DE102020113457A1 - Halbleitervorrichtung mit mikroelektromechanischen systemvorrichtungen mit verbesserter gleichförmigkeit des hohlraumdrucks - Google Patents

Halbleitervorrichtung mit mikroelektromechanischen systemvorrichtungen mit verbesserter gleichförmigkeit des hohlraumdrucks Download PDF

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I-Hsuan CHIU
Chia-Ming Hung
Li-Chun Peng
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Abstract

Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung beziehen sich auf eine Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung umfasst eine Verbindungsstruktur, die über einem Halbleitersubstrat angeordnet ist. Eine dielektrische Struktur ist über der Verbindungsstruktur angeordnet. Mehrere Hohlräume sind in der dielektrischen Struktur angeordnet. Ein Substrat für ein mikroelektromechanisches System (MEMS-Substrat) ist über der dielektrischen Struktur angeordnet, wobei das MEMS-Substrat mehrere beweglichen Membranen umfasst, und wobei die beweglichen Membranen jeweils über den Hohlräumen liegen. Mehrere Strömungsverbindungskanäle sind in der dielektrischen Struktur angeordnet, wobei sich jeder der Strömungsverbindungskanäle seitlich zwischen zwei benachbarten Hohlräumen der vorgenannten Hohlräume erstreckt, so dass alle Hohlräume in Strömungsverbindung miteinander stehen.

Description

  • VERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNG
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 27. August 2019 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 62/892,106, deren Inhalt in ihrer Gesamtheit durch Verweis hierin aufgenommen wird.
  • TECHNISHCER HINTERGRUND
  • Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) ist eine Technologie, die miniaturisierte mechanische und elektromechanische Elemente auf einem integrierten Chip integriert. MEMS-Vorrichtungen werden oft mit Mikro-Fertigungstechniken hergestellt. In den letzten Jahren haben MEMS-Vorrichtungen eine breite Palette von Anwendungen gefunden. Zum Beispiel finden sich MEMS-Vorrichtungen in Mobiltelefonen (zum Beispiel Beschleunigungsmesser, Gyroskope, digitale Kompasse), Drucksensoren, mikrofluidischen Elementen (zum Beispiel Ventile, Pumpen), optischen Schaltern (zum Beispiel Spiegel), bildgebenden Vorrichtungen (zum Beispiel mikrobearbeitete Ultraschallwandler (MUTs), usw.
  • Figurenliste
  • Aspekte der vorliegenden Offenlegung lassen sich am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitfähigen Zeichnungen verstehen. Es ist denkbar, dass gemäß der branchenüblichen Praxis verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Vielmehr können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zugunsten einer klaren Erläuterung Diskussion willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.
    • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen einer Halbleitervorrichtung mit MEMS-Vorrichtungen mit verbesserter Gleichförmigkeit des Hohlraumdrucks.
    • 2A-2C zeigen verschiedene Ansichten einiger Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung der 1.
    • 3A-3C zeigen verschiedene Ansichten einiger anderer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung der 1.
    • 4A-4C zeigen verschiedene Ansichten einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung der 1.
    • 5 zeigt eine Draufsicht einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung der 3A-3C, aufgenommen entlang der Linie B-B der 3A.
    • 6 zeigt eine Draufsicht einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung der 5.
    • 7 zeigt eine Draufsicht einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung der 5.
    • 8 zeigt einen Querschnitt einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung der 1.
    • 9 zeigt einen Querschnitt einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung der 1.
    • 10 zeigt einen Querschnitt einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung der 1.
    • 11 zeigt eine Draufsicht einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung der 10, aufgenommen entlang der Linie B-B der 10.
    • 12 zeigt einen Querschnitt einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung der 1.
    • 13 zeigt einen Querschnitt einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung der 1.
    • Die 14-22 zeigen eine Reihe von Querschnittsansichten einiger Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung einiger Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung der 10.
    • 23 zeigt ein Flussdiagramm einiger Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleitervorrichtungs mit MEMS-Vorrichtungen mit verbesserter Gleichförmigkeit des Hohlraumdrucks.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Offenlegung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um auf gleiche Elemente zu verweisen, und in denen die abgebildeten Strukturen nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind. Es ist denkbar, dass diese detaillierte Beschreibung und die entsprechenden Zeichnungen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken und dass die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen lediglich einige Beispiele liefern, um einige Möglichkeiten zu veranschaulichen, in denen die erfinderischen Konzepte verkörpert werden können.
  • Die vorliegende Offenlegung bietet viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele für die Umsetzung verschiedener Merkmale dieser Offenlegung. Zur Vereinfachung der vorliegenden Offenlegung werden im Folgenden spezifische Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben. Es handelt sich dabei natürlich nur um Beispiele, die nicht einschränkend sein sollen. Zum Beispiel kann die Bildung eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, in denen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt gebildet werden, und kann auch Ausführungsformen umfassen, in denen zusätzliche Merkmale zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal gebildet werden können, so dass das erste und das zweite Merkmal möglicherweise nicht in direktem Kontakt stehen. Ferner können Bezugszeichen in den verschiedenen Beispielen der vorliegenden Offenbarung wiederholt werden. Diese Wiederholung dient dem Zweck der Einfachheit und Klarheit und diktiert an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen Ausführungsformen und/oder Konfigurationen, die hierin diskutiert werden.
  • Ferner können hier der Einfachheit halber räumlich relative Begriffe wie „unten“, „unter“, „unterhalb‟, „oben“, „über“, „oberhalb“ und dergleichen verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmal(en) wie in den Zeichnungen dargestellt zu beschreiben. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der in den Zeichnungen dargestellten Ausrichtung verschiedene Ausrichtungen der in Gebrauch oder Betrieb befindlichen Einrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen), und die hier verwendeten räumlich relativen Deskriptoren können ihrerseits auf ähnliche Weise auszulegen sein.
  • In einigen Ausführungsformen weist eine Halbleitervorrichtung einen MEMS-Wandler auf. Der MEMS-Wandler weist mehrere MEMS-Grundvorrichtungen (baseline MEMS devices) auf. Die MEMS-Grundvorrichtungen sind über einem Halbleitersubstrat des Halbleiterbauteils angeordnet. Jedes der MEMS-Grundvorrichtungen weist einen Hohlraum und eine bewegliche Membran auf. Typischerweise sind die Hohlräume voneinander getrennt (zum Beispiel sind die Hohlräume voneinander beabstandet und stehen miteinander nicht in einer Strömungsverbindung).
  • Eine Herausforderung bei dem vorgenannten MEMS-Wandler stellen die diskreten Hohlräume mit unterschiedlichen Hohlraumdrücken dar, was sich negativ auf die Vorrichtungsleistung des MEMS-Wandlers auswirkt. Zum Beispiel umfasst eine erste MEMS-Grundvorrichtung der mehreren MEMS-Grundvorrichtungen einen ersten Hohlraum mit einem ersten Hohlraumdruck (zum Beispiel einem Druck innerhalb eines ersten diskreten Hohlraums), und eine zweite MEMS-Grundvorrichtung der mehreren MEMS-Grundvorrichtungen umfasst einen zweiten Hohlraum mit einem zweiten Hohlraumdruck (zum Beispiel einem Druck innerhalb eines zweiten diskreten Hohlraums), der von dem ersten Hohlraumdruck verschieden ist. Die Differenz zwischen dem Druck in dem ersten Hohlraum und dem Druck in dem zweiten Hohlraum wirkt sich negativ auf die Vorrichtungsleistung des MEMS-Wandlers aus (zum Beispiel verringert sich die Sende- und Empfangsempfindlichkeit des MEMS-Wandlers). Unterschiede in den Hohlraumdrücken können durch Prozessschwankungen bei der Herstellung der Halbleitervorrichtung verursacht werden (zum Beispiel unterschiedliche Ausgasungsraten, Zeitschwankungen beim Versiegeln der Hohlräume, Druckschwankungen in einer Prozesskammer, usw.).
  • Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Anwendung sind auf eine Halbleitervorrichtung mit MEMS-Vorrichtungen mit verbesserter Gleichförmigkeit des Hohlraumdrucks ausgerichtet. Die Halbleitervorrichtung weist eine Verbindungsstruktur auf, die über einem Halbleitersubstrat angeordnet ist. Eine dielektrische Struktur ist über der Verbindungsstruktur angeordnet. Über der dielektrischen Struktur ist ein MEMS-Substrat angeordnet. Eine erste MEMS-Vorrichtung ist über der Verbindungsstruktur angeordnet. Die erste MEMS-Vorrichtung umfasst einen ersten Hohlraum, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist, und eine erste bewegliche Membran des MEMS-Substrats, die über dem ersten Hohlraum liegt. Eine zweite MEMS-Vorrichtung ist über der Zwischenverbindungsstruktur angeordnet und seitlich von der ersten MEMS-Vorrichtung beabstandet. Die zweite MEMS-Vorrichtung umfasst einen zweiten Hohlraum, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist, und eine zweite bewegliche Membran des MEMS-Substrats, die über dem zweiten Hohlraum liegt. Ein Strömungsverbindungskanal ist in der dielektrischen Struktur angeordnet. Der Strömungsverbindungskanal erstreckt sich seitlich von dem ersten Hohlraum zu dem zweiten Hohlraum, so dass der erste Hohlraum und der zweite Hohlraum in Strömungsverbindung stehen. Da der erste Hohlraum und der zweite Hohlraum miteinander in Strömungsverbindung stehen, ist ein erster Hohlraumdruck des ersten Hohlraums (zum Beispiel ein Druck innerhalb des ersten Hohlraums) im Wesentlichen gleich dem Druck eines zweiten Hohlraums des zweiten Hohlraums. Daher kann der Strömungsverbindungskanal die Vorrichtungsleistung der Halbleitervorrichtung verbessern (zum Beispiel erhöhte Sende- und Empfangsempfindlichkeit).
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen einer Halbleitervorrichtung 100 mit MEMS-Vorrichtungen mit verbesserter Gleichförmigkeit des Hohlraumdrucks.
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst die Halbleitervorrichtung 100 eine integrierte Schaltung Struktur (IC-Struktur) 102. Die IC-Struktur 102 umfasst ein Halbleitersubstrat 104. Das Halbleitersubstrat 104 kann jede Art von Halbleiterkörper umfassen (zum Beispiel monokristallines Silizium/CMOS-Bulk, Silizium-Germanium (SiGe), Silizium auf Isolator (SOI), usw.).
  • In einigen Ausführungsformen sind ein oder mehrere IC-Vorrichtungen 106 auf und/oder über dem Halbleitersubstrat 104 angeordnet. Die IC-Vorrichtungen 106 können zum Beispiel aktive elektronische Vorrichtungen (zum Beispiel Transistoren), passive elektronische Vorrichtungen (zum Beispiel Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten, Sicherungen, usw.), beliebige andere elektronische Vorrichtungen oder eine beliebige Kombination hiervon sein oder diese umfassen. Zum Beispiel kann eine der IC-Vorrichtungen 106 ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) sein, der ein Paar von Source/Drain-Gebieten 108, die in dem Halbleitersubstrat 104 angeordnet sind, ein Gatedielektrikum 110, das über dem Halbleitersubstrat 104 und zwischen den Source/Drain-Gebieten 108 angeordnet ist, und eine Gateelektrode 112 umfasst, die über dem Halbleitersubstrat 104 angeordnet ist und über dem Gatedielektrikum 110 liegt. Zur besseren Übersichtlichkeit ist nur eines der IC-Vorrichtungen 106 mit Bezugszeichen versehen. In weiteren Ausführungsformen ist die IC-Struktur 102 eine komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-Struktur (CMOS) und die IC-Vorrichtungen 106 sind Teil einer CMOS-Schaltung.
  • Die IC-Struktur 102 umfasst eine Verbindungsstruktur 114, eine erste dielektrische Struktur 116 und eine zweite dielektrische Struktur 124, die über dem Halbleitersubstrat 104 und den IC-Vorrichtungen 106 angeordnet sind. Die Zwischenverbindungsstruktur 114 umfasst einen oder mehrere erste leitfähige Kontakte 118, eine oder mehrere erste leitfähige Durchkontaktierungen 120, eine oder mehrere leitfähige Leitungen 122, mehrere zweite leitfähige Durchkontaktierungen 126 und mehrere Elektroden 128. Die ersten leitfähigen Kontakte 118, die ersten leitfähigen Durchkontaktierungen 120 und die leitfähigen Leitungen 122 sind in die erste dielektrische Struktur 116 eingebettet. Die zweite dielektrische Struktur 124 ist über der ersten dielektrischen Struktur 116, den ersten leitfähigen Kontakten 118, den ersten leitfähigen Durchkontaktierungen 120 und den leitfähigen Leitungen 122 angeordnet. Die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen 126 und die Elektroden 128 sind in der zweiten dielektrischen Struktur 124 eingebettet. Die ersten leitfähigen Kontakte 118, die ersten leitfähigen Durchkontaktierungen 120, die leitfähigen Leitungen 122 und die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen 126 koppeln die IC-Vorrichtungen 106 mit den Elektroden 128 elektrisch. Zum Beispiel koppeln die ersten leitfähigen Kontakte 118, die ersten leitfähigen Durchkontaktierungen 120, die leitfähigen Leitungen 122 und die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen 126 eine oder mehrere der IC-Vorrichtungen 106 elektrisch mit einer ersten Elektrode 128a der Elektroden 128, eine oder mehrere der IC-Vorrichtungen 106 mit einer zweiten Elektrode 128b der Elektroden 128 und/oder eine oder mehrere der IC-Vorrichtungen 106 mit einer dritten Elektrode 128c der Elektroden 128. Zur besseren Übersichtlichkeit sind nur einer der ersten leitfähigen Kontakte 118, nur einer der ersten leitfähigen Durchkontaktierungen 120, nur eine der leitfähigen Leitungen 122, nur eine der zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen 126 und nur einige der Elektroden 128 jeweils mit einem Bezugszeichen versehen.
  • Die ersten leitfähigen Kontakte 118, die ersten leitfähigen Durchkontaktierungen 120, die leitfähigen Leitungen 122 und/oder die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen 126 können zum Beispiel ein Metall (zum Beispiel Kupfer (Cu), Aluminium (AI), Wolfram (W) oder dergleichen), Polysilizium (zum Beispiel dotiertes Polysilizium), ein anderes leitfähiges Material oder eine beliebige Kombination hiervon sein oder diese enthalten. Die Elektroden 128 können zum Beispiel ein Metall (zum Beispiel Al, Cu, Aluminium-Kupfer (AlCu), Titan (Ti) oder dergleichen), ein Metallnitrid (zum Beispiel Titannitrid (TiN)), ein anderes leitfähiges Material oder eine beliebige Kombination hiervon sein oder diese enthalten. Die erste dielektrische Struktur 116 umfasst eine oder mehrere gestapelte dielektrische Schichten, die jeweils ein Low-k-Dielektrikum (zum Beispiel ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von weniger als etwa 3,9), ein Oxid (zum Beispiel Siliziumdioxid (Si02)) oder dergleichen aufweisen können. Die zweite dielektrische Struktur 124 enthält eine oder mehrere gestapelte dielektrischen Schichten, die jeweils ein Low-k-Dielektrikum (zum Beispiel ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von weniger als etwa 3,9), ein Oxid (zum Beispiel SiO2) oder dergleichen enthalten können. In einigen Ausführungsformen enthält die zweite dielektrische Struktur 124 eine einzelne Schicht Si02.
  • Eine dritte dielektrische Struktur 130 ist über der Verbindungsstruktur 114 angeordnet. Die dritte dielektrische Struktur 130 umfasst eine erste dielektrische Schicht 132 und eine zweite dielektrische Schicht 134. Die zweite dielektrische Schicht 134 ist über der ersten dielektrischen Schicht 132 angeordnet. In einigen Ausführungsformen bedeckt die erste dielektrische Schicht 132 die Elektroden 128.
  • Die erste dielektrische Schicht 132 kann zum Beispiel ein Nitrid (zum Beispiel Siliziumnitrid (SiN)), ein Oxid (zum Beispiel SiO2), ein Oxynitrid (zum Beispiel Siliziumoxynitrid (SiOXNY)), ein anderes dielektrisches Material oder eine beliebige Kombination hiervon sein oder diese enthalten. Die zweite dielektrische Schicht 134 kann zum Beispiel ein Oxid (zum Beispiel SiO2), ein Nitrid (zum Beispiel SiN), ein Oxynitrid (zum Beispiel SiOXNY), ein anderes dielektrisches Material oder eine beliebige Kombination hiervon sein oder diese enthalten. In einigen Ausführungsformen kann die erste dielektrische Schicht 132 ein anderes dielektrisches Material sein als die zweite dielektrische Schicht 134. Zum Beispiel kann die erste dielektrische Schicht 132 SiN sein und die zweite dielektrische Schicht kann Si02 sein. Während die dritte dielektrische Struktur 130 so veranschaulicht ist, dass sie die erste dielektrische Schicht 132 und die zweite dielektrische Schicht 134 umfasst, kann die dritte dielektrische Struktur 130 auch eine einzelne dielektrische Schicht aufweisen, oder die dritte dielektrische Struktur 130 kann eine beliebige Kombination einer beliebigen Anzahl dielektrischer Schichten aufweisen.
