturiert werden, bevor die Gräben gebildet werden. 5c zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform dieser Seitenwandstrukturen 532.
Im nächsten Schritt, der in 5d dargestellt ist, werden die untere Fläche und die Seitenwände der Gräben 530 und die Oberfläche des Substrats 510 mit einer Isolierschicht 540 bedeckt. Die Isolierschicht 540 kann eine Oxidschicht, eine Nitridschicht und/oder eine Oxynitridschicht umfassen. Beispielsweise kann die Isolierschicht 540 aus Siliciumoxid oder TEOS bestehen. Alternativ kann die Isolierschicht 540 eine Siliciumnitridschicht sein. Die Isolierschicht 540 kann als eine konforme Schicht abgeschieden oder aufwachsen gelassen werden. Die Isolierschicht 540 kann so abgeschieden werden, dass sie nur die Bodenfläche und die Seitenwände der Gräben 530, jedoch nicht einen zentralen Abschnitt der Gräben 530 bedeckt. Gemäß einer Ausführungsform werden die Gräben 530 teilweise mit der Isolierschicht 540 gefüllt. Gemäß einer Ausführungsform kann das Isoliermaterial der Isolierschicht 540 durch Anwenden eines CVD-Prozesses, eines PVD-Prozesses, eines ALD-Prozesses oder einer Nassoxidation des Substrats 510 abgeschieden werden.
Im nächsten Schritt, der in 5e dargestellt ist, kann ein Fingermaterial 550 in den Gräben 530 gebildet werden. Das Fingermaterial 550 kann ein leitendes Material 550 sein. Gemäß einer Ausführungsform kann das leitende Material 550 die Gräben füllen (beispielsweise vollständig füllen). Das leitende Material kann ein metallisches Material sein. Das metallische Material kann ein reines Metall, eine Legierung und/oder eine Verbindung umfassen. Das metallische Material kann beispielsweise eines oder mehrere der Elemente umfassen, die aus der aus Al, Cu, Ni und Si bestehenden Gruppe ausgewählt sind. Beispiele weisen reines Aluminium, eine Aluminiumlegierung, eine Aluminiumverbindung, reines Kupfer, eine Kupferlegierung, eine Kupferverbindung, reines Nickel, eine Nickellegierung und eine Nickelverbindung auf. Beispiele weisen AlSiCu auf. Das leitende Material 550 kann ein leitendes Polymer umfassen. Das leitende Material 550 kann einen dotierten Halbleiter in der Art dotierten Siliciums umfassen. Das dotierte Silicium kann dotiertes Polysilicium und/oder dotiertes monokristallines Silicium umfassen. Das dotierte Silicium kann in situ dotiert werden. Das leitende Material 550 kann auf verschiedene Arten, beispielsweise durch Sputtern, PVD, CVD oder ALD, abgeschieden werden. Das leitende Material kann in einem einzigen Schritt abgeschieden werden (beispielsweise können die Gräben gefüllt werden (beispielsweise vollständig gefüllt werden)), oder es kann in zwei oder mehr Schritten abgeschieden werden. Wenn das leitende Material 550 ein metallisches Material umfasst, ist es möglich, dass das leitende Material 550 durch eine galvanische Abscheidung abgeschieden wird. Das leitende Material 550 kann direkt auf die Isolierschicht 540 abgeschieden werden.
5f zeigt eine Ausführungsform mit spezifischen Abmessungen. Das Fingermaterial kann von oberhalb der oberen Fläche des Substrats der Isolierschicht 540 entfernt werden. Das Fingermaterial 550 (beispielsweise das leitende Material 550) bildet Finger für den Stator und die Membran. Beispielsweise können die Finger Statorfinger 555 und Membranfinger 557 sein. Zwei Statorfinger 555 können zwischen sich einen Membranfinger 557 aufweisen, und zwei Membranfinger 557 können zwischen sich einen Statorfinger 555 aufweisen. Zwei Statorfinger 555 sind um einen Abstand A getrennt, und zwei Membranfinger 557 sind um den Abstand A getrennt. Zwei benachbarte Finger 555, 557 können um eine Beabstandung B getrennt sein, und jeder Finger kann eine Dicke C aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform wird die Hälfte eines Abstands A als Beabstandung B + Dicke C berechnet.
