DE102021120538B4 - Microelectromechanical microphone with membrane trench reinforcements and method of making - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines mikroelektromechanischen System-Mikrofons (MEMS-Mikrofon), umfassend:Bereitstellen eines Wafers (102);Aufbringen einer Siliziumnitridschicht (202) auf den Wafer (102) ;Abscheiden einer ersten Oxidschicht (402) auf einer Vorderseite des Wafers (102) über der Siliziumnitrid-Dünnschicht (202) und über und neben dem Wafer (102), wobei das Abscheiden neben dem Wafer (102) das Füllen eines oder mehrerer Hohlräume (302) an der Vorderseite des Wafers (102) durch Oxidabscheidung umfasst;Abscheiden einer Membranschutzschicht (802) über der ersten Oxidschicht (402) zwischen einer ersten Seite eines in dem Wafer (102) ausgebildeten ersten Hohlraums (3021) und einer zweiten Seite eines in dem Wafer (102) ausgebildeten zweiten Hohlraums (3022);Abscheiden einer zweiten Oxidschicht (1102) über und neben die Membranschutzschicht (802);Abscheiden einer ersten Membran-Nitridschicht (1402) über der zweiten Oxidschicht (1102);Abscheiden einer Membran-Polysiliziumschicht über der ersten Membran-Nitridschicht (1402);Abscheiden einer zweiten Membran-Nitridschicht (1802) über der Membran-Polysiliziumschicht;Abscheiden einer dritten Oxidschicht (2002) über der zweiten Membran-Nitridschicht (1802);Abscheiden einer vierten Oxidschicht (2202) über der dritten Oxidschicht (2002);Öffnen eines lateralen Ätzanschlagbereichs durch Ätzten der dritten Oxidschicht (2002) und der vierten Oxidschicht (2202) ;Abscheiden einer Rückplatten-Nitrid-Unterschicht (2402) über und neben der vierten Oxidschicht (2202) und benachbart zu der dritten Oxidschicht (2002);Abscheiden einer ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht (2502) über und neben der Rückplatten-Nitrid-Unterschicht (2402);Abscheiden einer fünften Oxidschicht (2602) auf Abschnitten der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht (2502); Abscheiden einer zweiten Rückplatten-Polysiliziumschicht (2702) über der fünften Oxidschicht (2602) und der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht (2502);Abscheiden von Metall (3102) über der zweiten Rückplatten-Polysiliziumschicht (2702) und über der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht (2502);Aufbringen eines Resistschutzes (3302) auf der Vorderseite; Definieren eines Hohlraums (3304) auf einer Rückseite des Wafers (102), was zu einer definierten Struktur führt; Durchführen eines ersten Freilegungsschrittes der definierten Struktur an der Vorderseite des Wafers (102), wobei zumindest der Resistschutz (3302) entfernt wird;Entfernen der Membranschutzschicht (802);Durchführen eines zweiten Freilegungsschrittes der definierten Struktur, wobei zumindest Polysilizium entfernt wird; und Abscheiden einer selbstorganisierenden Monoschichtbeschichtung.A method for manufacturing a microelectromechanical system (MEMS) microphone, comprising:providing a wafer (102);depositing a silicon nitride layer (202) on the wafer (102);depositing a first oxide layer (402) on a front side of the wafer (102 ) over the silicon nitride film (202) and over and adjacent to the wafer (102), wherein depositing adjacent to the wafer (102) comprises filling one or more cavities (302) on the front side of the wafer (102) by oxide deposition;depositing a protective membrane layer (802) over the first oxide layer (402) between a first side of a first cavity (3021) formed in the wafer (102) and a second side of a second cavity (3022) formed in the wafer (102);depositing a second oxide layer (1102) over and adjacent the membrane protection layer (802);depositing a first membrane nitride layer (1402) over the second oxide layer (1102);depositing a membrane polysilicon layer over the first membrane nitride layer (1402);depositing a second membrane nitride layer (1802) over the membrane polysilicon layer;depositing a third oxide layer (2002) over the second membrane nitride layer (1802);depositing a fourth oxide layer (2202) over the third oxide layer (2002);opening a lateral etch stop region by etching the third oxide layer (2002) and the fourth oxide layer (2202);depositing a backplate nitride underlayer (2402) over and adjacent to the fourth oxide layer (2202) and adjacent to the third oxide layer (2002);depositing a first backplate polysilicon layer (2502) over and adjacent the backplate nitride underlayer (2402);depositing a fifth oxide layer (2602) on portions of the first backplate polysilicon layer (2502); depositing a second backplate polysilicon layer (2702) over the fifth oxide layer (2602) and the first backplate polysilicon layer (2502);depositing metal (3102) over the second backplate polysilicon layer (2702) and over the first backplate polysilicon layer (2502 );applying a resist protection (3302) to the front side; defining a cavity (3304) on a back side of the wafer (102) resulting in a defined structure; performing a first step of exposing the defined structure on the front side of the wafer (102), removing at least the resist protection (3302);removing the protective membrane layer (802);performing a second step of exposing the defined structure, removing at least polysilicon; and depositing a self-assembled monolayer coating.

Description

Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sind eine Klasse von Strukturen und/oder Geräten, die mit halbleiterähnlichen Verfahren hergestellt werden. MEMS-Strukturen und/oder - Geräte weisen mechanische Eigenschaften auf, zu denen die Fähigkeit gehört, sich zu bewegen oder zu verformen. Beispiele für MEMS-Bauteile sind unter anderem Gyroskope, Beschleunigungsmesser, Magnetometer, Drucksensoren, Hochfrequenzkomponenten usw. Siliziumwafer, die MEMS-Strukturen enthalten, werden als MEMS-Wafer bezeichnet.Microelectromechanical systems (MEMS) are a class of structures and/or devices fabricated using semiconductor-like processes. MEMS structures and/or devices exhibit mechanical properties that include the ability to move or deform. Examples of MEMS devices include but are not limited to gyroscopes, accelerometers, magnetometers, pressure sensors, radio frequency components, etc. Silicon wafers that contain MEMS structures are referred to as MEMS wafers.

Eine beispielhafte mikroelektromechanische Mikrofonvorrichtung ist in der Druckschrift US 2019/124452 A1 beschrieben. Die Druckschrift offenbart eine Membran, die durch eine Druckwelle verformt werden kann, und eine Rückplatte umfasst, die mechanisch mit der Membran verbunden ist. Die Rückplatte umfasst Entlüftungslöcher, die den Durchgang der Druckwelle ermöglichen.An exemplary microelectromechanical microphone device is in the reference U.S. 2019/124452 A1 described. The reference discloses a membrane that can be deformed by a pressure wave and includes a backplate that is mechanically connected to the membrane. The backplate includes vent holes that allow the passage of the pressure wave.

Es bestehen charakteristische Herausforderungen, um MEMS-Bauteile und/oder -Strukturen mit verbesserter Leistung und Zuverlässigkeit bereitzustellen.There are distinct challenges to providing MEMS devices and/or structures with improved performance and reliability.

Zumindest ein Teil dieser Herausforderungen wird durch das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Herstellung von MEMS-Bauelementen und das beschriebene MEMS-Bauelement gelöst.At least some of these challenges are solved by the method described below for producing MEMS components and the MEMS component described.

Ein Verfahren zur Herstellung eines MEMS-Bauelements (Microelectromechanical System) umfasst mehrere Schritte. Das Verfahren umfasst mindestens die folgenden Schritte, die vorzugsweise, aber nicht zwingend, in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden.A method for manufacturing a MEMS component (Microelectromechanical System) comprises several steps. The method comprises at least the following steps, which are preferably, but not necessarily, carried out in the order given.

In einem ersten Schritt wird ein Wafer bereitgestellt. In einer Ausführungsform kann der Wafer aus Aluminiumnitrid bestehen. In einer anderen Ausführungsform kann der Wafer aus Silizium oder ähnlichen Materialien bestehen.In a first step, a wafer is provided. In one embodiment, the wafer may be aluminum nitride. In another embodiment, the wafer can be made of silicon or similar materials.

In einem weiteren Schritt wird eine Siliziumnitrid-Dünnschicht auf dem Wafer abgeschieden. Die Siliziumnitridschicht kann zumindest auf der Vorderseite des Wafers aufgebracht werden. Weiterhin kann die Siliziumnitridschicht auf der Rückseite des Wafers aufgebracht werden.In a further step, a silicon nitride thin film is deposited on the wafer. The silicon nitride layer can be applied at least on the front side of the wafer. Furthermore, the silicon nitride layer can be applied to the back of the wafer.

In einer Ausführungsform kann die Siliziumnitridschicht auf einer ersten Seite und einer zweiten Seite des Wafers angeordnet sein. Die erste Seite und die zweite Seite befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Wafers. Bei der ersten und der zweiten Seite kann es sich um die Rückseite und die Vorderseite des Wafers handeln.In an embodiment, the silicon nitride layer can be arranged on a first side and a second side of the wafer. The first side and the second side are on opposite sides of the wafer. The first and second sides can be the back side and the front side of the wafer.

Die Siliziumnitrid-Dünnschicht kann als spannungsarme (lowstress) Siliziumnitrid-Dünnschicht (erste LSN-Dünnschicht) konfiguriert sein. Genauer gesagt kann eine erste LSN-Dünnschicht auf einer ersten Oberfläche des Wafers und eine zweite LSN-Dünnschicht auf einer zweiten Oberfläche des Wafers abgeschieden werden.The silicon nitride film may be configured as a low stress silicon nitride film (LSN first film). More specifically, a first LSN film may be deposited on a first surface of the wafer and a second LSN film may be deposited on a second surface of the wafer.

In einem weiteren Schritt können in dem Wafer Hohlräume gebildet werden.In a further step cavities can be formed in the wafer.

In einer Ausführungsform können ein oder mehrere Hohlräume auf der ersten Seite durch die erste LSN-Dünnschicht und in den Wafer geätzt werden. Ein Hohlraum ist eine Öffnung oder Vertiefung in einer Substratschicht. Der eine oder die mehreren Hohlräume können mit einem DRIE-Verfahren (Deep Reactive-Ion Etching) geätzt werden. In einigen Ausführungsformen kann eine erste Maske zum Ätzen des einen oder der mehreren Hohlräume verwendet werden. Der eine oder die mehreren Hohlräume können als vordere Hohlräume bezeichnet werden.In one embodiment, one or more first side cavities may be etched through the first LSN film and into the wafer. A cavity is an opening or depression in a substrate layer. The one or more cavities can be etched with a DRIE (Deep Reactive-Ion Etching) process. In some embodiments, a first mask can be used to etch the one or more cavities. The one or more cavities may be referred to as anterior cavities.

In einigen Fällen kann der eine oder die mehreren Hohlräume ein Donut-Ring von etwa 4 Mikrometern (4pm) sein, der die Ungenauigkeit der DRIE-Position absorbieren kann. Weiterhin können der eine oder die mehreren Hohlräume einen Abstand zu einem Membranstopper und einem lateralen Ätzanschlag definieren, auf die weiter unten näher eingegangen wird.In some cases, the one or more cavities can be a donut ring of about 4 microns (4pm), which can absorb the inaccuracy of the DRIE position. Furthermore, the one or more cavities can define a distance to a membrane stopper and a lateral etch stop, which will be discussed in more detail below.

In einem weiteren Schritt wird eine erste Oxidschicht auf der ersten Seite des Wafers, über der Siliziumnitrid-Dünnschicht und über und neben den Wafer abgeschieden. Die erste Oxidschicht kann beispielsweise aus Tetraethylorthosilikat (TEOS) bestehen, das auch als Tetraethoxysilan bezeichnet wird.In a further step, a first oxide layer is deposited on the first side of the wafer, over the silicon nitride thin film and over and next to the wafer. The first oxide layer can consist, for example, of tetraethyl orthosilicate (TEOS), which is also referred to as tetraethoxysilane.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Abscheiden der ersten Oxidschicht das Füllen des einen oder der mehreren Hohlräume durch Oxidabscheidung umfassen. Wenn eine erste Oxidschicht auf der ersten Seite des Wafers abgeschieden wird, wird die erste Oxidschicht über der ersten LSN-Dünnschicht abgeschieden.According to one embodiment, depositing the first oxide layer may include filling the one or more cavities by oxide deposition. When a first oxide layer is deposited on the first side of the wafer, the first oxide layer is deposited over the first LSN film.

Weiterhin kann die erste Oxidschicht innerhalb des einen oder der mehreren Hohlräume abgeschieden werden. Die erste Oxidschicht, die innerhalb des einen oder der mehreren Hohlräume abgeschieden wird, kann über Abschnitten des Wafers abgeschieden werden, die von dem einen oder den mehreren Hohlräumen freigelegt werden. Ferner kann die erste Oxidschicht auf den jeweiligen Seiten des einen oder der mehreren Hohlräume, neben den Wafer und neben die erste LSN-Dünnschicht, abgeschieden werden.Furthermore, the first oxide layer may be deposited within the one or more cavities. The first oxide layer deposited within the one or more cavities may be deposited over portions of the wafer exposed by the one or more cavities. Furthermore, the first oxide layer may be deposited on respective sides of the one or more cavities adjacent to the wafer and adjacent to the first LSN film.

In einer Ausführungsform kann das Umätzen des füllenden Oxids in einem nächsten Schritt des Herstellungsprozesses durchgeführt werden. Das Umätzen kann das Ätzen der ersten Oxidschicht in einem oder mehreren Abschnitten der ersten Oxidschicht ermöglichen, die sich nicht in den Bereichen des einen oder der mehreren Hohlräume befinden.In an embodiment, the etching around of the filling oxide can be performed in a next step of the manufacturing process. The etch-around may allow etching of the first oxide layer in one or more portions of the first oxide layer that are not in the areas of the one or more cavities.

Das Umätzen kann das Entfernen des füllenden Oxids durch reaktives Ionenätzen (RIE) vor der Durchführung eines CMP-Prozesses umfassen. Während oder nach dem CMP-Prozess verbleiben ein oder mehrere Teile der ersten Oxidschicht in den Bereichen, die dem einen oder den mehreren Hohlräumen entsprechen (z. B. gefüllte Hohlräume).The re-etch may include removing the filling oxide by reactive ion etching (RIE) prior to performing a CMP process. During or after the CMP process, one or more portions of the first oxide layer remain in the areas corresponding to the one or more cavities (eg, filled cavities).

Gemäß einer Ausführungsform kann ein Basisoxid über der ersten LSN-Dünnschicht über einigen oder allen mit der ersten Oxidschicht gefüllten Hohlräumen abgeschieden werden. Das Basisoxid kann z. B. TEOS umfassen.According to one embodiment, a base oxide may be deposited over the first LSN film over some or all of the voids filled with the first oxide layer. The base oxide can e.g. B. TEOS include.

In einem weiteren Schritt wird eine Membranschutzschicht über der ersten Oxidschicht zwischen einer ersten Seite eines im Wafer gebildeten ersten Hohlraums und einer zweiten Seite eines im Wafer gebildeten zweiten Hohlraums abgeschieden. Die Membranschutzschicht kann eine Polysiliziumschutzschicht sein. In einigen Ausführungsformen ist die Membranschutzschicht schmaler als etwa 500 nm. In einer Ausführungsform beträgt die Dicke der Membranschutzschicht etwa 100 nm.In a further step, a protective membrane layer is deposited over the first oxide layer between a first side of a first cavity formed in the wafer and a second side of a second cavity formed in the wafer. The membrane protection layer can be a polysilicon protection layer. In some embodiments, the membrane protective layer is narrower than about 500 nm. In one embodiment, the thickness of the membrane protective layer is about 100 nm.

In einer Ausführungsform kann die Membranschutzschicht über dem Basisoxid auf der ersten Seite abgeschieden werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Membranschutzschicht über dem zweiten LSN-Dünnfilm auf der zweiten Seite abgeschieden werden.In one embodiment, the membrane protection layer can be deposited over the base oxide on the first side. In another embodiment, the membrane protection layer can be deposited over the second LSN thin film on the second side.

Darüber hinaus kann die Membranschutzschicht die Kontrolle über die Abmessung eines Belüftungslochs ermöglichen und die Leistung der Grenzfrequenz schützen.In addition, the membrane protection layer can provide control over the dimension of a vent hole and protect the performance of the cutoff frequency.

Die Membranschutzschicht (MPL) kann die Siliziumnitridschicht vor verschiedenen Herstellungsprozessschritten schützen, einschließlich gepuffertem Oxidätzen (Buffered Oxide Etch, BOE), und vor Hochfrequenz oder sehr hoher Frequenz (vHF), die in verschiedenen Anwendungssituationen auftreten.The membrane protection layer (MPL) can protect the silicon nitride layer from various manufacturing process steps, including buffered oxide etch (BOE), and from high frequency or very high frequency (vHF) encountered in various application situations.

In einer Ausführungsform kann bei oder nach der Abscheidung der MPL eine Strukturierung der MPL vorgenommen werden. Die Strukturierung der MPL kann beinhalten, dass ein Teil der MPL, der sich über dem ersten Hohlraum, über dem zweiten Hohlraum und über dem Bereich zwischen dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum befindet, erhalten wird. Beispielsweise erstreckt sich der Teil der MPL, der beibehalten wird, von etwa einer ersten Seite des ersten Hohlraums, der mit der ersten Oxidschicht gefüllt ist, bis zu etwa einer zweiten Seite des zweiten Hohlraums, der mit der ersten Oxidschicht gefüllt ist. Die anderen Teile der MPL werden während der Strukturierung der MPL entfernt.In one embodiment, the MPL can be structured during or after the MPL is deposited. Patterning the MPL may include preserving a portion of the MPL located over the first cavity, over the second cavity, and over the region between the first cavity and the second cavity. For example, the portion of the MPL that is retained extends from about a first side of the first cavity filled with the first oxide layer to about a second side of the second cavity filled with the first oxide layer. The other parts of the MPL are removed during structuring of the MPL.