  • Ein MEMS-Substrat 136 ist über der dritten dielektrischen Struktur 130 und der IC-Struktur 102 angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist das MEMS-Substrat 136 auf der dritten dielektrischen Struktur 130 angeordnet. In weiteren Ausführungsformen besteht eine Bond-Grenzfläche an einer Grenzfläche zwischen dem MEMS-Substrat 136 und der dritten dielektrischen Struktur 130. In einigen Ausführungsformen ist das MEMS-Substrat 136 zum Beispiel mit der dritten dielektrischen Struktur 130 über einen Bondprozess (zum Beispiel Fusionsbonden) verbunden, wodurch die Bondgrenzfläche an der Grenzfläche zwischen dem MEMS-Substrat 136 und der dritten dielektrischen Struktur 130 gebildet wird. Das MEMS-Substrat 136 kann zum Beispiel ein Halbleitermaterial (zum Beispiel Polysilizium, amorphes Silizium, monokristallines Silizium oder dergleichen), ein Oxid (zum Beispiel SiO2), ein anderes geeignetes MEMS-Substrat oder eine beliebige Kombination hiervon sein oder diese enthalten. In Ausführungsformen, in denen das MEMS-Substrat 136 ein Halbleitermaterial ist oder ein Halbleitermaterial enthält, kann das Halbleitermaterial dotiert oder undotiert sein. In noch weiteren Ausführungsformen kann das MEMS-Substrat 136 ein einzelnes Halbleitermaterial sein (zum Beispiel Si, SiGe, Ge, usw.).
  • Eine dritte dielektrische Schicht 138 ist über dem MEMS-Substrat 136 und der dritten dielektrischen Struktur 130 angeordnet. Ein dritter leitfähiger Durchkontaktierung 140 erstreckt sich vertikal durch die dritte dielektrische Schicht 138, das MEMS-Substrat 136, die dritte dielektrische Struktur 130 und die zweite dielektrische Struktur 124, um mindestens eine der leitfähigen Leitungen 122 zu kontaktieren, so dass die dritte leitfähige Durchkontaktierung 140 elektrisch mit der Verbindungsstruktur 114 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die dritte leitfähige Durchkontaktierung 140 seitlich über eine obere Fläche der dritten dielektrischen Schicht 138.
  • In einigen Ausführungsformen kleidet die dritte leitfähige Durchkontaktierung 140 eine erste Durchkontaktierungsöffnung 142 aus, die in der dritten dielektrischen Schicht 138, dem MEMS-Substrat 136, der dritten dielektrischen Struktur 130 und der zweiten dielektrischen Struktur 124 angeordnet ist. Die erste Durchkontaktierungsöffnung 142 erstreckt sich vertikal durch die dritte dielektrische Schicht 138, das MEMS-Substrat 136, die dritte dielektrische Struktur 130 und die zweite dielektrische Struktur 124, um eine der leitfähigen Leitungen 122 freizulegen. Die erste Durchkontaktierungsöffnung 142 ist zumindest teilweise durch die dritte dielektrische Schicht 138, das MEMS-Substrat 136, die dritte dielektrische Struktur 130 und die eine der leitfähigen Leitungen 122 definiert. Zum Beispiel sind die Seitenwände der ersten Durchkontaktierungsöffnung 142 durch erste Seitenwände der dritten dielektrischen Schicht 138, erste Seitenwände des MEMS-Substrats 136, erste Seitenwände der dritten dielektrischen Struktur 130 und erste Seitenwände der zweiten dielektrischen Struktur 124 definiert, und eine untere Fläche der ersten Durchkontaktierungsöffnung 142 ist zumindest teilweise durch eine erste obere Fläche der einen der leitfähigen Leitungen 122 definiert. In weiteren Ausführungsformen kann die erste dielektrische Struktur 116 zumindest teilweise die erste Durchkontaktierungsöffnung 142 definieren. Zum Beispiel wird die untere Fläche der ersten Durchkontaktierungsöffnung 142 durch die erste obere Fläche der einen der leitfähigen Leitungen 122 und eine erste obere Fläche der ersten dielektrischen Struktur 116 definiert. Es ist denkbar, dass die dritte leitfähige Durchkontaktierungsöffnung 140 eine von mehreren vierten leitfähigen Durchkontaktierungen sein kann, die sich vertikal durch die dritte dielektrische Schicht 138, das MEMS-Substrat 136, die dritte dielektrische Struktur 130 und die zweite dielektrische Struktur 124 erstrecken, um entsprechende Leiterbahnen der leitfähigen Leitungen 122 freizulegen, und es ist zu beachten, dass die erste Durchkontaktierungsöffnung 142 eine von mehreren Öffnungen ist, in denen die mehreren vierten leitfähigen Durchkontaktierungen verlaufen.
  • Ein oder mehrere zweite leitfähige Kontakte 144 sind über dem MEMS-Substrat 136 und der dritten dielektrischen Schicht 138 angeordnet. Zur besseren Übersichtlichkeit ist nur einer der zweiten leitfähigen Kontakte 144 mit einem Bezugszeichen versehen. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich der eine oder mehrere zweite leitfähige Kontakte 144 durch die dritte dielektrische Schicht 138 und kontaktieren das MEMS-Substrat 136. In weiteren Ausführungsformen sind die zweiten leitfähigen Kontakte 144 elektrisch mit dem MEMS-Substrat 136 gekoppelt. Die dritte leitfähige Durchkontaktierung 140 und die zweiten leitfähigen Kontakte 144 können elektrisch miteinander gekoppelt sein. In weiteren Ausführungsformen sind die dritte leitfähige Durchkontaktierung 140 und die zweiten leitfähigen Kontakte 144 Teile einer leitfähigen Leitschicht, die sich kontinuierlich über das MEMS-Substrat 136 erstreckt.
  • Die dritte dielektrische Schicht 138 kann zum Beispiel ein Oxid (zum Beispiel SiO2), ein Nitrid (zum Beispiel SiN), ein Oxynitrid (zum Beispiel SiOXNY), ein Oxynitrid (zum Beispiel SiOXNY), ein anderes dielektrisches Material oder eine beliebige Kombination hiervon sein oder diese enthalten. Die dritte leitfähige Durchkontaktierung 140 kann zum Beispiel ein Metall (zum Beispiel Al, Cu, AlCu, Ti, Silber (Ag), Gold (Au) oder dergleichen), ein Metallnitrid (zum Beispiel TiN), ein anderes leitfähiges Material oder eine beliebige Kombination hiervon sein oder diese enthalten. Die zweiten leitfähigen Kontakte 144 können zum Beispiel ein Metall (zum Beispiel Al, Cu, AlCu, Ti, Ag, Au oder dergleichen), ein Metallnitrid (zum Beispiel TiN), ein anderes leitfähiges Material oder eine beliebige Kombination hiervon sein oder diese enthalten. In einigen Ausführungsformen sind die dritte leitfähige Durchkontaktierung 140 und der zweite leitfähige Kontakt 144 aus einem gleichen Material.
  • Das Halbleitervorrichtung 100 umfasst mehrere MEMS-Vorrichtungen 146, die über dem Halbleitersubstrat 104 und der ersten dielektrischen Struktur 116 angeordnet sind. Die MEMS-Vorrichtungen 146 sind seitlich voneinander beabstandet. Die MEMS-Vorrichtungen 146 umfassen jeweils mehrere Hohlräume 148, mehrere bewegliche Membranen 150 und die Elektroden 128. Die Hohlräume 148 sind seitlich voneinander beabstandet. Die beweglichen Membranen 150 sind seitlich voneinander beabstandet. Die beweglichen Membranen 150 sind Teile des MEMS-Substrats 136, die eingerichtet sind, eine Bewegung als Reaktion auf einen oder mehrere Stimuli (zum Beispiel Druck, Spannung, usw.) zu vollziehen (zum Beispiel Biegung). In einigen Ausführungsformen sind die Elektroden 128 seitlich voneinander beabstandet. Zur besseren Übersichtlichkeit sind nur einige der MEMS-Vorrichtungen 146, einige der Hohlräume 148 und einige der beweglichen Membranen 150 mit jeweiligen Bezugszeichen versehen.
  • Die MEMS-Vorrichtungen 146 umfassen zum Beispiel eine erste MEMS-Vorrichtung 146a, eine zweite MEMS-Vorrichtung 146b und eine dritte MEMS-Vorrichtung 146c. Die erste MEMS-Vorrichtung 146a ist seitlich von der zweiten MEMS-Vorrichtung 146b und der dritten MEMS-Vorrichtung 146c beabstandet, und die zweite MEMS-Vorrichtung 146b ist seitlich von der dritten MEMS-Vorrichtung 146c beabstandet. Die erste MEMS-Vorrichtung 146a umfasst einen ersten Hohlraum 148a der Hohlräume 148, eine erste bewegliche Membran 150a der beweglichen Membranen 150 und die erste Elektrode 128a. Die zweite MEMS-Vorrichtung 146b umfasst einen zweiten Hohlraum 148b der Hohlräume 148, eine zweite bewegliche Membran 150b der beweglichen Membranen 150 und die zweite Elektrode 128b. Die dritte MEMS-Vorrichtung 146c umfasst einen dritten Hohlraum 148c der Hohlräume 148, eine dritte bewegliche Membran 1500 der beweglichen Membranen 150 und die dritte Elektrode 128c. Der erste Hohlraum 148a ist seitlich von dem zweiten Hohlraum 148b und dem dritten Hohlraum 148c beabstandet, und der zweite Hohlraum 148b ist seitlich von dem dritten Hohlraum 148c beabstandet. Die erste bewegliche Membran 150a ist seitlich von der zweiten beweglichen Membran 150b und der dritten beweglichen Membran 1500 beabstandet, und die zweite bewegliche Membran 150b ist seitlich von der dritten beweglichen Membran 150c beabstandet.
  • Mehrere Strömungsverbindungskanäle 152 sind in der dritten dielektrischen Struktur 130 angeordnet. Zur besseren Übersichtlichkeit sind nur einige der Strömungsverbindungskanäle 152 mit jeweiligen Bezugszeichen versehen. Die Strömungsverbindungskanäle 152 erstrecken sich seitlich zwischen den Hohlräumen 148, so dass alle Hohlräume 148 in Strömungsverbindung miteinander stehen. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich jeder der Strömungsverbindungskanäle 152 seitlich zwischen zwei benachbarten Hohlräumen der Hohlräume 148, so dass alle Hohlräume 148 miteinander in Verbindung stehen. Da die Hohlräume 148 in Strömungsverbindung miteinander stehen, sind die Hohlraumdrücke in den Hohlräumen 148 (zum Beispiel die Drücke innerhalb der Hohlräume 148) im Wesentlichen gleich. Somit können die Strömungsverbindungskanäle 152 die Leistung der Halbleitervorrichtung 100 verbessern (zum Beispiel durch erhöhte Sende- und Empfangsempfindlichkeit). In einigen Ausführungsformen beziehen sich die Hohlraumdrücke in den Hohlräumen 148 auf die stationären Hohlraumdrücke in den Hohlräumen 148 (zum Beispiel Drücke in den Hohlräumen 148, wenn sich die MEMS-Vorrichtungen 146 in einem Gleichgewichtszustand befinden, zum Beispiel wenn die beweglichen Membranen 150 nicht aktiv in Bewegung sind).
  • Zum Beispiel umfassen die Strömungsverbindungskanäle 152 einen ersten Strömungsverbindungskanal 152a und einen zweiten Strömungsverbindungskanal 152b. Der erste Strömungsverbindungskanal 152a ist in einem ersten Teil der dritten dielektrischen Struktur 130 angeordnet, die seitlich zwischen dem ersten Hohlraum 148a und dem zweiten Hohlraum 148b angeordnet ist. Der zweite Strömungsverbindungskanal 152b ist in einem zweiten Teil der dritten dielektrischen Struktur 130 angeordnet, die seitlich zwischen dem zweiten Hohlraum 148b und dem dritten Hohlraum 148c angeordnet ist. Der erste Strömungsverbindungskanal 152a erstreckt sich seitlich zwischen dem ersten Hohlraum 148a und dem zweiten Hohlraum 148b und der zweite Strömungsverbindungskanal 152b erstreckt sich seitlich zwischen dem zweiten Hohlraum 148b und dem dritten Hohlraum 148c, so dass der erste Hohlraum 148a, der zweite Hohlraum 148b und der dritte Hohlraum 148c miteinander in Strömungsverbindung stehen. Somit sind ein erster Hohlraumdruck in dem ersten Hohlraum 148a (zum Beispiel ein Druck in dem ersten Hohlraum 148a), ein zweiter Hohlraumdruck in dem zweiten Hohlraum 148b und ein dritter Hohlraumdruck in dem dritten Hohlraum 148c im Wesentlichen gleich.
  • In einigen Ausführungsformen sind die MEMS-Vorrichtungen 146 Teile (zum Beispiel Elemente) eines MEMS-Wandlers 154 der Halbleitervorrichtung 100 Der MEMS-Wandler 154 kann zum Beispiel ein MEMS-Ultraschallwandler (zum Beispiel ein kapazitiver mikrobearbeiteter Ultraschallwandler (CMUT), ein piezoelektrischer mikrobearbeiteter Ultraschallwandler (PMUT) oder dergleichen), ein MEMS-Drucksensor, ein MEMS-Mikrofon, ein MEMS-Biosensor, ein MEMS-Gassensor, ein MEMS-Infrarotstrahlungssensor (MEMS IR sensor) oder eine andere Art von MEMS-Wandler sein. Die Strömungsverbindungskanäle 152 können die Vorrichtungsleistung des MEMS-Wandlers 154 verbessern (zum Beispiel durch erhöhte Sende- und Empfangsempfindlichkeit). Es ist denkbar, dass der MEMS-Wandler 154 in einigen Ausführungsformen einer von mehreren MEMS-Wandlern der Halbleitervorrichtung 100 ist.
  • In einigen Ausführungsformen ist der MEMS-Wandler 154 zum Beispiel ein CMUT. Der CMUT kann als Sender arbeiten, indem er elektrische Signale in akustische Energie (zum Beispiel Ultraschallwellen) umwandelt und/oder der CMUT kann als Empfänger (zum Beispiel Sensor) arbeiten, indem er akustische Energie in elektrische Signale umwandelt. Wenn als Sender betrieben, kann der CMUT akustische Energie durch Anlegen eines elektrischen Signals (zum Beispiel eines Wechselstromsignals (AC Signals)) durch die MEMS-Vorrichtungen 146 übertragen, das elektrostatische Kräfte zur Auslenkung der beweglichen Membranen 150 bewirkt, wodurch die beweglichen Membranen 150 die akustische Energie erzeugen. In einigen Ausführungsformen können der eine oder mehrere IC-Vorrichtungen 106 das elektrische Signal durch die MEMS-Vorrichtungen 146 anlegen, indem das elektrische Signal an die Elektroden 128 und das MEMS-Substrat 136 angelegt wird (zum Beispiel über die ersten leitfähigen Kontakte 118, die ersten leitfähigen Durchkontaktierungen 120, die leitfähigen Leitungen 122, die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen 126, die dritten leitfähigen Durchkontaktierungen 140 und die zweiten leitfähigen Kontakte 144). Wenn als Empfänger betrieben, bewirkt die akustische Energie, die auf die beweglichen Membranen 150 auftrifft, eine Auslenkung der beweglichen Membranen 150, wodurch die MEMS-Vorrichtungen 146 ein elektrisches Signal ausgeben (zum Beispiel aufgrund der Auslenkungen, die Änderungen in den Kapazitäten zwischen den beweglichen Membranen 150 und den Elektroden 128 verursachen). In einigen Ausführungsformen können der eine oder mehrere IC-Vorrichtungen 106 das von den MEMS-Vorrichtungen 146 ausgegebene elektrische Signal erfassen und analysieren, um eine physikalische Größe abzuleiten, die mit dem Ausmaß der Auslenkung der beweglichen Membranen 150 zusammenhängt (zum Beispiel ein Abstand zwischen einem Objekt und den MEMS-Vorrichtungen 146). In weiteren Ausführungsformen werden die Elektroden 128 als Abtastelektroden bezeichnet.
  • In einigen Ausführungsformen sind die MEMS-Vorrichtungen 146 des CMUT eingerichtet, in Verbindung miteinander (zum Beispiel im Gleichtakt) zu arbeiten. In weiteren Ausführungsformen kann während des Betriebs der CMUT (zum Beispiel als Sender und/oder Empfänger) eine gleiche Betriebsspannung an jede der MEMS-Vorrichtungen 146 angelegt werden. Daher können Unterschiede in den Hohlraumdrücken der MEMS-Vorrichtungen 146 die Sendeempfindlichkeit und/oder Empfangsempfindlichkeit der CMUT verringern, da die Unterschiede in den Hohlraumdrücken zu Schwankungen in den Auslenkungen der beweglichen Membranen 150 führen. Da sich die Strömungsverbindungskanäle 152 jedoch seitlich zwischen den Hohlräumen 148 erstrecken, so dass jeder der Hohlräume 148 in Strömungsverbindung miteinander steht, sind die Hohlraumdrücke der Hohlräume 148 im Wesentlichen gleich. Daher können die Strömungsverbindungskanäle 152 die Sendeempfindlichkeit und/oder Empfangsempfindlichkeit des CMUT erhöhen.
  • Es ist denkbar, dass die MEMS-Vorrichtungen 146 des CMUT in einigen Ausführungsformen jeweils mehrere Elektroden (nicht abgebildet) umfassen, die über dem MEMS-Substrat 136 angeordnet sind. In solchen Ausführungsformen können die mehreren Elektroden 128 als untere Elektroden und die mehreren Elektroden, die über dem MEMS-Substrat 136 angeordnet sind, als obere Elektroden bezeichnet werden. Die oberen Elektroden liegen jeweils über den unteren Elektroden. In weiteren derartigen Ausführungsformen kann die leitfähige Leitschicht elektrisch mit den oberen Elektroden gekoppelt sein, so dass der CMUT als Sender (zum Beispiel durch Anlegen der elektrischen Signale durch die MEMS-Vorrichtungen 146 über die oberen Elektroden und die unteren Elektroden) und/oder als Empfänger (zum Beispiel aufgrund der Auslenkungen, die Änderungen in den Kapazitäten zwischen den oberen Elektroden (oder den beweglichen Membranen 150) und den unteren Elektroden verursachen) arbeiten kann.