Gemäß einer Ausführungsform können die Finger 555, 557 eine Höhe H von etwa 8 µm bis etwa 12 µm, beispielsweise etwa 10 µm, aufweisen. Der Abstand A kann etwa 4 µm bis etwa 6 µm, beispielsweise etwa 5 µm, betragen. Die Beabstandung B kann etwa 1 µm und etwa 2 µm, beispielsweise etwa 1,5 µm, betragen, und die Dicke C kann etwa 0,5 µm bis etwa 2 µm, beispielsweise etwa 1 µm, betragen. Die Dicke D des Grabens 530 kann etwa 1 µm und etwa 2 µm, beispielsweise etwa 1,5 µm, betragen. Überdies kann die Dicke E der Isolierschicht 540 etwa 0,1 µm bis etwa 0,5 µm, beispielsweise etwa 0,25 µm, betragen.
Dann kann das leitende Material 550 entfernt werden, und Anschlussstellen 552 können gebildet werden, wie in 5g dargestellt ist. Gemäß einer Ausführungsform wird ein Photoresist über dem leitenden Material 550 abgeschieden und dann strukturiert. Die freigelegten Abschnitte des leitenden Materials 550 werden dann entfernt. Das leitende Material 550 kann bis zur Isolierschicht 540 herunter geätzt werden. Das in den Gräben 530 angeordnete leitende Material 550 kann nicht entfernt werden. Das leitende Material 550 in den Gräben kann Finger 555, 557 bilden. Das leitende Material 550 kann durch Anwenden einer Nassätz- oder einer Trockenätzchemie entfernt werden. Wenn das leitende Material 550 beispielsweise einen Halbleiter umfasst (beispielsweise einen dotierten Halbleiter, wie dotiertes Silicium), kann das leitende Material 550 mit KOH oder Säurelösungen von HNO₃ plus HF geätzt werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann ein Plasmaprozess mit durch SF₆ oder Cl₂ zugeführtem Chlor oder Fluor verwendet werden.
Der Ätzprozess kann beendet werden, wenn die obere Fläche der Isolierschicht 540 erreicht wird. Der Ätzprozess wird entweder durch Endpunkterkennung oder durch eine Zeitmessung beendet (die Schichtdicke der Isolierschicht 540 ist viel geringer als die Tiefe der Finger).
Dann können Anschlussstellen 552 gebildet werden. Die Anschlussstellen 552 können in oder auf dem Substrat 520 gebildet werden. Die Anschlussstellen 552 können entsprechend Entwurfsspezifikationen angeordnet werden (beispielsweise praktisch überall auf der oberen Fläche des Substrats 520). Die Anschlussstellen 552 können das leitende Material 550 umfassen. Alternativ können die Anschlussstellen 552 am Ort der Anschlussstelle 552 silicidiert werden. Die silicidierten Anschlussstellen können durch Bilden eines metallischen Materials auf dem leitenden Material (550) gebildet werden. Das metallische Material kann eines oder mehrere der Elemente aus der aus Ni, Co und Ti bestehenden Gruppe aufweisen. Das leitende Material 550 und das metallische Material können zur Bildung des Silicids wärmebehandelt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen werden die Anschlussstellen 552 passiviert.
Wie in 5h dargestellt ist, wird das Substrat 510 dann von der zweiten Hauptfläche geätzt. Das Substrat 510 wird mit einem gerichteten Ätzen geätzt. Beispielsweise wird das Substrat 510 mit einem Bosch^®-Ätzen geätzt. Das rückseitige Ätzen wird so angewendet, dass das Substrat 510 unter der Membran 516 entfernt wird und das Substrat unter dem Stator und dem Träger 514 verbleibt. Das rückseitige Ätzen wird durch die Isolierschicht 540 beendet. Die mit der Isolierschicht 540 codierten Finger 555, 557 bleiben stehen und werden nicht geätzt.