Der verbleibende Teil der MPL dient zum Schutz gegen ein zu starkes Ätzen des Nitrids der Membran, das möglicherweise später im Herstellungsprozess abgeschieden wird.The remaining portion of the MPL is used to protect against over-etching of the membrane's nitride, which may be deposited later in the fabrication process.

In einigen Ausführungsformen ist eine Abmessung von Zentrum zu Zentrum der beiden vorderen Hohlräume mindestens etwa 20 Mikrometer breit. Das Ätzen der Hohlräume von der Rückseite wird auf die jeweiligen Zentren der vorderen Hohlräume ausgerichtet. Daher können geringfügige Abweichungen, wie z. B. plus oder minus die halbe Abmessung, als Toleranz für die Hohlraumposition während des Ätzens toleriert werden, was die Durchführbarkeit des Herstellungsverfahrens ermöglichen kann. So kann eine gewisse Ungenauigkeit während des Herstellungsprozesses und der Ausrichtung an den vorderen Hohlräumen wie hier vorgesehen ausgeglichen werden. Andernfalls könnte die richtige Positionierung der Hohlräume nicht erreicht werden.In some embodiments, a center-to-center dimension of the two front cavities is at least about 20 microns wide. Etching of the cavities from the back is aligned with the respective centers of the front cavities. Therefore, minor deviations, such as e.g. B. plus or minus half dimension, can be tolerated as a tolerance for the cavity position during etching, which can allow the feasibility of the manufacturing process. This allows for some inaccuracy during the manufacturing process and alignment to the front cavities as provided herein to be accommodated. Otherwise the correct positioning of the cavities could not be achieved.

In einer Ausführungsform wird ein Membranstopper strukturiert. Die Strukturierung des Membranstoppers kann das Ätzen des Basisoxids in den Bereichen umfassen, die nicht von der MPL bedeckt sind. Das Ätzen kann bei einer Abmessung von etwa 0,95 Mikron des Membranstoppers erfolgen. Das Ätzen sollte bis hinunter zum Nitrid (z. B. der ersten LSN-Dünnschicht) kontrolliert werden, um eine definierte Materialmenge beim Eintritt in den Freilegungsprozess zu erhalten, der gegen Ende des Herstellungsverfahrens durchgeführt wird, wie weiter unten noch erläutert wird.In one embodiment, a membrane stopper is patterned. Patterning the membrane stopper may include etching the base oxide in the areas not covered by the MPL. Etching can be done at a dimension of about 0.95 microns of the membrane stopper. The etch should be controlled down to the nitride (e.g., the first LSN thin film) in order to obtain a defined amount of material upon entering the exposure process, which is performed towards the end of the fabrication process, as discussed further below.

In einem weiteren Schritt wird eine zweite Oxidschicht über und neben die Membranschutzschicht abgeschieden.In a further step, a second oxide layer is deposited over and next to the membrane protection layer.

In einigen Ausführungsformen kann die zweite Oxidschicht als Membranstopper-Abstandshalter bezeichnet werden. Zum Beispiel kann ein Teil der zweiten Oxidschicht über und neben die MPL abgeschieden werden. Ferner kann die zweite Oxidschicht über und neben das Basisoxid und über der ersten LSN-Dünnschicht abgeschieden werden. In einer Ausführungsform kann die zweite Oxidschicht neben die MPL auf einer ersten Seite der MPL in der Nähe der ersten Seite des mit der ersten Oxidschicht gefüllten ersten Hohlraums und auf einer zweiten Seite der MPL in der Nähe der zweiten Seite des mit der ersten Oxidschicht gefüllten zweiten Hohlraums abgeschieden werden. In einer Ausführungsform kann die zweite Oxidschicht neben das Basisoxid an den Stellen abgeschieden werden, an denen das Basisoxid entfernt wurde.In some embodiments, the second oxide layer may be referred to as a membrane stopper spacer. For example, a portion of the second oxide layer may be deposited over and adjacent to the MPL. Furthermore, the second oxide layer can be deposited over and next to the base oxide and over the first LSN film. In one embodiment, the second oxide layer may be deposited adjacent to the MPL on a first side of the MPL proximate the first side of the first cavity filled with the first oxide layer and on a second side of the MPL proximate the second side of the second cavity filled with the first oxide layer. In a version In this way, the second oxide layer can be deposited next to the base oxide at the points where the base oxide has been removed.

In einer Ausführungsform kann ein weiterer Teil der zweiten Oxidschicht auf der zweiten Seite und über der MPL abgeschieden werden.In one embodiment, another portion of the second oxide layer may be deposited on the second side and over the MPL.

In einer Ausführungsform kann die zweite Oxidschicht eine Interimsschicht zur Kontrolle des Abstands zwischen der Oberfläche und dem Membranstopper sein. Es wird darauf hingewiesen, dass der Membranstopper so konfiguriert ist, dass er den Abstand zur Oberfläche kontrolliert. In einigen Ausführungsformen hat der Membranstopper einen Zielabstand von etwa 250 nm (etwa plus oder minus 50 nm).In one embodiment, the second oxide layer may be an interim layer to control the distance between the surface and the membrane stopper. It is noted that the membrane stopper is configured to control the distance to the surface. In some embodiments, the membrane stopper has a target distance of about 250 nm (about plus or minus 50 nm).

Bei der zweiten Oxidschicht handelt es sich um eine Oxidschicht, die den Abstand während einer Freilegungsätzung (release etch) definiert, auf die weiter unten näher eingegangen wird. Die zweite Oxidschicht kann aus Siliziumoxid bestehen, bei dem es sich um ein TS-Oxid handeln kann, das je nach Herstellungsverfahren mit einer Dicke im Bereich von etwa 50 nm bis etwa 100 nm abgeschieden wird. In einigen Ausführungsformen kann die zweite Oxidschicht eine Solldicke von etwa 100 nm aufweisen.The second oxide layer is an oxide layer that defines the spacing during a release etch, which will be discussed in more detail below. The second oxide layer can consist of silicon oxide, which can be a TS oxide that is deposited with a thickness in the range from about 50 nm to about 100 nm, depending on the production method. In some embodiments, the second oxide layer may have a target thickness of about 100 nm.

In einer Ausführungsform wird ein erster lateraler Ätzanschlag (LES 1) strukturiert. Die Strukturierung des lateralen Ätzanschlags kann das Ätzen der zweiten Oxidschicht und des Basisoxids in einem oder mehreren Bereichen umfassen. Genauer gesagt können die zweite Oxidschicht und das Basisoxid bis zur ersten LSN-Dünnschicht geätzt werden. Dieses Ätzen kann als Überätzung bezeichnet werden. Während oder nach dem Ätzen kann ein CMP-Prozess an der freigelegten ersten LSN-Dünnschicht durchgeführt werden. Die erste LSN-Dünnschicht kann in einigen Ausführungsformen eine Dicke von etwa 50 nm aufweisen.In one embodiment, a first lateral etch stop (LES 1) is patterned. Patterning the lateral etch stop may include etching the second oxide layer and the base oxide in one or more areas. More specifically, the second oxide layer and the base oxide can be etched up to the first LSN thin layer. This etching can be referred to as overetching. A CMP process can be performed on the exposed first LSN thin film during or after the etching. The first LSN film may have a thickness of about 50 nm in some embodiments.

In einer Ausführungsform kann der laterale Ätzanschlag so strukturiert werden, dass er eine bestimmte Spezifikation für einen Eckenradius erfüllt. Die definierte Spezifikation kann zum Beispiel sein, dass der Eckenradius mehr als 100 nm betragen soll.In one embodiment, the lateral etch stop may be patterned to meet a particular corner radius specification. The defined specification can be, for example, that the corner radius should be more than 100 nm.

Optional kann in dieser Phase des Herstellungsprozesses eine zweite LSN-Dünnschichtverstärkung abgeschieden und geätzt werden.Optionally, a second LSN thin film reinforcement can be deposited and etched at this stage of the fabrication process.

In einer Ausführungsform wird eine Nitrid-Verstärkungsschicht abgeschieden und strukturiert. Zum Beispiel kann die Nitrid-Verstärkungsschicht auf der ersten Seite über und neben der zweiten Oxidschicht, über und neben dem Basisoxid und über der ersten LSN-Dünnschicht abgeschieden werden. Zusätzlich kann die Nitrid-Verstärkungsschicht auf der zweiten Seite über der zweiten Oxidschicht abgeschieden werden.In one embodiment, a nitride reinforcement layer is deposited and patterned. For example, the nitride reinforcement layer may be deposited on the first side over and adjacent to the second oxide layer, over and adjacent to the base oxide, and over the first LSN film. In addition, the nitride reinforcement layer can be deposited on the second side over the second oxide layer.

In einem weiteren Schritt wird eine erste Membran-Nitridschicht über der zweiten Oxidschicht abgeschieden.In a further step, a first membrane nitride layer is deposited over the second oxide layer.

In einer Ausführungsform wird die erste Membran-Nitridschicht über und neben die Nitrid-Verstärkungsschicht abgeschieden. Ferner kann eine weitere erste Membran-Nitridschicht auf der zweiten Seite abgeschieden werden.In one embodiment, the first membrane nitride layer is deposited over and adjacent to the nitride reinforcement layer. Furthermore, a further first membrane nitride layer can be deposited on the second side.

In einer Ausführungsform kann die erste Membran-Nitridschicht eine Membran aus in-situ-dotiertem Polysilizium (ISDP) sein, die abgeschieden und getempert werden kann.In one embodiment, the first membrane nitride layer may be an in situ doped polysilicon (ISDP) membrane, which may be deposited and annealed.

In einer Ausführungsform umfasst ein nächster Schritt des Herstellungsverfahrens das Ätzen der ersten Membran-Nitridschicht. In der ersten Membran-Nitridschicht kann ein Graben gebildet werden. Beispielsweise kann die erste Membran-Nitridschicht bis zu einer oberen Oberfläche der Nitrid-Verstärkungsschicht geätzt werden. Der Graben kann untere Ecken aufweisen. Die Ecken können einen jeweiligen Radius von mehr als 50 nm aufweisen. Die Grabenbreite kann 8 µm oder 4 µm Verstärkungsschicht sein.In one embodiment, a next step of the fabrication process includes etching the first membrane nitride layer. A trench may be formed in the first membrane nitride layer. For example, the first membrane nitride layer can be etched to a top surface of the nitride reinforcement layer. The trench may have bottom corners. The corners can each have a radius of more than 50 nm. The trench width can be 8 µm or 4 µm reinforcement layer.

Gemäß einigen Implementierungen können weitere Prozesse durchgeführt werden, wie die Definition eines aktiven Elektrodenbereichs und einer Abschirmung. Ein weiterer Prozess kann das Öffnen von Belüftungslöchern im ISDP (8 pm) umfassen. Weiterhin kann der Massekontakt als Donut freigelegt werden. Weiterhin kann die Ritzlinie freigelegt werden, wobei eine Kantenabdeckung auf der Ritzlinie verbleibt. Ein weiterer Prozess kann die Definition einer Chip-ID sein.According to some implementations, additional processes may be performed, such as defining an active electrode area and a shield. Another process may involve opening ventilation holes in the ISDP (8 pm). Furthermore, the ground contact can be exposed as a donut. Furthermore, the scribe line can be exposed leaving an edge covering on the scribe line. Another process can be the definition of a chip ID.

Gemäß einer Ausführungsform kann eine Oxid-Verstärkungsschicht über und neben die erste Membran-Nitridschicht und über der Nitrid-Verstärkungsschicht abgeschieden werden. Dieser Schritt kann auch als Abscheidung einer oberen Verstärkungsschicht bezeichnet werden. Verschiedene Teile der Oxid-Verstärkungsschicht können geätzt werden. Nach dem Ätzen verbleibt der Teil der Oxid-Verstärkungsschicht am Graben.According to one embodiment, an oxide reinforcement layer may be deposited over and adjacent to the first membrane nitride layer and over the nitride reinforcement layer. This step may also be referred to as depositing a top reinforcement layer. Various parts of the oxide reinforcement layer can be etched. After etching, part of the oxide reinforcement layer remains at the trench.

In einem weiteren Schritt wird eine Membran-Polysiliziumschicht über der ersten Membran-Nitridschicht abgeschieden.In a further step, a membrane polysilicon layer is deposited over the first membrane nitride layer.

In einem weiteren Schritt wird eine zweite Membran-Nitridschicht über der Membran-Polysiliziumschicht abgeschieden. Bei der zweiten Membran-Nitridschicht kann es sich um eine LSN-Dünnschicht handeln. Die zweite Membran-Nitridschicht kann zum Beispiel neben und über der Membran-Polysiliziumschicht und/oder neben und über der ersten Membran-Nitridschicht abgeschieden werden. Ferner kann die zweite Membran-Nitridschicht neben und über einem Teil einer Oxid-Verstärkungsschicht über dem Graben abgeschieden werden. Darüber hinaus kann die zweite Membran-Nitridschicht über der ersten LSN-Dünnschicht abgeschieden werden. Ferner kann die zweite Membran-Nitridschicht über der ersten Membran-Nitridschicht auf der zweiten Seite des Wafers abgeschieden werden.In a further step, a second membrane nitride layer is deposited over the membrane polysilicon layer. At the second memb ran nitride layer, it can be an LSN thin layer. For example, the second membrane nitride layer may be deposited adjacent to and over the membrane polysilicon layer and/or adjacent to and over the first membrane nitride layer. Furthermore, the second membrane nitride layer may be deposited adjacent to and over a portion of an oxide reinforcement layer over the trench. In addition, the second membrane nitride layer can be deposited over the first LSN film. Furthermore, the second membrane nitride layer may be deposited over the first membrane nitride layer on the second side of the wafer.

In einer Ausführungsform können ein oder mehrere Belüftungslöcher durch Ätzen durch die zweite Membran-Nitridschicht und die erste Membran-Nitridschicht hindurch gebildet werden.In one embodiment, one or more vent holes may be formed by etching through the second membrane nitride layer and the first membrane nitride layer.

In einem weiteren Schritt wird eine dritte Oxidschicht über der zweiten Membran-Nitridschicht abgeschieden.In a further step, a third oxide layer is deposited over the second membrane nitride layer.

Die dritte Oxidschicht kann auch als ein erstes Luftspaltoxid bezeichnet werden. In der dritten Oxidschicht können eine oder mehrere Vertiefungen und ein zweiter lateraler Ätzanschlag gebildet (z. B. freigelegt) werden. Beispielsweise können die eine oder mehreren Vertiefungen und die zweite laterale Ätzsperre in der dritten Oxidschicht ausgebildet (z. B. geätzt) werden.The third oxide layer can also be referred to as a first air gap oxide. One or more depressions and a second lateral etch stop may be formed (eg, exposed) in the third oxide layer. For example, the one or more pits and the second lateral etch stop may be formed (eg, etched) in the third oxide layer.

In einem weiteren Schritt wird eine vierte Oxidschicht über der dritten Oxidschicht abgeschieden.In a further step, a fourth oxide layer is deposited over the third oxide layer.

Die vierte Oxidschicht kann auch als Luftspaltoxidabscheidung bezeichnet werden. Ein Schritt zum Öffnen des zweiten lateralen Ätzanschlagbereichs kann das Ätzen der dritten Oxidschicht und der vierten Oxidschicht umfassen.The fourth oxide layer can also be referred to as an air gap oxide deposit. A step of opening the second lateral etch stop region may include etching the third oxide layer and the fourth oxide layer.

In einer Ausführungsform gibt es zwei Eckradien an den lateralen Ätzanschlägen, die als eine erste Ecke und eine zweite Ecke dargestellt sind. Die erste Ecke kann einen Radius von mehr als etwa 100 nm haben. Die zweite Ecke kann einen Radius von mehr als 25 nm haben. Ferner kann die Schrittweite (laterale Schrittweite) etwa 4 µm betragen. Es ist zu beachten, dass der Radius in Richtung der Mitte des Mikrofons verläuft.In one embodiment, there are two corner radii on the lateral etch stops, shown as a first corner and a second corner. The first corner can have a radius greater than about 100 nm. The second corner can have a radius greater than 25 nm. Furthermore, the pitch (lateral pitch) can be about 4 µm. Note that the radius runs towards the center of the microphone.

Das Verfahren zur Herstellung der beiden Radien kann ein Zwei-Masken-Verfahren sein. Zum Beispiel können die Bereiche an den beiden äußeren Kanten strukturiert werden. Dann kann Oxid abgeschieden werden. Bei oder nach der Abscheidung des Oxids können die Bereiche an den beiden Innenkanten definiert werden. Auf diese Weise werden zuerst der breite Teil und dann der schmale Graben definiert.The method for producing the two radii can be a two-mask method. For example, the areas on the two outer edges can be structured. Then oxide can be deposited. The areas on the two inner edges can be defined during or after the deposition of the oxide. In this way, first the wide part and then the narrow moat are defined.

In einem weiteren Schritt wird über und neben der vierten Oxidschicht und neben der dritten Oxidschicht eine Nitrid-Rückplattenunterschicht abgeschieden.In a further step, a nitride backplate underlayer is deposited over and adjacent to the fourth oxide layer and adjacent to the third oxide layer.