  • 2A-2C zeigen verschiedene Ansichten einiger Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1. 2A zeigt eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1 entlang der Linie A-A der 2B. 2B zeigt eine Draufsicht auf einige Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1, aufgenommen entlang der Linie B-B der 2A. 2C zeigt eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1, aufgenommen entlang der Linie C-C der 2A und 2B.
  • Wie in 2A-2C dargestellt, werden die Strömungsverbindungskanäle 152 zumindest teilweise durch die dritte dielektrische Struktur 130 definiert. In einigen Ausführungsformen definiert die dritte dielektrische Struktur 130 zumindest teilweise die Seitenwände der Strömungsverbindungskanäle 152. In weiteren Ausführungsformen definieren zweite Seitenwände der dritten dielektrischen Struktur 130 zumindest teilweise die Seitenwände der Strömungsverbindungskanäle 152. Zum Beispiel, wie in 2A-2C gezeigt, definieren erste Seitenwände der zweiten dielektrischen Schicht 134 die Seitenwände der Strömungsverbindungskanäle 152. In weiteren Ausführungsformen erstrecken sich die Seitenwände der Strömungsverbindungskanäle 152 vertikal entlang im Wesentlichen vertikaler Ebenen, die parallel zueinander verlaufen.
  • In einigen Ausführungsformen definieren die ersten oberen Flächen der dritten dielektrischen Struktur 130 zumindest teilweise die unteren Flächen der Strömungsverbindungskanäle 152. In weiteren Ausführungsformen definieren erste obere Flächen der ersten dielektrischen Schicht 132 zumindest teilweise die unteren Flächen der jeweiligen Strömungsverbindungskanäle 152. Zum Beispiel, wie in 2A-2C gezeigt, definieren erste obere Flächen der ersten dielektrischen Schicht 132 die unteren Flächen der Strömungsverbindungskanäle 152. In weiteren Ausführungsformen erstrecken sich die unteren Flächen der Strömungsverbindungskanäle 152 seitlich entlang im Wesentlichen horizontaler Ebenen, die senkrecht zu jeweils zugehörigen Paaren der im Wesentlichen vertikalen Ebenen verlaufen. In weiteren Ausführungsformen sind die unteren Flächen der Strömungsverbindungskanäle 152 im Wesentlichen koplanar.
  • In einigen Ausführungsformen definiert das MEMS-Substrat 136 zumindest teilweise die oberen Oberflächen der Strömungsverbindungskanäle 152. In weiteren Ausführungsformen definiert (oder definieren) eine erste untere Fläche (oder erste untere Flächen) des MEMS-Substrats 136 zumindest teilweise die oberen Flächen der Strömungsverbindungskanäle 152. In solchen Ausführungsformen erstreckt sich die erste untere Fläche (oder die ersten unteren Flächen) des MEMS-Substrats 136 seitlich zwischen den Hohlräumen 148 (oder sind dort angeordnet).
  • In anderen Ausführungsformen können die Strömungsverbindungskanäle 152 durch die dritte dielektrische Struktur 130 hindurch verlaufen. In solchen Ausführungsformen werden die oberen Oberflächen der Strömungsverbindungskanäle 152 durch die dritte dielektrische Struktur 130 definiert. In weiteren solchen Ausführungsformen können die Strömungsverbindungskanäle 152 durch die erste dielektrische Schicht 132 oder die zweite dielektrische Schicht 134 oder die Strömungsverbindungskanäle 152 sowohl durch die erste dielektrische Schicht 132 als auch durch die zweite dielektrische Schicht 134 hindurch verlaufen.
  • Die Hohlräume 148 sind zumindest teilweise durch die dritte dielektrische Struktur 130 und das MEMS-Substrat 136 definiert. Das MEMS-Substrat 136 definiert zumindest teilweise die obere Flächen der Hohlräume 148. In einigen Ausführungsformen definiert (oder definieren) eine zweite untere Fläche (oder zweite untere Flächen) des MEMS-Substrats 136 zumindest teilweise die oberen Flächen der Hohlräume 148. In weiteren Ausführungsformen definieren untere Flächen der beweglichen Membranen 150 zumindest teilweise die oberen Flächen der Hohlräume 148. In noch weiteren Ausführungsformen ist (sind) die zweite untere Fläche (oder die zweiten unteren Flächen) des MEMS-Substrats 136 im Wesentlichen koplanar mit der ersten unteren Fläche (oder den ersten unteren Flächen) des MEMS-Substrats 136.
  • Die dritte dielektrische Struktur 130 definiert zumindest teilweise die Seitenwände der Hohlräume 148. In einigen Ausführungsformen definieren die dritten Seitenwände der dritten dielektrischen Struktur 130 zumindest teilweise die Seitenwände der Hohlräume 148. Zum Beispiel, wie in 2A-2C gezeigt, definieren zweite Seitenwände der zweiten dielektrischen Schicht 134 die Seitenwände der Hohlräume 148.
  • In einigen Ausführungsformen definiert die dritte dielektrische Struktur 130 zumindest teilweise die unteren Flächen der Hohlräume 148. In weiteren Ausführungsformen definieren zweite obere Flächen der dritten dielektrischen Struktur 130 zumindest teilweise die unteren Flächen der Hohlräume 148. Zum Beispiel, wie in 2A-2C gezeigt, definieren zweite obere Flächen der ersten dielektrischen Schicht 132 die unteren Flächen der Hohlräume 148. In noch weiteren Ausführungsformen sind die zweiten oberen Oberflächen der ersten dielektrischen Schicht 132 und die ersten oberen Oberflächen der ersten dielektrischen Schicht 132 im Wesentlichen koplanar.
  • 3A-3C zeigen verschiedene Ansichten einiger anderer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der FIG. \1. 3A zeigt eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1 entlang der Linie A-A der 3B. 3B zeigt eine Draufsicht einiger Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1, aufgenommen entlang der Linie B-B der 3A. 3C zeigt eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1, aufgenommen entlang der Linie C-C der 3A und 3B.
  • Wie in 3A-3C dargestellt, definieren die ersten oberen Flächen der zweiten dielektrischen Schicht 134 zumindest teilweise die unteren Flächen der jeweiligen Strömungsverbindungskanäle 152. Zum Beispiel definieren, wie in 3A-3C gezeigt, erste obere Flächen der zweiten dielektrischen Schicht 134 die unteren Flächen der Strömungsverbindungskanäle 152. In weiteren Ausführungsformen können zweite obere Flächen der zweiten dielektrischen Schicht 134 zumindest teilweise die unteren Flächen der Hohlräume 148 definieren. In noch weiteren Ausführungsformen sind die zweiten oberen Oberflächen der zweiten dielektrischen Schicht 134 und die ersten oberen Oberflächen der zweiten dielektrischen Schicht 134 im Wesentlichen koplanar.
  • 4A-4C zeigen verschiedene Ansichten einiger weitere Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1. 4A zeigt eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1 entlang der Linie A-A der 4B. 4B zeigt eine Draufsicht einiger Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1, aufgenommen entlang der Linie B-B der 4A. 4C zeigt eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1, aufgenommen entlang der Linie C-C der 4A und 4B.
  • Wie in 4A-4C gezeigt, definieren in einigen Ausführungsformen zweite obere Flächen der zweiten dielektrischen Struktur 124 zumindest teilweise die unteren Flächen der jeweiligen Strömungsverbindungskanäle 152. Zum Beispiel definieren, wie in 4A-4C gezeigt, die zweiten oberen Oberflächen der zweiten dielektrischen Struktur 124 die unteren Oberflächen der Strömungsverbindungskanäle 152. In weiteren Ausführungsformen definieren die zweiten Seitenwände der zweiten dielektrischen Schicht 134 teilweise die Seitenwände der jeweiligen Strömungsverbindungskanäle 152. Zum Beispiel, wie in den Zeichnungen 4A-4C dargestellt, definieren die zweiten Seitenwände der zweiten dielektrischen Schicht 134 und die ersten Seitenwände der ersten dielektrischen Schicht 132 die Seitenwände der Strömungsverbindungskanäle 152.
  • 5 zeigt eine Draufsicht einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 3A-3C, aufgenommen entlang der Linie B-B der 3A.
  • Wie in 5 dargestellt, sind die MEMS-Vorrichtungen 146 in einem ersten Array 502 angeordnet, das eine beliebige Anzahl von Zeilen 504 und Spalten 506 aufweist (zum Beispiel 1×2-Array, 2×1-Array, 2×2-Array, 3×3-Array, usw.). Zum Beispiel weist das erste Array 502 eine erste Zeile 504a, eine zweite Zeile 504b, eine dritte Zeile 504c, eine erste Spalte 506a, eine zweite Spalte 506b und eine dritte Spalte 506c von MEMS-Vorrichtungen 146 auf. Die Hohlräume 148 sind in einem zweiten Array angeordnet, das dem ersten Array entspricht. In einigen Ausführungsformen sind die Elektroden 128 in einem dritten Array angeordnet, das dem zweiten Array entspricht. In weiteren Ausführungsformen kann das erste Array 502 in einer ersten Richtung D1 seitlich von der ersten Durchkontaktierungsöffnung 142 beabstandet sein. In anderen Ausführungsformen kann die erste Durchkontaktierungsöffnung 142 innerhalb der äußersten Seiten des ersten Arrays 502 angeordnet sein und seitlich von den MEMS-Vorrichtungen 146 beabstandet sein, die das erste Array 502 bilden.
  • Die Spalten 506 sind seitlich in der ersten Richtung Di beabstandet, und die Zeilen 504 sind seitlich in einer zweiten Richtung D2 beabstandet, die senkrecht zur ersten Richtung D1 verläuft. Die MEMS-Vorrichtungen 146, die die Zeilen 504 bilden, sind seitlich in der ersten Richtung D1 beabstandet. Zum Beispiel umfasst die zweite Reihe 504b die erste MEMS-Vorrichtung 146a, die zweite MEMS-Vorrichtung 146b und die dritte MEMS-Vorrichtung 146c. Die zweite MEMS-Vorrichtung 146b ist in der ersten Richtung D1 seitlich von der ersten MEMS-Vorrichtung 146a beabstandet, und die dritte MEMS-Vorrichtung 146c ist in der ersten Richtung D1 seitlich von der zweiten MEMS-Vorrichtung 146b beabstandet.
  • Die MEMS-Vorrichtungen 146, die die Spalten 506 bilden, sind seitlich in der zweiten Richtung D2 beabstandet. Zum Beispiel umfasst die zweite Spalte 506b die zweite MEMS-Vorrichtung 146b, eine vierte MEMS-Vorrichtung 146d und eine fünfte MEMS-Vorrichtung 146e. Die vierte MEMS-Vorrichtung 146d umfasst einen vierten Hohlraum 148d der Hohlräume 148, eine vierte bewegliche Membran (nicht abgebildet) der beweglichen Membranen 150 und eine vierte Elektrode 128d der Elektroden 128. Die fünfte MEMS-Vorrichtung 146e umfasst einen fünften Hohlraum 148e der Hohlräume 148, eine fünfte bewegliche Membran (nicht abgebildet) der beweglichen Membranen 150 und eine fünfte Elektrode 128e der Elektroden 128. Die Strömungsverbindungskanäle 152 umfassen einen dritten Strömungsverbindungskanal 1520 und einen vierten Strömungsverbindungskanal 152d. Der dritte Strömungsverbindungskanal 1520 ist in der dritten dielektrischen Struktur 130 angeordnet und erstreckt sich seitlich zwischen dem zweiten Hohlraum 148b und dem vierten Hohlraum 148d, und der vierte Strömungsverbindungskanal 152d ist in der dritten dielektrischen Struktur 130 angeordnet und erstreckt sich seitlich zwischen dem zweiten Hohlraum 148b und dem fünften Hohlraum 148e, so dass der erste Hohlraum 148a, der zweite Hohlraum 148b, der dritte Hohlraum 148c, der vierte Hohlraum 148d und der fünfte Hohlraum 148e miteinander in Strömungsverbindung stehen. Die zweite MEMS-Vorrichtung 146b ist seitlich von der vierten MEMS-Vorrichtung 146d in der zweiten Richtung D2 beabstandet, und die fünfte MEMS-Vorrichtung 146e ist seitlich von der zweiten MEMS-Vorrichtung 146b in der zweiten Richtung D2 beabstandet.
  • Jeder der Hohlräume 148 hat einen Mittelpunkt (zum Beispiel einen geometrischen Mittelpunkt bei Betrachtung entlang der Linie B-B in 3A). Der Mittelpunkt jedes der Hohlräume 148 ist in den Zeichnungen durch ein „X“ dargestellt. In einigen Ausführungsformen sind die Mittelpunkte der Hohlräume 148 der MEMS-Vorrichtungen 146, die die Reihen 504 bilden, entlang Ebenen ausgerichtet, die sich seitlich in der ersten Richtung D1 erstrecken. Die Ebenen, die sich seitlich in der ersten Richtung D1 erstrecken, können sich seitlich in im Wesentlichen geraden Linien entlang der ersten Richtung D1 erstrecken. Die Ebenen, die sich seitlich in der ersten Richtung D1 erstrecken, können sich parallel zueinander in der ersten Richtung D1 erstrecken.
  • Zum Beispiel sind die Mittelpunkte des ersten Hohlraums 148a, des zweiten Hohlraums 148b und des dritten Hohlraums 148c entlang einer ersten Ebene P1 ausgerichtet, die sich seitlich in die erste Richtung D1 erstreckt. Mit anderen Worten erstreckt sich die erste Ebene P1 seitlich in der ersten Richtung Di und schneidet die Mittelpunkte des ersten Hohlraums 148a, des zweiten Hohlraums 148b und des dritten Hohlraums 148c. Die erste Ebene P1 erstreckt sich seitlich in der ersten Richtung D1 in einer im Wesentlichen geraden Linie. Eine zweite Ebene P2 erstreckt sich seitlich in der ersten Richtung Di in einer im Wesentlichen geraden Linie und parallel zur ersten Ebene P1. Die zweite Ebene P2 schneidet die Mittelpunkte der Hohlräume 148 der MEMS-Vorrichtungen 146, die die erste Reihe 504a bilden.
  • In einigen Ausführungsformen sind die Mittelpunkte der Hohlräume 148 der MEMS-Vorrichtungen 146, die die Spalten 506 bilden, entlang von Ebenen ausgerichtet, die sich seitlich in der zweite Richtung D2 erstrecken. Die Ebenen, die sich seitlich in der zweiten Richtung D2 erstrecken, können sich entlang im Wesentlichen geraden Linien seitlich in der zweiten Richtung D2 erstrecken. Die Ebenen, die sich seitlich in der zweiten Richtung D2 erstrecken, können sich parallel zueinander in der zweiten Richtung D2 erstrecken.
  • Zum Beispiel sind die Mittelpunkte des vierten Hohlraums 148d, des zweiten Hohlraums 148b und des fünften Hohlraums 148e entlang einer dritten Ebene P3 ausgerichtet, die sich seitlich in der zweiten Richtung D2 erstreckt. Mit anderen Worten erstreckt sich die dritte Ebene P3 seitlich in der zweiten Richtung D2 und schneidet die Mittelpunkte des vierten Hohlraums 148d, des zweiten Hohlraums 148b und des fünften Hohlraums 148e. Die dritte Ebene P3 erstreckt sich seitlich in der zweiten Richtung D2 entlang einer im Wesentlichen geraden Linie. Eine vierte Ebene P4 erstreckt sich seitlich in der zweiten Richtung D2 entlang einer im Wesentlichen geraden Linie und parallel zur dritten Ebene P3. Die vierte Ebene P4 schneidet die Mittelpunkte der Hohlräume 148 der MEMS-Vorrichtungen 146, die die erste Spalte 506a bilden.
  • Jeder der Strömungsverbindungskanäle 152 hat eine Mittellinie. Die Mittellinie jedes der Strömungsverbindungskanäle 152 ist in gleichem Abstand von gegenüberliegenden Seitenwänden eines entsprechenden Strömungsverbindungskanals 152 angeordnet. Die Mittellinien jedes der Strömungsverbindungskanäle 152 erstrecken sich seitlich in einer Richtung, die senkrecht zu der Richtung verläuft, in der die gegenüberliegenden Seitenwände des entsprechenden Strömungsverbindungskanals 152 beabstandet sind.
  • Zum Beispiel hat der erste Strömungsverbindungskanal 152a eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand, die der ersten Seitenwand gegenüberliegt. Die erste Seitenwand ist von der zweiten Seitenwand in der zweiten Richtung D2 beabstandet. Eine Mittellinie des ersten Strömungsverbindungskanals 152a verläuft seitlich in der ersten Richtung D1 und ist in gleichem Abstand von der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand angeordnet. Der dritte Strömungsverbindungskanal 152c hat eine dritte Seitenwand und eine vierte Seitenwand, die der dritten Seitenwand gegenüberliegt. Die dritte Seitenwand ist von der vierten Seitenwand in der ersten Richtung D1 beabstandet. Die Mittellinie des dritten Strömungsverbindungskanals 1520 erstreckt sich seitlich in der zweiten Richtung D2 und ist in gleichem Abstand von der dritten Seitenwand und der vierten Seitenwand angeordnet.
  • Die gegenüberliegenden Seitenwände jedes der Strömungsverbindungskanäle 152 erstrecken sich seitlich zwischen zwei benachbarten Hohlräumen der Hohlräume 148. Die gegenüberliegenden Seitenwände jedes der Strömungsverbindungskanäle 152 erstrecken sich seitlich in derselben Richtung wie die Mittellinie ihrer jeweiligen Strömungsverbindungskanäle. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich die gegenüberliegenden Seitenwände der Strömungsverbindungskanäle 152 seitlich parallel zueinander. In weiteren Ausführungsformen erstrecken sich die gegenüberliegenden Seitenwände der Strömungsverbindungskanäle 152 seitlich entlang im Wesentlichen gerader Linien.