Alternativ wird die Substratrückseite durch ein Nassätzmittel geätzt, das beispielsweise KOH umfasst. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Substratrückseite mit einer Kombination eines Trockenätzens bis zum Niveau der Gräben und eines anschließenden Nassätzens mit einer höheren Selektivität beispielsweise des Ätzens des Substrats (beispielsweise Silicium) gegenüber dem Ätzen der Isolierschicht (beispielsweise eine stoppende Ätzschicht aus Oxid) geätzt.
Im nächsten in 5i dargestellten Schritt wird die Isolierschicht 540 entfernt. Die Isolierschicht 540 wird durch Nassätzen oder Trockenätzen entfernt. Beispielsweise wird die Isolierschicht 540 durch eine Anwendung einer HF-basierten Lösung oder eines HF-basierten Dampfs geätzt. Dann werden die Finger 555, 557 mit einer Haftverhinderungsbeschichtung 560 beschichtet. Beispielsweise wird die Haftverhinderungsbeschichtung 560 durch Dampfphasen- oder Gasphasenabscheidung abgeschieden. Alternativ wird die Haftverhinderungsbeschichtung 560 durch Anwenden einer Nassabscheidung in der Art einer Aufschleuderbeschichtung abgeschieden. Die Haftverhinderungsbeschichtung 560 kann eine hydrophobe Schicht umfassen. Die Haftverhinderungsbeschichtung 560 kann eine Monoschicht sein. Beispielsweise kann die Haftverhinderungsbeschichtung 560 Alkylsilan oder ein Perhaloalkylsilan umfassen. Alternativ kann die Haftverhinderungsbeschichtung 560 HDMS (Hexamethyldisilazan) oder SAM (selbstanordnende Monoschichten) auf der Grundlage von Octadecyltrichlorsilan (OTS) oder Perfluordecyltrichlorsilan (FDTS) umfassen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Haftverhinderungsbeschichtung eine Einzelschicht oder besteht aus mehreren Schichten. Alternativ umfasst die Haftverhinderungsbeschichtung Haftverhinderungshöcker. Die Haftverhinderungshöcker können aus der Oberfläche der Finger 555, 557 mit einer Spitze in der Mitte oder zur Seite jedes Höckers hin vorstehen. Gemäß einer Ausführungsform kann die Haftverhinderungsbeschichtung eine Kombination einer Haftverhinderungsschicht und von Haftverhinderungshöckern umfassen. Beispielsweise kann die Kombination auf allen Fingern angeordnet sein. Alternativ kann die Haftverhinderungsschicht (können die Haftverhinderungsschichten) auf den Statorfingern 555 (oder den Membranfingern 557) angeordnet sein und sind die Haftverhinderungshöcker auf den Membranfingern 557 (den Statorfingern 555) angeordnet. Die Statorfinger 555 und die Membranfinger 557 können mit einem anderen Typ von Haftverhinderungsbeschichtungsmaterialien 560 oder mit demselben Typ von Haftverhinderungsbeschichtungsmaterialien 560 beschichtet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen umfassen die Statorfinger 555 und/oder die Membranfinger 557 die Haftverhinderungsbeschichtung und keine Haftverhinderungsstrukturen (der Schritt in 5c ist fortgelassen). Gemäß alternativen Ausführungsformen umfassen die Statorfinger 555 und/oder die Membranfinger 557 die Haftverhinderungsstrukturen und keine Haftverhinderungsbeschichtung (der Beschichtungsschritt in 5i ist fortgelassen). Gemäß weiteren Ausführungsformen umfassen die Statorfinger 555 und/oder die Membranfinger 557 die Haftverhinderungsbeschichtung und die Haftverhinderungsstrukturen. Gemäß anderen Ausführungsformen umfassen einige Finger die Haftverhinderungsbeschichtung und umfassen die anderen Finger die Haftverhinderungsstruktur. Es ist eine beliebige Kombination einer Haftverhinderungsbeschichtung und einer Haftverhinderungsstruktur möglich.