Die Nitrid-Rückplattenunterschicht kann eine LSN-Unterschicht sein. Die Nitrid-Rückplattenunterschicht kann über und neben der vierten Oxidschicht und neben den entsprechenden Teilen der dritten Oxidschicht abgeschieden werden.The nitride backplate underlayer may be an LSN underlayer. The nitride backplate underlayer may be deposited over and adjacent to the fourth oxide layer and adjacent to corresponding portions of the third oxide layer.

Die Nitrid-Rückplattenunterschicht kann die Festigkeit der Rückplatte verbessern. Beispielsweise kann die Festigkeit des Nitrids höher sein als die Festigkeit des Polysiliziums in der Rückplatte (z. B. hat das Nitrid beim Biegen eine viel höhere Bruchgrenze als Polysilizium). Daher kann eine Nitrid-Unterschicht (z. B. die Nitrid- Rückplattenunterschicht) die Festigkeit der Rückplatte verbessern.The nitride backplate undercoat can improve the strength of the backplate. For example, the strength of the nitride may be higher than the strength of the polysilicon in the backplate (e.g., the nitride has a much higher ultimate bending strength than polysilicon). Therefore, a nitride underlayer (e.g., the nitride backplate underlayer) can improve the strength of the backplate.

In einem weiteren Schritt wird eine erste Rückplatten-Polysiliziumschicht über und neben der Nitrid-Rückplattenunterschicht abgeschieden.In a further step, a first backplate polysilicon layer is deposited over and adjacent to the nitride backplate underlayer.

Die erste Rückplattenunterschicht kann über und neben die Nitrid-Rückplattenunterschicht abgeschieden werden. Es kann auch eine Spannungsglühung durchgeführt werden. Auf der zweiten Seite kann die erste Rückplatten-Polysiliziumschicht über der zweiten Membran-Nitridschicht abgeschieden werden. Die erste Rückplatten-Polysiliziumschicht kann auch als obere Rückplatte bezeichnet werden und ist Teil einer starren Platte.The first backplate underlayer may be deposited over and adjacent to the nitride backplate underlayer. Stress annealing can also be performed. On the second side, the first backplate polysilicon layer may be deposited over the second membrane nitride layer. The first backplate polysilicon layer may also be referred to as the top backplate and is part of a rigid plate.

In einem weiteren Schritt wird eine fünfte Oxidschicht auf den entsprechenden Abschnitten der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht abgeschieden.In a further step, a fifth oxide layer is deposited on the corresponding portions of the first backplate polysilicon layer.

In einer Ausführungsform kann die fünfte Oxidschicht ein Spannungsverteiler sein, der auch als oberer Rückplatten-Spannungsverteiler bezeichnet wird. Die fünfte Oxidschicht kann über der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht abgeschieden und geätzt werden, wodurch zwei Abschnitte der fünften Oxidschicht entstehen. In einigen Ausführungsformen kann der Spannungsverteiler aus einer Nitrid-, Oxid- oder einer anderen Materialschicht bestehen.In one embodiment, the fifth oxide layer may be a stress spreader, also referred to as an upper backplate stress spreader. The fifth oxide layer may be deposited over the first backplate polysilicon layer and etched, resulting in two portions of the fifth oxide layer. In some embodiments, the voltage spreader may be a nitride, oxide, or other layer of material.

In einem weiteren Schritt wird eine zweite Rückplatten-Polysiliziumschicht über der fünften Oxidschicht und der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht abgeschieden.In a further step, a second backplate polysilicon layer is deposited over the fifth oxide layer and the first backplate polysilicon layer.

Die erste Rückplatten-Polysiliziumschicht, die fünfte Oxidschicht und die zweite Rückplatten-Polysiliziumschicht können eine starre Platte bilden. Ferner kann eine LSN-Lochstrukturierung durchgeführt werden.The first backplate polysilicon layer, the fifth oxide layer, and the second backplate polysilicon layer may form a rigid plate. LSN hole structuring can also be carried out.

In einer Ausführungsform kann ein erster Kontakt über eine Oxid-Ätzung zum Wafer freigelegt werden. Darüber hinaus können zweite Kontakte freigelegt werden, um eine Massenöffnung von Kontakt zu Schirmkontakt zu erreichen. In einem Beispiel kann das erste Oxid trocken geätzt werden, und dann kann die Nitridschicht in einem Muster geätzt werden, um die Membran zu kontaktieren.In one embodiment, a first contact may be exposed to the wafer via an oxide etch. In addition, second contacts can be exposed to achieve a mass opening from contact to shield contact. In one example, the first oxide can be dry etched and then the nitride layer can be etched in a pattern to contact the membrane.

In einem weiteren Schritt wird Metall über der zweiten Rückplatten-Polysiliziumschicht und über der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht abgeschieden.In a further step, metal is deposited over the second backplate polysilicon layer and over the first backplate polysilicon layer.

In einer Ausführungsform können ein oder mehrere Teile des Metalls innerhalb eines oder mehrerer zweiter Kontakte abgeschieden werden. Dementsprechend kann das Metall über und neben der zweiten Rückplatten-Polysiliziumschicht, über der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht und über der Nitrid-Verstärkungsschicht und der ersten LSN-Dünnschicht abgeschieden werden. Das Metall kann so geätzt werden, dass nur Teile des Metalls an dem einen oder den mehreren zweiten Kontakten verbleiben. So kann ein erster Teil des Metalls den Boden und die Seiten des zweiten Kontakts auskleiden. Ferner kann ein zweiter Teil des Metalls den Boden und die Seiten des zweiten Kontakts auskleiden.In one embodiment, one or more pieces of metal may be deposited within one or more second contacts. Accordingly, the metal may be deposited over and adjacent to the second backplate polysilicon layer, over the first backplate polysilicon layer, and over the nitride reinforcement layer and the first LSN film. The metal can be etched such that only portions of the metal remain at the one or more second contacts. Thus, a first portion of metal can line the bottom and sides of the second contact. Further, a second portion of metal may line the bottom and sides of the second contact.

In einer Ausführungsform kann in einer nächsten Phase des Herstellungsprozesses ein Schutz der Vorderseite und ein Schleifen durchgeführt werden. Ein Oxidschutz auf der Vorderseite kann über und neben der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht und dem Metall abgeschieden werden. Nach der Abscheidung des Oxidschutzes auf der Vorderseite kann der Wafer auf die gewünschte Dicke gedünnt werden. Zum Beispiel kann der Wafer auf 350 Mikrometer gedünnt werden.In one embodiment, front face protection and grinding may be performed in a next stage of the manufacturing process. A front side protection oxide may be deposited over and adjacent to the first backplate polysilicon layer and metal. After depositing the oxide protection on the front side, the wafer can be thinned to the desired thickness. For example, the wafer can be thinned to 350 microns.

In einem weiteren Schritt wird auf der Rückseite des Wafers ein Hohlraum definiert, was zu einer definierten Struktur führt.In a further step, a cavity is defined on the back of the wafer, which leads to a defined structure.

Das Definieren des Hohlraums kann das Strukturieren und Ätzen von Teilen des Wafers und entsprechender Teile der Rückseitenschichten umfassen.Defining the cavity may include patterning and etching portions of the wafer and corresponding portions of the backside layers.

Der Hohlraum kann zwischen den Zentren der jeweiligen vorderen Hohlräume definiert werden. Gemäß einer optionalen Implementierung kann ein Photoresist für Xenondifluorid (XeF2) während eines Siliziumentfernungsprozesses erhalten bleiben.The cavity can be defined between the centers of the respective front cavities. According to an optional implementation, a xenon difluoride (XeF2) photoresist may be preserved during a silicon removal process.

In einem weiteren Schritt wird eine erste Freilegung der definierten Struktur durchgeführt.In a further step, the defined structure is exposed for the first time.

In einer Ausführungsform kann die erste Freilegung oder anfängliche Freilegung gepuffertes Oxidätzen (Buffered Oxide Etch, BOE) unter Verwendung von gepuffertem Oxid umfassen, die die Entfernung des Resists an der Vorderseite beinhaltet. Bei diesem Verfahren kann es sich um ein nasses Vor-Freilegungs-Verfahren handeln. Während der BOE-Vor-Freilegung wird die lange Strecke im Bereich von 20 Mikrometern lateral geätzt. Während der BOE-Vor-Freilegung wird die Membran durch das dünne Polysilizium geschützt. Der Begriff „Freilegung“ bedeutet, dass das gesamte Opfermaterial entfernt werden sollte.In an embodiment, the first exposure or initial exposure may comprise a buffered oxide etch (BOE) using buffered oxide, which includes the removal of the resist on the front side. This process can be a wet pre-exposure process. During the BOE pre-exposure, the long line in the 20 micron range is laterally etched. During the BOE pre-exposure, the membrane is protected by the thin polysilicon. The term "exposure" means that all sacrificial material should be removed.

In einem weiteren Schritt wird die Membranschutzschicht entfernt.In a further step, the protective membrane layer is removed.

Danach wird eine zweite Freilegung der definierten Struktur durchgeführt. In einer Ausführungsform kann dies die Entfernung des Polysiliziums beinhalten. Das Polysilizium kann in einem Xenon-Difluorid-Prozess entfernt werden. Danach kann der Resist an der Vorderseite entfernt werden. A second exposure of the defined structure is then carried out. In one embodiment, this may include removing the polysilicon. The polysilicon can be removed in a xenon difluoride process. After that, the resist on the front side can be removed.

Weiterhin wird eine SAM-Beschichtung (Self-Assembled Monolayer, selbstorganisierende Monoschicht) auf die Struktur aufgebracht.Furthermore, a SAM coating (Self-Assembled Monolayer, self-organizing monolayer) is applied to the structure.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Mikroelektromechanischen Systems (MEMS) mindestens die folgenden Schritte umfasst:

  • Bereitstellen eines Wafers; Abscheiden einer Siliziumnitrid-Dünnschicht auf dem Wafer; Abscheiden einer ersten Oxidschicht auf einer Vorderseite des Wafers über der Siliziumnitrid-Dünnschicht und über und neben dem Wafer;
  • Abscheiden einer Membranschutzschicht über der ersten Oxidschicht zwischen einer ersten Seite eines im Wafer ausgebildeten ersten Hohlraums und einer zweiten Seite eines im Wafer ausgebildeten zweiten Hohlraums; Abscheiden einer zweiten Oxidschicht über und neben die Membranschutzschicht;
  • Abscheiden einer ersten Membran-Nitridschicht über der zweiten Oxidschicht; Abscheiden einer Membran-Polysiliziumschicht über der ersten Membran-Nitridschicht;
  • Abscheiden einer zweiten Membran-Nitridschicht über der Membran-Polysiliziumschicht; Abscheiden einer dritten Oxidschicht über der zweiten Membran-Nitridschicht;
  • Abscheiden einer vierten Oxidschicht über der dritten Oxidschicht; Abscheiden einer Rückplatten-Nitrid-Unterschicht über und neben die vierte Oxidschicht und neben die dritte Oxidschicht; Abscheiden einer ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht über und neben die Rückplatten-Nitrid-Unterschicht; Abscheiden einer fünften Oxidschicht an jeweiligen Abschnitten der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht; Abscheiden einer zweiten Rückplatten-Polysiliziumschicht über der fünften Oxidschicht und der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht; Abscheiden von Metall über der zweiten Rückseiten-Polysiliziumschicht und über der ersten Rückseiten-Polysiliziumschicht; Definieren eines Hohlraums auf einer Rückseite des Wafers, was zu einer definierten Struktur führt; Durchführen einer ersten Freilegung der definierten Struktur; Entfernen der Membranschutzschicht; Durchführen einer zweiten Freilegung der definierten Struktur; und Abscheiden einer selbstorganisierenden Monoschichtbeschichtung.
In summary, it can be said that the method described for manufacturing a microelectromechanical system (MEMS) includes at least the following steps:
  • providing a wafer; depositing a silicon nitride thin film on the wafer; depositing a first oxide layer on a front side of the wafer over the silicon nitride film and over and adjacent to the wafer;
  • depositing a membrane protection layer over the first oxide layer between a first side of a first cavity formed in the wafer and a second side of a second cavity formed in the wafer; depositing a second oxide layer over and adjacent to the membrane protection layer;
  • depositing a first membrane nitride layer over the second oxide layer; depositing a membrane polysilicon layer over the first membrane nitride layer;
  • depositing a second membrane nitride layer over the membrane polysilicon layer; depositing a third oxide layer over the second membrane nitride layer;
  • depositing a fourth oxide layer over the third oxide layer; Deposit a backplate nitride underlayer over and next to the fourth oxide layer and adjacent to the third oxide layer; depositing a first backplate polysilicon layer over and adjacent the backplate nitride underlayer; depositing a fifth oxide layer on respective portions of the first backplate polysilicon layer; depositing a second backplate polysilicon layer over the fifth oxide layer and the first backplate polysilicon layer; depositing metal over the second backside polysilicon layer and over the first backside polysilicon layer; defining a cavity on a back side of the wafer resulting in a defined structure; performing a first exposure of the defined structure; removing the membrane protective layer; performing a second exposure of the defined structure; and depositing a self-assembled monolayer coating.

Darüber hinaus kann das Verfahren in einigen Ausführungsformen die folgenden zusätzlichen Schritte umfassen.Furthermore, in some embodiments, the method may include the following additional steps.

In einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt der Abscheidung einer Nitrid-Verstärkungsschicht über und neben die zweite Oxidschicht und der Definition der Nitrid-Verstärkungsschicht vor der Abscheidung der ersten Membran-Nitridschicht umfassen.In one embodiment, the method may include a step of depositing a nitride reinforcement layer over and adjacent to the second oxide layer and defining the nitride reinforcement layer prior to depositing the first membrane nitride layer.

In einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt der Abscheidung einer Oxid-Verstärkungsschicht und der Definition der Oxid-Verstärkungsschicht vor der Abscheidung der zweiten Membran-Nitridschicht umfassen.In one embodiment, the method may include a step of depositing an oxide reinforcement layer and defining the oxide reinforcement layer prior to depositing the second membrane nitride layer.

In einer Ausführungsform umfasst das Abscheiden der Membran-Polysiliziumschicht ferner das Definieren der Membran-Polysiliziumschicht und eines Bereichs der Membran-Polysiliziumschicht.In one embodiment, depositing the membrane polysilicon layer further comprises defining the membrane polysilicon layer and a portion of the membrane polysilicon layer.

In einer Ausführungsform umfasst die Definition der Membran-Polysiliziumschicht die Bildung eines oder mehrerer Belüftungslöcher und einer aktiven Elektrode.In one embodiment, the definition of the membrane polysilicon layer includes the formation of one or more vent holes and an active electrode.

In einer Ausführungsform umfasst das Abscheiden der zweiten Oxidschicht ferner das Öffnen eines ersten lateralen Ätzanschlags, wobei ein Eckenradius des ersten lateralen Ätzanschlags mehr als 100 Nanometer beträgt.In an embodiment, depositing the second oxide layer further includes opening a first lateral etch stop, wherein a corner radius of the first lateral etch stop is greater than 100 nanometers.

In einer Ausführungsform umfasst das Abscheiden der vierten Oxidschicht das Öffnen eines lateralen Ätzanschlags, der das Ätzen eines ersten Eckenradius und eines zweiten Eckenradius umfasst.In one embodiment, depositing the fourth oxide layer includes opening a lateral etch stop that includes etching a first corner radius and a second corner radius.

In einer Ausführungsform umfasst das Ätzen des ersten Eckenradius das Ätzen des ersten Eckenradius auf einen Radius von mehr als 100 Nanometern.In one embodiment, etching the first corner radius includes etching the first corner radius to a radius greater than 100 nanometers.

In einer Ausführungsform umfasst das Ätzen des zweiten Eckenradius das Ätzen des zweiten Eckenradius auf einen Radius von mehr als 25 Nanometern.In one embodiment, etching the second corner radius includes etching the second corner radius to a radius greater than 25 nanometers.

In einer Ausführungsform beträgt die Schrittweite zwischen dem ersten Eckenradius und dem zweiten Eckenradius weniger als 4 Mikrometer.In one embodiment, the increment between the first corner radius and the second corner radius is less than 4 microns.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine mikroelektromechanische Mikrofonvorrichtung (MEMS-Mikrofon). Die mikroelektromechanische Mikrofonvorrichtung kann nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Ausführungsformen der mikroelektromechanischen Mikrofonvorrichtung können alle Komponenten umfassen, die im Zusammenhang mit dem oben beschriebenen Verfahren eingeführt wurden.The invention further relates to a microelectromechanical microphone device (MEMS microphone). The microelectromechanical microphone device can be manufactured according to the method described above. Embodiments of the microelectromechanical microphone device may include all of the components introduced in connection with the method described above.