  • Zum Beispiel erstrecken sich die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand des ersten Strömungsverbindungskanals 152a jeweils seitlich zwischen dem ersten Hohlraum 148a und dem zweiten Hohlraum 148b. Die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand des ersten Strömungsverbindungskanals 152a erstrecken sich seitlich in der ersten Richtung Di, die mit der Mittellinie des ersten Strömungsverbindungskanals 152a übereinstimmt, von dem ersten Hohlraum 148a zu dem zweiten Hohlraum 148b. Die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand des ersten Strömungsverbindungskanals 152a erstrecken sich seitlich parallel zueinander von dem ersten Hohlraum 148a zu dem zweiten Hohlraum 148b. Die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand des ersten Strömungsverbindungskanals 152a erstrecken sich jeweils seitlich entlang einer im Wesentlichen geraden Linie von dem ersten Hohlraum 148a zu dem zweiten Hohlraum 148b. Die dritte Seitenwand und die vierte Seitenwand des dritten Strömungsverbindungskanals 152c erstrecken sich jeweils seitlich zwischen dem zweiten Hohlraum 148b und dem vierten Hohlraum 148d. Die dritte Seitenwand und die vierte Seitenwand des dritten Strömungsverbindungskanals 152c erstrecken sich seitlich in der zweiten Richtung D2, die mit der Mittellinie des dritten Strömungsverbindungskanals 1520 übereinstimmt, von dem vierten Hohlraum 148d zu dem zweiten Hohlraum 148b. Die dritte Seitenwand und die vierte Seitenwand des dritten Strömungsverbindungskanals 152c erstrecken sich seitlich parallel zueinander von dem vierten Hohlraum 148d zu dem zweiten Hohlraum 148b. Die dritte Seitenwand und die vierte Seitenwand des dritten Strömungsverbindungskanals 152c erstrecken sich jeweils seitlich in einer im Wesentlichen geraden Linie von dem vierten Hohlraum 148d zu dem zweiten Hohlraum 148b.
  • In einigen Ausführungsformen sind die Mittellinien der Strömungsverbindungskanäle 152, die sich seitlich zwischen den Hohlräumen 148 der MEMS-Vorrichtungen erstrecken, die die Reihen 504 bilden, entlang der Ebenen ausgerichtet, die sich seitlich in der ersten Richtung D1 erstrecken. Zum Beispiel sind die Mittellinie des ersten Strömungsverbindungskanals 152a und die Mittellinie des zweiten Strömungsverbindungskanals 152b entlang der ersten Ebene P1 ausgerichtet, und die Mittellinien der Strömungsverbindungskanäle 152, die sich seitlich zwischen den Hohlräumen 148 der MEMS-Vorrichtungen 146 erstrecken, die die erste Reihe 504a bilden, sind entlang der zweiten Ebene P2 ausgerichtet. In weiteren Ausführungsformen sind die Mittellinien der Strömungsverbindungskanäle 152, die sich seitlich zwischen den Hohlräumen 148 der MEMS-Vorrichtungen 146 erstrecken, die die Spalten 506 bilden, entlang der Ebenen ausgerichtet, die sich seitlich in die zweite Richtung D2 erstrecken. Zum Beispiel sind die Mittellinie des dritten Strömungsverbindungskanals 1520 und die Mittellinie des vierten Strömungsverbindungskanals 152d entlang der dritten Ebene P3 ausgerichtet, und die Mittellinien der Strömungsverbindungskanäle 152, die sich seitlich zwischen den Hohlräumen 148 der MEMS-Vorrichtungen 146 erstrecken, die die erste Spalte 506a bilden, sind entlang der vierten Ebene P4 ausgerichtet.
  • In einigen Ausführungsformen ist ein Mittelpunkt der ersten Durchkontaktierungsöffnung 142 entlang einer der Ebenen ausgerichtet, die sich in die erste Richtung D1 erstrecken. Zum Beispiel wird, wie in 5 gezeigt, der Mittelpunkt der ersten Durchkontaktierungsöffnung 142 entlang der ersten Ebene P1 ausgerichtet. Mit anderen Worten erstreckt sich die erste Ebene P1 in der ersten Richtung D1 und schneidet den Mittelpunkt der ersten Durchkontaktierungsöffnung 142.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind die Umrisse der Hohlräume 148 in der Draufsicht jeweils kreisförmig, wie in 5 dargestellt. Mit anderen Worten, wenn die Halbleitervorrichtung 100 wie in 5 dargestellt betrachtet wird, sind die Umrisse der Hohlräumen 148 jeweils kreisförmig. In solchen Ausführungsformen sind die Seitenwände der Hohlräume 148 gekrümmt. In anderen Ausführungen können die Umrisse der Hohlräume 148 in der Draufsicht zum Beispiel quadratisch, rechteckig, sechseckig oder jede andere geometrische Form sein.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind die Umrisse der beweglichen Membranen 150 in der Draufsicht jeweils kreisförmig, wie in 5 dargestellt. In anderen Ausführungen können die Umrisse der beweglichen Membranen 150 in der Draufsicht zum Beispiel quadratisch, rechteckig, sechseckig oder eine andere geometrische Form haben. In weiteren Ausführungen sind die Draufsichtkonturen der Elektroden 128 jeweils kreisförmig, wie in 5 dargestellt. In anderen Ausführungen können die Umrisse der Elektroden 128 in der Draufsicht zum Beispiel quadratisch, rechteckig, sechseckig oder eine andere geometrische Form haben.
  • Die Umrisse der Hohlräume 148 in der Draufsicht, die Umrisse der beweglichen Membranen 150 in der Draufsicht und die Umrisse der Elektroden 128 in der Draufsicht können die gleiche geometrische Form (zum Beispiel kreisförmig) haben, wie in 5 dargestellt. Bei anderen Ausführungen können die Umrisse der Hohlräume 148 in der Draufsicht, die Umrisse der beweglichen Membranen 150 in der Draufsicht und die Umrisse der Elektroden 128 in der Draufsicht unterschiedlich sein. Zum Beispiel können die Umrisse der Hohlräume 148 in der Draufsicht von den Umrissen der beweglichen Membranen 150 und/oder den Umrissen der Elektroden 128 in der Draufsicht abweichen.
  • Jeder der Hohlräume 148 hat eine Hohlraumlänge, die in der ersten Richtung D1 gemessen wird, und eine Hohlraumbreite, die in der zweiten Richtung D2 gemessen wird. Bei Ausführungsformen, in denen die Hohlräumen 148 kreisförmig sind, wird es geschätzt, dass die Hohlraumlängen und die Hohlraumbreiten den Durchmessern der Hohlräumen 148 entsprechen. Die Strömungsverbindungskanäle 152 haben Kanalbreiten, die jeweils einem Abstand zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden der Strömungsverbindungskanäle 152 entsprechen. Zum Beispiel ist eine Kanalbreite des ersten Strömungsverbindungskanals 152a ein Abstand zwischen der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand des ersten Strömungsverbindungskanals 152a. Die Kanalbreiten sind kleiner als die Hohlraumlängen oder die Hohlraumbreiten. In einigen Ausführungsformen sind die Kanalbreiten kleiner als die Hohlraumlängen und Hohlraumbreiten.
  • Die Strömungsverbindungskanäle 152 haben Kanallängen, die einem Abstand entsprechen, in dem die Strömungsverbindungskanäle 152 seitlich zwischen zwei benachbarten Hohlräumen der Hohlräume 148 verlaufen. Zum Beispiel ist eine Kanallänge des ersten Strömungsverbindungskanals 152a ein Abstand, in dem sich der erste Strömungsverbindungskanal 152a seitlich von dem ersten Hohlraum 148a zu dem zweiten Hohlraum 148b erstreckt. In einigen Ausführungsformen sind die Kanallängen kleiner als die Hohlraumlängen oder die Hohlraumbreiten. In weiteren Ausführungsformen sind die Kanallängen kleiner als die Hohlraumlängen und Hohlraumbreiten. In weiteren Ausführungsformen sind die Kanallängen grösser als die Kanalbreiten.
  • 6 zeigt eine Draufsicht einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 5.
  • Wie in 6 dargestellt, sind in einigen Ausführungsformen die MEMS-Vorrichtungen 146 einiger der Reihen 504 gegenüber den MEMS-Vorrichtungen 146 einiger anderer Reihen 504 seitlich in der ersten Richtung D1 verschoben. Zum Beispiel sind die MEMS-Vorrichtungen 146 der ersten Reihe 504a und die MEMS-Vorrichtungen 146 der dritten Reihe 504c im Verhältnis zu den MEMS-Vorrichtungen 146 der zweiten Reihe 504b seitlich in der ersten Richtung D1 verschoben. In solchen Ausführungsformen können die Mittellinien der Strömungsverbindungskanäle 152 und die Mittelpunkte der Hohlräume 148, zwischen denen sich solche Strömungsverbindungskanäle seitlich erstrecken, entlang Ebenen ausgerichtet sein, die sich seitlich entlang im Wesentlichen geraden Linien erstrecken. Zum Beispiel erstreckt sich ein fünfter Strömungsverbindungskanal 1520 seitlich zwischen dem zweiten Hohlraum 148b und dem vierten Hohlraum 148d. Die Mittellinie des fünften Strömungsverbindungskanals 152e, der Mittelpunkt des zweiten Hohlraums 148b und der Mittelpunkt des vierten Hohlraums 148d sind entlang einer fünften Ebene P5 ausgerichtet, die sich seitlich in einer im Wesentlichen geraden Linie erstreckt. Ein sechster Strömungsverbindungskanal 152f erstreckt sich seitlich zwischen dem zweiten Hohlraum 148b und dem fünften Hohlraum 148e. Die Mittellinie des sechsten Strömungsverbindungskanals 152f, der Mittelpunkt des zweiten Hohlraums 148b und der Mittelpunkt des fünften Hohlraums 148e sind entlang einer sechsten Ebene P6 ausgerichtet, die sich seitlich in einer im Wesentlichen geraden Linie erstreckt.
  • 7 zeigt eine Draufsicht einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 5.
  • Wie in 7 dargestellt, sind in einigen Ausführungsformen die MEMS-Vorrichtungen 146 einiger der Spalten 506 gegenüber den MEMS-Vorrichtungen 146 einiger anderer Spalten 506 seitlich in die zweite Richtung D2 verschoben. Zum Beispiel sind die MEMS-Vorrichtungen 146 der zweiten Spalte 506b gegenüber den MEMS-Vorrichtungen 146 der ersten Spalte 506a und den MEMS-Vorrichtungen 146 der dritten Spalte 506c seitlich in die zweite Richtung D2 verschoben. In solchen Ausführungsformen können die Mittellinien der Strömungsverbindungskanäle 152 und die Mittelpunkte der Hohlräume 148, zwischen denen sich solche Strömungsverbindungskanäle seitlich erstrecken, entlang Ebenen ausgerichtet sein, die sich seitlich entlang im Wesentlichen geraden Linien erstrecken. Zum Beispiel erstreckt sich ein siebter Strömungsverbindungskanal 152g seitlich zwischen dem zweiten Hohlraum 148b und dem ersten Hohlraum 148a. Die Mittellinie des siebten Strömungsverbindungskanals 152g, der Mittelpunkt des zweiten Hohlraums 148b und der Mittelpunkt des ersten Hohlraums 148a sind entlang einer siebten Ebene P7 ausgerichtet, die sich seitlich in einer im Wesentlichen geraden Linie erstreckt. Ein achter Strömungsverbindungskanal 152h erstreckt sich seitlich zwischen dem zweiten Hohlraum 148b und dem dritten Hohlraum 148c. Die Mittellinie des achten Strömungsverbindungskanals 152h, der Mittelpunkt des zweiten Hohlraums 148b und der Mittelpunkt des dritten Hohlraums 148c sind entlang einer achten Ebene P8 ausgerichtet, die sich seitlich in einer im Wesentlichen geraden Linie erstreckt.
  • 8 zeigt einen Querschnitt einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1.
  • Wie in 8 dargestellt, ist eine vierte dielektrische Schicht 802 über der ersten dielektrischen Struktur 116, den ersten leitfähigen Kontakten 118, den ersten leitfähigen Durchkontaktierungen 120 und den leitfähigen Leitungen 122 angeordnet. Die vierte dielektrische Schicht 802 ist vertikal zwischen der zweiten dielektrischen Struktur 124 und der ersten dielektrischen Struktur 116 angeordnet. Die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen 126 erstrecken sich vertikal durch die vierte dielektrische Schicht 802. In einigen Ausführungsformen kann die vierte dielektrische Schicht 802 zum Beispiel ein Low-k-Dielektrikum (zum Beispiel ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von weniger als etwa 3,9), ein Oxid (zum Beispiel Siliziumdioxid (SiO2)) oder dergleichen sein oder solche enthalten.
  • Eine Ausgasungsverhinderungsschicht 804 ist vertikal zwischen der vierten dielektrischen Schicht 802 und der zweiten dielektrischen Struktur 124 angeordnet. Die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen 126 erstrecken sich vertikal durch die Ausgasungsverhinderungsschicht 804. Die Ausgasungsverhinderungsschicht 804 verhindert das Ausgasen von Gasen (zum Beispiel Sauerstoff, Kohlendioxid oder dergleichen) aus Features (Strukturen, Merkmalen) der Verbindungsstruktur 114, die unterhalb der Ausgasungsverhinderungsschicht 804 angeordnet sind, in die Hohlräume 148. In einigen Ausführungen kann die Ausgasungsverhinderungsschicht 804 zum Beispiel ein Nitrid (zum Beispiel SiN), ein Oxynitrid (zum Beispiel SiOXNY), ein anderes Ausgasungsverhinderungsmaterial oder eine beliebige Kombination hiervon sein oder solche enthalten.
  • Eine oder mehrere Gasfangstrukturen 806 werden über der Ausgasungsverhinderungsschicht 804 angeordnet. In einigen Ausführungsformen sind die Gasfangstrukturen 806 in der zweiten dielektrischen Struktur 124 angeordnet. Die Gasfangstrukturen 806 definieren zumindest teilweise die Hohlräume 148. Die Gasfangstrukturen 806 sind eingerichtet, Gase innerhalb der Hohlräume 148 zu absorbieren und/oder zu verbrauchen. Die Gasfangstrukturen 806 können zum Beispiel Al, Cu, W, Ti, Au, ein anderes geeignetes Gasfangmaterial oder eine beliebige Kombination hiervon sein oder diese enthalten. Zur besseren Übersichtlichkeit sind nur einige der Gasfangstrukturen 806 mit jeweiligen Bezugszeichen versehen.
  • In einigen Ausführungsformen definieren erste obere Flächen der Gasfangstrukturen 806 zumindest teilweise erste untere Flächen der Hohlräume 148 und die zweiten oberen Flächen der dritten dielektrischen Struktur 130 definieren zumindest teilweise zweite untere Flächen der Hohlräume 148, wie in 8 dargestellt. Die zweiten unteren Flächen der Hohlräume 148 sind jeweils über den ersten unteren Flächen der Hohlräume 148 angeordnet. Die ersten unteren Flächen der Hohlräume 148 können unterhalb der unteren Flächen der Strömungsverbindungskanäle 152 angeordnet sein. Die zweiten unteren Flächen der Hohlräume 148 können im Wesentlichen koplanar mit den unteren Flächen der Strömungsverbindungskanäle 152 sein.
  • In einigen Ausführungsformen sind die Gasfangstrukturen 806 jeweils direkt unter den Strömungsverbindungskanälen 152 angeordnet. Die Gasfangstrukturen 806 können zumindest teilweise die Strömungsverbindungskanäle 152 definieren. In weiteren Ausführungsformen definieren zweite obere Flächen der Gasfangstrukturen 806 zumindest teilweise die unteren Flächen der Strömungsverbindungskanäle 152.
  • Eine erste Passivierungsschicht 808 ist über dem MEMS-Substrat 136 angeordnet, die dritte dielektrische Schicht 138, die dritte leitfähige Durchkontaktierung 140 und die zweiten leitfähigen Kontakte 144. In einigen Ausführungsformen ist die erste Passivierungsschicht 808 mit der dritten dielektrischen Schicht 138, der dritten leitfähigen Durchkontaktierung 140 und den zweiten leitfähigen Kontakten 144 verbunden. In weiteren Ausführungsformen kann die erste Passivierungsschicht 808 zum Beispiel ein Oxid (zum Beispiel SiO2), ein Nitrid (zum Beispiel SiN), ein Oxynitrid (zum Beispiel SiOXNY), ein anderes dielektrisches Material oder eine beliebige Kombination hiervon sein oder aus diese enthalten.
  • In einigen Ausführungsformen können die Elektroden 128 eine Dicke (zum Beispiel Abstand zwischen einer oberen und einer unteren Fläche) zwischen 1000 Angström (Ä) und 3000 Ä aufweisen. In weiteren Ausführungsformen kann die Dicke der ersten dielektrischen Schicht 132 zwischen 20 Ä und 500 Ä liegen. In weiteren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten dielektrischen Schicht 134 zwischen 1000 Ä und 4000 Ä liegen. In weiteren Ausführungsformen kann die Dicke des MEMS-Substrats 136 zwischen 4,5 Mikrometer (µm) und 5,5 µm liegen.
  • 9 zeigt einen Querschnitt einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1.