5j zeigt eine Ausführungsform einer MEMS-Vorrichtung gemäß dem mit Bezug auf die 5a–5i beschriebenen Herstellungsprozess. Die auf dem Stator 514 angeordneten Statorfinger 555 können mit den Membranfingern 557 in der Membran 570 eingreifend oder verschränkt sein. Ein Hohlraum 516 befindet sich unterhalb der Membran 570, so dass sich die Membran 570 in Bezug auf den Stator 514 nach oben und nach unten bewegen kann.
Die 6a–6m zeigen eine andere Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung. In einem in 6a dargestellten ersten Schritt werden Gräben 630 in einer ersten Hauptfläche des Substrats 610 gebildet. Das Substrat 610 kann ein halbleitendes Material, wie Silicium oder Germanium, oder einen Verbindungshalbleiter, wie SiGe, GaAs, InP, GaN oder SiC, umfassen. Alternativ kann das Substrat 610 organische Materialien, wie Glas oder Keramik, umfassen. Das Substrat 610 kann ein Wafer sein.
Die Gräben 630 können in das Substrat 610 geätzt werden. Die Gräben 610 können durch Anwenden einer Nassätzchemie oder einer Trockenätzchemie geätzt werden. Beispielsweise können die Gräben 630 durch Anwenden von RIE geätzt werden. Die Gräben 630 werden durch Vorstände oder Rippen 620 getrennt. Gemäß einer Ausführungsform sind die Gräben breit und sind die Vorstände oder Rippen 620 schmal.
Im in 6b dargestellten nächsten Schritt werden die Bodenfläche und die Seitenwände des Grabens 630 und die obere Fläche des Substrats 610 mit einer Isolierschicht 640 bedeckt. Die Isolierschicht 640 kann eine Oxidschicht oder eine Nitridschicht sein. Beispielsweise kann die Isolierschicht 640 aus einem Siliciumoxid oder TEOS bestehen. Die Isolierschicht 640 kann eine konforme Schicht sein. Die Isolierschicht 640 kann so abgeschieden werden, dass die Isolierschicht 640 nur die Bodenfläche und die Seitenwände des Grabens 630, jedoch nicht einen zentralen Abschnitt des Grabens 630, bedeckt. Gemäß einer Ausführungsform werden die Gräben 630 teilweise mit der Isolierschicht 640 gefüllt. Gemäß einer Ausführungsform kann die Isolierschicht 640 mit einem CVD-Prozess, einem PVD-Prozess oder einem ALD-Prozess abgeschieden werden.
Wie in 6c dargestellt ist, werden die Gräben 640 mit einem halbleitenden Material 650 gefüllt. Beispielsweise werden die Gräben 630 mit Polysilicium oder in situ dotiertem Polysilicium gefüllt. Alternativ werden die Gräben 630 mit einem Metall oder einem anderen leitenden Material gefüllt. Die Gräben 630 werden in einem einzigen Schritt oder in mehreren Schritten vollständig gefüllt. Das leitende Material 650 kann die Isolierschicht 640 vollständig bedecken. Das leitende Material 650 kann direkt auf dem Isoliermaterial 640 angeordnet werden. Das leitende Material 650 kann von oberhalb der oberen Fläche der Isolierschicht 640 entfernt werden, so dass die einzelnen leitenden Finger 655 auf den Gräben 630 gebildet werden. Die Finger 655 können Statorfinger oder Membranfinger sein.
Die Gräben 630 werden in einem einzigen Schritt oder in mehreren Schritten durch konformes Beschichten, wie CVD oder ALD, vollständig gefüllt. Alternativ werden die Gräben 630 mit einem Metall 550, wie Al, AlSiCu oder Ni, durch Sputtern oder galvanisches Abscheiden oder ein anderes leitendes Material gefüllt. Das leitende Material 550 kann direkt auf der Isolierschicht 540 angeordnet werden und die Isolierschicht 540 vollständig bedecken.