Die mikroelektromechanische Mikrofonvorrichtung umfasst eine flexible Platte, die durch eine Druckwelle verformt wird, wobei die flexible Platte eine rückwärtige Biegekante umfasst, die einen ersten lateralen Ätzanschlag mit einem ersten Eckenradius und einen zweiten lateralen Ätzanschlag mit einem zweiten Eckenradius, der sich vom ersten Eckenradius unterscheidet, umfasst. Die mikroelektromechanische Mikrofonvorrichtung umfasst ferner eine starre Platte, die mechanisch mit der flexiblen Platte gekoppelt ist, wobei die starre Platte Öffnungen umfasst, die den Durchgang der Druckwelle ermöglichen. Und die mikroelektromechanische Mikrofonvorrichtung umfasst ein Anschlagelement, das an der starren Platte befestigt ist und sich senkrecht relativ zu einer Oberfläche der starren Platte gegenüber der Oberfläche der flexiblen Platte erstreckt, wobei das Anschlagelement die Bewegung der flexiblen Platte in Reaktion auf die Druckwelle begrenzt.The microelectromechanical microphone device includes a flexible sheet that is deformed by a pressure wave, the flexible sheet including a rear bending edge that includes a first lateral etch stop having a first corner radius and a second lateral etch stop having a second corner radius different from the first corner radius. The microelectromechanical microphone device further includes a rigid plate mechanically coupled to the flexible plate, the rigid plate including openings that allow the passage of the pressure wave. And the microelectromechanical microphone device includes a stop member attached to the rigid panel and extending perpendicularly relative to a surface of the rigid panel opposite the surface of the flexible panel, the stop member limiting movement of the flexible panel in response to the pressure wave.

In einer Ausführungsform beträgt der erste Eckenradius mehr als 100 Nanometer und der zweite Eckenradius mehr als 25 Nanometer.In one embodiment, the first corner radius is greater than 100 nanometers and the second corner radius is greater than 25 nanometers.

In einer Ausführungsform ist die laterale Stufenbreite zwischen dem ersten Eckenradius und dem zweiten Eckenradius kleiner als etwa 4 Mikrometer.In one embodiment, the lateral step width between the first corner radius and the second corner radius is less than about 4 microns.

In einer Ausführungsform umfasst die starre Platte einen Spannungsverteiler, der sich zwischen den Polysiliziumschichten befindet.In one embodiment, the rigid plate includes a stress spreader located between the polysilicon layers.

In einer Ausführungsform umfasst der Spannungsverteiler eine Nitridschicht.In one embodiment, the stress spreader includes a nitride layer.

In einer Ausführungsform umfasst die mikroelektromechanische Mikrofonvorrichtung weiterhin eine flexible Platte, die durch eine Druckwelle verformt wird.In one embodiment, the microelectromechanical microphone device further comprises a flexible plate that is deformed by a pressure wave.

In einer Ausführungsform umfasst die mikroelektromechanische Mikrofonvorrichtung ferner eine starre Platte, die mechanisch mit der flexiblen Platte verbunden ist, wobei die starre Platte Öffnungen umfasst, die den Durchgang der Druckwelle ermöglichen, und wobei die starre Platte einen Spannungsverteiler umfasst.In one embodiment, the microelectromechanical microphone device further comprises a rigid plate mechanically connected to the flexible plate, the rigid plate including openings that allow the pressure wave to pass through, and the rigid plate including a stress distributor.

In einer Ausführungsform umfasst die mikroelektromechanische Mikrofonvorrichtung ferner ein Anschlagelement, das an der starren Platte befestigt ist und sich senkrecht relativ zu einer Oberfläche der starren Platte gegenüber der Oberfläche der flexiblen Platte erstreckt, wobei das Anschlagelement die Bewegung der flexiblen Platte als Reaktion auf die Druckwelle, die eine Schwellenamplitude enthält, begrenzt.In one embodiment, the microelectromechanical microphone device further comprises a stop member attached to the rigid panel and extending perpendicularly relative to a surface of the rigid panel opposite the surface of the flexible panel, the stop member limiting movement of the flexible panel in response to the pressure wave having a threshold amplitude.

In einer Ausführungsform umfasst der Spannungsverteiler eine Nitrid-, Oxid- oder eine andere Materialschicht.In one embodiment, the stress spreader includes a nitride, oxide, or other layer of material.

In einer Ausführungsform umfasst die starre Platte eine rückwärtige Biegekante, die einen ersten lateralen Ätzanschlag mit einem ersten Eckenradius und einen zweiten lateralen Ätzanschlag mit einem zweiten Eckenradius umfasst, der sich vom ersten Eckenradius unterscheidet.In one embodiment, the rigid plate includes a rear flex edge that includes a first lateral etch stop having a first corner radius and a second lateral etch stop having a second corner radius that is different than the first corner radius.

In einer Ausführungsform beträgt der erste Eckenradius mehr als 100 Nanometer und der zweite Eckenradius mehr als 25 Nanometer.In one embodiment, the first corner radius is greater than 100 nanometers and the second corner radius is greater than 25 nanometers.

In einer Ausführungsform ist eine laterale Stufenbreite zwischen dem ersten Eckenradius und dem zweiten Eckenradius kleiner als etwa 4 Mikrometer.In one embodiment, a lateral step width between the first corner radius and the second corner radius is less than about 4 microns.

In einer Ausführungsform umfasst das MEMS-Mikrofon einen oder mehrere vordere Hohlräume, die zur Steuerung der Biegung einer flexiblen Platte verwendet werden. Weiterhin berührt die flexible Platte den Rand der Hohlräume nicht, wenn sie sich in Richtung der Hohlräume bewegt. Die flexible Platte bewegt sich zum Beispiel oder wird durch eine Druckwelle verformt. Die Kontrolle der Bewegung kann die Robustheit der flexiblen Platte verbessern, wenn sie durch die Druckwelle verformt wird. In einigen Ausführungsformen kann die Druckwelle eine Schwellenamplitude aufweisen.In one embodiment, the MEMS microphone includes one or more front cavities used to control the flexing of a flexible sheet. Furthermore, the flexible plate does not touch the edge of the cavities when moving toward the cavities. For example, the flexible plate moves or is deformed by a pressure wave. Controlling the movement can improve the robustness of the flexible plate when it is deformed by the pressure wave. In some embodiments, the pressure wave may have a threshold amplitude.

In einer Ausführungsform können zusätzliche Membranstopper bei der Steuerung der flexiblen Platte helfen. Da das Mikrofon relativ groß sein kann, wirken die vordere Membran und die Membranstopper zusammen, um die Bewegung der flexiblen Platte nach unten zu stoppen oder zu begrenzen.In one embodiment, additional membrane stops can help control the flexible panel. Because the microphone can be relatively large, the front diaphragm and diaphragm stops work together to stop or limit downward movement of the flexible plate.

In einer Ausführungsform umfasst das MEMS-Mikrofon auch einen Abschirmungs-TP-Kontakt und einen Membranknoten (auf TP angehoben).In one embodiment, the MEMS microphone also includes a shield TP contact and a membrane node (raised to TP).

In einer Ausführungsform umfasst das MEMS-Mikrofon auch eine LSN-Unterschicht. In einer Ausführungsform umfasst das MEMS-Mikrofon auch eine Vertiefung.In one embodiment, the MEMS microphone also includes an LSN sub-layer. In one embodiment, the MEMS microphone also includes a cavity.

In einer Ausführungsform trennt ein Membrangraben das aktive Element und die Abschirmung im MEMS-Mikrofon.In one embodiment, a membrane moat separates the active element and the shield in the MEMS microphone.

Ein vergrabenes Oxid zur Reduzierung von Spannungen kann ebenfalls vorgesehen werden. Beispielsweise können auch eine parasitäre Reduktion (MEM - Boot) und ein Bulk/Boot-Knoten vorgesehen sein. Das MEMS-Mikrofon kann auch eine Oxidverstärkung auf der Oberseite des Membrangrabens aufweisen.A buried oxide to reduce stress can also be provided. For example, a parasitic reduction (MEM—Boot) and a bulk/boot node can also be provided. The MEMS microphone may also have oxide reinforcement on top of the membrane trench.

In einer Ausführungsform ist eine Verstärkung des Grabens vorgesehen. Die Verstärkung kann aus Oxid, Nitrid oder einem anderen Material bestehen.In one embodiment, a reinforcement of the trench is provided. The reinforcement can be made of oxide, nitride or other material.

In einer Ausführungsform umfasst das MEMS-Mikrofon eine untere LSN-Verstärkung.In one embodiment, the MEMS microphone includes a lower LSN gain.

Wenn in dieser Beschreibung von „einer Ausführungsform“ die Rede ist, bedeutet dies, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform enthalten ist. Daher beziehen sich die Ausdrücke „in einer Ausführungsform“ oder „in einem Aspekt“ an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform. Darüber hinaus können die einzelnen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in jeder geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden.Reference throughout this specification to “one embodiment” means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment. As such, the phrases "in one embodiment" or "in one aspect" throughout this specification are not necessarily all referring to the same embodiment. Furthermore, any individual feature, structure, or characteristic may be combined in any suitable manner in one or more embodiments.

Darüber hinaus werden die Worte „Beispiel“ und „beispielsweise“ hier verwendet, um als Beispiel oder Illustration zu dienen. Jede Ausführungsform, die hier als „Beispiel“ oder „beispielsweise“ beschrieben wird, ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Ausgestaltungen zu verstehen. In addition, the words "example" and "for example" are used herein to serve as an example or illustration. Any embodiment described herein as "example" or "exemplary" is not necessarily to be construed as preferred or advantageous over other embodiments or configurations.

Die Verwendung des Wortes „Beispiel“ oder „beispielsweise“ soll vielmehr dazu dienen, Konzepte in einer konkreten Weise darzustellen. Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Begriff „oder“ eher ein einschließendes „oder“ bedeuten als ein ausschließendes „oder“. Das heißt, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, ist mit „X verwendet A oder B“ jede der natürlichen, einschließenden Ausführungen gemeint. Das heißt, wenn X A verwendet, X B verwendet oder X sowohl A als auch B verwendet, dann ist „X verwendet A oder B“ in jedem der vorgenannten Fälle erfüllt. Darüber hinaus sollten die unbestimmten Artikel, wie sie in dieser Anmeldung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, im Allgemeinen so ausgelegt werden, dass sie „eine/r/s oder mehrere“ bedeuten, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext klar hervorgeht, dass sie auf eine Singularform bezogen sind.Rather, the use of the word “example” or “for example” is intended to present concepts in a concrete manner. As used in this application, the term "or" shall rather an inclusive "or" mean than an exclusive "or". That is, unless otherwise indicated or apparent from the context, "X uses A or B" means either of the naturally inclusive implementations. That is, if X uses A, X uses B, or X uses both A and B, then "X uses A or B" is true in each of the above cases. Additionally, as used in this application and the appended claims, the indefinite articles should generally be construed to mean "one or more" unless otherwise specified or the context clearly indicates that they refer to a singular form.

Im Folgenden werden die Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Ähnliche oder scheinbar identische Elemente in den Figuren sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Figuren und die Proportionen in den Figuren sind nicht skalierbar. Die Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Die Figuren zeigen:

  • Verschiedene nicht-einschränkende Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben:
    • 1-36 illustrieren beispielhafte, nicht-begrenzende Querschnittsansichten eines MEMS-Mikrofons, das einem Herstellungsprozess gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebenen Ausführungsformen unterzogen wird;
    • 37 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines MEMS-Mikrofons gemäß einer oder mehrerer der hierin beschriebenen Ausführungsformen;
    • 38 zeigt eine weitere Beispieldarstellung eines MEMS-Mikrofons gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen; und
    • 39 zeigt eine weitere Beispieldarstellung eines MEMS-Mikrofons gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen.
The embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the attached figures. Similar or seemingly identical elements in the figures are identified with the same reference numbers. The figures and the proportions in the figures are not scalable. The invention is not limited to the following embodiments. The figures show:
  • Various non-limiting embodiments are described in more detail with reference to the accompanying drawings:
    • 1-36 12 illustrate exemplary, non-limiting cross-sectional views of a MEMS microphone undergoing a manufacturing process in accordance with one or more embodiments described herein;
    • 37 12 shows an exemplary representation of a MEMS microphone, in accordance with one or more embodiments described herein;
    • 38 12 shows another example representation of a MEMS microphone, in accordance with one or more embodiments described herein; and
    • 39 12 shows another example representation of a MEMS microphone, in accordance with one or more embodiments described herein.

Eine oder mehrere Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele dargestellt sind, ausführlicher beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zu Erklärungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der verschiedenen Ausführungsformen zu ermöglichen.One or more embodiments are described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments are illustrated. In the following description, for the purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the various embodiments.

Die 1-36 zeigen beispielhafte, nicht einschränkende Querschnittsansichten eines MEMS-Mikrofons, das einem Herstellungsprozess gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen unterzogen wird.The 1-36 12 show exemplary, non-limiting cross-sectional views of a MEMS microphone undergoing a manufacturing process in accordance with one or more embodiments described herein.

1 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Stufe der Herstellung eines MEMS-Mikrofons gemäß einer oder mehrerer der hierin beschriebenen Ausführungsformen. In der ersten Stufe kann ein Wafer 102 (z. B. ein Wafersubstrat) einer Ionenimplantation unterzogen werden. Das Substrat kann z. B. aus Aluminium, Kupfer oder Silizium bestehen. Gemäß einer Implementierung kann die Ionenimplantation des Wafers 102 eine Phosphor-Ionenimplantation sein. Darüber hinaus kann die Ionenimplantation ein Prozessmodul für Bulk-Dotierung sein. 1 10 shows a cross-sectional view of a first stage of fabricating a MEMS microphone in accordance with one or more embodiments described herein. In the first stage, a wafer 102 (e.g., a wafer substrate) may be ion implanted. The substrate can e.g. Example, consist of aluminum, copper or silicon. According to an implementation, the ion implantation of the wafer 102 may be a phosphorous ion implantation. In addition, ion implantation can be a process module for bulk doping.

Wie in 2 dargestellt, kann ein spannungsarmer Siliziumnitrid-Dünnfilm (LSN-Dünnfilm) auf den Wafer 102 aufgebracht werden. Genauer gesagt kann eine erste LSN-Dünnschicht 2021 auf einer ersten Oberfläche (z. B. einer ersten Seite 204) des Wafers 102 und eine zweite LSN-Dünnschicht 2022 auf einer zweiten Oberfläche (z. B. einer zweiten Seite 206) des Wafers 102 abgeschieden werden. Wie dargestellt, befinden sich die erste Seite 204 und die zweite Seite 206 auf gegenüberliegenden Seiten des Wafers 102.As in 2 As illustrated, a low stress silicon nitride (LSN) thin film may be deposited on the wafer 102 . More specifically, a first LSN film 202 1 may be deposited on a first surface (e.g., a first side 204) of the wafer 102 and a second LSN film 202 2 may be deposited on a second surface (e.g., a second side 206) of the wafer 102. As illustrated, first side 204 and second side 206 are on opposite sides of wafer 102.

Ein oder mehrere Hohlräume können auf der ersten Seite 204 durch die erste LSN-Dünnschicht 2021 und in den Wafer 102 geätzt werden, wie in 3 dargestellt. Beispielsweise sind drei Hohlräume dargestellt, die als ein erster Hohlraum 3021, ein zweiter Hohlraum 3022 und ein dritter Hohlraum 3023 bezeichnet werden. Ein Hohlraum bezieht sich auf eine Öffnung oder Vertiefung in einer Substratschicht (z. B. dem Wafer 102). Im dargestellten Beispiel gibt es drei Hohlräume, es kann jedoch auch eine andere Anzahl von Hohlräumen (z. B. ein oder mehrere) in dem Wafer 102 gemäß verschiedenen Implementierungen gebildet werden. Der eine oder die mehreren Hohlräume können mit einem DRIE-Verfahren (Deep Reactive-Ion Etching) geätzt werden. In einigen Ausführungsformen kann eine erste Maske (M1) zum Ätzen des einen oder der mehreren Hohlräume verwendet werden.One or more cavities can be etched on the first side 204 through the first LSN film 202 1 and into the wafer 102 as shown in FIG 3 shown. For example, three cavities are shown, referred to as a first cavity 302 1 , a second cavity 302 2 , and a third cavity 302 3 . A cavity refers to an opening or depression in a substrate layer (e.g., the wafer 102). In the illustrated example, there are three cavities, but other numbers of cavities (e.g., one or more) may be formed in the wafer 102 according to various implementations. The one or more cavities can be etched with a DRIE (Deep Reactive-Ion Etching) process. In some embodiments, a first mask (M1) may be used to etch the one or more cavities.

In einigen Ausführungsformen kann das Ätzen des ersten Hohlraums 3021 und des zweiten Hohlraums 3022 als vorderes-Hohlraum-Ätzen bezeichnet werden. Bei diesen Ausführungsformen kann der erste Hohlraum 3021 als erster vorderer Hohlraum und der zweite Hohlraum 3022 als zweiter vorderer Hohlraum oder gemeinsam als vordere Hohlräume bezeichnet werden.In some embodiments, the etch of the first cavity 302 1 and the second cavity 302 2 may be referred to as a front cavity etch. In these embodiments, the first cavity 302 1 may be referred to as the first anterior cavity and the second cavity 302 2 may be referred to as the second anterior cavity, or collectively the anterior cavities.

Gemäß einigen Implementierungen können der eine oder die mehreren Hohlräume ein Donut-Ring von etwa 4 Mikrometern (4pm) sein, der die DRIE-Positionsungenauigkeit absorbieren kann. Darüber hinaus können der eine oder die mehreren Hohlräume einen Abstand zu einem Membranstopper und einem lateralen Ätzanschlag 1 (LES 1) definieren, auf die im Folgenden näher eingegangen wird.According to some implementations, the one or more cavities may be a donut ring of about 4 microns (4pm) that may absorb the DRIE positional inaccuracy. In addition, the one or more Cavities define a distance to a membrane stopper and a lateral etch stop 1 (LES 1), which will be discussed in more detail below.

