DE112015000737T5 - Dotierte Substratregionen in MEMS-Mikrofonen - Google Patents

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DE112015000737T5
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Abstract

Systeme und Verfahren zum Verhindern elektrischen Leckens in einem MEMS-Mikrofon. In einer Ausführungsform umfasst das MEMS-Mikrofon ein Halbleitersubstrat, eine Elektrode, eine erste Isolierschicht und eine dotierte Region. Die erste Isolierschicht ist zwischen der Elektrode und dem Halbleitersubstrat ausgebildet. Die dotierte Region ist in zumindest einem Abschnitt des Halbleitersubstrats ausgebildet, bei dem das Halbleitersubstrat in Kontakt mit der ersten Isolierschicht ist. Die dotierte Region ist auch mit der Elektrode elektrisch gekoppelt.

Description

  • VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/973.507, eingereicht am 1. April 2014 und betitelt mit „DOTIERTE SUBSTRATREGIONEN IN MEMS-MIKROFONEN“, deren gesamter Inhalt hierin durch Verweis aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND
  • Ausführungsformen der Erfindung betreffen das Verhindern elektrischen Leckens zwischen einem Halbleitersubstrat und einer Elektrode in einem MEMS-Mikrofon.
  • In einem MEMS-Mikrofon erzeugt die Überlappung einer Elektrode (z.B. bewegbare Membran, feststehende Frontplatte) mit einem Halbleitersubstrat Anfälligkeit für elektrisches Lecken von nichtisolierenden Teilchen (oder andere Formen von Lecken), die in Kontakt mit den Oberflächen beider Komponenten kommen. Isolierende Schutzbeschichtungen werden typischerweise auf MEMS-Mikrofone aufgebracht, um elektrisches Lecken/Kurzschlüsse zu vermeiden. Allerdings können durch nichtisolierende Teilchen herbeigeführte Leiterbahnen während des Herstellverfahrens vor der Abscheidung jeglicher Beschichtungen erzeugt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine Ausführungsform der Erfindung stellt ein MEMS-Mikrofon bereit. Das MEMS-Mikrofon umfasst ein Halbleitersubstrat, eine Elektrode, eine erste Isolierschicht und eine dotierte Region. Die dotierte Region ist in zumindest einem Abschnitt des Halbleitersubstrats implantiert, bei dem das Halbleitersubstrat in Kontakt mit der ersten Isolierschicht ist. Die dotierte Region ist mit der Elektrode elektrisch gekoppelt. In manchen Implementierungen umfasst das Halbleitersubstrat N-Typ-Majoritätsträger und die dotierte Region umfasst P-Typ-Majoritätsträger. In weiteren Implementierungen umfasst das Halbleitersubstrat P-Typ-Majoritätsträger und die dotierte Region umfasst N-Typ-Majoritätsträger. In manchen Implementierungen umfasst die Elektrode zumindest einen Typ von Elektrode, der aus der aus einer bewegbaren Elektrode und einer feststehenden Elektrode bestehenden Gruppe ausgewählt ist. In manchen Implementierungen umfasst das MEMS-Mikrofon ferner eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung. In manchen Implementierungen ist die dotierte Region mit der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung elektrisch gekoppelt. In weiteren Implementierungen ist die dotierte Region mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung gekoppelt, die außerhalb des MEMS-Mikrofons angeordnet ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist ein MEMS-Mikrofon mit zwei Isolierschichten bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst das MEMS-Mikrofon ein Halbleitersubstrat, eine Elektrode, eine erste Isolierschicht, eine dotierte Region und eine zweite Isolierschicht. Die dotierte Region ist in zumindest einem Abschnitt des Halbleitersubstrats implantiert, bei dem das Halbleitersubstrat in Kontakt mit der ersten Isolierschicht ist. Die dotierte Region ist mit der Elektrode elektrisch gekoppelt. Die zweite Isolierschicht ist zwischen dem Halbleitersubstrat und der dotierten Region ausgebildet. Die dotierte Region umfasst eine erste Vielzahl von Majoritätsträgern und das Halbleitersubstrat umfasst eine zweite Vielzahl von Majoritätsträgern. Die erste Vielzahl von Majoritätsträgern und die zweite Vielzahl von Majoritätsträgern umfassen zumindest einen Typ von Majoritätsträgern, der aus einer aus P-Typ-Majoritätsträgern und N-Typ-Majoritätsträgern bestehenden Gruppe ausgewählt ist. In manchen Implementierungen ist die erste Vielzahl von Majoritätsträgern derselbe Typ von Majoritätsträgern wie die zweite Vielzahl von Majoritätsträgern. In weiteren Implementierungen ist die erste Vielzahl von Majoritätsträgern ein anderer Typ von Majoritätsträgern als die zweite Vielzahl von Majoritätsträgern.
  • Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Verhindern elektrischen Leckens in einem MEMS-Mikrofon bereit. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Ausbilden einer ersten Isolierschicht zwischen einem Halbleitersubstrat und einer Elektrode. Das Verfahren umfasst auch das Implantieren einer dotierten Region in das Halbleitersubstrat, sodass die dotierte Region in zumindest einem Abschnitt des Halbleitersubstrats, bei dem das Halbleitersubstrat in Kontakt mit der ersten Isolierschicht ist, bereitgestellt ist. Das Verfahren umfasst ferner das elektrische Koppeln der Elektrode mit der dotierten Region. In manchen Implementierungen umfasst das Verfahren auch das Implementieren von P-Typ-Majoritätsträgern in die dotierte Region und von N-Typ-Majoritätsträgern in das Halbleitersubstrat. In weiteren Implementierungen umfasst das Verfahren auch das Implementieren von N-Typ-Majoritätsträgern in die dotierte Region und von P-Typ-Majoritätsträgern in das Halbleitersubstrat. In manchen Implementierungen umfasst die Elektrode zumindest einen Typ von Elektrode, der aus einer aus einer bewegbaren Elektrode und einer feststehenden Elektrode bestehenden Gruppe ausgewählt ist. In manchen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner das elektrische Koppeln der dotierten Region mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, die innerhalb des MEMS-Mikrofons angeordnet ist. In weiteren Implementierungen umfasst das Verfahren ferner das elektrische Koppeln der dotierten Region mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, die außerhalb des MEMS-Mikrofons angeordnet ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung auch ein Verfahren zum Verhindern elektrischen Leckens in einem MEMS-Mikrofon durch Verwendung von unter anderem zwei Isolierschichten bereit. In einem Beispiel umfasst das Verfahren das Ausbilden einer ersten Isolierschicht zwischen einerm Halbleitersubstrat und einer Elektrode. Das Verfahren umfasst auch das Implantieren einer dotierten Region in das Halbleitersubstrat, sodass die dotierte Region in zumindest einem Abschnitt des Halbleitersubstrats, bei dem das Halbleitersubstrat in Kontakt mit der ersten Isolierschicht ist, bereitgestellt ist. Das Verfahren umfasst ferner das elektrische Koppeln der Elektrode mit der dotierten Region. Das Verfahren umfasst auch das Ausbilden einer zweiten Isolierschicht zwischen dem Halbleitersubstrat und der dotierten Region. In manchen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner das Implantieren einer ersten Vielzahl von Majoritätsträgern in die dotierte Region und einer zweiten Vielzahl von Majoritätsträgern in das Halbleitersubstrat. Die erste Vielzahl von Majoritätsträgern und die zweite Vielzahl von Majoritätsträgern umfassen zumindest einen Typ von Majoritätsträgern, der aus einer aus P-Typ-Majoritätsträgern und N-Typ-Majoritätsträgern bestehenden Gruppe ausgewählt ist. In manchen Implementierungen ist die erste Vielzahl von Majoritätsträgern derselbe Typ von Majoritätsträgern wie die zweite Vielzahl von Majoritätsträgern. In weiteren Implementierungen ist die erste Vielzahl von Majoritätsträgern ein anderer Typ von Majoritätsträgern als die zweite Vielzahl von Majoritätsträgern.