Im in 6d dargestellten nächsten Schritt wird ein Resist 660 über dem Substrat 610 gebildet. Der Resist 660 wird so strukturiert, dass er über den Vorständen oder Rippen 620 geöffnet wird. Der Resist 660 verbleibt über den Gräben 630. Die Isolierschicht 640 wird über der oberen Fläche der Vorstände oder Rippen 620, allerdings nicht über oder in den Gräben 630 entfernt. Die Isolierschicht 640 wird durch ein anisotropes Ätzen entfernt. Beispielsweise wird die Isolierschicht 640 durch ein Plasmaätzmittel, wie CF₄/CHF₃, entfernt. Als nächstes werden die Gräben 670 bildenden Vorstände und Rippen 620 entfernt. Die Vorstände und Rippen 620 können bis hinab zur Bodenfläche des Grabens 630 entfernt werden. Die Vorstände und Rippen 620 können durch ein anisotropes oder ein isotropes Ätzen geätzt werden. Der Ätzprozess kann ein Trockenätzprozess oder ein Nassätzprozess sein. Beispielsweise umfasst der Ätzprozess KOH oder Säurelösungen von HNO₃ plus HF, einen Plasmaprozess mit durch SF₆ oder Cl₂ bereitgestelltem Chlor oder Fluor. Dies ist in 6e dargestellt.
Dann wird, wie in den 6f–6h dargestellt ist, der Resist 660 entfernt, und die Gräben 670 werden mit einem halbleitenden Material 680 gefüllt. Beispielsweise werden die Gräben 670 mit Polysilicium oder in situ dotiertem Polysilicium gefüllt. Alternativ werden die Gräben 670 mit einem Metall oder einem anderen leitenden Material gefüllt. Die Gräben 670 werden in einem einzigen Schritt oder in mehreren Schritten vollständig gefüllt. Das leitende Material 680 kann die Isolierschicht 640 und das leitende Material 655 vollständig bedecken. In einem nachfolgenden Schritt kann das leitende Material 680 von oberhalb der oberen Fläche der Isolierschicht 640 entfernt werden, so dass einzelne leitende Finger 685 in den Gräben 670 gebildet werden. Die leitenden Finger 655 können das gleiche leitende Material wie die leitenden Finger 685 oder ein anderes leitendes Material als diese umfassen.
6i zeigt eine Ausführungsform mit spezifischen Abmessungen. Zwei Statorfinger weisen zwischen sich einen Membranfinger auf, und zwei Membranfinger weisen zwischen sich einen Statorfinger auf. Zwei Statorfinger sind um einen Abstand A getrennt, und zwei Membranfinger sind um den Abstand A getrennt. Zwei benachbarte Finger können um eine Beabstandung B getrennt sein, und jeder Finger kann eine Dicke C aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform wird die Hälfte eines Abstands A als Beabstandung B + Dicke C berechnet.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Finger eine Höhe H von etwa 8 µm bis etwa 12 µm, beispielsweise etwa 10 µm. Der Abstand A kann etwa 3 µm bis etwa 5 µm, beispielsweise etwa 4 µm, betragen. Die Beabstandung B kann etwa 0,5 µm und etwa 2 µm, beispielsweise etwa 1 µm, betragen, und die Dicke C kann etwa 0,5 µm bis etwa 2 µm, beispielsweise etwa 1 µm, betragen. Überdies kann die Dicke E der Isolierschicht etwa 0,1 µm bis etwa 0,5 µm, beispielsweise etwa 0,25 µm, betragen.
Dann können Anschlussstellen gebildet werden. Die Anschlussstellen können wie mit Bezug auf 5g beschrieben gebildet werden.
Das Substrat 610 wird dann von der zweiten Hauptfläche geätzt. Das Substrat 610 wird mit einem gerichteten Ätzen geätzt. Beispielsweise wird das Substrat 610 mit einem Bosch^®-Ätzen geätzt. Das rückseitige Ätzen wird so angewendet, dass das Substrat 610 entlang einer Länge der Membran 614 entfernt wird und das Substrat 610 am Stator und am Träger 616 stehen bleibt. Die Rückseite erzeugt einen Hohlraum 614 unterhalb der Membran. Der Ätzprozess wird durch die Isolierschicht 640 und die Finger 655, 685 beendet. Dies ist in 6j dargestellt.