4 zeigt eine Phase des Herstellungsprozesses, die das Aufbringen einer ersten Oxidschicht umfasst. Die Abscheidung der ersten Oxidschicht kann gemäß einer Ausführungsform das Füllen des einen oder der mehreren Hohlräume durch Oxidabscheidung umfassen. Wie angegeben, wird eine erste Oxidschicht 402 auf der ersten Seite 204 des Wafers 102 abgeschieden. Die erste Oxidschicht 402 wird über der ersten LSN-Dünnschicht 2021 abgeschieden. Ferner kann die erste Oxidschicht 402 in einem oder mehreren Hohlräumen (z. B. dem ersten Hohlraum 3021, dem zweiten Hohlraum 3022 und dem dritten Hohlraum 3023) abgeschieden werden. Wie angegeben, wird die erste Oxidschicht 402, die in dem einen oder den mehreren Hohlräumen abgeschieden wird, über Teilen des Wafers 102 abgeschieden, die von dem einen oder den mehreren Hohlräumen freigelegt werden. Ferner wird die erste Oxidschicht 402 auf den jeweiligen Seiten des einen oder der mehreren Hohlräume, neben den Wafer 102 und neben die erste LSN-Dünnschicht 2021 abgeschieden. Die erste Oxidschicht 402 kann beispielsweise aus Tetraethylorthosilikat (TEOS) bestehen, das auch als Tetraethoxysilan bezeichnet wird. 4 Figure 12 shows a phase of the manufacturing process that includes the deposition of a first oxide layer. According to one embodiment, the deposition of the first oxide layer may include filling the one or more cavities by oxide deposition. As indicated, a first oxide layer 402 is deposited on the first side 204 of the wafer 102 . The first oxide layer 402 is deposited over the first LSN thin layer 202 1 . Further, the first oxide layer 402 may be deposited in one or more cavities (e.g., the first cavity 302 1 , the second cavity 302 2 , and the third cavity 302 3 ). As indicated, the first oxide layer 402 that is deposited in the one or more cavities is deposited over portions of the wafer 102 that are exposed from the one or more cavities. Furthermore, the first oxide layer 402 is deposited on the respective sides of the one or more cavities, adjacent to the wafer 102 and adjacent to the first LSN film 202 1 . The first oxide layer 402 can consist of tetraethyl orthosilicate (TEOS), which is also referred to as tetraethoxysilane, for example.

Das Umätzen des füllenden Oxids (z. B. der ersten Oxidschicht 402) kann in einer nächsten Phase des Herstellungsprozesses durchgeführt werden, wie in 5 dargestellt. Das Umätzen kann das Ätzen der ersten Oxidschicht 402 an einem oder mehreren Abschnitten der ersten Oxidschicht 402 ermöglichen, die sich nicht in den Bereichen befinden, die mit dem einen oder mehreren Hohlräumen (z. B. dem ersten Hohlraum 3021, dem zweiten Hohlraum 3022 und dem dritten Hohlraum 3023) verbunden sind. Ein oder mehrere Abschnitte der ersten Oxidschicht 402, die geätzt werden können, sind beispielsweise mit dem ersten Abschnitt 502, dem zweiten Abschnitt 504, dem dritten Abschnitt 506 und dem vierten Abschnitt 508 bezeichnet. Der erste Abschnitt 502 stellt den Abschnitt zwischen der linken Kante der Vorrichtung (z. B. die linke Kante bei Betrachtung von 5) und dem ersten Hohlraum 3021 dar. Der zweite Abschnitt 504 stellt den Abschnitt zwischen dem ersten Hohlraum 3021 und dem zweiten Hohlraum 3022 dar. Der dritte Abschnitt 506 stellt den Abschnitt zwischen dem zweiten Hohlraum 3022 und dem dritten Hohlraum 3023 dar. Der vierte Abschnitt 508 stellt den Abschnitt zwischen dem dritten Hohlraum 3023 und der rechten Kante der Vorrichtung dar (z. B. die rechte Kante bei Betrachtung von 5).Etching around the filling oxide (e.g. the first oxide layer 402) can be performed in a next phase of the manufacturing process, as shown in FIG 5 shown. The etch-around may allow etching of the first oxide layer 402 at one or more portions of the first oxide layer 402 that are not in the areas connected to the one or more cavities (e.g., the first cavity 302 1 , the second cavity 302 2 , and the third cavity 302 3 ). One or more portions of first oxide layer 402 that may be etched are labeled first portion 502, second portion 504, third portion 506, and fourth portion 508, for example. The first portion 502 represents the portion between the left edge of the device (e.g., the left edge when viewing from 5 ) and the first cavity 302 1. The second portion 504 represents the portion between the first cavity 302 1 and the second cavity 302 2. The third portion 506 represents the portion between the second cavity 302 2 and the third cavity 302 3. The fourth portion 508 represents the portion between the third cavity 302 3 and the right edge of the device (e.g., the right edge when looking at FIG 5 ).

Das Umätzen kann das Entfernen des füllenden Oxids (z. B. der ersten Oxidschicht 402) durch reaktives Ionenätzen (RIE) vor der Durchführung eines CMP-Prozesses einschließen, wie in 6 dargestellt. Während oder nach dem CMP-Prozess verbleiben ein oder mehrere Teile der ersten Oxidschicht 402 in den Bereichen, die dem einen oder den mehreren Hohlräumen (z. B. gefüllten Hohlräumen) entsprechen, wie durch den ersten Hohlraum, der mit der ersten Oxidschicht 4021 gefüllt ist, den zweiten Hohlraum, der mit der ersten Oxidschicht 4022 gefüllt ist, und den dritten Hohlraum, der mit der ersten Oxidschicht 4023 gefüllt ist, angedeutet.The etch-around may include removing the filling oxide (e.g., the first oxide layer 402) by reactive ion etching (RIE) prior to performing a CMP process, as in FIG 6 shown. During or after the CMP process, one or more portions of the first oxide layer 402 remain in the areas corresponding to the one or more cavities (eg, filled cavities) as indicated by the first cavity filled with the first oxide layer 402 1 , the second cavity filled with the first oxide layer 402 2 , and the third cavity filled with the first oxide layer 402 3 .

Die jeweiligen Zentren der vorderen Hohlräume sind durch eine erste gestrichelte Linie 602 für den ersten Hohlraum 3021 und eine zweite gestrichelte Linie 604 für den zweiten Hohlraum 3022 gekennzeichnet.The respective centers of the front cavities are identified by a first dashed line 602 for the first cavity 302 1 and a second dashed line 604 for the second cavity 302 2 .

7 zeigt die Abscheidung des Basisoxids 702 während einer nächsten Stufe des Herstellungsprozesses. Das Basisoxid 702 kann über der ersten LSN-Dünnschicht 2021, über dem ersten Hohlraum, der mit der ersten Oxidschicht 4021 gefüllt ist, über dem zweiten Hohlraum, der mit der ersten Oxidschicht 4022 gefüllt ist, und über dem dritten Hohlraum, der mit der ersten Oxidschicht 4023 gefüllt ist, abgeschieden werden. Das Basisoxid 702 kann z. B. aus TEOS bestehen. 7 FIG. 7 shows the deposition of the base oxide 702 during a next stage of the fabrication process. The base oxide 702 may be deposited over the first LSN film 202 1 , over the first cavity filled with the first oxide layer 402 1 , over the second cavity filled with the first oxide layer 402 2 , and over the third cavity filled with the first oxide layer 402 3 . The base oxide 702 can e.g. B. consist of TEOS.

Es wird darauf hingewiesen, dass die vorderen Hohlräume die kapazitive Kopplung zwischen der Membran und der Rückplatte durch die Masse verringern können. Die vorderen Hohlräume können auch den Signalverlust verringern. Es wird darauf hingewiesen, dass das gezeigte Beispiel einen Entkopplungskondensator enthält, dass aber auch andere Entkopplungskondensatoren an anderen Stellen eingebaut werden können.It should be noted that the front cavities can reduce capacitive coupling between the diaphragm and the backplate through ground. The front cavities can also reduce signal loss. It should be noted that the example shown includes a decoupling capacitor, but other decoupling capacitors can be included in other locations.

8 zeigt die Aufbringung einer Membranschutzschicht (MPL). Die MPL 8021 kann über dem Basisoxid 702 auf der ersten Seite 204 abgeschieden werden. Ferner kann die MPL 8022 über der zweiten LSN-Dünnschicht 2022 auf der zweiten Seite 206 abgeschieden werden. 8th shows the application of a membrane protection layer (MPL). The MPL 802 1 can be deposited over the base oxide 702 on the first side 204 . Furthermore, the MPL 802 2 may be deposited over the second LSN film 202 2 on the second side 206 .

Die MPL 8021 kann eine Polysilizium-Schutzschicht auf der Rückseite (z. B. der ersten Seite 204) sein. Die Dicke der MPL 8021 kann etwa 100 nm betragen. In einigen Ausführungen kann die MPL 8021 weniger als etwa 500 nm betragen. Darüber hinaus kann die MPL 8021 die Kontrolle einer Belüftungslochabmessung ermöglichen (z. B. eine Verschlechterung der Belüftungslochabmessung abmildern), wodurch die Leistung der Grenzfrequenz geschützt wird.The MPL 802 1 may be a protective polysilicon layer on the backside (e.g., the first side 204). The thickness of the MPL 802 1 can be about 100 nm. In some implementations, the MPL 802 1 can be less than about 500 nm. In addition, the MPL 802 1 can enable control of a vent hole dimension (e.g. mitigate deterioration of the vent hole dimension), thereby protecting the cutoff frequency performance.

Die MPL 8021 und/oder die MPL 8022 können die LSN-Membran (z. B. die erste LSN-Dünnschicht 2021, die zweite LSN-Dünnschicht 2022) vor verschiedenen Herstellungsprozessen, einschließlich gepuffertem Oxidätzen (Buffered Oxide Etch, BOE), und vor Hochfrequenz oder sehr hoher Frequenz (vHF) schützen, die in verschiedenen Anwendungssituationen auftreten. Es wird darauf hingewiesen, dass die MPL 8021 und/oder die MPL 8022 eine Interimsschicht ist, die später im Herstellungsprozess entfernt wird.The MPL 802 1 and/or the MPL 802 2 can protect the LSN membrane (eg, the first LSN film 202 1 , the second LSN film 202 2 ) from various manufacturing processes, including buffered oxide etch (BOE), and from high frequency or very high frequency (vHF) encountered in various application situations. It is noted that the MPL 802 1 and/or the MPL 802 2 is an interim layer that will be removed later in the manufacturing process.

Bei oder nach der Abscheidung der MPL 8021 wird die MPL 8021 strukturiert, wie in 9 dargestellt. Die Strukturierung der MPL 8021 kann beinhalten, dass ein Teil der MPL 8021, der sich über dem ersten Hohlraum 3021, über dem zweiten Hohlraum 3022 und über dem Bereich zwischen dem ersten Hohlraum 3021 und dem zweiten Hohlraum 3022 (oder über dem ersten Hohlraum, der mit der ersten Oxidschicht 4021 gefüllt ist, und dem zweiten Hohlraum, der mit der ersten Oxidschicht 4022 gefüllt ist) befindet, erhalten wird. Der Teil der MPL 8021, der erhalten wird, ist als Teil 902 bezeichnet. Beispielsweise erstreckt sich der Teil der MPL 8021, der erhalten bleibt, von etwa einer ersten Seite 904 des ersten Hohlraums, der mit der ersten Oxidschicht 4021 gefüllt ist, bis zu etwa einer zweiten Seite 906 des zweiten Hohlraums, der mit der ersten Oxidschicht 4022 gefüllt ist. Die anderen Abschnitte der MPL 8021 (gekennzeichnet mit Abschnitt 908 und Abschnitt 910) werden während der Strukturierung der MPL 8021 entfernt. Der verbleibende Teil der MPL 8021 (gekennzeichnet durch Abschnitt 902) dient dem Schutz vor einer Überätzung des Nitrids der Membran (das später im Herstellungsprozess abgeschieden wird).At or after the deposition of the MPL 802 1 , the MPL 802 1 is structured as in 9 shown. Patterning the MPL 802 1 may include preserving a portion of the MPL 802 1 overlying the first cavity 302 1 , over the second cavity 302 2 , and over the region between the first cavity 302 1 and the second cavity 302 2 (or over the first cavity filled with the first oxide layer 402 1 and the second cavity filled with the first oxide layer 402 2 ) . will. The portion of MPL 802 1 that is preserved is denoted as portion 902 . For example, the portion of the MPL 802 1 that is preserved extends from about a first side 904 of the first cavity filled with the first oxide layer 402 1 to about a second side 906 of the second cavity filled with the first oxide layer 402 2 . The other sections of MPL 802-1 (labeled section 908 and section 910) are removed during structuring of MPL 802-1 . The remaining part of the MPL 802 1 (denoted by section 902) is used to protect against over-etching of the membrane's nitride (which is deposited later in the manufacturing process).

In einigen Ausführungsformen ist eine Abmessung von Mitte zu Mitte der beiden vorderen Hohlräume (z. B. zwischen der ersten gestrichelten Linie 602 und der zweiten gestrichelten Linie 604) mindestens etwa 20 Mikrometer breit. Das Ätzen der Hohlräume von der Rückseite her ist auf die jeweiligen Zentren der vorderen Hohlräume ausgerichtet (was im Zusammenhang mit 33 noch erläutert wird). Somit können geringfügige Abweichungen, wie z. B. plus oder minus die halbe Abmessung als Toleranz für die Hohlraumposition während des Ätzens, toleriert werden, was die Durchführbarkeit des Herstellungsprozesses ermöglichen kann. So kann eine gewisse Ungenauigkeit während des Herstellungsprozesses und der Ausrichtung an den vorderen Hohlräumen wie hier vorgesehen ausgeglichen werden. Andernfalls könnte die richtige Positionierung der Hohlräume nicht erreicht werden.In some embodiments, a center-to-center dimension of the two front cavities (e.g., between first dashed line 602 and second dashed line 604) is at least about 20 microns wide. Etching the cavities from the back is aligned with the respective centers of the front cavities (which is related to 33 will be explained later). Thus, minor deviations, such as e.g. B. plus or minus half dimension as a tolerance for the cavity position during the etch, can be tolerated, which can allow the feasibility of the manufacturing process. This allows for some inaccuracy during the manufacturing process and alignment to the front cavities as provided herein to be accommodated. Otherwise the correct positioning of the cavities could not be achieved.

10 zeigt die Strukturierung eines Membranstoppers gemäß einer Ausführungsform. Die Strukturierung des Membranstoppers kann das Ätzen des Basisoxids 702 an den Abschnitten umfassen, die nicht von der MPL 8021 bedeckt sind, bzw. an den Abschnitten, die als Abschnitt 908 und Abschnitt 910 angegeben sind (siehe 9). Zum Beispiel können in Abschnitt 908 ein erster Bereich 1002 und ein zweiter Bereich 1004 des Basisoxids 702 entfernt werden. Ferner können im Abschnitt 910 eine Ritzlinie und der Massekontakt auf der rechten Seite (wie in 10 zu sehen) freigelegt werden, was das Ätzen oder Entfernen des Basisoxids 702 in einem dritten Bereich 1006 (in der vergrößerten Ansicht gezeigt), einem vierten Bereich 1008 und einem fünften Bereich 1010 umfassen kann. Die Ätzung kann im Bereich von etwa 0,95 Mikron für die Dimension des Membranstoppers liegen. Die Ätzung sollte bis hinunter zum Nitrid (z. B. der ersten LSN-Dünnschicht 2021) kontrolliert werden, um eine definierte Materialmenge beim Eintritt in den Freilegungsprozess zu erhalten, der gegen Ende des Herstellungsprozesses durchgeführt wird, wie weiter unten noch erläutert wird. 10 shows the structuring of a membrane stopper according to an embodiment. The patterning of the membrane stopper may include etching the base oxide 702 at the portions not covered by the MPL 802 1 or at the portions indicated as portion 908 and portion 910 (see FIG 9 ). For example, in section 908, a first region 1002 and a second region 1004 of base oxide 702 may be removed. Also, in section 910, a scribe line and the ground contact on the right side (as in 10 2) may be exposed, which may include etching or removing the base oxide 702 in a third region 1006 (shown in enlarged view), a fourth region 1008, and a fifth region 1010. FIG. The etch may be on the order of about 0.95 microns for the diaphragm stopper dimension. The etch should be controlled down to the nitride (e.g., the first LSN thin film 202 1 ) in order to obtain a defined amount of material upon entering the exposure process, which is performed towards the end of the fabrication process, as discussed further below.

Der Membranstopper kann in Richtung der Masse (z. B. in Richtung des Wafers 102) ausgehöhlt sein. Eine solche Entfernung des Basisoxids 702 zur Erzeugung des Membranstoppers kann die Spannungen in der LES1 oder im Aufhängungsbereich verringern.The diaphragm stopper may be hollowed out toward the bulk (e.g., toward the wafer 102). Such removal of the base oxide 702 to create the membrane stopper can reduce stresses in the LES1 or the suspension region.