  • Weitere Aspekte der Erfindung erschließen sich durch Berücksichtigung der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine seitliche Schnittdarstellung eines herkömmlichen MEMS-Mikrofons.
  • 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs von 1.
  • 3 ist eine seitliche Schnittdarstellung eines MEMS-Mikrofons umfassend eine dotierte Region.
  • 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs von 3.
  • 5 ist eine seitliche Schnittdarstellung eines MEMS-Mikrofons umfassend eine dotierte Region.
  • 6 ist eine seitliche Schnittdarstellung eines MEMS-Mikrofons umfassend eine SOI-Schicht.
  • 7 ist eine seitliche Schnittdarstellung eines MEMS-Mikrofons umfassend eine SOI-Schicht.
  • 8 ist eine seitliche Schnittdarstellung eines MEMS-Mikrofons umfassend eine ASIC.
  • 9 ist eine Ansicht auf Systemebene eines MEMS-Mikrofons und einer ASIC.
  • 10 ist eine seitliche Schnittdarstellung eines MEMS-Mikrofons umfassend eine dotierte Region.
  • 11 ist eine seitliche Schnittdarstellung eines MEMS-Mikrofons umfassend eine dotierte Region.
  • 12 ist eine seitliche Schnittdarstellung eines MEMS-Mikrofons umfassend eine dotierte Region.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Bevor jegliche Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben werden, versteht es sich, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die in der folgenden Beschreibung dargelegten oder in den folgenden Zeichnungen veranschaulichten Konstruktionsdetails und Anordnung der Komponenten beschränkt ist. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen umfassen und auf verschiedene Weisen praktisch umgesetzt und durchgeführt werden.
  • Es versteht sich auch, dass die hierin verwendete Phraseologie und Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient und nicht als einschränkend angesehen werden sollte. Die Verwendung von „einschließlich“, „umfassend“ oder „aufweisend“ und Variationen davon soll hierin die darauf bezogenen Elemente und Äquivalente davon sowie zusätzliche Elemente umfassen. Die Begriffe „montiert“, „verbunden“ und „gekoppelt“ werden breit verwendet und umfassen sowohl direktes als auch indirektes Montieren, Verbinden und Koppeln. Ferner sind „verbunden“ und „gekoppelt“ nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt und können elektrische Verbindungen oder Kopplungen, ob direkt oder indirekt, umfassen.
  • Es gilt auch anzumerken, dass eine Vielzahl von verschiedenen Strukturkomponenten eingesetzt werden kann, um die Erfindung zu implementieren. Darüber hinaus sollen, wie in den folgenden Absätzen beschrieben, die in den Zeichnungen veranschaulichten spezifischen Konfigurationen Ausführungsformen der Erfindung exemplifizieren. Alternative Konfigurationen sind möglich.
  • 1 veranschaulicht ein herkömmliches MEMS-Mikrofon 100. Das herkömmliche MEMS-Mikrofon 100 umfasst eine bewegbare Elektrode 105 (z.B. eine Membran), eine feststehende Elektrode 110 (z.B. Frontplatte), ein Halbleitersubstrat 115, eine erste Isolierschicht 120, eine zweite Isolierschicht 125 und eine dritte Isolierschicht 130. Die bewegbare Elektrode 105 überlappt sich mit dem Halbleitersubstrat 115. Diese Überlappung erzeugt einen Spalt 135 zwischen der bewegbaren Elektrode 105 und dem Halbleitersubstrat 115. Der Spalt 135 erzeugt eine Anfälligkeit für elektrisches Lecken von nichtisolierenden Teilchen, die mit den Oberflächen beider Komponenten in Kontakt kommen, und für andere Formen von Lecken. Nichtisolierende Teilchen umfassen beispielsweise kleine Fragmente oder dünn freigesetzte Balken von Silicium von einer Seitenwand eines Lochs in dem Halbleitersubstrat 115 und organische Teilchen von Fotolack, der in der Herstellung des MEMS-Mikrofons 100 verwendet wird.