Wie in 6k dargestellt ist, wird eine Schutzschicht oder eine Materialschicht 690 auf der ersten Hauptfläche des Substrats 610 angeordnet. Die Schutzschicht 690 kann ein negativer Photoresist oder ein positiver Photoresist sein. Die Schutzschicht 690 ist dafür ausgelegt, die Vorderseite oder die Hauptfläche zu schützen. Im nächsten Schritt, wie in 6l dargestellt ist, wird die Isolierschicht 640 entfernt, so dass die Finger 655, 685 frei stehen. Die Isolierschicht 640 wird durch ein Nassätzen oder ein Trockenätzen entfernt. Beispielsweise wird die Isolierschicht 640 durch Anwenden von gepuffertem HF, von HF-Dampf oder einer HF-Gasphase geätzt.
Dann werden die Finger 655, 685 mit einer Haftverhinderungsbeschichtung 695 beschichtet. Beispielsweise wird die Haftverhinderungsbeschichtung 695 durch Dampfphasen- oder Gasphasenabscheidung abgeschieden. Alternativ wird die Haftverhinderungsbeschichtung 695 durch Anwenden einer nassen Abscheidung, wie Schleuderbeschichten, abgeschieden. Die Haftverhinderungsbeschichtung 695 kann eine hydrophobe Schicht umfassen. Die Haftverhinderungsbeschichtung 695 kann eine Monoschicht sein. Beispielsweise kann die Haftverhinderungsbeschichtung 695 Alkylsilan oder ein Perhaloalkylsilan umfassen. Alternativ kann die Haftverhinderungsbeschichtung 695 HDMS (Hexamethyldisilazan) oder SAM (selbstanordnende Monoschichten) auf der Grundlage von Octadecyltrichlorsilan (OTS) oder Perfluordecyltrichlorsilan (FDTS) umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Haftverhinderungsbeschichtung eine Einzelschicht oder besteht aus mehreren Schichten. Alternativ umfasst die Haftverhinderungsbeschichtung Haftverhinderungshöcker. Die Haftverhinderungshöcker können aus der Oberfläche der leitenden Finger 655, 685 mit einer Spitze in der Mitte oder zur Seite jedes Höckers vorstehen. Gemäß einer Ausführungsform kann die Haftverhinderungsbeschichtung 695 eine Kombination aus einer Haftverhinderungsschicht und von Haftverhinderungshöckern umfassen. Beispielsweise kann die Kombination auf allen Fingern 655, 685 angeordnet sein. Alternativ kann die Haftverhinderungsschicht (können die Haftverhinderungsschichten) auf den Statorfingern (oder den Membranfingern) angeordnet sein und sind die Haftverhinderungshöcker auf den Membranfingern (den Statorfingern) angeordnet. Die Statorfinger und die Membranfinger können mit einem verschiedenen Typ von Haftverhinderungsbeschichtungsmaterialien oder mit dem gleichen Typ eines Haftverhinderungsbeschichtungsmaterials beschichtet sein.
Wenngleich die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile detailliert beschrieben wurden, ist zu verstehen, dass verschiedene Änderungen, Austauschungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzumfang der durch die anliegenden Ansprüche definierten Erfindung abzuweichen.