Eine zweite Oxidschicht kann, wie in 11 dargestellt, abgeschieden werden. In einigen Fällen kann die zweite Oxidschicht als Membranstopper-Abstandshalter bezeichnet werden. Zum Beispiel kann ein Teil der zweiten Oxidschicht (gekennzeichnet durch die zweite Oxidschicht 11021) über und neben der MPL 8021 abgeschieden werden. Ferner kann die zweite Oxidschicht 11021 über und neben dem Basisoxid 702 und über der ersten LSN-Dünnschicht 2021 abgeschieden werden. Die zweite Oxidschicht 11021 kann neben der MPL 8021 auf einer ersten Seite der MPL 8021 in der Nähe der ersten Seite 904 des mit der ersten Oxidschicht 4021 gefüllten ersten Hohlraums und auf einer zweiten Seite der MPL 8021 in der Nähe der zweiten Seite 906 des mit der ersten Oxidschicht 4022 gefüllten zweiten Hohlraums abgeschieden werden. Die zweite Oxidschicht 11021 kann neben dem Basisoxid 702 an den Abschnitten abgeschieden werden, an denen das Basisoxid 702 entfernt wurde, wie z. B. an den Abschnitten des Basisoxids, die mindestens eine Wand (oder Seite) des ersten Bereichs 1002, die Wände des zweiten Bereichs 1004, die Wände des dritten Bereichs 1006 (siehe die vergrößerte Ansicht des angezeigten Bereichs in 11), die Wände des vierten Bereichs 1008 und mindestens eine Wand des fünften Bereichs 1010 bilden.A second oxide layer can, as in 11 shown to be deposited. In some cases, the second oxide layer can be referred to as a membrane stopper spacer. For example, a portion of the second oxide layer (indicated by second oxide layer 1102 1 ) may be deposited over and adjacent to MPL 802 1 . Furthermore, the second oxide layer 1102 1 may be deposited over and next to the base oxide 702 and over the first LSN film 202 1 . The second oxide layer 1102 1 may be deposited adjacent to the MPL 802 1 on a first side of the MPL 802 1 proximate the first side 904 of the first cavity filled with the first oxide layer 402 1 and on a second side of the MPL 802 1 proximate the second side 906 of the second cavity filled with the first oxide layer 402 2 . The second oxide layer 1102 1 can be deposited next to the base oxide 702 at the portions where the base oxide 702 has been removed, such as e.g. B. on the portions of the base oxide, the at least one wall (or side) of the first region 1002, the walls of the second region 1004, the walls of the third region 1006 (see the enlarged view of the indicated region in 11 ), the walls of the fourth area 1008 and at least one wall of the fifth area 1010 form.

Ferner kann ein weiterer Teil der zweiten Oxidschicht (gekennzeichnet als die zweite Oxidschicht 11022) auf der zweiten Seite 106 und über der MPL 8021 abgeschieden werden.Furthermore, another portion of the second oxide layer (referred to as the second oxide layer 1102 2 ) can be deposited on the second side 106 and over the MPL 802 1 .

Die zweite Oxidschicht 11021 kann eine Interimsschicht zur Kontrolle des Abstands zwischen der Oberfläche und dem Membranstopper sein. Es wird darauf hingewiesen, dass der Membranstopper so konfiguriert ist, dass er den Abstand zur Oberfläche kontrolliert. Gemäß einigen Ausführungsformen hat der Membranstopper einen Zielabstand von etwa 250 nm (plus oder minus etwa 50 nm). Bei der zweiten Oxidschicht 11021 handelt es sich um eine Oxidschicht, die den Abstand während einer Freilegungsätzung definiert, auf die weiter unten näher eingegangen wird. Die zweite Oxidschicht 11021 (und die zweite Oxidschicht 11022) kann aus Siliziumoxid bestehen, bei dem es sich um ein TS-Oxid handeln kann, das je nach Herstellungsverfahren im einem Bereich von etwa 50 nm bis 100 nm abgeschieden wird. In einigen Ausführungsformen kann die zweite Oxidschicht 11021 (und die zweite Oxidschicht 11022) eine Solldicke von etwa 100 nm aufweisen.The second oxide layer 1102 1 may be an interim layer to control the distance between the surface and the diaphragm stopper. It is noted that the membrane stopper is configured to control the distance to the surface. According to some embodiments, the membrane stopper has a target distance of about 250 nm (plus or minus about 50 nm). The second oxide layer 1102 1 is an oxide layer that defines the spacing during an exposure etch, which will be discussed in more detail below. The second oxide layer 1102 1 (and the second oxide layer 1102 2 ) can consist of silicon oxide, which can be a TS-oxide, which is deposited in a range of approximately 50 nm to 100 nm depending on the manufacturing method. In some embodiments, the second oxide layer 1102 1 (and the second oxide layer 1102 2 ) may have a target thickness of about 100 nm.

12 zeigt die Strukturierung (z. B. das Öffnen) eines ersten lateralen Ätzanschlags (z. B. des lateralen Ätzanschlags 1). Die Strukturierung des lateralen Ätzanschlags kann das Ätzen der zweiten Oxidschicht 11021 und des Basisoxids 702 in einem oder mehreren Bereichen umfassen. Zum Beispiel können die zweite Oxidschicht 11021 und das Basisoxid 702 in einem ersten Bereich 1202 (siehe vergrößerter Teil auf der linken Seite von 12) und in einem zweiten Bereich 1204 (siehe vergrößerter Teil auf der rechten Seite von 12) geätzt werden. Genauer gesagt können die zweite Oxidschicht 11021 und das Basisoxid 702 bis zur ersten LSN-Dünnschicht 2021 heruntergeätzt werden (bzw. das Ätzen kann an dieser Stelle gestoppt werden), wie durch den ersten Bereich 1202 und den zweiten Bereich 1204 angezeigt. Dieses Ätzen kann in einigen Ausführungsformen als Überätzung bezeichnet werden. Während oder nach dem Ätzen kann ein CMP-Prozess an der belichteten ersten LSN-Dünnschicht 2021 durchgeführt werden. Die erste LSN-Dünnschicht 2021 kann in einigen Ausführungsformen eine Dicke von etwa 50 nm aufweisen. 12 FIG. 12 shows the structuring (eg opening) of a first lateral etch stop (eg lateral etch stop 1). The patterning of the lateral etch stop may include etching the second oxide layer 1102 1 and the base oxide 702 in one or more regions. For example, the second oxide layer 1102 1 and the base oxide 702 in a first region 1202 (see enlarged part on the left side of FIG 12 ) and in a second area 1204 (see enlarged part on the right side of 12 ) are etched. More specifically, the second oxide layer 1102 1 and the base oxide 702 can be etched down to the first LSN thin layer 202 1 (or the etching can be stopped at this point), as indicated by the first region 1202 and the second region 1204 . This etch may be referred to as an over etch in some embodiments. A CMP process can be performed on the exposed first LSN thin film 2021 during or after the etching. The first LSN thin film 2021 may have a thickness of about 50 nm in some embodiments.

Der laterale Ätzanschlag kann so strukturiert werden, dass er eine bestimmte Spezifikation für einen Eckenradius erfüllt. Die definierte Spezifikation kann beispielsweise lauten, dass der Eckenradius mehr als etwa 100 nm betragen soll. Der Eckenradiusbereich für den ersten Bereich 1202 wird als erste Ecke 1206 (z. B. ein erster Eckenradius) und der Eckenradiusbereich für den zweiten Bereich 1204 als zweite Ecke 1208 (z. B. ein zweiter Eckenradius) bezeichnet. Die erste Ecke 1206 und die zweite Ecke 1208 stellen die beiden inneren Eckradien dar. Der Ätzprozess kann so gestaltet werden, dass der erforderliche Eckenradius entsteht.The lateral etch stop can be patterned to meet a specific corner radius specification. For example, the specification defined may be that the corner radius should be greater than about 100 nm. The corner radius range for the first region 1202 is referred to as the first corner 1206 (e.g., a first corner radius) and the corner radius range for the second region 1204 is referred to as the second corner 1208 (e.g., a second corner radius). The first corner 1206 and the second corner 1208 represent the two inner corner radii. The etch process can be designed to create the required corner radius.

Optional kann in dieser Phase des Herstellungsprozesses eine zweite LSN-Dünnschicht 2022 zur Verstärkung aufgebracht und geätzt werden (in 12 nicht dargestellt).Optionally, a second LSN thin film 202 2 can be deposited and etched for reinforcement at this stage of the fabrication process (in 12 not shown).

13 zeigt eine optionale Stufe des Herstellungsprozesses, die das Abscheiden und Strukturieren (z.B. Ätzen) einer Nitrid-Verstärkungsschicht umfasst. Zum Beispiel kann die Nitrid-Verstärkungsschicht 13021 (auf der ersten Seite 204) über und neben der zweiten Oxidschicht 11021, über und neben dem Basisoxid 702 und über dem ersten LSN-Dünnfilm 2021 abgeschieden werden. Zum Beispiel kann die Nitrid-Verstärkungsschicht 13021 neben das Basisoxid 702 an Wänden, die für den ersten Bereich 1202 definiert sind, und an Wänden, die für den zweiten Bereich 1204 definiert sind, abgeschieden werden. Ferner kann die Nitrid-Verstärkungsschicht 13021 über der ersten LSN-Dünnschicht 2021 am Boden des ersten Bereichs 1002 und am Boden des fünften Bereichs 1010 abgeschieden werden. 13 FIG. 12 shows an optional stage of the fabrication process that includes depositing and patterning (eg, etching) a nitride reinforcement layer. For example, the nitride reinforcement layer 1302 1 (on the first side 204 ) may be deposited over and adjacent to the second oxide layer 1102 1 , over and adjacent to the base oxide 702 , and over the first LSN thin film 202 1 . For example, the nitride reinforcement layer 1302 1 may be deposited adjacent to the base oxide 702 on walls defined for the first region 1202 and on walls defined for the second region 1204 . Furthermore, the nitride reinforcement layer 1302 1 may be deposited over the first LSN film 202 1 at the bottom of the first region 1002 and at the bottom of the fifth region 1010 .

Diese Phase des Herstellungsverfahrens kann als LSN1-Membranabscheidung bezeichnet werden. Zusätzlich kann eine Nitrid-Verstärkungsschicht 13022 über der zweiten Oxidschicht 11022 auf der zweiten Seite 206 abgeschieden werden.This phase of the manufacturing process can be referred to as LSN1 membrane deposition. Additionally, a nitride reinforcement layer 1302 2 may be deposited over the second oxide layer 1102 2 on the second side 206 .

Ferner kann, wie in 14 dargestellt, eine erste Membran-Nitridschicht abgeschieden werden. Beispielsweise kann die erste Membran-Nitridschicht 14021 über und neben der Nitrid-Verstärkungsschicht 13021 abgeschieden werden. Ferner kann eine weitere erste Membran-Nitridschicht 14022 auf der zweiten Seite 206 über der Nitrid-Verstärkungsschicht 13022 abgeschieden werden. Die erste Membran-Nitridschicht kann eine Membran aus in-Situ-dotiertem Polysilizium (ISDP) sein, die abgeschieden und getempert werden kann.Furthermore, as in 14 shown, a first membrane nitride layer are deposited. For example, the first membrane nitride layer 1402 1 may be deposited over and adjacent to the nitride reinforcement layer 1302 1 . Furthermore, another first membrane nitride layer 1402 2 may be deposited on the second side 206 over the nitride reinforcement layer 1302 2 . The first membrane nitride layer may be an in situ doped polysilicon (ISDP) membrane, which may be deposited and annealed.

15 zeigt eine nächste Stufe des Herstellungsprozesses, die das Ätzen der ersten Membran-Nitridschicht 14021 umfasst. 15 14 shows a next stage of the fabrication process, which includes etching the first membrane nitride layer 1402 1 .

In der ersten Membran-Nitridschicht 14021 wird ein Graben 1502 gebildet (geätzt). Die erste Membran-Nitridschicht 14021 kann beispielsweise bis zu einer Oberseite der Nitrid-Verstärkungsschicht 13021 geätzt werden (nach unten). Der Graben 1502 kann untere Ecken aufweisen, die als eine erste Ecke 1504 und eine zweite Ecke 1506 dargestellt sind. Die Ecken können einen jeweiligen Radius von mehr als 50 nm aufweisen. Die Grabenbreite kann 8 µm oder 4 µm Verstärkungsschicht sein.A trench 1502 is formed (etched) in the first membrane nitride layer 1402 1 . For example, the first membrane nitride layer 1402 1 may be etched to a top (down) of the nitride reinforcement layer 1302 1 . Trench 1502 may have bottom corners, illustrated as first corner 1504 and second corner 1506 . The corners can each have a radius of more than 50 nm. The trench width can be 8 µm or 4 µm reinforcement layer.

Gemäß einiger Implementierungen können weitere Prozesse durchgeführt werden, wie die Definition eines aktiven Elektrodenbereichs und einer Abschirmung. Ein weiterer Prozess kann das Öffnen von Belüftungslöchern im ISDP (8 pm) umfassen. Weiterhin kann der Massekontakt als Donut freigelegt werden. Weiterhin kann die Ritzlinie freigelegt werden, wobei eine Kantenabdeckung auf der Ritzlinie verbleibt. Ein weiterer Prozess kann die Definition einer Chip-ID sein.According to some implementations, additional processes may be performed, such as defining an active electrode area and a shield. Another process may involve opening ventilation holes in the ISDP (8 pm). Furthermore, the ground contact can be exposed as a donut. Furthermore, the scribe line can be exposed leaving an edge covering on the scribe line. Another process can be the definition of a chip ID.

Eine Oxid-Verstärkungsschicht 1602 kann über und neben der ersten Membran-Nitridschicht 14021 und über der Nitrid-Verstärkungsschicht 13021 abgeschieden werden, wie in 16 dargestellt. Dieser Schritt kann auch als Ablagerung der oberen Verstärkungsschicht bezeichnet werden.An oxide reinforcement layer 1602 may be deposited over and adjacent to the first membrane nitride layer 1402 1 and over the nitride reinforcement layer 1302 1 as shown in FIG 16 shown. This step may also be referred to as top reinforcement layer deposition.

17 zeigt die Strukturierung der Oxidverstärkungsschicht 1602. Wie in der Vergrößerung dargestellt, können verschiedene Teile der Oxidverstärkungsschicht 1602 entfernt (z. B. geätzt) werden. Nach dem Ätzen verbleibt der Teil der Oxid-Verstärkungsschicht 1602 am Graben 1502 (im vergrößerten Ausschnitt von 17 mit 1702 bezeichnet). 17 16 shows the patterning of the oxide enhancement layer 1602. As shown in the enlargement, various portions of the oxide enhancement layer 1602 may be removed (e.g., etched). After the etch, the part of the oxide reinforcement layer 1602 remains at the trench 1502 (in the enlarged section of FIG 17 labeled 1702).

Eine nächste Stufe des Herstellungsverfahrens umfasst die Abscheidung einer zweiten Membran-Nitridschicht, wie in 18 dargestellt. Bei der zweiten Membran-Nitridschicht kann es sich gemäß einigen Ausführungsformen um eine LSN-Dünnschicht handeln. Beispielsweise kann die zweite Membran-Nitridschicht 18021 neben und über der ersten Membran-Nitridschicht 14021 abgeschieden werden. Ferner kann die zweite Membran-Nitridschicht 18021 neben und über dem Abschnitt der Oxid-Verstärkungsschicht 1602 über dem Graben 1502 abgeschieden werden. Darüber hinaus kann die zweite Membran-Nitridschicht 18021 über der ersten LSN-Dünnschicht 2021 abgeschieden werden. Ferner kann die zweite Membran-Nitridschicht 18022 über der ersten Membran-Nitridschicht 14022 auf der zweiten Seite 206 des Wafers abgeschieden werden.A next step in the fabrication process involves the deposition of a second membrane nitride layer, as in 18 shown. The second membrane nitride layer may be an LSN film, according to some embodiments. For example, the second membrane nitride layer 1802 1 may be deposited adjacent to and over the first membrane nitride layer 1402 1 . Furthermore, the second membrane nitride layer 1802 1 may be deposited adjacent to and over the portion of the oxide reinforcement layer 1602 over the trench 1502 . In addition, the second membrane nitride layer 1802 1 may be deposited over the first LSN film 202 1 . Furthermore, the second membrane nitride layer 1802 2 may be deposited over the first membrane nitride layer 1402 2 on the second side 206 of the wafer.

19 zeigt die Bildung von einem oder mehreren Belüftungslöchern. Die ein oder mehreren Belüftungslöcher können durch Ätzen durch die zweite Membran-Nitridschicht 18021 und die erste Membran-Nitridschicht 14021 hindurch gebildet werden. Wie dargestellt, können ein oder mehrere Belüftungslöcher gebildet werden, wie durch das erste Belüftungsloch 1902, das zweite Belüftungsloch 1904 und das dritte Belüftungsloch 1906 veranschaulicht. Obwohl drei Belüftungslöcher dargestellt und beschrieben werden, kann in einigen Ausführungsformen eine andere Anzahl von Belüftungslöchern gebildet werden. 19 shows the formation of one or more vent holes. The one or more vent holes may be formed by etching through the second membrane nitride layer 1802 1 and the first membrane nitride layer 1402 1 . As illustrated, one or more vent holes may be formed, as illustrated by first vent hole 1902, second vent hole 1904, and third vent hole 1906. Although three vent holes are illustrated and described, in some embodiments a different number of vent holes may be formed.

Als nächstes wird eine dritte Oxidschicht 2002 abgeschieden, wie in 20 dargestellt. Die dritte Oxidschicht 2002 kann über und neben der zweiten Membran-Nitridschicht 18021 und über der ersten LSN-Dünnschicht 2021 abgeschieden werden (z. B. im ersten Bereich 1002 und im fünften Bereich 1010). Die dritte Oxidschicht kann auch als ein erstes Luftspaltoxid (z. B. Luftspaltoxid 1) bezeichnet werden.Next, a third oxide layer 2002 is deposited as in FIG 20 shown. The third oxide layer 2002 may be deposited over and adjacent to the second membrane nitride layer 1802 1 and over the first LSN film 202 1 (e.g., in the first region 1002 and the fifth region 1010). The third oxide layer may also be referred to as a first air-gap oxide (e.g., air-gap oxide 1).