  • Wie in 9 dargestellt, sind ein oder mehrere Entlüftungsöffnungen 902 im MEMS-Substrat 136 angeordnet. Die Entlüftungsöffnungen 902 erstrecken sich vertikal durch das MEMS-Substrat 136, so dass die Entlüftungsöffnungen 902 in Strömungsverbindung mit den Hohlräumen 148 und den Strömungsverbindungskanälen 152 stehen. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich die Entlüftungsöffnungen 902 vertikal durch das MEMS-Substrat 136 und münden jeweils in die Strömungsverbindungskanäle 152. In anderen Ausführungsformen erstrecken sich die Entlüftungsöffnungen 902 vertikal durch das MEMS-Substrat 136 und münden in die Hohlräumen 148. Die Entlüftungsöffnungen 902 sind zumindest teilweise durch das MEMS-Substrat 136 definiert. Zum Beispiel werden die Seitenwände der Entlüftungsöffnungen 902 zumindest teilweise durch zweite Seitenwände des MEMS-Substrats 136 definiert. Zur besseren Übersichtlichkeit sind nur einige der Entlüftungsöffnungen 902 mit jeweiligen Bezugszeichen versehen.
  • Ein oder mehrere Stopfen (Plugs) 904 sind über dem MEMS-Substrat 136 angeordnet und decken die Entlüftungsöffnungen 902 ab. Zur besseren Übersichtlichkeit ist nur einer der Stopfen 904 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Stopfen 904 decken jeweils die Entlüftungsöffnungen 902 vollständig ab. Die Stopfen 904 sind eingerichtet, dass sie die Hohlräume 148, die Strömungsverbindungskanäle 152 und die Entlüftungsöffnungen 902 bei einem Referenzsystemdruck hermetisch verschließen. Bei einigen Ausführungen ist der Referenzsystemdruck kleiner oder gleich 2 Standardatmosphären (atm). In weiteren Ausführungsformen kann der Referenzsystemdruck weniger als 0,1 atm betragen (zum Beispiel für einen MEMS-Wandler für den Betrieb unter Hochvakuum). In weiteren Ausführungsformen kann der Referenzsystemdruck zwischen 0,5 atm und 2 atm liegen (zum Beispiel für einen MEMS-Wandler für den Betrieb unter Standarddruck). Im Vergleich zu einer Halbleitervorrichtung 100, die keine Entlüftungsöffnungen 902 aufweist, können mit den Entlüftungsöffnungen 902 die Hohlräume 148, die Strömungsverbindungskanäle 152 und die Entlüftungsöffnungen 902 bei einem niedrigeren Referenzsystemdruck hermetisch abgedichtet werden, da die Stopfen 904 bei einem niedrigeren Druck als das MEMS-Substrat 136 an die dritte dielektrische Struktur 130 gebondet werden können. In Ausführungsformen, in denen die Halbleitervorrichtung 100 die Entlüftungsöffnungen 902 und die Stopfen 904 umfasst, kann der Referenzsystemdruck weniger als 0,1 atm betragen.
  • In einigen Ausführungen können die Stopfen 904 zum Beispiel ein Metall (zum Beispiel Al, Cu, AlCu, Ti, Ag, Au oder dergleichen), ein Metallnitrid (zum Beispiel TiN), ein Oxid (zum Beispiel SiO2), ein Nitrid (zum Beispiel SiN), ein Oxynitrid (zum Beispiel SiOXNY) oder dergleichen sein oder solche enthalten. In weiteren Ausführungsformen können die Stecker 904 aus dem gleichen Material wie der zweite leitfähige Kontakt 144 gebildet sein. In weiteren Ausführungsformen sind die Stecker 904 Teil der leitfähigen Leitschicht, die sich kontinuierlich über das MEMS-Substrat 136 erstreckt.
  • 10 zeigt einen Querschnitt einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1.
  • Wie in 10 dargestellt, umfasst die Halbleitervorrichtung 100 einen Puffertank 1002. Der Puffertank 1002 ist vertikal zwischen dem Halbleitersubstrat 104 und dem MEMS-Substrat 136 angeordnet. Ein oder mehrere Puffertankkanäle 1004 sind in der dritten dielektrischen Struktur 130 angeordnet. Die Puffertankkanäle 1004 erstrecken sich seitlich vom Puffertank 1002 zu einigen der Hohlräumen 148. Eine oder mehrere Dichtungsstrukturen 1006 erstrecken sich vertikal durch die dritte dielektrische Schicht 138, das MEMS-Substrat 136 und die dritte dielektrische Struktur 130. Die Dichtungsstrukturen 1006 blockieren die Puffertankkanäle 1004 vollständig ab, um hermetische Dichtungen zwischen dem Puffertank 1002 und den Hohlräumen 148 zu bilden, so dass der Puffertank nicht in Strömungsverbindung mit den Hohlräumen 148 steht. Die Dichtungsstrukturen 1006 sind eingerichtet, die Hohlräume 148 und die Strömungsverbindungskanäle 152 bei dem Referenzsystemdruck hermetisch abzudichten.
  • In einigen Ausführungsformen bilden die Dichtungsstrukturen 1006 eine oder mehrere Dichtungsstrukturöffnungen 1008, die in der dritten dielektrischen Schicht 138 und dem MEMS-Substrat 136 angeordnet sind. Die Dichtungsstrukturöffnungen 1008 erstrecken sich vertikal durch die dritte dielektrische Schicht 138 und das MEMS-Substrat 136, um Teile der Puffertankkanäle 1004 freizulegen. Die Öffnungen der Dichtungsstruktur 1008 sind zumindest teilweise durch die dritte dielektrische Schicht 138 und das MEMS-Substrat 136 definiert. Zum Beispiel werden die Seitenwände der Dichtungsstrukturöffnungen 1008 zumindest teilweise durch die zweiten Seitenwände der dritten dielektrischen Schicht 138 und die zweiten Seitenwände des MEMS-Substrats 136 definiert. In weiteren Ausführungsformen sind die Öffnungen der Dichtungsstruktur 1008 in der dritten dielektrischen Schicht 138, dem MEMS-Substrat 136 und der dritten dielektrischen Struktur 130 angeordnet. In weiteren Ausführungsformen sind die Öffnungen der Dichtungsstruktur 1008 teilweise durch die dritte dielektrische Struktur 130 definiert. Zum Beispiel können die Seitenwände der Öffnungen 1008 der Dichtungsstruktur teilweise durch vierte Seitenwände der dritten dielektrischen Struktur 130 definiert sein und/oder die unteren Flächen der Öffnungen 1008 der Dichtungsstruktur können zumindest teilweise durch dritte obere Flächen der dritten dielektrischen Struktur 130 definiert sein.
  • Der Puffertank 1002 ist zumindest teilweise durch die dritte dielektrische Struktur 130 und das MEMS-Substrat 136 definiert. Das MEMS-Substrat 136 definiert zumindest teilweise eine obere Fläche des Puffertanks 1002. In einigen Ausführungsformen definiert eine dritte untere Fläche des MEMS-Substrats 136 zumindest teilweise die oberen Flächen des Puffertanks 1002. In weiteren Ausführungsformen sind die dritte untere Fläche, die zweite untere Fläche (oder die zweiten unteren Flächen) und die erste untere Fläche (oder die ersten unteren Flächen) des MEMS-Substrats 136 im Wesentlichen koplanar.
  • Die dritte dielektrische Struktur 130 definiert zumindest teilweise die Seitenwände des Puffertanks 1002. In einigen Ausführungsformen definieren die dritte dielektrische Struktur 130, die zweite dielektrische Struktur 124, die Ausgasungsverhinderungsschicht 804 und die vierte dielektrische Schicht 802 die Seitenwände des Puffertanks 1002. Zum Beispiel definieren, wie in 10 dargestellt, die vierten Seitenwände der zweiten dielektrischen Schicht 134, die dritten Seitenwände der ersten dielektrischen Schicht 132, die ersten Seitenwände der zweiten dielektrischen Struktur 124, die ersten Seitenwände der Ausgasungsverhinderungsschicht 804 und die ersten Seitenwände der vierten dielektrischen Schicht 802 die Seitenwände des Puffertanks 1002.
  • In einigen Ausführungsformen definiert die erste dielektrische Struktur 116 zumindest teilweise eine untere Fläche des Puffertanks 1002. Zum Beispiel definiert, wie in 10 gezeigt, eine zweite obere Fläche der ersten dielektrischen Struktur 116 die untere Fläche des Puffertanks 1002. Es ist denkbar, dass andere Merkmale der Halbleitervorrichtung 100 zumindest teilweise die untere Fläche des Puffertanks 1002 definieren können (zum Beispiel eine oder mehrere der leitfähigen Leitungen 122, eine oder mehrere der Gasfangstrukturen 806, die dritte dielektrische Struktur 130, die zweite dielektrische Struktur 124, die Ausgasungsverhinderungsschicht 804, die vierte dielektrische Schicht 802 usw.).
  • In einigen Ausführungsformen weisen die Puffertankkanäle 1004 im Wesentlichen ähnliche Merkmale (zum Beispiel strukturelle Merkmale) auf wie die Strömungsverbindungskanäle 152. Zum Beispiel sind die Puffertankkanäle 1004 zumindest teilweise durch die dritte dielektrische Struktur 130 definiert so wie die Strömungsverbindungskanäle 152. In weiteren Ausführungsformen können sich die Puffertankkanäle 1004 seitlich über einen größeren Abstand zwischen dem Puffertank 1002 und einigen der Hohlräume 148 erstrecken, als sich die Strömungsverbindungskanäle 152 seitlich zwischen den Hohlräumen 148 erstrecken. Die Dichtungsstrukturen 1006 können zum Beispiel ein Metall (zum Beispiel Al, Cu, AlCu, Ti, Ag, Au oder dergleichen), ein Metallnitrid (zum Beispiel TiN), ein Oxid (zum Beispiel SiO2), ein Nitrid (zum Beispiel SiN), ein Oxynitrid (zum Beispiel SiOXNY) oder dergleichen sein oder solche enthalten. In einigen Ausführungsformen können die Dichtungsstrukturen 1006 aus dem gleichen Material wie die zweiten leitfähigen Kontakte 144 und/oder die Stecker 904 gebildet sein.
  • 11 zeigt eine Draufsicht einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 10, aufgenommen entlang der Linie B-B der 10.
  • Wie in 11 dargestellt, sind die MEMS-Vorrichtungen 146 des ersten Arrays 502 seitlich vom Puffertank 1002 in der ersten Richtung D1 beabstandet. Der Puffertank 1002 hat eine fünfte Seitenwand und eine sechste Seitenwand, die der fünften Seitenwand gegenüberliegt. Die sechste Seitenwand ist seitlich von der fünften Seitenwand in der zweiten Richtung D2 beabstandet. Bei einigen Ausführungsformen sind der Mittelpunkt des ersten Hohlraums 148a, der Mittelpunkt des zweiten Hohlraums 148b, der Mittelpunkt des dritten Hohlraums 148c, der Mittelpunkt des vierten Hohlraums 148d und/oder der Mittelpunkt des fünften Hohlraums 148e seitlich zwischen der fünften Seitenwand und der sechsten Seitenwand des Puffertanks 1002 angeordnet. In weiteren Ausführungsformen sind die Mittelpunkte der Hohlräume 148 jeweils seitlich zwischen der fünften Seitenwand und der sechsten Seitenwand des Puffertanks 1002 angeordnet.
  • Der Puffertank 1002 hat einen Mittelpunkt (zum Beispiel einen geometrischen Mittelpunkt bei Betrachtung entlang der Linie B-B in 11). Der Mittelpunkt des Puffertanks 1002 ist in den Zeichnungen durch ein „X“ dargestellt. In einigen Ausführungsformen ist der Mittelpunkt des Puffertanks 1002 entlang einer der Ebenen ausgerichtet, die sich seitlich in der ersten Richtung D1 erstrecken, oder entlang einer der Ebenen, die sich seitlich in der zweiten Richtung D2 erstrecken. Zum Beispiel, wie in 11 dargestellt, ist der Mittelpunkt des Puffertanks 1002 entlang der ersten Ebene P1 ausgerichtet. In anderen Ausführungsformen ist der Mittelpunkt des Puffertanks 1002 seitlich zwischen zwei der Ebenen angeordnet, die sich seitlich in die erste Richtung D1 oder zwei der Ebenen, die sich seitlich in der zweiten Richtung D2 erstrecken.
  • Der Puffertank 1002 hat ein erstes Volumen. Die Hohlräume 148 und die Strömungsverbindungskanäle 152 haben zusammen ein zweites Volumen. Mit anderen Worten, das zweite Volumen ist eine Summe des Volumens jedes der Hohlräume 148 und des Volumens jedes der Strömungsverbindungskanäle 152. In einigen Ausführungsformen ist das erste Volumen kleiner als das zweite Volumen. In weiteren Ausführungsformen liegt das Verhältnis des ersten Volumens zum zweiten Volumen zwischen 1:15 und 1:5.
  • Jeder der Puffertankkanäle 1004 hat eine Mittellinie. Zur besseren Übersichtlichkeit sind nur einige der Puffertank-Kanäle 1004 mit jeweiligen Bezugszeichen versehen. Die Mittellinie jedes Puffertankkanals 1004 ist in gleichem Abstand von gegenüberliegenden Seitenwänden des entsprechenden Puffertankkanals 1004 angeordnet. Die Mittellinien jedes der Puffertankkanäle 1004 erstrecken sich seitlich in einer Richtung, die senkrecht zu der Richtung verläuft, in der die gegenüberliegenden Seitenwände des entsprechenden Puffertankkanals 1004 beabstandet sind.
  • Zum Beispiel umfasst der Puffertankkanal 1004 einen ersten Puffertankkanal 1004a. Der erste Puffertankkanal 1004a hat eine siebte Seitenwand und eine achte Seitenwand, die der siebten Seitenwand gegenüberliegt. Die achte Seitenwand ist von der siebten Seitenwand in der zweiten Richtung D2 beabstandet. Eine Mittellinie des ersten Puffertankkanals 1004a verläuft seitlich in der ersten Richtung D1 und ist in gleichem Abstand von der siebten Seitenwand und der achten Seitenwand angeordnet.
  • In einigen Ausführungsformen sind die Mittellinien der Puffertankkanäle 1004 entlang der Ebenen ausgerichtet, die sich seitlich jeweils in die erste Richtung D1 erstrecken. Zum Beispiel umfasst der Puffertankkanal 1004 einen zweiten Puffertankkanal 1004b. Die Mittellinie des ersten Puffertankkanals 1004a ist entlang der ersten Ebene P1 ausgerichtet, und die Mittellinie des zweiten Puffertankkanals 1004b ist entlang der zweiten Ebene P2 ausgerichtet. In anderen Ausführungsformen sind die Mittellinien der Puffertankkanäle 1004 jeweils entlang der Ebenen ausgerichtet, die sich seitlich in die zweite Richtung D2 erstrecken.
  • In einigen Ausführungsformen schneiden die Ebenen, die sich seitlich in die erste Richtung D1 erstrecken, jeweils die Dichtungsstrukturen 1006. Zum Beispiel bestehen die Dichtungsstrukturen 1006 aus einer ersten Dichtungsstruktur 1006a und einer zweiten Dichtungsstruktur 1006b. Die erste Ebene P1 schneidet die erste Dichtungsstruktur 1006a, und die zweite Ebene P2 schneidet die zweite Dichtungsstruktur 1006b. In weiteren Ausführungsformen schneiden die Ebenen, die sich seitlich in der ersten Richtung D1 erstrecken, jeweils die Mittelpunkte (zum Beispiel geometrische Mittelpunkte bei Betrachtung entlang der Linie B-B von 11) der Dichtungsstrukturen 1006. In anderen Ausführungsformen schneiden die Ebenen, die seitlich in der zweiten Richtung D2 verlaufen, die Dichtungsstrukturen 1006 (oder die Mittelpunkte der Dichtungsstrukturen 1006).
  • In einigen Ausführungsformen erstrecken sich die Puffertankkanäle 1004 seitlich von dem Puffertank 1002 bis zu den Hohlräumen 148, die in der ersten Spalte 506a angeordnet sind. In anderen Ausführungsformen verlaufen die Puffertankkanäle 1004 seitlich von dem Puffertank 1002 zu den Hohlräumen 148, die in der ersten Zeile 504a angeordnet sind.
  • 12 zeigt einen Querschnitt einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1.
  • Wie in 12 dargestellt, kann die Halbleitervorrichtung 100 in einigen Ausführungsformen den Puffertank 1002, die Puffertankkanäle 1004, die Dichtungsstrukturen 1006, die Entlüftungsöffnungen 902 und die Stopfen 904 umfassen.
  • 13 zeigt einen Querschnitt einiger weiterer Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 1.
  • Wie in 13 dargestellt, können die MEMS-Vorrichtungen 146 jeweils mehrere MEMS-Funktionsstrukturen 1302 umfassen. Zur besseren Übersichtlichkeit ist nur eine der MEMS-Funktionsstrukturen 1302 mit einem Bezugszeichen versehen. Die MEMS-Funktionsstrukturen 1302 sind jeweils über den beweglichen Membranen 150 angeordnet. Die MEMS-Funktionsstrukturen 1302 liegen jeweils über den Elektroden 128. In einigen Ausführungsformen sind die MEMS-Funktionsstrukturen 1302 seitlich voneinander beabstandet und in einem vierten Array angeordnet, das dem dritten Array entspricht. Die MEMS-Funktionsstrukturen 1302 können zum Beispiel ein Polymer (zum Beispiel Polyimid, SU-8 oder dergleichen), ein Metalloxid (zum Beispiel Vanadiumoxid (VOX)), ein piezoelektrisches Material (zum Beispiel Bleizirkonattitanat (PZT), Aluminiumnitrid (AlN) oder dergleichen), eine Legierung (zum Beispiel Quecksilber-Cadmium-Tellurid (HgCdTe), Cadmium-Zinn-Tellurid (CZT) oder dergleichen), ein Metall (zum Beispiel Au, Ag, Platin (Pt) oder dergleichen) oder dergleichen.