Überdies sollte der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht als auf die jeweiligen Ausführungsformen des Prozesses, der Maschine, des Herstellungsverfahrens, der Stoffzusammensetzung, der Mittel, der Verfahren und der Schritte, die in der Beschreibung dargelegt sind, eingeschränkt verstanden werden. Durchschnittsfachleute werden anhand der Offenbarung der vorliegenden Erfindung leicht verstehen, dass Prozesse, Maschinen, Herstellungsverfahren, Stoffzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte, ob gegenwärtig existierend oder später zu entwickelnd, welche im Wesentlichen die gleiche Funktion erfüllen oder im Wesentlichen das gleiche Ergebnis erzielen wie die entsprechenden hier beschriebenen Ausführungsformen, gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Dementsprechend sollen die anliegenden Ansprüche innerhalb ihres Schutzumfangs solche Prozesse, Maschinen, Herstellungsverfahren, Stoffzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte einschließen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer MEMS-Vorrichtung, welches folgende Schritte umfasst: Bilden von Gräben (630) in einer ersten Hauptfläche eines Substrats, Bilden leitender Finger (655) durch Bilden eines leitenden Materials in den Gräben (630) und Bilden einer Öffnung (230) von einer zweiten Hauptfläche des Substrats, um dadurch die leitenden Finger (655) freizulegen, wobei die zweite Hauptfläche der ersten Hauptfläche gegenüberliegend ist.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner das Bilden einer Haftverhinderungsbeschichtung (695) über den leitenden Fingern (655) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Haftverhinderungsbeschichtung (695) Hexamethyldisilazan (HDMS) oder eine selbstanordnende Monoschicht (SAM) auf der Grundlage von Octadecyltrichlorsilan (OTS) oder Perfluordecyltrichlorsilan (FDTS) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Haftverhinderungsbeschichtung (695) eine hydrophobe Monoschicht umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner das Bilden von Strukturen in Seitenwänden der Gräben (630) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei jeder Graben (630) eine erste Struktur in einer ersten Seitenwand und eine zweite Struktur in einer zweiten Seitenwand umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei nur jeder zweite Graben Strukturen in den Seitenwänden umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner das Bilden einer Isolierschicht auf einer Bodenfläche und Seitenflächen der Gräben (630) vor dem Bilden der leitenden Finger (655) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bilden der Öffnung (230) von der zweiten Hauptfläche folgende Schritte umfasst: Ausführen eines ersten Ätzprozesses zum Entfernen eines Abschnitts des Substrats und Ausführen eines zweiten Ätzprozesses zum Entfernen der Isolierschicht um die leitenden Finger (655), wobei der erste Ätzprozess vom zweiten Ätzprozess verschieden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bilden der leitenden Finger (655) das Bilden von Polysilicium in den Gräben (630) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bilden der leitenden Finger (655) ferner das Bilden eines dielektrischen Materials in den Gräben (630) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Bilden des Polysiliciums und des dielektrischen Materials das Bilden einer Sandwichstruktur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Bilden des dielektrischen Materials das Bilden von Siliciumnitrid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, wobei das Bilden des Polysiliciums in den Gräben (630) das Bilden in-situ dotierten Polysiliciums in den Gräben (630) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bilden der leitenden Finger (655) das Bilden eines metallischen Materials in den Gräben (630) umfasst.
MEMS-Vorrichtung (100), welche Folgendes umfasst: einen Stator (110), der einen ersten Satz von Fingern (115) umfasst, ein bewegliches Element (120), das einen zweiten Satz von Fingern (125) umfasst, wobei der erste Satz von Fingern (115) und der zweite Satz von Fingern (125) miteinander verschränkt sind, und einen Haftverhinderungsmechanismus zwischen dem ersten Satz von Fingern (115) und dem zweiten Satz von Fingern (125).
MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der zweite Satz von Fingern (125) nur auf einer ersten Seite des beweglichen Elements (120) angeordnet ist.
MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der zweite Satz von Fingern (125) nur auf einer ersten Seite und einer zweiten Seite des beweglichen Elements (120) angeordnet ist.
MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der zweite Satz von Fingern (125) auf allen Seiten des beweglichen Elements oder entlang einem Umfang des beweglichen Elements (120) angeordnet ist.
Verfahren zum Bilden einer MEMS-Vorrichtung, welches folgende Schritte umfasst: Bilden von Gräben (630) in einer ersten Hauptfläche eines Substrats, wobei die Gräben (630) durch Vorstände beabstandet sind, Bilden einer Isolierschicht auf Bodenflächen und Seitenwänden der Gräben (630), Bilden erster leitender Finger (655) in den Gräben (630), Ersetzen der Vorstände durch zweite leitende Finger (655) und Bilden einer Öffnung (230) von einer zweiten Hauptfläche des Substrats, um dadurch die ersten leitenden Finger (655) und die zweiten leitenden Finger (655) freizulegen.