  • 2 ist eine vergrößerte Ansicht von Bereich 140 in 1. Wie in 2 veranschaulicht, wurde eine isolierende Schutzschicht 145 auf den Spalt 135 aufgetragen. Allerdings ist ein nichtisolierendes Teilchen 150 zwischen der bewegbaren Elektrode 105 und dem Halbleitersubstrat 115 gefangen, was einen Kurzschluss auslöst.
  • Ein MEMS-Mikrofon 300 umfasst unter anderen Komponenten eine bewegbare Elektrode 305, eine feststehende Elektrode 310, ein Halbleitersubstrat 315, eine erste Isolierschicht 320, eine dotierte Region 325, eine dielektrische Zwischenmetall(„IMD“)-Schicht 330 und eine Passivierungsschicht 335, wie in 3 veranschaulicht. Die bewegbare Elektrode 305 überlappt sich mit dem Halbleitersubstrat 315. Die feststehende Elektrode 310 ist oberhalb der bewegbaren Elektrode 305 angeordnet. In manchen Implementierungen umfasst die erste Isolierschicht 320 ein Feldoxid. In weiteren Implementierungen umfasst die erste Isolierschicht 320 einen anderen Typ von Oxid. Beispielsweise kann die erste Isolierschicht 320 ein wärme- oder plasmabasiertes Oxid (z.B. Oxid von chemischer Gasphasenabscheidung mit Niederdruck, Oxid von plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung) umfassen. Die IMD-Schicht 330 ist zwischen der bewegbaren Elektrode 305 und der feststehenden Elektrode 310 angeordnet. Die IMD-Schicht 330 isoliert Metallleitungen in einem CMOS-Verfahren elektrisch. In manchen Implementierungen umfasst die IMD-Schicht 330 undotiertes Tetraethylorthosilicat. Die Passivierungsschicht 335 ist an die IMD-Schicht 330 angrenzend angeordnet und ist mit der feststehenden Elektrode 310 gekoppelt. Die Passivierungsschicht 335 schützt die Oxide vor Verunreinigung und Feuchtigkeit. Verunreinigung und Feuchtigkeit verursachen Stromlecken und verschlechtern die elektrische Leistungsfähigkeit von Transistoren, Kondensatoren etc. In manchen Implementierungen umfasst die Passivierungsschicht 335 Siliciumnitrid. In weiteren Implementierungen umfasst die Passivierungsschicht 335 Siliciumdioxid.
  • Auf die bewegbare Elektrode 305 einwirkende Schall- und Umgebungsdrucke führen Bewegung der bewegbaren Elektrode 305 in Richtung der Pfeile 345 und 350 herbei. Eine Bewegung der bewegbaren Elektrode 305 relativ zu der feststehenden Elektrode 310 führt Änderungen in einer Kapazität zwischen der bewegbaren Elektrode 305 und der feststehenden Elektrode 310 herbei. Diese sich verändernde Kapazität erzeugt ein elektrisches Signal, das ein Indikator für die auf die bewegbare Elektrode 305 einwirkenden Schall- und Umgebungsdrucke ist.
  • 4 ist eine vergrößerte Ansicht von Bereich 340 in 3. Die dotierte Region 325 ist derart in das Halbleitersubstrat 315 implantiert, dass sie in Kontakt mit der ersten Isolierschicht 320 ist. Die dotierte Region 325 ist mit der bewegbaren Elektrode 305 elektrisch gekoppelt. Das Halbleitersubstrat 315 enthält P-Typ-Majoritätsträger und die dotierte Region 325 enthält N-Typ-Majoritätsträger. In manchen Implementierungen enthält die dotierte Region 325 eine Konzentration von etwa 1 × 1016 cm–3 N-Typ-Majoritätsträgern. In manchen Implementierungen enthält das Halbleitersubstrat 315 N-Typ-Majoritätsträger und die dotierte Region 325 enthält P-Typ-Majoritätsträger. In manchen Implementierungen enthält die dotierte Region 325 eine Konzentration von etwa 1 × 1016 cm–3 P-Typ-Majoritätsträgern. Die dotierte Region 325 verhindert, dass ein nichtisolierendes Teilchen 345 Leckpfade in dem Spalt 350 zwischen der bewegbaren Elektrode 305 und dem Halbleitersubstrat 315 erzeugt. P-Typ-Majoritätsträger umfassen beispielsweise Bor, Aluminium und jegliches andere Element der Gruppe III im Periodensystem. N-Typ-Majoritätsträger umfassen beispielsweise Phosphor, Arsen und jegliches andere Element der Gruppe V im Periodensystem.