Die Bildung von Vertiefungen und die Definition des zweiten lateralen Ätzanschlags (LES2) können wie in 21 dargestellt durchgeführt werden. Wie angegeben, können eine oder mehrere Vertiefungen und der zweite laterale Ätzanschlag in der dritten Oxidschicht 2002 gebildet (z. B. freigelegt) werden. Beispielsweise können die eine oder mehreren Vertiefungen und der zweite laterale Ätzanschlag in der dritten Oxidschicht 2002 gebildet (z. B. geätzt) werden. 22 zeigt eine nächste Stufe des Herstellungsprozesses, die das Aufbringen einer vierten Oxidschicht 2202 umfasst. Die vierte Oxidschicht 2202 kann auch als Abscheidung eines Luftspaltoxids 2 bezeichnet werden.The formation of indentations and the definition of the second lateral etch stop (LES2) can be carried out as in 21 shown. As indicated, one or more pits and the second lateral etch stop may be formed (eg, exposed) in the third oxide layer 2002 . For example, the one or more depressions and the second lateral etch stop may be formed (eg, etched) in the third oxide layer 2002 . 22 12 shows a next stage of the manufacturing process, which includes the application of a fourth oxide layer 2202. FIG. The fourth oxide layer 2202 can also be referred to as a deposition of an air-gap oxide 2 .

23 zeigt das Öffnen des zweiten lateralen Ätzanschlagbereichs, was die Strukturierung und das Ätzen umfassen kann. Das Öffnen des zweiten lateralen Ätzanschlagbereichs kann das Ätzen der dritten Oxidschicht 2002 und der vierten Oxidschicht 2202 umfassen. 23 12 shows the opening of the second lateral etch stop region, which may include patterning and etching. Opening the second lateral etch stop region may include etching the third oxide layer 2002 and the fourth oxide layer 2202 .

Die lateralen Ätzanschläge weisen zwei Eckradien auf, die als eine erste Ecke 2302 und eine zweite Ecke 2304 dargestellt sind. Die erste Ecke 2302 kann einen Radius von mehr als etwa 100 nm haben. Die zweite Ecke 2304 kann einen Radius von mehr als 25 nm haben. Darüber hinaus kann eine Stufenbreite 2306 (laterale Stufenbreite) etwa 4 µm betragen. Es wird darauf hingewiesen, dass der Radius in Richtung der Mitte des Mikrofons verläuft (in der Vergrößerung 2308 dargestellt).The lateral etch stops have two corner radii shown as a first corner 2302 and a second corner 2304 . The first corner 2302 can have a radius greater than about 100 nm. The second corner 2304 can have a radius greater than 25 nm. In addition, a step width 2306 (lateral step width) can be about 4 μm. Note that the radius is towards the center of the microphone (shown at magnification 2308).

Das Verfahren zur Bildung der beiden Radien (z. B. an der ersten Ecke 2302 und an der zweiten Ecke 2304) kann ein Zweimaskenverfahren sein. So können beispielsweise die Bereiche an den beiden Außenkanten strukturiert werden. Dann kann Oxid abgeschieden werden. Bei oder nach der Abscheidung des Oxids können die Bereiche an den beiden Innenkanten definiert werden. Auf diese Weise werden zuerst der breite Abschnitt und dann der schmale Graben definiert.The process of forming the two radii (e.g., at the first corner 2302 and at the second corner 2304) may be a two-mask process. For example, the areas on the two outer edges can be structured. Then oxide can be deposited. The areas on the two inner edges can be defined during or after the deposition of the oxide. In this way, first the wide section and then the narrow trench are defined.

24 zeigt die Abscheidung der Rückplatten-Nitrid-Unterschicht 2402, die eine LSN-Unterschicht sein kann. Die Rückplatten-Nitrid-Unterschicht 2402 kann über und neben der vierten Oxidschicht 2202 und neben den entsprechenden Abschnitten der dritten Oxidschicht 2002 abgeschieden werden. 24 Figure 12 shows the deposition of backplate nitride underlayer 2402, which may be an LSN underlayer. The backplate nitride underlayer 2402 may be over and adjacent to the fourth oxide layer 2202 and adjacent to the corresponding Sections of the third oxide layer 2002 are deposited.

Die Rückplatten-Nitrid-Unterschicht 2402 kann die Robustheit bei der LES 2-Spezifikation verbessern, die mehr als etwa 50 nm betragen kann. Die Rückplatten-Nitrid-Unterschicht 2402 kann die Festigkeit der Rückplatte verbessern. Beispielsweise kann die Festigkeit des Nitrids höher sein als die Festigkeit des Polysiliziums in der Rückplatte (z. B. hat das Nitrid beim Biegen eine viel höhere Bruchgrenze als Polysilizium). Daher kann die Nitrid-Unterschicht (z. B. die Rückplatten-Nitrid-Unterschicht 2402) die Festigkeit der Rückplatte verbessern.The backplate nitride underlayer 2402 can improve robustness in the LES 2 specification, which can be greater than about 50 nm. The backplate nitride underlayer 2402 can improve the strength of the backplate. For example, the strength of the nitride may be higher than the strength of the polysilicon in the backplate (e.g., the nitride has a much higher ultimate bending strength than polysilicon). Therefore, the nitride underlayer (e.g., backplate nitride underlayer 2402) can improve the strength of the backplate.

25 zeigt die Stufen eines Herstellungsprozesses für die Abscheidung einer ersten Polysiliziumschicht auf der Rückplatte. Die erste Rückplatten-Polysiliziumschicht 25021 kann über und neben der Rückplatten-Nitrid-Unterschicht 2402 abgeschieden werden. Es kann auch eine Spannungsarmglühung durchgeführt werden. Auf der zweiten Seite 206 kann die erste Rückplatten-Polysiliziumschicht 25021 über der zweiten Membran-Nitridschicht 18022 abgeschieden werden. Die erste Rückplatten-Polysiliziumschicht kann auch als obere Rückplattenschicht bezeichnet werden und ist Teil einer starren Platte. 25 Figure 12 shows the steps of a fabrication process for depositing a first polysilicon layer on the backplate. The first backplate polysilicon layer 2502 1 may be deposited over and adjacent to the backplate nitride underlayer 2402 . Stress relief annealing can also be carried out. On the second side 206, the first backplate polysilicon layer 2502 1 may be deposited over the second membrane nitride layer 1802 2 . The first backplate polysilicon layer may also be referred to as the top backplate layer and is part of a rigid plate.

26 zeigt die Abscheidung, Strukturierung und das Ätzen einer fünften Oxidschicht. Bei der fünften Oxidschicht kann es sich um einen Spannungsverteiler handeln, der auch als oberer Rückplatten-Spannungsverteiler bezeichnet wird. Die fünfte Oxidschicht kann über der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht 2502 abgeschieden und geätzt werden, so dass zwei Teile der fünften Oxidschicht entstehen (bezeichnet als fünfte Oxidschicht 26021 und 26022). Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Spannungsverteiler eine Nitrid-, Oxid- oder eine andere Materialschicht umfassen. 26 shows the deposition, patterning and etching of a fifth oxide layer. The fifth oxide layer may be a stress spreader, also referred to as an upper backplate stress spreader. The fifth oxide layer may be deposited over the first backplate polysilicon layer 2502 and etched to form two portions of the fifth oxide layer (referred to as fifth oxide layer 2602 1 and 2602 2 ). According to some embodiments, the voltage spreader may include a nitride, oxide, or other material layer.

In dieser Phase des Herstellungsprozesses wird eine (schmale) Nitridschicht (z. B. die fünfte Oxidschicht 26021 und 26022) zwischen den beiden Teilen der Rückplatte (z. B. der oberen Rückplatte, wie in 26 beschrieben, und einer zweiten Rückplatten-Schicht, die unten in 27 beschrieben wird) hinzugefügt, um die Biegesteifigkeit an der Aufhängung der Rückplatte zu erhöhen. Der Spannungsverteiler kann dazu beitragen, dass die gesamte Struktur steifer und robuster wird, als sie es ohne den Spannungsverteiler wäre.At this stage of the manufacturing process, a (narrow) nitride layer (e.g. the fifth oxide layer 2602 1 and 2602 2 ) is placed between the two parts of the backplate (e.g. the top backplate, as in 26 described, and a second backplate layer, described below in 27 described) was added to increase the bending stiffness at the backplate hinge. The stress spreader can help make the entire structure stiffer and more robust than it would be without the stress spreader.

Eine zweite Schicht aus Polysilizium (z. B. eine zweite Rückplatten-Polysiliziumschicht 2702) kann abgeschieden werden, um einen zweiten Teil der Rückplatte zu bilden, wie in 27 dargestellt. Die zweite Polysiliziumschicht 2702 kann über der ersten Polysiliziumschicht 2502 und der fünften Oxidschicht (z. B. der fünften Oxidschicht 26021 und 26022) abgeschieden werden. Die erste Rückplatten-Polysiliziumschicht 2502, die fünfte Oxidschicht und die zweite Rückplatten-Polysiliziumschicht können eine starre Platte bilden.A second layer of polysilicon (e.g., a second backplate polysilicon layer 2702) may be deposited to form a second portion of the backplate, as shown in FIG 27 shown. The second polysilicon layer 2702 may be deposited over the first polysilicon layer 2502 and the fifth oxide layer (e.g., fifth oxide layer 2602 1 and 2602 2 ). The first backplate polysilicon layer 2502, the fifth oxide layer, and the second backplate polysilicon layer may form a rigid plate.

28 veranschaulicht die Definition (z. B. Strukturierung) der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht 2502 und der zweiten Rückplatten-Polysiliziumschicht 2702. Zum Beispiel kann das Ätzen der ersten Polysiliziumschicht 2502 und der zweiten Polysiliziumschicht 2702 wie bei 2802 gezeigt durchgeführt werden. Ferner kann eine LSN-Lochstrukturierung durchgeführt werden. 28 12 illustrates the definition (e.g., patterning) of the first backplate polysilicon layer 2502 and the second backplate polysilicon layer 2702. For example, the etch of the first polysilicon layer 2502 and the second polysilicon layer 2702 can be performed as shown at 2802. LSN hole structuring can also be carried out.

Die Integration der Öffnung des Kontakts 1 kann während einer nächsten Stufe des Herstellungsprozesses erfolgen, wie in 29 dargestellt. Das Öffnen des ersten Kontakts kann durch eine Oxid-Ätzung ermöglicht werden. Zum Beispiel kann ein erster Kontakt 2902 über die Oxid-Ätzung zum Wafer 102 freigelegt werden. Weiterhin können die zweiten Kontakte 29041 und 29042 freigelegt werden, um die Öffnung des Kontakts zum Schirmkontakt zu ermöglichen. In einem Beispiel kann das erste Oxid trocken geätzt werden und dann kann die Nitridschicht in einem Muster geätzt werden, um die Membran zu kontaktieren. 30 zeigt eine LSN-Ätzung, bei der ein zweiter Kontakt integriert wird.The integration of the opening of the contact 1 can be done during a next stage of the manufacturing process, as in FIG 29 shown. The opening of the first contact can be enabled by an oxide etch. For example, a first contact 2902 may be exposed to wafer 102 via the oxide etch. Furthermore, the second contacts 2904 1 and 2904 2 can be exposed to allow opening of the contact to the shield contact. In one example, the first oxide can be dry etched and then the nitride layer can be etched in a pattern to contact the membrane. 30 shows an LSN etch in which a second contact is integrated.

31 zeigt die Strukturierung und das Ätzen der Metallabscheidung. Ein oder mehrere Teile des Metalls 3102 können innerhalb eines oder mehrerer zweiter Kontakte 29041 und 29042 abgeschieden werden. Dementsprechend kann das Metall 3102 über und neben der zweiten Rückplatten-Polysiliziumschicht 2702, über der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht 2502 und über der Nitrid-Verstärkungsschicht 13021 und dem ersten LSN-Dünnfilm 2021 (z. B. im ersten Kontakt 2902) abgeschieden werden. Das Metall 3102 kann so geätzt werden, dass nur Teile des Metalls an dem einen oder den mehreren zweiten Kontakten verbleiben. So kann ein erster Teil des Metalls 3102 den Boden und die Seiten des zweiten Kontakts 29041 auskleiden. Ferner kann ein zweiter Teil des Metalls 3102 den Boden und die Seiten des zweiten Kontakts 29042 auskleiden. 31 shows the patterning and etching of the metal deposit. One or more pieces of metal 3102 may be deposited within one or more second contacts 2904 1 and 2904 2 . Accordingly, the metal 3102 may be deposited over and adjacent to the second backplate polysilicon layer 2702, over the first backplate polysilicon layer 2502, and over the nitride reinforcement layer 1302 1 and the first LSN thin film 2021 (e.g., in the first contact 2902). The metal 3102 may be etched such that only portions of the metal remain at the one or more second contacts. Thus, a first portion of metal 3102 may line the bottom and sides of second contact 2904 1 . Furthermore, a second portion of metal 3102 may line the bottom and sides of second contact 2904 2 .

In einer nächsten Phase des Herstellungsprozesses können der Schutz der Vorderseite und das Schleifen durchgeführt werden, wie in 32 dargestellt. Wie angegeben, kann der vorderseitige Oxidschutz 3202 über und neben der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht 2502 und dem Metall 3102 abgeschieden werden. Nach dem Aufbringen des vorderseitigen Oxidschutzes 3202 kann der Wafer auf eine gewünschte Dicke gedünnt werden. So kann der Wafer beispielsweise auf 350 Mikrometer gedünnt werden.In a next phase of the manufacturing process, the protection of the front and the grinding can be carried out, as in 32 shown. As indicated, the front oxide protection 3202 may be deposited over and adjacent to the first backplate polysilicon layer 2502 and the metal 3102. FIG. After applying the front oxide protection 3202, the wafer can be thinned to a desired thickness. For example, the wafer can be thinned down to 350 micrometers.

Als Nächstes können die Rückseiten-Hohlraumdefinition und das Ätzen durchgeführt werden, wie in 33 dargestellt. Wie angegeben, kann auf der Vorderseite ein Resistschutz 3302 angebracht werden. Ferner kann auf der Rückseite (z. B. der zweiten Seite 206) des Wafers ein Hohlraum 3304 definiert werden. Das Definieren des Hohlraums 3304 kann das Strukturieren und Ätzen von Teilen des Wafers 102 und entsprechender Teile der Rückseitenschichten (z. B. der zweiten LSN-Dünnschicht 2022, der MPL 8022, der zweiten Oxidschicht 11022, der Nitrid-Verstärkungsschicht 13022, der ersten Membran-Nitridschicht 14022 und der zweiten Membran-Nitridschicht 18022) umfassen.Next, the backside cavity definition and etching can be performed as in 33 shown. As indicated, a 3302 resist protector can be applied to the front side. A cavity 3304 may also be defined on the back side (e.g., second side 206) of the wafer. Defining the cavity 3304 may include patterning and etching portions of the wafer 102 and corresponding portions of the backside layers (e.g., the second LSN film 202 2 , the MPL 802 2 , the second oxide layer 1102 2 , the nitride reinforcement layer 1302 2 , the first membrane nitride layer 1402 2 , and the second membrane nitride layer 1802 2 ).

Der Hohlraum 3304 kann zwischen den jeweiligen Zentren der vorderen Hohlräume definiert werden (angezeigt durch die erste gestrichelte Linie 602 für den ersten Hohlraum 3021 und die zweite gestrichelte Linie 604 für den zweiten Hohlraum 3022). Gemäß einer optionalen Implementierung kann ein Fotoresist für Xenondifluorid (XeF2) während eines Siliziumentfernungsprozesses beibehalten werden.The cavity 3304 can be defined between the respective centers of the front cavities (indicated by the first dashed line 602 for the first cavity 3021 and the second dashed line 604 for the second cavity 3022). According to an optional implementation, a xenon difluoride (XeF2) photoresist may be retained during a silicon removal process.

34 zeigt eine erste Freilegung der definierten Struktur (z. B. der gemäß 1-33 hergestellten Struktur). Die erste Freilegung (oder anfängliche Freilegung) kann eine Vor-Freilegung durch gepuffertes Oxid-Ätzen (Buffered Oxide Etch, BOE) unter Verwendung von gepuffertem Oxid umfassen, das die Entfernung des Resists an der Vorderseite einschließt, wie in 35 dargestellt. Bei diesem Verfahren kann es sich um ein nasses Vor-Freilegungs-Verfahren handeln. Während der BOE-Vor-Freilegung wird die lange Abmessung im Bereich von 20 Mikron lateral geätzt. Während der BOE-Vor-Freilegung wird die Membran durch das dünne Polysilizium geschützt. Der Begriff „Freilegung“ bedeutet, dass das gesamte Opfermaterial entfernt werden sollte. Wie in 34 dargestellt, wird der Resist entfernt, dann wird im nächsten Schritt die Opferschicht zum Schutz der Membran entfernt. 36 zeigt die Membranschutzschicht. Danach kann eine zweite Freilegung der Struktur ermöglicht werden. Dazu kann die Entfernung des Polysiliziums gehören. Das Polysilizium kann in einem Xenon-Difluorid-Verfahren entfernt werden. Danach wird der Vorderseitenresist entfernt. Weiterhin kann die Struktur mit einer SAM-Schicht (Self-Assembled Monolayer) versehen werden. 34 shows a first exposure of the defined structure (e.g. according to 1-33 fabricated structure). The first exposure (or initial exposure) may include a pre-exposure by Buffered Oxide Etch (BOE) using Buffered Oxide, which includes the removal of the resist on the front side, as in FIG 35 shown. This process can be a wet pre-exposure process. During the BOE pre-exposure, the long dimension in the 20 micron range is laterally etched. During the BOE pre-exposure, the membrane is protected by the thin polysilicon. The term "exposure" means that all sacrificial material should be removed. As in 34 shown, the resist is removed, then in the next step the sacrificial layer is removed to protect the membrane. 36 shows the membrane protective layer. A second exposure of the structure can then be made possible. This may include removing the polysilicon. The polysilicon can be removed in a xenon difluoride process. Thereafter, the front resist is removed. Furthermore, the structure can be provided with a SAM layer (Self-Assembled Monolayer).