  • Die Art des MEMS-Wandlers 154 hängt zumindest teilweise von der chemischen Zusammensetzung der MEMS-Funktionsstrukturen 1302 ab. Zum Beispiel können die MEMS-Funktionsstrukturen 1302 aus PZT gebildet sein. In solchen Ausführungsformen kann der MEMS-Wandler 154 zum Beispiel ein PMUT sein. Zum anderen können die MEMS-Funktionsstrukturen 1302 aus VOX gebildet sein. In solchen Ausführungen kann der MEMS-Wandler 154 zum Beispiel ein MEMS-basierter IR-Sensor sein. Es ist denkbar, dass der MEMS-Wandler 154 nicht auf die vorstehend gezeigten Arten eines MEMS-Wandlers beschränkt ist, sondern dass der MEMS-Wandler 154 jede Art eines MEMS-Wandler sein kann (zum Beispiel ein MEMS-Drucksensor, ein MEMS-Biosensor, ein MEMS-Gassensor, usw.).
  • In einigen Ausführungsformen ist eine zweite Passivierungsschicht 1304 über dem MEMS-Substrat 136, der dritten dielektrischen Schicht 138, der dritten leitfähigen Durchkontaktierung 140, den zweiten leitfähigen Kontakten 144, der ersten Passivierungsschicht 808 und den MEMS-Funktionsstrukturen 1302 angeordnet. In weiteren Ausführungsformen ist die zweite Passivierungsschicht 1304 mit der ersten Passivierungsschicht 808 und den MEMS-Funktionsstrukturen 1302 verbunden. In weiteren Ausführungsformen kann die zweite Passivierungsschicht 1304 zum Beispiel ein Oxid (zum Beispiel SiO2), ein Nitrid (zum Beispiel SiN), ein Oxynitrid (zum Beispiel SiOXNY), ein Oxynitrid (zum Beispiel SiOXNY), ein anderes dielektrisches Material oder eine beliebige Kombination hiervon sein oder diese enthalten.
  • 14-22 zeigen eine Reihe von Querschnittsansichten einiger Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung einiger Ausführungsformen der Halbleitervorrichtung 100 der 10.
  • Wie in 14 dargestellt, ist eine IC-Struktur 102 vorgesehen. Die IC-Struktur 102 umfasst ein Halbleitersubstrat 104. Eine oder mehrere IC-Vorrichtungen 106 sind auf oder über dem Halbleitersubstrat 104 ausgebildet. In einigen Ausführungsformen umfassen eine oder mehrere der IC-Anordnungen 106 ein Paar von Source- und Drain-Gebieten 108, ein Gatedielektrikum 110 und eine Gate-Elektrode 112. Eine erste dielektrische Struktur 116, eine vierte dielektrische Schicht 802, eine Ausgasungsverhinderungsschicht 804, eine zweite dielektrische Struktur 124, eine Verbindungsstruktur 114 und eine oder mehrere Gasfangstrukturen 806 werden über dem Halbleitersubstrat 104 gebildet. Die Zwischenverbindungsstruktur 114 umfasst einen oder mehrere erste leitfähige Kontakte 118, eine oder mehrere erste leitfähige Durchkontaktierungen 120, eine oder mehrere leitfähige Leitungen 122, mehrere zweite leitfähige Durchkontaktierungen 126 und mehrere Elektroden 128. Die IC-Struktur 102 kann gemäß einem CMOS-Fertigungsverfahren hergestellt werden.
  • Ferner dargestellt in 14 ist eine dritte dielektrische Struktur 130, die über der IC-Struktur 102 gebildet ist. In einigen Ausführungsformen wird die dritte dielektrische Struktur 130 auf der zweiten dielektrischen Struktur 124, den Gasfangstrukturen 806 und den Elektroden 128 gebildet. Die dritte dielektrische Struktur kann eine erste dielektrische Schicht 132 und eine zweite dielektrische Schicht 134 umfassen, die über der ersten dielektrischen Schicht 132 angeordnet ist. In weiteren Ausführungsformen kann die erste dielektrische Schicht 132 auf der zweiten dielektrischen Struktur 124, den Gasfangstrukturen 806 und den Elektroden 128 gebildet werden. In noch weiteren Ausführungsformen wird die zweite dielektrische Schicht 134 auf der ersten dielektrischen Schicht 132 gebildet.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Bildung der dritten dielektrischen Struktur 130 das Abscheiden der ersten dielektrischen Schicht 132 auf der zweiten dielektrischen Struktur 124, der Gasfangstrukturen 806 und der Elektroden 128 und das Bedecken derselben. Die erste dielektrische Schicht 132 kann zum Beispiel durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD), physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), Atomlagenabscheidung (ALD), ein anderes Abscheidungsverfahren oder eine Kombination der vorgenannten Verfahren abgeschieden werden. In weiteren Ausführungen kann die erste dielektrische Schicht 132 als konforme Schicht mit einer Dicke zwischen 20 Å und 500 Å abgeschieden werden. Danach wird die zweite dielektrische Schicht 134 auf der ersten dielektrischen Schicht 132 abgeschieden. Die zweite dielektrische Schicht 134 kann zum Beispiel durch CVD, PVD, ALD, ein anderes Abscheidungsverfahren oder eine Kombination der vorgenannten Verfahren abgeschieden werden. In weiteren Ausführungsformen kann die zweite dielektrische Schicht 134 als konforme Schicht mit einer Dicke zwischen 1000 Å und 4000 Å abgeschieden werden.
  • Wie in 15 dargestellt, werden eine zweite Durchkontaktierungsöffnung 1502 und eine Puffertanköffnung 1504 über der ersten dielektrischen Struktur 116 gebildet. Die zweite Durchkontaktierungsöffnung 1502 ist seitlich von der Puffertanköffnung 1504 beabstandet. Die zweite Durchkontaktierungsöffnung 1502 legt eine der leitfähigen Leitungen 122 frei.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst ein Prozess zur Bildung der zweiten Durchkontaktierungsöffnung 1502 und der Puffertanköffnung 1504 das Bilden einer ersten strukturierten Maskierungsschicht (nicht abgebildet) (zum Beispiel Positiv- oder Negativ-Photoresist, Hartmaske, usw.) über der dritten dielektrischen Struktur 130. In weiteren Ausführungen kann die erste strukturierte Maskierungsschicht gebildet werden, indem eine Maskierungsschicht (nicht abgebildet) auf der dritten dielektrischen Struktur 130 gebildet wird, die Maskierungsschicht mit einer Struktur belichtet wird (zum Beispiel durch ein Lithographieverfahren, wie Photolithographie, Extrem-Ultraviolett-Lithographie oder dergleichen) und die Maskierungsschicht entwickelt wird, um die erste strukturierte Maskierungsschicht zu bilden. Danach wird ein erster Ätzprozess durchgeführt, um unmaskierte Teile der dritten dielektrischen Struktur 130, der zweiten dielektrischen Struktur 124, der Ausgasungsverhinderungsschicht 804 und der vierten dielektrischen Schicht 802 zu entfernen, wodurch die zweite Durchkontaktierungsöffnung 1502 und die Puffertanköffnung 1504 über der ersten dielektrischen Struktur 116 gebildet wird. Der erste Ätzprozess kann ein Trockenätzprozess, ein Nassätzprozess, ein Reaktiv-Ionen-Ätzprozess (RIE), ein anderer Ätzprozess oder eine beliebige Kombination hiervon sein. Anschließend wird bei einigen Ausführungsformen die erste strukturierte Maskierungsschicht entfernt.
  • Wie in 16 dargestellt, werden über der IC-Struktur 102 mehrere Hohlraumöffnungen 1602, mehrere Strömungsverbindungskanalöffnungen 1604 und eine oder mehrere Puffertankkanalöffnungen 1606 gebildet. Die Hohlraumöffnungen 1602, die Strömungsverbindungskanalöffnungen 1604 und die Puffertankkanalöffnungen 1606 sind in der dritten dielektrischen Struktur 130 ausgebildet. In einigen Ausführungsformen sind die Hohlraumöffnungen 1602, die Strömungsverbindungskanalöffnungen 1604 und die Puffertankkanalöffnungen 1606 über der ersten dielektrischen Schicht 132 und in der zweiten dielektrischen Schicht 134 ausgebildet. Zur besseren Übersichtlichkeit sind nur einige der Hohlraumöffnungen 1602 und nur einige der Strömungsverbindungskanalöffnungen 1604 mit jeweiligen Bezugszeichen versehen.
  • Die Hohlraumöffnungen 1602 sind in seitlichem Abstand voneinander ausgebildet. In einigen Ausführungsformen können die Elektroden 128 in einer dritten Anordnung angeordnet sein. Die Hohlraumöffnungen 1602 können in einem fünften Array gebildet werden, das dem dritten Array entspricht. Die Strömungsverbindungskanalöffnungen 1604 sind so ausgebildet, dass sie sich seitlich zwischen den Hohlraumöffnungen 1602 erstrecken, so dass gegenüberliegende Enden der Strömungsverbindungskanalöffnungen 1604 in entsprechende Hohlraumöffnungen der Hohlraumöffnungen 1602 münden. In einigen Ausführungsformen ist jede der Strömungsverbindungskanalöffnungen 1604 so ausgebildet, dass sie sich seitlich zwischen zwei benachbarten Hohlraumöffnungen der Hohlraumöffnungen 1602 erstreckt, so dass die gegenüberliegenden Enden jeder der Strömungsverbindungskanalöffnungen 1604 in zwei benachbarte Hohlraumöffnungen der Hohlraumöffnungen 1602 münden. Die Puffertank-Kanalöffnungen 1606 sind so ausgebildet, dass sie sich seitlich von der Puffertanköffnung 1504 zu einigen der Hohlraumöffnungen 1602 erstrecken. In einigen Ausführungsformen sind einige der Hohlraumöffnungen 1602, zu denen sich die Puffertankkanalöffnungen 1606 erstrecken, eine Gruppe der Hohlraumöffnungen 1602 (zum Beispiel eine Gruppe der Hohlraumöffnungen 1602, die in einer Reihe oder Spalte der fünften Anordnung angeordnet sind), die näher an der Puffertanköffnung 1504 angeordnet sind als die übrigen Hohlraumöffnungen 1602.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Bildung der Hohlraumöffnungen 1602, der Strömungsverbindungskanalöffnungen 1604 und der Puffertankkanalöffnungen 1606 das Bilden einer zweiten strukturierten Maskierungsschicht (nicht abgebildet) (zum Beispiel Positiv- oder Negativ-Photoresist, Hartmaske, usw.) über der dritten dielektrischen Struktur 130, über der ersten dielektrischen Struktur 116, in der zweiten Durchkontaktierungsöffnung 1502 und in der Puffertanköffnung 1504. Danach wird ein zweiter Ätzprozess durchgeführt, um unmaskierte Teile der zweiten dielektrischen Schicht 134 zu entfernen, wodurch die Hohlraumöffnungen 1602, die Strömungsverbindungskanalöffnungen 1604 und die Puffertankkanalöffnungen 1606 über der ersten dielektrischen Schicht 132 und in der zweiten dielektrischen Schicht 134 gebildet werden. Das zweite Ätzverfahren kann ein Trockenätzverfahren, ein RIE-Verfahren, ein Nassätzverfahren, ein anderes Ätzverfahren oder eine beliebige Kombination hiervon sein. Bei einigen Ausführungsformen wird anschließend die zweite strukturierte Maskierungsschicht entfernt. In weiteren Ausführungsformen werden durch den zweiten Ätzprozess gleichzeitig die Hohlraumöffnungen 1602 und die Öffnungen des Strömungsverbindungskanals 1604 gebildet. In weiteren Ausführungsformen werden durch den zweiten Ätzvorgang gleichzeitig die Hohlraumöffnungen 1602, die Strömungsverbindungskanalöffnungen 1604 und die Puffertankkanalöffnungen 1606 gebildet.
  • Wie in 17 dargestellt, werden Teile der ersten dielektrischen Schicht 132 entfernt, um die Gasfangstrukturen 806 zumindest teilweise freizulegen. In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Entfernen der Teile der ersten dielektrischen Schicht 132, um die Gasfangstrukturen 806 zumindest teilweise zu belichten, das Bilden einer dritten strukturierten Maskierungsschicht (nicht gezeigt) (zum Beispiel Positiv- oder Negativ-Photoresist, Hartmaske, usw.) über der dritten dielektrischen Struktur 130, über der ersten dielektrischen Struktur 116, in der zweiten Durchkontaktierungsöffnung 1502, in der Puffertanköffnung 1504, in den Hohlraumöffnungen 1602, in den Strömungsverbindungskanalöffnungen 1604 und in den Puffertankkanalöffnungen 1606. Danach wird ein dritter Ätzprozess durchgeführt, um unmaskierte Teile der ersten dielektrischen Schicht 132 zu entfernen, wodurch die Teile der ersten dielektrischen Schicht 132 entfernt werden, um die Gasfangstrukturen 806 zumindest teilweise freizulegen. Das dritte Ätzverfahren kann ein Trockenätzverfahren, ein RIE-Verfahren, ein Nassätzverfahren, ein anderes Ätzverfahren oder eine beliebige Kombination hiervon sein. Anschließend wird bei einigen Ausführungen die dritte strukturierte Maskierungsschicht entfernt.
  • Wie in 18 dargestellt, ist ein MEMS-Substrat 136 mit der dritten dielektrischen Struktur 130 verbunden. Das MEMS-Substrat 136 kann an die zweite dielektrische Schicht 134 gebondet werden. In einigen Ausführungsformen wird das MEMS-Substrat 136 mit der dritten dielektrischen Struktur 130 über einen Schmelzbondprozess verbunden. Durch Bonden des MEMS-Substrats 136 an die dritte dielektrische Struktur 130 werden über der IC-Struktur 102 mehrere Hohlräume 148, ein Puffertank 1002, mehrere Strömungsverbindungskanälen 152 und ein oder mehrere Puffertankkanäle 1004 gebildet. Wenn zum Beispiel das MEMS-Substrat 136 mit der dritten dielektrischen Struktur 130 verbunden ist, bedeckt das MEMS-Substrat 136 vollständig die Puffertanköffnung 1504, die Hohlraumöffnungen 1602, die Strömungsverbindungskanalöffnungen 1604 und die Puffertankkanalöffnungen 1606 (siehe zum Beispiel 17), wodurch der Puffertank 1002, die Hohlräume 148, die mehreren Strömungsverbindungskanäle 152 und der eine oder mehrere Puffertankkanäle 1004 gebildet werden.
  • In einigen Ausführungsformen ist eine dritte dielektrische Schicht 138 über einer Seite des MEMS-Substrats 136 angeordnet, die der Seite des MEMS-Substrats 136 gegenüberliegt, welche mit der dritten dielektrischen Struktur 130 verbunden ist. Die dritte dielektrische Schicht 138 kann über der Seite des MEMS-Substrats 136 angeordnet werden, die der Seite des MEMS-Substrats 136 gegenüberliegt, welche an die dritte dielektrische Struktur 130 gebondet ist, bevor das MEMS-Substrat 136 an die dritte dielektrische Struktur 130 gebondet wird. In anderen Ausführungsformen kann die dritte dielektrische Schicht 138 über dem MEMS-Substrat 136 und der IC-Struktur 102 gebildet werden, nachdem das MEMS-Substrat 136 an die dritte dielektrische Schicht 138 gebondet wurde. In weiteren Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Bildung der dritten dielektrischen Schicht 138 über dem MEMS-Substrat 136 und der IC-Struktur 102 das Abscheiden oder das Aufwachsen der dritten dielektrischen Schicht 138 auf dem MEMS-Substrat 136 durch zum Beispiel CVD, PVD, ALD, thermische Oxidation, einen anderen Abscheidungs- oder Wachstumsprozess oder eine beliebige Kombination hiervon.
  • In Ausführungsformen, in denen die Halbleitervorrichtung 100 nicht den Puffertank 1002 und/oder ein oder mehrere Entlüftungsöffnungen 902 (siehe zum Beispiel 9) umfasst, werden durch das Bonden des MEMS-Substrats 136 an die dritte dielektrische Struktur 130 die Hohlräume 148 und die Strömungsverbindungskanäle 152 bei einem Referenzsystemdruck (zum Beispiel kleiner oder gleich 2 atm) hermetisch abgedichtet. In solchen Ausführungsformen kann der Referenzsystemdruck zwischen 0,5 atm und 2 atm liegen (zum Beispiel für einen MEMS-Wandler für den Betrieb unter Standarddruck). In weiteren solchen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Bonden des MEMS-Substrats 136 an die dritte dielektrische Struktur 130 das Einbringen der in 17 dargestellten Struktur in eine Prozesskammer, das Abpumpen der Prozesskammer, so dass ein Fluid (zum Beispiel Gas) in der Prozesskammer unter einem vordefinierten Druck steht (zum Beispiel kleiner oder gleich 2 atm), und Bonden des MEMS-Substrats 136 an die dritte dielektrische Struktur 130, während das Fluid in der Prozesskammer auf dem vordefinierten Druck ist, wodurch die Hohlräume 148 und die Strömungsverbindungskanäle 152 bei dem Druck des Referenzsystems hermetisch abgedichtet werden.