  • Die Konzentration von Majoritätsträgern und die Tiefe der dotierten Region 325 beeinflusst die maximale Spannung und nichtisolierende Teilchengröße, von der die dotierte Region 325 in der Lage ist, elektrisches Lecken zu verhindern. Beispielsweise ist eine 12 Mikrometer tiefe dotierte Region 325 enthaltend N-Typ-Majoritätsträger in der Lage, bis zu 100 Volt elektrischen Leckens zu verhindern. In 4 ist die Größe des nichtisolierenden Teilchens 345 zu klein, um einen Leckpfad zwischen der bewegbaren Elektrode 305 und dem Halbleitersubstrat 315 zu erzeugen. 5 veranschaulicht ein nichtisolierendes Teilchen 355, das groß genug ist, um einen Leckpfad zwischen der bewegbaren Elektrode 305 und dem Halbleitersubstrat 315 zu erzeugen.
  • In manchen Implementierungen umfasst ein MEMS-Mikrofon 600 unter anderen Komponenten eine bewegbare Elektrode 605, eine feststehende Elektrode 610, ein Halbleitersubstrat 615, eine erste Isolierschicht 620, eine dotierte Region 625, eine IMD-Schicht 630, eine Passivierungsschicht 635 und eine zweite Isolierschicht 640, wie in 6 veranschaulicht. Die bewegbare Elektrode 605 ist mit der dotierten Region 625 elektrisch gekoppelt. Die erste Isolierschicht 620 umfasst ein Feldoxid. Die zweite Isolierschicht umfasst einen Silicium-auf-Isolator(„SOI“)-Wafer. Die zweite Isolierschicht 640 ist zwischen dem Halbleitersubstrat 615 und der dotierten Region 625 abgeschieden. Die zweite Isolierschicht 640 stellt elektrische Isolierung zwischen dem Halbleitersubstrat 615 und der dotierten Region 625 bereit. Sowohl das Halbleitersubstrat 615 als auch die dotierte Region 625 enthalten P-Typ-Majoritätsträger. In manchen Implementierungen enthalten sowohl das Halbleitersubstrat 615 als auch die dotierte Region 625 N-Typ-Majoritätsträger.
  • In manchen Implementierungen umfasst ein MEMS-Mikrofon 700 unter anderen Komponenten eine bewegbare Elektrode 705, eine feststehende Elektrode 710, ein Halbleitersubstrat 715, eine erste Isolierschicht 720, eine dotierte Region 725, eine IMD-Schicht 730, eine Passivierungsschicht 735 und eine zweite Isolierschicht 740, wie in 7 veranschaulicht. Die bewegbare Elektrode 705 ist mit der dotierten Region 725 elektrisch gekoppelt. Die erste Isolierschicht 720 umfasst ein Feldoxid. Die zweite Isolierschicht 740 umfasst einen SOI-Wafer. Das Halbleitersubstrat 715 enthält P-Typ-Majoritätsträger und die dotierte Region 725 enthält N-Typ-Majoritätsträger. In manchen Implementierungen enthält das Halbleitersubstrat 715 N-Typ-Majoritätsträger und die dotierte Region 725 enthält P-Typ-Majoritätsträger.