37 zeigt ein Beispiel für ein MEMS-Mikrofon 3700 gemäß einer oder mehrerer der hier beschriebenen Ausführungsformen. Dargestellt ist ein vorderer Hohlraum (z. B. der erste Hohlraum 3021 und der zweite Hohlraum 3022), der zur Kontrolle der Biegung einer flexiblen Platte in Richtung des Hohlraums 3304 verwendet wird. Weiterhin berührt sich die flexible Platte nicht am Rand des Hohlraums, wenn sie sich in Richtung des Hohlraums bewegt. Die flexible Platte bewegt sich zum Beispiel oder wird durch eine Druckwelle verformt. Die Kontrolle der Bewegung kann die Robustheit der flexiblen Platte verbessern, wenn sie durch die Druckwelle verformt wird. In einigen Ausführungsformen kann die Druckwelle eine Schwellenamplitude aufweisen. 37 FIG. 37 shows an example of a MEMS microphone 3700 according to one or more embodiments described herein. A front cavity (e.g., first cavity 3021 and second cavity 3022 ) used to control the bending of a flexible panel toward cavity 3304 is shown. Furthermore, the flexible plate does not touch at the edge of the cavity when moving towards the cavity. For example, the flexible plate moves or is deformed by a pressure wave. Controlling the movement can improve the robustness of the flexible plate when it is deformed by the pressure wave. In some embodiments, the pressure wave may have a threshold amplitude.

Zusätzlich können Membranstopper (dargestellt als ein erster Membranstopper 3702 und ein zweiter Membranstopper 3704) bei der Kontrolle der flexiblen Platte helfen. Da das Mikrofon relativ groß sein kann, wirken die vordere Membran und die Membranstopper zusammen, um die Bewegung der flexiblen Platte nach unten zu stoppen oder zu begrenzen. Ebenfalls dargestellt sind ein lateraler Ätzanschlag 3706 und eine rückwärtige Biegekante mit lateralem Ätzanschlag 3708.Additionally, membrane stops (shown as a first membrane stop 3702 and a second membrane stop 3704) can help control the flexible panel. Because the microphone can be relatively large, the front diaphragm and diaphragm stops work together to stop or limit downward movement of the flexible plate. Also shown are a lateral etch stop 3706 and a rear flex edge with lateral etch stop 3708.

Der Schild-TP-Kontakt 3710 und ein Membranknoten (auf TP angehoben) 3712 sind ebenfalls auf dem MEMS-Mikrofon 3700 dargestellt. Eine LSN-Unterschicht 3714 und eine Vertiefung 3716 sind ebenfalls in 37 dargestellt. Im MEMS-Mikrofon 3700 trennt ein Membrangraben das aktive Element und die Abschirmung 3718. Ein vergrabenes Oxid zur Spannungsreduzierung 3720 ist ebenfalls vorhanden. Die parasitäre Reduktion (MEM - Boot) 3722 und der Bulk/Boot-Knoten 3724 sind dargestellt. Das MEMS-Mikrofon 3700 enthält auch eine Oxidmembran auf der oberen Verstärkung 3726.The shield TP contact 3710 and a membrane node (raised to TP) 3712 are also shown on the MEMS microphone 3700. An LSN underlayer 3714 and a recess 3716 are also in 37 shown. In the MEMS microphone 3700, a membrane trench separates the active element and the shield 3718. A buried oxide for stress reduction 3720 is also present. The parasitic reduction (MEM - Boot) 3722 and the bulk/boot node 3724 are shown. The 3700 MEMS Microphone also includes an oxide diaphragm on the 3726 top reinforcement.

38 zeigt ein weiteres Beispiel für ein MEMS-Mikrofon 3800 gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen. Eine wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen. Das MEMS-Mikrofon 3800 kann eine oder mehrere der Komponenten und/oder Funktionen des MEMS-Mikrofons 3700 enthalten und umgekehrt. Das MEMS-Mikrofon 3800 ähnelt dem MEMS-Mikrofon 3700, enthält jedoch nicht die Oxidverstärkung (z. B. die Oxidverstärkung 3726 auf dem Membrangraben). Es wird darauf hingewiesen, dass die perforierte flexible Platte das Signal verbessern kann. Dementsprechend wurde hier eine Verstärkung des Grabens vorgesehen. Die Verstärkung kann aus Oxid, Nitrid oder einem anderen Material bestehen. 38 FIG. 3 shows another example of a MEMS microphone 3800 according to one or more embodiments described herein. Repeated description of similar elements used in other embodiments described herein are omitted for the sake of brevity. MEMS microphone 3800 may include one or more of the components and/or functionality of MEMS microphone 3700 and vice versa. The 3800 MEMS microphone is similar to the 3700 MEMS microphone but does not include the oxide reinforcement (e.g. the 3726 oxide reinforcement on the membrane trench). It is noted that the perforated flexible plate can improve the signal. Accordingly, a reinforcement of the ditch was planned here. The reinforcement can be made of oxide, nitride or other material.

39 zeigt ein weiteres Beispiel für ein MEMS-Mikrofon gemäß einer oder mehrerer der hier beschriebenen Ausführungsformen. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen. Das MEMS-Mikrofon 3900 kann eine oder mehrere der Komponenten und/oder Funktionen des MEMS-Mikrofons 3700, des MEMS-Mikrofons 3800 und umgekehrt umfassen. Das MEMS-Mikrofon 3900 ist ähnlich wie das MEMS-Mikrofon 3800. Allerdings enthält das MEMS-Mikrofon 3900 eine untere LSN-Verstärkung 3902. 39 FIG. 12 shows another example of a MEMS microphone according to one or more embodiments described herein. Repeated description of similar elements used in other embodiments described herein are omitted for the sake of brevity. MEMS microphone 3900 may include one or more of the components and/or functions of MEMS microphone 3700, MEMS microphone 3800, and vice versa returns include. The MEMS microphone 3900 is similar to the MEMS microphone 3800. However, the MEMS microphone 3900 includes a lower LSN gain 3902.

Die einzelnen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften können in jeder geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden.The individual features, structures, or characteristics may be combined in any suitable manner in one or more embodiments.

Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Begriff „oder“ eher ein einschließendes „oder“ bedeuten als ein ausschließendes „oder“.As used in this application, the term "or" is intended to mean an inclusive "or" rather than an exclusive "or".

Darüber hinaus können die verschiedenen Ausführungsformen als Verfahren, Vorrichtung oder Erzeugnis unter Verwendung von Standardprogrammier- und/oder -techniken implementiert werden, um Software, Firmware, Hardware oder eine beliebige Kombination davon zu erzeugen, um einen Computer zur Implementierung des offengelegten Gegenstands zu steuern. Der Begriff „Erzeugnis", wie er hier verwendet wird, soll ein Computerprogramm umfassen, das einem beliebigen computerlesbaren Gerät, maschinenlesbaren Gerät, computerlesbaren Träger, computerlesbaren Medium, maschinenlesbaren Medium, computerlesbaren (oder maschinenlesbaren) Speicher-/Kommunikationsmedium zugänglich ist. Computerlesbare Medien können beispielsweise ein magnetisches Speichermedium, z. B. eine Festplatte, eine Diskette, einen oder mehrere Magnetstreifen, eine optische Platte (z. B. eine Compact Disk (CD), eine digitale Videodisk (DVD), eine Blu-ray Disc™ (BD)), eine Smartcard, ein Flash-Speichergerät (z. B. eine Karte, ein Stick, ein Schlüssellaufwerk) und/oder ein virtuelles Gerät, das ein Speichermedium und/oder eines der oben genannten computerlesbaren Medien nachbildet, umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Natürlich werden Fachleute erkennen, dass viele Modifikationen an dieser Konfiguration vorgenommen werden können, ohne dass der Umfang oder der Geist der verschiedenen Ausführungsformen verlassen wird.Furthermore, the various embodiments may be implemented as a method, apparatus, or product using standard programming and/or techniques to produce software, firmware, hardware, or any combination thereof to control a computer to implement the disclosed subject matter. The term "product" as used herein is intended to include a computer program accessible on any computer-readable device, machine-readable device, computer-readable carrier, computer-readable medium, machine-readable medium, computer-readable (or machine-readable) storage/communications medium. Computer-readable media can include, for example, a magnetic storage medium, e.g. ray Disc™ (BD)), a smart card, a flash memory device (e.g., a card, stick, key drive), and/or a virtual device that emulates a storage medium and/or any of the above computer-readable media, include, but are not limited to Of course, those skilled in the art will appreciate that many modifications can be made to this configuration without departing from the scope or spirit of the various embodiments.

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines mikroelektromechanischen System-Mikrofons (MEMS-Mikrofon), umfassend: Bereitstellen eines Wafers (102); Aufbringen einer Siliziumnitridschicht (202) auf den Wafer (102) ; Abscheiden einer ersten Oxidschicht (402) auf einer Vorderseite des Wafers (102) über der Siliziumnitrid-Dünnschicht (202) und über und neben dem Wafer (102), wobei das Abscheiden neben dem Wafer (102) das Füllen eines oder mehrerer Hohlräume (302) an der Vorderseite des Wafers (102) durch Oxidabscheidung umfasst; Abscheiden einer Membranschutzschicht (802) über der ersten Oxidschicht (402) zwischen einer ersten Seite eines in dem Wafer (102) ausgebildeten ersten Hohlraums (3021) und einer zweiten Seite eines in dem Wafer (102) ausgebildeten zweiten Hohlraums (3022); Abscheiden einer zweiten Oxidschicht (1102) über und neben die Membranschutzschicht (802); Abscheiden einer ersten Membran-Nitridschicht (1402) über der zweiten Oxidschicht (1102); Abscheiden einer Membran-Polysiliziumschicht über der ersten Membran-Nitridschicht (1402); Abscheiden einer zweiten Membran-Nitridschicht (1802) über der Membran-Polysiliziumschicht; Abscheiden einer dritten Oxidschicht (2002) über der zweiten Membran-Nitridschicht (1802); Abscheiden einer vierten Oxidschicht (2202) über der dritten Oxidschicht (2002); Öffnen eines lateralen Ätzanschlagbereichs durch Ätzten der dritten Oxidschicht (2002) und der vierten Oxidschicht (2202) ; Abscheiden einer Rückplatten-Nitrid-Unterschicht (2402) über und neben der vierten Oxidschicht (2202) und benachbart zu der dritten Oxidschicht (2002); Abscheiden einer ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht (2502) über und neben der Rückplatten-Nitrid-Unterschicht (2402); Abscheiden einer fünften Oxidschicht (2602) auf Abschnitten der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht (2502); Abscheiden einer zweiten Rückplatten-Polysiliziumschicht (2702) über der fünften Oxidschicht (2602) und der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht (2502); Abscheiden von Metall (3102) über der zweiten Rückplatten-Polysiliziumschicht (2702) und über der ersten Rückplatten-Polysiliziumschicht (2502); Aufbringen eines Resistschutzes (3302) auf der Vorderseite; Definieren eines Hohlraums (3304) auf einer Rückseite des Wafers (102), was zu einer definierten Struktur führt; Durchführen eines ersten Freilegungsschrittes der definierten Struktur an der Vorderseite des Wafers (102), wobei zumindest der Resistschutz (3302) entfernt wird; Entfernen der Membranschutzschicht (802); Durchführen eines zweiten Freilegungsschrittes der definierten Struktur, wobei zumindest Polysilizium entfernt wird; und Abscheiden einer selbstorganisierenden Monoschichtbeschichtung.A method of manufacturing a microelectromechanical system (MEMS) microphone, comprising: providing a wafer (102); applying a silicon nitride layer (202) to the wafer (102); depositing a first oxide layer (402) on a front side of the wafer (102) over the silicon nitride film (202) and over and adjacent to the wafer (102), wherein depositing adjacent to the wafer (102) includes filling one or more cavities (302) on the front side of the wafer (102) by oxide deposition; depositing a membrane protection layer (802) over the first oxide layer (402) between a first side of a first cavity (302 1 ) formed in the wafer (102) and a second side of a second cavity (302 2 ) formed in the wafer (102); depositing a second oxide layer (1102) over and adjacent the membrane protection layer (802); depositing a first membrane nitride layer (1402) over the second oxide layer (1102); depositing a membrane polysilicon layer over the first membrane nitride layer (1402); depositing a second membrane nitride layer (1802) over the membrane polysilicon layer; depositing a third oxide layer (2002) over the second membrane nitride layer (1802); depositing a fourth oxide layer (2202) over the third oxide layer (2002); opening a lateral etch stop region by etching the third oxide layer (2002) and the fourth oxide layer (2202); depositing a backplate nitride underlayer (2402) over and adjacent to the fourth oxide layer (2202) and adjacent to the third oxide layer (2002); depositing a first backplate polysilicon layer (2502) over and adjacent the backplate nitride underlayer (2402); depositing a fifth oxide layer (2602) on portions of the first backplate polysilicon layer (2502); depositing a second backplate polysilicon layer (2702) over the fifth oxide layer (2602) and the first backplate polysilicon layer (2502); depositing metal (3102) over the second backplate polysilicon layer (2702) and over the first backplate polysilicon layer (2502); applying a resist protection (3302) to the front side; defining a cavity (3304) on a back side of the wafer (102) resulting in a defined structure; performing a first step of exposing the defined structure on the front side of the wafer (102), wherein at least the resist protection (3302) is removed; removing the membrane protective layer (802); performing a second step of exposing the defined structure, removing at least polysilicon; and depositing a self-assembled monolayer coating. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: vor der Abscheidung der ersten Membran-Nitridschicht (1402), Abscheiden einer Nitrid-Verstärkungsschicht (1302) über und neben der zweiten Oxidschicht (1102); und Strukturieren der Nitrid-Verstärkungsschicht (1302).procedure after claim 1 further comprising: prior to depositing the first membrane nitride layer (1402), depositing a nitride reinforcement layer (1302) over and adjacent the second oxide layer (1102); and patterning the nitride reinforcement layer (1302). Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Abscheiden einer Oxidverstärkungsschicht (1602) vor dem Abscheiden der zweiten Membran-Nitridschicht (1802); und Strukturieren der Oxidverstärkungsschicht (1602).procedure after claim 1 , further comprising: depositing an oxide enhancement layer (1602) before depositing the second membrane nitride layer (1802); and patterning the oxide enhancement layer (1602). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abscheiden der Membran-Polysiliziumschicht ferner das Strukturieren der Membran-Polysiliziumschicht und eines Bereichs der Membran-Polysiliziumschicht umfasst.procedure after claim 1 , wherein depositing the membrane polysilicon layer further comprises patterning the membrane polysilicon layer and a portion of the membrane polysilicon layer. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Definieren das Bilden eines oder mehrerer Belüftungslöcher (1902, 1904, 1906) und einer aktiven Elektrode umfasst.procedure after claim 4 , wherein the defining comprises forming one or more vent holes (1902, 1904, 1906) and an active electrode. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abscheiden der zweiten Oxidschicht (1102) ferner das Öffnen eines ersten lateralen Ätzanschlags (1202, 1204) umfasst, wobei ein Eckenradius des ersten lateralen Ätzanschlags (1202, 1204) mehr als 100 Nanometer beträgt.procedure after claim 1 , wherein depositing the second oxide layer (1102) further comprises opening a first lateral etch stop (1202, 1204), wherein a corner radius of the first lateral etch stop (1202, 1204) is greater than 100 nanometers. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abscheiden der vierten Oxidschicht (2202) das Öffnen eines lateralen Ätzanschlags umfasst, was das Ätzen eines ersten Eckenradius (2302) und eines zweiten Eckenradius (2304) umfasst, wobei eine Stufenbreite (2306) zwischen dem ersten Eckenradius (2302) und dem zweiten Eckenradius (2304) weniger als 4 Mikrometer beträgt.procedure after claim 1 wherein depositing the fourth oxide layer (2202) comprises opening a lateral etch stop which comprises etching a first corner radius (2302) and a second corner radius (2304), wherein a step width (2306) between the first corner radius (2302) and the second corner radius (2304) is less than 4 microns. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Ätzen des ersten Eckenradius (2302) das Ätzen des ersten Eckenradius (2302) auf einen Radius von mehr als 100 Nanometern umfasst.procedure after claim 7 , wherein etching the first corner radius (2302) comprises etching the first corner radius (2302) to a radius greater than 100 nanometers. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Ätzen des zweiten Eckenradius (2304) das Ätzen des zweiten Eckenradius (2304) auf einen Radius von mehr als 25 Nanometern umfasst.procedure after claim 7 , wherein etching the second corner radius (2304) comprises etching the second corner radius (2304) to a radius greater than 25 nanometers. Mikroelektromechanische Mikrofonvorrichtung (3700, 3800, 3900), die gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist.Microelectromechanical microphone device (3700, 3800, 3900) made according to the method of any one of Claims 1 until 9 is made.
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