  • Wie in 19 dargestellt, werden eine oder mehrere Dichtungsstrukturöffnungen 1008 gebildet, die sich vertikal durch das MEMS-Substrat 136 und die dritte dielektrische Schicht 138 erstrecken. Die Dichtungsstrukturöffnungen 1008 legen Teile der Puffertankkanäle 1004 frei. Weiterhin wird eine erste Durchkontaktierungsöffnung 142 gebildet, die sich vertikal durch die dritte dielektrische Schicht 138, das MEMS-Substrat 136, die dritte dielektrische Struktur 130 und die zweite dielektrische Struktur 124 erstreckt. Die erste Durchkontaktierungsöffnung 142 legt eine der leitfähigen Leitungen 122 frei.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Bildung der Dichtungsstrukturöffnungen 1008 und der ersten Durchkontaktierungsöffnung 142 das Bilden einer vierten strukturierten Maskierungsschicht (nicht abgebildet) (zum Beispiel Positiv- oder Negativ-Photoresist, Hartmaske, usw.) über der dritten dielektrischen Schicht 138. Danach wird ein vierter Ätzprozess durchgeführt, um unmaskierte Teile der dritten dielektrischen Schicht 138 und des MEMS-Substrats 136 zu entfernen, wodurch die Dichtungsstrukturöffnungen 1008 und die erste Durchkontaktierungsöffnung 142 gebildet werden. Die unmaskierten Teile der dritten dielektrischen Schicht 138 und des MEMS-Substrats 136, die entfernt werden, um die erste Durchkontaktierungsöffnung 142 zu bilden, liegen über der zweiten Durchkontaktierungsöffnung 1502 (siehe zum Beispiel 18). Mit anderen Worten wird die zweite Durchkontaktierungsöffnung 1502 freigelegt, indem die unmaskierten Teile der dritten dielektrischen Schicht 138 und des MEMS-Substrats 136 entfernt werden, wodurch die erste Durchkontaktierungsöffnung 1502 gebildet wird. Anschließend kann bei einigen Ausführungsformen die vierte strukturierte Maskierungsschicht entfernt werden. Es ist denkbar, dass in einigen Ausführungsformen der vierte Ätzprozess ein oder mehrere Entlüftungsöffnungen 902 (siehe zum Beispiel 9) bildet, die sich vertikal durch das MEMS-Substrat 136 erstrecken.
  • Wie in 20 dargestellt, werden eine oder mehrere Dichtungsstrukturen 1006 über der IC-Struktur 102 gebildet, die sich vertikal durch die dritte dielektrische Schicht 138, das MEMS-Substrat 136 und die dritte dielektrische Struktur 130 erstrecken. Die Dichtungsstrukturen 1006 werden jeweils so ausgebildet, dass sie die Dichtungsstrukturöffnungen 1008 auskleiden. Die Dichtungsstrukturen 1006 sind in den Puffertankkanälen 1004 ausgebildet. Die Dichtungsstrukturen 1006 sind so ausgebildet, dass sie die Puffertankkanäle 1004 zwischen dem Puffertank 1002 und den Hohlräumen 148 vollständig blockieren. Die Dichtungsstrukturen 1006 bilden hermetische Dichtungen zwischen dem Pufferspeicher 1002 und den Hohlräumen 148, so dass der Pufferspeicher nicht in Strömungsverbindung mit den Hohlräumen 148 steht. Ferner dichten die Dichtungsstrukturen 1006 die Hohlräume 148 und die Strömungsverbindungskanäle 152 bei dem Referenzsystemdruck hermetisch ab.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Herstellung der Dichtungsstrukturen 1006 das Platzieren der in 19 dargestellte Struktur in eine Prozesskammer. Die Prozesskammer wird dann nach abgepumpt, so dass eine Flüssigkeit (zum Beispiel Gas) in der Prozesskammer unter einem vordefinierten Druck (zum Beispiel kleiner oder gleich 2 atm) steht. Während sich die Flüssigkeit in der Prozesskammer auf dem vordefinierten Druck befindet, wird eine Dichtungsschicht (nicht abgebildet) über der dritten dielektrischen Schicht 138, in der ersten über Öffnung 142, in den Öffnungen der Dichtungsstruktur 1008 und in den Kanälen des Puffertanks 1004 abgeschieden. Indem die Dichtungsschicht in der Prozesskammer abgeschieden wird, während das Fluid in der Prozesskammer den vordefinierten Druck aufweist, dichten die Dichtungsstrukturen 1006 die Hohlräume 148 und die Strömungsverbindungskanäle 152 bei dem Referenzsystemdruck hermetisch ab. Die Dichtungsschicht kann zum Beispiel ein Metall (zum Beispiel Al, Cu, AlCu, Ti, Ag, Au oder dergleichen), ein Metallnitrid (zum Beispiel TiN), ein Oxid (zum Beispiel SiO2), ein Nitrid (zum Beispiel SiN), ein Oxynitrid (zum Beispiel SiOXNY) oder dergleichen sein oder solche enthalten. Die Dichtungsschicht kann zum Beispiel durch CVD, PVD, ALD, stromlose Abscheidung, elektrochemische Abscheidung, ein anderes Abscheideverfahren oder eine beliebige Kombination hiervon abgeschieden werden.
  • Danach wird eine fünfte strukturierte Maskierungsschicht (nicht abgebildet) (zum Beispiel Positiv- oder Negativ-Photoresist, Hartmaske, usw.) auf der Dichtungsschicht gebildet. Ein fünfter Ätzprozess wird dann auf der Dichtungsschicht durchgeführt, um unmaskierte Teile der Dichtungsschicht zu entfernen und so die Dichtungsstrukturen 1006 zu bilden. Anschließend wird bei einigen Ausführungsformen die fünfte strukturierte Maskierungsschicht entfernt. Es ist denkbar, dass in einigen Ausführungen die fünfte strukturierte Maskierungsschicht gebildet werden kann, bevor die Dichtungsschicht abgeschieden wird. In solchen Ausführungsformen kann nach dem Aufbringen der Dichtungsschicht ein Planarisierungsprozess (zum Beispiel chemisch-mechanisches Polieren (CMP)) auf der Dichtungsschicht durchgeführt werden, wodurch die Dichtungsstrukturen 1006 gebildet werden. In Ausführungsformen, bei denen die Entlüftungsöffnungen 902 (siehe zum Beispiel 9) im MEMS-Substrat 136 angeordnet sind, können ein oder mehrere Stopfen 904 (siehe zum Beispiel 9) über dem MEMS-Substrat 136 und über der dritten dielektrischen Schicht 138 ausgebildet werden, um die Entlüftungsöffnungen 902 abzudichten. In einigen Ausführungsformen können die Dichtungsstrukturen 1006 und die Stopfen 904 gleichzeitig durch einen gleichen Abscheidungsprozess gebildet werden.
  • Im Vergleich dazu, dass die Struktur in 20 keinen Puffertank umfasst, können mit dem Puffertank 1002 und den Puffertankkanälen 1004 die Hohlräume 148 und die Strömungsverbindungskanäle 152 (und die Entlüftungsöffnungen 902) bei einem niedrigeren Referenzsystemdruck hermetisch abgedichtet werden. In solchen Ausführungsformen kann der Referenzsystemdruck weniger als 0,1 atm betragen (zum Beispiel für einen MEMS-Wandler für den Betrieb unter Hochvakuum). Bevor zum Beispiel die Dichtungsstrukturen 1006 gebildet werden, steht der Puffertank 1002 in Strömungsverbindung mit den Hohlräumen 148, da die Puffertankkanäle 1004 seitlich zwischen dem Puffertank 1002 und einigen der Hohlräume 148 verlaufen. Bevor die Dichtungsstrukturen 1006 gebildet werden, haben der Puffertank 1002 und die Hohlräume 148 also zusammen ein drittes Volumen. Mit anderen Worten entspricht das dritte Volumen der Summe des Volumens des Puffertanks 1002 und des Volumens jedes der Hohlräume 148. Das dritte Volumen ist größer als die Summe des Volumens jedes der Hohlräume 148. Dementsprechend ermöglichen der Puffertank 1002 und die Puffertankkanäle 1004 im Vergleich zu dem Fall, dass die Struktur in 20 keinen Puffertank umfasst, eine hermetische Dichtung der Hohlräume 148 und der Strömungsverbindungskanäle 152 (und der Entlüftungsöffnungen 902) bei dem niedrigeren Referenzsystemdruck (zum Beispiel aufgrund der Volumenabhängigkeit des Drucks).
  • Wie in 21 dargestellt, werden eine dritte leitfähige Durchkontaktierung 140 und ein oder mehrere zweite leitfähige Kontakte 144 über dem MEMS-Substrat 136 gebildet. Der dritte leitfähige Durchkontaktierung 140 wird so ausgebildet, dass er sich vertikal durch die dritte dielektrische Schicht 138, das MEMS-Substrat 136, die dritte dielektrische Struktur 130 und die zweite dielektrische Struktur 124 erstreckt, um eine der leitfähigen Leitungen 122 zu kontaktieren. Der eine oder mehrere zweite leitfähige Kontakte 144 werden gebildet, die sich durch die dritte dielektrische Schicht 138 erstrecken und das MEMS-Substrat 136 kontaktieren.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Bildung des dritten leitfähigen Durchkontakts 140 und der zweiten leitfähigen Kontakte 144 das Bilden einer sechsten strukturierten Maskierungsschicht (nicht abgebildet) (zum Beispiel Positiv- oder Negativ-Photoresist, Hartmaske, usw.) über der dritten dielektrischen Schicht 138, über der ersten dielektrischen Struktur 116, über den Dichtungsstrukturen 1006 und in der ersten Durchkontaktierung 142. Danach wird ein sechster Ätzprozess (zum Beispiel Nassätzen, Trockenätzen, RIE, usw.) auf der dritten dielektrischen Schicht 138 durchgeführt, wodurch leitfähige Kontaktöffnungen (und/oder Gräben) (nicht abgebildet) in der dritten dielektrischen Schicht 138 gebildet werden, die den zweiten leitfähigen Kontakten 144 entsprechen. Anschließend wird bei einigen Ausführungsformen die sechste strukturierte Maskierungsschicht entfernt.
  • Danach wird eine leitfähige Schicht (nicht abgebildet) über der dritten dielektrischen Schicht 138, über der ersten dielektrischen Struktur 116, über den Dichtungsstrukturen 1006, in der ersten Durchkontaktierungsöffnung 142 und in der leitfähigen Kontaktöffnung (und/oder Gräben) abgeschieden. Die leitfähige Schicht kann zum Beispiel ein Metall (zum Beispiel Al, Cu, AlCu, Ti, Ag, Au oder dergleichen), ein Metallnitrid (zum Beispiel TiN), ein anderes leitfähiges Material oder eine beliebige Kombination hiervon sein. Die leitfähige Schicht kann zum Beispiel durch CVD, PVD, ALD, stromlose Abscheidung, elektrochemische Abscheidung, ein anderes Abscheidungsverfahren oder eine beliebige Kombination hiervon abgeschieden werden. Eine siebte strukturierte Maskierungsschicht (nicht abgebildet) (zum Beispiel Positiv- oder Negativ-Photoresist, Hartmaske, usw.) wird dann über der leitfähigen Schicht gebildet. Ein siebter Ätzprozess wird dann auf der leitfähigen Schicht durchgeführt, um unmaskierte Teile der leitfähigen Schicht zu entfernen, wodurch der dritte leitfähige Durchkontaktierung 140 und die zweiten leitfähigen Kontakte 144 gebildet werden. Anschließend wird bei einigen Ausführungsformen die siebte Maskierungsschicht entfernt.
  • Es ist denkbar, dass in einigen Ausführungsformen anstelle des siebten Ätzprozesses ein Planarisierungsprozess (zum Beispiel CMP) auf der leitfähigen Schicht durchgeführt wird, wodurch die dritte leitfähige Durchkontaktierung 140 und die zweiten leitfähigen Kontakte 144 gebildet werden. Es ist ferner denkbar, dass in einigen Ausführungen die siebte strukturierte Maskierungsschicht vor der Abscheidung der leitfähigen Schicht gebildet werden kann. In solchen Ausführungen kann nach der Abscheidung der leitfähigen Schicht ein Planarisierungsprozess (zum Beispiel CMP) auf der leitfähigen Schicht durchgeführt werden, wodurch die dritte leitfähige Durchkontaktierung 140 und die zweiten leitfähigen Kontakte 144 gebildet werden. Es ist ferner denkbar, dass in einigen Ausführungen die dritte leitfähige Durchkontaktierung 140, die zweiten leitfähigen Kontakte 144, die Dichtungsstrukturen 1006 und die zweiten leitfähigen Kontakte 144 gleichzeitig durch einen gleichen Abscheidungsprozess gebildet werden können.
  • Wie in 22 dargestellt, wird eine erste Passivierungsschicht 808 über dem MEMS-Substrat 136, die dritte dielektrische Schicht 138, das dritte leitfähige Durchkontaktierung 140, die zweiten leitfähigen Kontakte 144 und die Dichtungsstrukturen 1006 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann die erste Passivierungsschicht 808 als konforme Schicht ausgebildet sein. In weiteren Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Bildung der ersten Passivierungsschicht 808 das Abscheiden der ersten Passivierungsschicht 808 auf der dritten dielektrischen Schicht 138, dem dritten leitfähigen Durchkontaktierung 140, den zweiten leitfähigen Kontakten 144 und den Dichtungsstrukturen 1006. Die erste Passivierungsschicht 808 kann zum Beispiel durch CVD, PVD, ALD, ein anderes Abscheidungsverfahren oder eine beliebige Kombination hiervon abgeschieden werden.
  • In einigen Ausführungsformen ist nach der Bildung der ersten Passivierungsschicht 808 die Bildung der Halbleitervorrichtung 100 abgeschlossen. Das Halbleitervorrichtung 100 umfasst mehrere MEMS-Vorrichtungen 146, die über dem Halbleitersubstrat 104 und der IC-Struktur 102 angeordnet sind. Die MEMS-Vorrichtungen 146 umfassen die Hohlräume 148, mehrere beweglichen Membranen 150 und die Elektroden 128. In einigen Ausführungsformen sind die MEMS-Vorrichtungen 146 Teil eines MEMS-Wandlers 154.
  • Da die Hohlräume 148 und die Strömungsverbindungskanäle 152 bei dem Referenzsystemdruck hermetisch abgedichtet sind, haben die Hohlräume 148 der MEMS-Vorrichtungen 146 jeweils Hohlraumdrücke (zum Beispiel Drücke innerhalb der Hohlräume 148, nachdem die Bildung der Halbleitervorrichtung abgeschlossen ist). Da sich die Strömungsverbindungskanäle 152 seitlich zwischen den Hohlräumen 148 erstrecken, stehen die Hohlräume 148 der MEMS-Vorrichtungen 146 in Strömungsverbindung miteinander. Da die Hohlräume 148 der MEMS-Vorrichtungen 146 in Strömungsverbindung miteinander stehen, sind die Hohlraumdrücke der Hohlräume 148 der MEMS-Vorrichtungen 146 im Wesentlichen gleich. Daher können die Strömungsverbindungskanäle 152 die Leistung der Halbleitervorrichtung 100 verbessern (zum Beispiel durch erhöhte Sende- und Empfangsempfindlichkeit).
  • 23 zeigt ein Flussdiagramm einiger Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit MEMS-Vorrichtungen mit verbesserter Gleichförmigkeit des Hohlraumdrucks. Während das Flussdiagramm 2300 von 23 hier als eine Reihe von Vorgängen oder Ereignissen dargestellt und beschrieben wird, ist es denkbar, dass die dargestellte Reihenfolge solcher Vorgänge oder Ereignisse nicht in einem einschränkenden Sinne auszulegen ist. Zum Beispiel können einige Vorgänge in verschiedenen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Vorgängen oder Ereignissen auftreten, die nicht in diesem Schaubild dargestellt und/oder beschrieben sind. Darüber hinaus ist es denkbar, dass nicht alle dargestellten Vorgänge erforderlich sind, um einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der hierin enthaltenen Beschreibung zu implementieren, und eine oder mehrere der hier dargestellten Vorgänge können in einer oder mehreren separaten Vorgängen und/oder Phasen ausgeführt werden.
  • Bei Vorgang 2302 wird eine dielektrische Struktur über einer integrierten Schaltung-Struktur (IC-Struktur) gebildet, wobei die IC-Struktur eine Verbindungsstruktur umfasst, die über einem Halbleitersubstrat angeordnet ist. 14 zeigt eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen, die dem Vorgang 2302 entsprechen.
  • Bei Vorgang 2304 werden mehrere Hohlraumöffnungen und mehrere Strömungsverbindungskanalöffnungen in der dielektrischen Struktur ausgebildet, wobei sich jede der Strömungsverbindungskanalöffnungen seitlich zwischen zwei benachbarten Hohlraumöffnungen erstreckt. 15-16 zeigen eine Reihe von Querschnittsansichten einiger Ausführungsformen, die dem Vorgang 2304 entsprechen.
  • Bei Vorgang 2306 wird ein MEMS-Substrat (Substrat eines mikroelektromechanischen Systems) an die dielektrische Struktur gebondet, wobei das Bonden des MEMS-Substrats an die dielektrische Struktur die Hohlraumöffnungen und die Öffnungen der Strömungsverbindungskanäle abdeckt und dadurch mehrere Hohlräumen und mehrere Strömungsverbindungskanälen bildet. 17-18 zeigen eine Reihe von Querschnittsansichten einiger Ausführungsformen, die dem Vorgang 2306 entsprechen.
  • Bei Vorgang 2308 werden ein oder mehrere leitfähige Kontakte und eine leitfähige Durchkontaktierung über dem MEMS-Substrat gebildet, wobei sich die leitfähige Durchkontaktierung vertikal durch das MEMS-Substrat und die dielektrische Struktur erstreckt, so dass die leitfähige Durchkontaktierung elektrisch mit der Verbindungsstruktur gekoppelt ist. 19-21 zeigen eine Reihe von Querschnittsansichten einiger Ausführungsformen, die dem Vorgang 2308 entsprechen.
  • Bei Vorgang 2310 wird eine Passivierungsschicht über dem MEMS-Substrat, den leitfähigen Kontakten und der leitfähigen Durchkontaktierung gebildet. 22 zeigt eine Querschnittsansicht einiger Ausführungsformen, die dem Vorgang 2310 entsprechen.
