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
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.
- 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:
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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.
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- Various non-limiting embodiments are described in more detail with reference to the accompanying drawings:
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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.
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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
Wie in
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
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.
Das Umätzen des füllenden Oxids (z. B. der ersten Oxidschicht 402) kann in einer nächsten Phase des Herstellungsprozesses durchgeführt werden, wie in
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
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
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.
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
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
Bei oder nach der Abscheidung der MPL 8021 wird die MPL 8021 strukturiert, wie in
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
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
Eine zweite Oxidschicht kann, wie in
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
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.
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
Optional kann in dieser Phase des Herstellungsprozesses eine zweite LSN-Dünnschicht 2022 zur Verstärkung aufgebracht und geätzt werden (in
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
Ferner kann, wie in
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
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
Eine nächste Stufe des Herstellungsverfahrens umfasst die Abscheidung einer zweiten Membran-Nitridschicht, wie in
Als nächstes wird eine dritte Oxidschicht 2002 abgeschieden, wie in
Die Bildung von Vertiefungen und die Definition des zweiten lateralen Ätzanschlags (LES2) können wie in
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
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
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
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
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
Die Integration der Öffnung des Kontakts 1 kann während einer nächsten Stufe des Herstellungsprozesses erfolgen, wie in
In einer nächsten Phase des Herstellungsprozesses können der Schutz der Vorderseite und das Schleifen durchgeführt werden, wie in
Als Nächstes können die Rückseiten-Hohlraumdefinition und das Ätzen durchgeführt werden, wie in
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
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
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
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.
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