  • In einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Anmeldung eine Halbleitervorrichtung bereit. Das Halbleitervorrichtung umfasst eine Verbindungsstruktur, die über einem Halbleitersubstrat angeordnet ist. Eine dielektrische Struktur ist über der Verbindungsstruktur angeordnet. Mehrere Hohlräume sind in der dielektrischen Struktur angeordnet, die in einem Array von Zeilen und Spalten angeordnet sind. Ein MEMS-Substrat (Substrat eines mikroelektromechanisches Systems) ist über der dielektrischen Struktur angeordnet, wobei das MEMS-Substrat obere Flächen der Hohlräume definiert, wobei das MEMS-Substrat mehrere beweglichen Membranen umfasst, und wobei die beweglichen Membranen jeweils über den Hohlräumen liegen. Mehrere Strömungsverbindungskanäle sind in der dielektrischen Struktur angeordnet, wobei die oberen Flächen der Strömungsverbindungskanäle durch das MEMS-Substrat definiert sind, und wobei sich jeder der Strömungsverbindungskanäle seitlich zwischen zwei benachbarten Hohlräumen erstreckt, so dass alle Hohlräume in Strömungsverbindung miteinander stehen.
  • In einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Anmeldung eine Halbleitervorrichtung bereit. Die Halbleitervorrichtung umfasst eine Verbindungsstruktur, die über einem Halbleitersubstrat angeordnet ist. Eine dielektrische Struktur ist über der Verbindungsstruktur angeordnet. Ein MEMS-Substrat ist über der dielektrischen Struktur angeordnet. Eine erste MEMS-Vorrichtung ist über dem Halbleitersubstrat angeordnet, wobei die erste MEMS-Vorrichtung einen ersten Hohlraum umfasst, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist und eine erste bewegliche Membran des MEMS-Substrats umfasst, die über dem ersten Hohlraum liegt. Eine zweite MEMS-Vorrichtung ist über dem Halbleitersubstrat angeordnet, wobei die zweite MEMS-Vorrichtung einen zweiten Hohlraum aufweist, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist und eine zweite bewegliche Membran des MEMS-Substrats aufweist, die über dem zweiten Hohlraum liegt, und wobei die zweite MEMS-Vorrichtung seitlich von der ersten MEMS-Vorrichtung in einer ersten Richtung beabstandet ist. Ein erster Strömungsverbindungskanal ist in der dielektrischen Struktur angeordnet, wobei sich der erste Strömungsverbindungskanal seitlich von dem ersten Hohlraum zu dem zweiten Hohlraum in der ersten Richtung erstreckt, so dass der erste Hohlraum und der zweite Hohlraum in Strömungsverbindung miteinander stehen.
  • In einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung bereit. Das Verfahren umfasst das Aufnehmen einer Struktur einer integrierten Schaltung (IC) mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, die über einem Halbleitersubstrat der IC-Struktur angeordnet sind, wobei die erste Elektrode seitlich von der zweiten Elektrode beabstandet ist. Eine dielektrische Struktur wird über der IC-Struktur, der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gebildet. Eine erste Hohlraumöffnung wird in der dielektrischen Struktur gebildet, die über der ersten Elektrode liegt. Eine zweite Hohlraumöffnung wird in der dielektrischen Struktur ausgebildet und liegt über der zweiten Elektrode, wobei ein Teil der dielektrischen Struktur zwischen der ersten Hohlraumöffnung und der zweiten Hohlraumöffnung angeordnet ist. Eine Strömungsverbindungskanalöffnung ist in dem Teil der dielektrischen Struktur ausgebildet, wobei sich die Strömungsverbindungskanalöffnung seitlich von der ersten Hohlraumöffnung zur zweiten Hohlraumöffnung erstreckt. Ein Substrat eines mikroelektromechanischen Systems, ein MEMS-Substrat, ist an die dielektrische Struktur gebondet, wobei das Bonden des MEMS-Substrats an die dielektrische Struktur die erste Hohlraumöffnung, die zweite Hohlraumöffnung und die Strömungsverbindungskanalöffnung bedeckt, wodurch ein erster Hohlraum, ein zweiter Hohlraum und ein Strömungsverbindungskanal gebildet werden, und wobei sich der Strömungsverbindungskanal seitlich von dem ersten Hohlraum zu dem zweiten Hohlraum erstreckt.
  • Die vorstehenden Ausführungen umreißen die Merkmale verschiedener Ausführungsformen, so dass ein fachkundiger Leser mit einschlägigen Erfahrungen und Kenntnissen die Aspekte der vorliegenden Offenlegung besser verstehen kann. Dem fachkundige Leser sollte es klar werden, dass sie die vorliegende Offenbarung ohne weiteres als Grundlage für die Gestaltung oder Änderung anderer Prozesse und Strukturen verwenden können, um die gleichen Zwecke zu verwirklichen und/oder die gleichen Vorteile der hier vorgestellten Ausführungsformen zu erreichen. Dem fachkundigen Leser sollte es ferner klar werden, dass solche äquivalenten Konstruktionen nicht von dem Geist und dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen und dass sie verschiedene Änderungen, Substitutionen und Modifikationen vornehmen können, ohne von dem Geist und dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

Claims (20)

  1. Halbleitervorrichtung aufweisend: eine Verbindungsstruktur, die über einem Halbleitersubstrat angeordnet ist; eine dielektrische Struktur, die über der Verbindungsstruktur angeordnet ist; mehrere Hohlräume, die in der dielektrischen Struktur angeordnet sind und in einem Array angeordnet sind, welches Zeilen und Spalten aufweist; ein MEMS-Substrat, Substrat für ein mikroelektromechanisches System, das über der dielektrischen Struktur angeordnet ist, wobei das MEMS-Substrat obere Flächen der Hohlräume definiert, wobei das MEMS-Substrat mehrere bewegliche Membranen umfasst, und wobei die beweglichen Membranen über dem jeweiligen Hohlraum liegen; und mehrere Strömungsverbindungskanäle, die in der dielektrischen Struktur angeordnet sind, wobei die oberen Flächen der Strömungsverbindungskanäle durch das MEMS-Substrat definiert sind, und wobei sich jeder der Strömungsverbindungskanäle seitlich zwischen zwei benachbarten Hohlräumen der Hohlräume erstreckt, so dass alle Hohlräume miteinander in Strömungsverbindung stehen.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder der Hohlräume im Wesentlichen den gleichen Hohlraumdruck aufweist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der Hohlräume in der Draufsicht einen kreisförmigen Umriss hat.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei gegenüberliegende Seitenwände eines ersten Strömungsverbindungskanals der Strömungsverbindungskanäle durch gegenüberliegende Seitenwände der dielektrischen Struktur definiert sind.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine untere Fläche des ersten Strömungsverbindungskanals durch eine obere Fläche der dielektrischen Struktur definiert ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die dielektrische Struktur aufweist: eine erste dielektrische Schicht; und eine zweite dielektrische Schicht, die über der zweiten dielektrischen Schicht angeordnet ist, wobei die gegenüberliegenden Seitenwände des ersten Strömungsverbindungskanals durch die zweite dielektrische Schicht definiert sind.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die untere Fläche des ersten Strömungsverbindungskanals durch eine obere Fläche der ersten dielektrischen Schicht definiert ist.
  8. Halbleitervorrichtung aufweisend: eine Verbindungsstruktur, die über einem Halbleitersubstrat angeordnet ist; eine dielektrische Struktur, die über der Verbindungsstruktur angeordnet ist; ein MEMS-Substrat, Substrat für ein mikroelektromechanisches System, das über der dielektrischen Struktur angeordnet ist; eine erste MEMS-Vorrichtung, die über dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, wobei die erste MEMS-Vorrichtung einen ersten Hohlraum, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist, und eine erste bewegliche Membran des MEMS-Substrats aufweist, die über dem ersten Hohlraum liegt; eine zweite MEMS-Vorrichtung, die über dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, wobei die zweite MEMS-Vorrichtung einen zweiten Hohlraum, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist, und eine zweite bewegliche Membran des MEMS-Substrats aufweist, die über dem zweiten Hohlraum liegt, und wobei die zweite MEMS-Vorrichtung seitlich von der ersten MEMS-Vorrichtung in einer ersten Richtung beabstandet ist; und einen ersten Strömungsverbindungskanal, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist, wobei sich der erste Strömungsverbindungskanal seitlich von dem ersten Hohlraum zu dem zweiten Hohlraum in der ersten Richtung erstreckt, so dass der erste Hohlraum und der zweite Hohlraum in Strömungsverbindung stehen.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei: der erste Hohlraum eine erste Länge aufweist, die in der ersten Richtung gemessen wird; der erste Hohlraum eine erste Breite aufweist, die in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung gemessen wird; der erste Strömungsverbindungskanal eine zweite Breite aufweist, die in der zweiten Richtung gemessen wird; und die zweite Breite kleiner als die erste Breite und die erste Länge ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das MEMS-Substrat eine erste obere Fläche des ersten Hohlraums, eine zweite obere Fläche des zweiten Hohlraums und eine dritte obere Fläche des ersten Strömungsverbindungskanals definiert.
  11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei: die erste Hohlraum einen ersten Mittelpunkt aufweist und die zweite Hohlraum einen zweiten Mittelpunkt aufweist; und der erste Mittelpunkt, der zweite Mittelpunkt und der erste Strömungsverbindungskanal entlang einer ersten Ebene ausgerichtet sind, die sich in der ersten Richtung entlang einer im Wesentlichen geraden Linie erstreckt.
  12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei: der erste Hohlraum einen ersten Hohlräumendruck aufweist; und der zweite Hohlraum einen zweiten Hohlräumendruck aufweist, der dem ersten Hohlräumendruck im Wesentlichen gleich ist.
  13. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei: der erste Strömungsverbindungskanal eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand aufweist, die der ersten Seitenwand gegenüberliegt; die zweite Seitenwand von der ersten Seitenwand in einer zweiten Richtung beabstandet ist, die senkrecht zur ersten Richtung verläuft; die erste Seitenwand sich vertikal entlang einer ersten im Wesentlichen vertikalen Ebene erstreckt; die zweite Seitenwand sich vertikal entlang einer zweiten, im Wesentlichen vertikalen Ebene erstreckt; die erste im Wesentlichen vertikale Ebene sich vertikal parallel zu der zweiten im Wesentlichen vertikalen Ebene erstreckt; und der erste Strömungsverbindungskanal eine untere Fläche aufweist, die im Wesentlichen eben ist.
  14. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, ferner aufweisend: eine dritte MEMS-Vorrichtung, die über dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, wobei die dritte MEMS-Vorrichtung einen dritten Hohlraum, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist, und eine dritte bewegliche Membran des MEMS-Substrats aufweist, die über dem dritten Hohlraum liegt, wobei die dritte MEMS-Vorrichtung seitlich von der ersten MEMS-Vorrichtung in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung beabstandet ist, und wobei die zweite MEMS-Vorrichtung seitlich von der dritten MEMS-Vorrichtung in der ersten Richtung beabstandet ist; und einen zweiten Strömungsverbindungskanal, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist, wobei sich der zweite Strömungsverbindungskanal seitlich von dem ersten Hohlraum zu dem dritten Hohlraum in der zweiten Richtung erstreckt, so dass der erste Hohlraum, der zweite Hohlraum und der dritte Hohlraum in Strömungsverbindung miteinander stehen.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei: die erste Hohlraum hat einen ersten Mittelpunkt, die zweite Hohlraum hat einen zweiten Mittelpunkt und die dritte Hohlraum hat einen dritten Mittelpunkt; der erste Mittelpunkt, der zweite Mittelpunkt und der erste Strömungsverbindungskanal entlang einer ersten Ebene ausgerichtet sind, die sich in der ersten Richtung entlang einer im Wesentlichen geraden Linie erstreckt; der erste Mittelpunkt, der dritte Mittelpunkt und der zweite Strömungsverbindungskanal entlang einer zweiten Ebene ausgerichtet sind, die sich in der zweiten Richtung entlang einer im Wesentlichen geraden Linie erstreckt; und die erste Ebene die zweite Ebene am ersten Mittelpunkt schneidet.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, weiter umfassend: einen Puffertank, der über dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, - wobei die erste MEMS-Vorrichtung, die zweite MEMS-Vorrichtung und die dritte MEMS-Vorrichtung von dem Puffertank seitlich in der ersten Richtung beabstandet sind; - wobei die Seitenwände des Puffertanks zumindest teilweise durch die dielektrische Struktur definiert sind; - wobei die Seitenwände des Puffertanks eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand aufweisen, die der ersten Seitenwand gegenüberliegt; - wobei die erste Seitenwand von der zweiten Seitenwand seitlich in der zweiten Richtung beabstandet ist; und - wobei der erste Mittelpunkt, der zweite Mittelpunkt und der dritte Mittelpunkt seitlich zwischen der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand angeordnet sind; einen Puffertankkanal, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist, wobei der Puffertankkanal mit dem ersten Mittelpunkt entlang der ersten Ebene ausgerichtet ist, und wobei sich der Puffertankkanal seitlich von dem Puffertank zu dem ersten Hohlraum erstreckt; und eine Dichtungsstruktur, die in dem Puffertankkanal angeordnet ist, wobei sich die Dichtungsstruktur vertikal durch das MEMS-Substrat und in den Puffertankkanal erstreckt, wobei die Dichtungsstruktur den Puffertank gegenüber dem ersten Hohlraum abdichtet, so dass der Puffertank nicht in Strömungsverbindung mit dem ersten Hohlraum, dem zweiten Hohlraum oder dem dritten Hohlraum steht.
  17. Halbleitervorrichtung aus einem der Ansprüche 14 bis 16, ferner aufweisend: eine vierte MEMS-Vorrichtung, die über dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, wobei die vierte MEMS-Vorrichtung einen vierten Hohlraum, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist, und eine vierte bewegliche Membran des MEMS-Substrats aufweist, die über dem vierten Hohlraum liegt, wobei die erste MEMS-Vorrichtung, die zweite MEMS-Vorrichtung und die dritte MEMS-Vorrichtung von der vierten MEMS-Vorrichtung seitlich in der ersten Richtung beabstandet sind, und wobei der vierte Hohlraum einen vierten Mittelpunkt aufweist, der mit dem ersten Mittelpunkt entlang der ersten Ebene ausgerichtet ist; und einen vierten Strömungsverbindungskanal, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist, wobei der vierte Strömungsverbindungskanal mit dem ersten Mittelpunkt entlang der ersten Ebene ausgerichtet ist, und wobei sich der vierte Strömungsverbindungskanal von dem vierten Hohlraum zu dem ersten Hohlraum in der ersten Richtung erstreckt, so dass der erste Hohlraum, der zweite Hohlraum, der dritte Hohlraum und der vierte Hohlraum in Strömungsverbindung miteinander stehen.
  18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, ferner aufweisend: eine fünfte MEMS-Vorrichtung, die über dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, wobei die fünfte MEMS-Vorrichtung einen fünften Hohlraum, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist, und eine fünfte bewegliche Membran des MEMS-Substrats aufweist, die über dem fünften Hohlraum liegt, wobei die erste MEMS-Vorrichtung, die zweite MEMS-Vorrichtung, die dritte MEMS-Vorrichtung und die vierte MEMS-Vorrichtung von der fünften MEMS-Vorrichtung seitlich in der zweiten Richtung beabstandet sind, und wobei der fünfte Hohlraum einen fünften Mittelpunkt aufweist, der mit dem ersten Mittelpunkt entlang der zweiten Ebene ausgerichtet ist; und einen fünften Strömungsverbindungskanal, der in der dielektrischen Struktur angeordnet ist, wobei der fünfte Strömungsverbindungskanal mit dem ersten Mittelpunkt entlang der zweiten Ebene ausgerichtet ist, und wobei sich der fünfte Strömungsverbindungskanal in der zweiten Richtung von dem fünften Hohlraum zu dem ersten Hohlraum erstreckt, so dass der erste Hohlraum, der zweite Hohlraum, der dritte Hohlraum, der vierte Hohlraum und der fünfte Hohlraum in Strömungsverbindung miteinander stehen.
  19. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Erhalten einer IC-Struktur, einer integrierten Schaltung-Struktur, die eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode aufweist, welche über einem Halbleitersubstrat der IC-Struktur angeordnet sind, wobei die erste Elektrode von der zweiten Elektrode seitlich beabstandet ist; Bilden einer dielektrischen Struktur über der IC-Struktur, der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode; Bilden einer ersten Hohlraumöffnung in der dielektrischen Struktur und über der ersten Elektrode; Bilden einer zweiten Hohlraumöffnung in der dielektrischen Struktur und über der zweiten Elektrode, wobei ein Teil der dielektrischen Struktur zwischen der ersten Hohlraumöffnung und der zweiten Hohlraumöffnung angeordnet ist; Bilden einer Strömungsverbindungskanalöffnung in dem Teil der dielektrischen Struktur, wobei sich die Strömungsverbindungskanalöffnung seitlich von der ersten Hohlraumöffnung zur zweiten Hohlraumöffnung erstreckt; und Bonden eines MEMS-Substrats, eines Substrats eines mikroelektromechanischen Systems, an die dielektrische Struktur, wobei das Bonden des MEMS-Substrats an die dielektrische Struktur die erste Hohlraumöffnung, die zweite Hohlraumöffnung und die Strömungsverbindungskanalöffnung bedeckt, wodurch ein erster Hohlraum, ein zweiter Hohlraum und ein Strömungsverbindungskanal gebildet werden, und wobei sich der Strömungsverbindungskanal seitlich von dem ersten Hohlraum zu dem zweiten Hohlraum erstreckt.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die erste Hohlraumöffnung, die Strömungsverbindungskanalöffnung und die zweite Hohlraumöffnung gleichzeitig durch einen Ätzprozess gebildet werden.
DE102020113457.6A 2019-08-27 2020-05-19 Halbleitervorrichtung mit mikroelektromechanischen systemvorrichtungen mit verbesserter gleichförmigkeit des hohlraumdrucks Pending DE102020113457A1 (de)

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