  • In manchen Implementierungen umfasst ein MEMS-Mikrofon 800 unter anderen Komponenten eine bewegbare Elektrode 805, eine feststehende Elektrode 810, ein Halbleitersubstrat 815, eine erste Isolierschicht 820, eine dotierte Region 825, eine IMD-Schicht 830, eine Passivierungsschicht 835 und eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung („ASIC“) 840, wie in 8 veranschaulicht. Die bewegbare Elektrode 805 ist mit der dotierten Region 825 elektrisch gekoppelt. Die erste Isolierschicht 820 umfasst ein Feldoxid. Die ASIC 840 ist beispielsweise im MEMS-Mikrofon 800 in der IMD-Schicht 830 integriert. Die ASIC 840 ist mit der dotierten Region 825 elektrisch gekoppelt. Die dotierte Region 825 kann parasitäre Erscheinungen (z.B. Kapazität) zwischen der dotierten Region 825 und dem Halbleitersubstrat 815 einleiten. In manchen Implementierungen ist die ASIC 840 konfiguriert, die hinzugefügten parasitären Erscheinungen zu unterstützen. In manchen Implementierungen ist die ASIC 840 von dem MEMS-Mikrofon 800 getrennt, wie in 9 veranschaulicht.
  • In manchen Implementierungen umfasst ein MEMS-Mikrofon 1000 unter anderen Komponenten eine bewegbare Elektrode 1005, eine feststehende Elektrode 1010, ein Halbleitersubstrat 1015, eine erste Isolierschicht 1020, eine dotierte Region 1025, eine IMD-Schicht 1030 und eine Passivierungsschicht 1035, wie in 10 veranschaulicht. Die erste Isolierschicht 1020 umfasst ein Feldoxid. Die feststehende Elektrode 1010 überlappt sich mit dem Halbleitersubstrat 1015. Die bewegbare Elektrode 1005 ist oberhalb der feststehenden Elektrode 1010 angeordnet. Die feststehende Elektrode 1010 ist mit der dotierten Region 1025 elektrisch gekoppelt. Die IMD-Schicht 1030 ist zwischen der bewegbaren Elektrode 1005 und der feststehenden Elektrode 1010 angeordnet. Die Passivierungsschicht 1035 ist an die IMD-Schicht 1030 angrenzend angeordnet und ist mit der bewegbaren Elektrode 1005 gekoppelt. Das Halbleitersubstrat 1015 enthält P-Typ-Majoritätsträger und die dotierte Region 1025 enthält N-Typ-Majoritätsträger. In manchen Implementierungen enthält das Halbleitersubstrat 1015 N-Typ-Majoritätsträger und die dotierte Region 1025 enthält P-Typ-Majoritätsträger.
  • Die oben diskutierten MEMS-Mikrofone sind für ASIC-Verfahren ausgelegt. Dotierte Regionen können auch in einem für ein Nicht-ASIC-Verfahren ausgelegten MEMS-Mikrofon 1100 verwendet werden. In manchen Implementierungen umfasst das MEMS-Mikrofon 1100 unter anderen Komponenten eine bewegbare Elektrode 1105, eine feststehende Elektrode 1110, ein Halbleitersubstrat 1115, eine erste Isolierschicht 1120, eine dotierte Region 1125 und eine IMD-Schicht 1130, wie in 11 veranschaulicht. Die bewegbare Elektrode 1105 ist mit der dotierten Region 1125 elektrisch gekoppelt. In manchen Ausführungsformen umfasst die erste Isolierschicht 1120 ein Feldoxid. In weiteren Ausführungsformen umfasst die erste Isolierschicht 1120 beispielsweise einen anderen Typ von Oxid oder einen Typ von Nitrid. Die bewegbare Elektrode 1105 überlappt sich mit dem Halbleitersubstrat 1115. Die feststehende Elektrode 1110 ist oberhalb der bewegbaren Elektrode 1105 angeordnet. Die IMD-Schicht 1130 ist zwischen der bewegbaren Elektrode 1105 und der feststehenden Elektrode 1110 angeordnet. Die IMD-Schicht 1130 umfasst beispielsweise Siliciumoxid oder -nitrid.
  • In manchen Implementierungen umfasst das MEMS-Mikrofon 1200 unter anderen Komponenten eine bewegbare Elektrode 1205, eine feststehende Elektrode 1210, ein Halbleitersubstrat 1215, eine dotierte Region 1225 und eine IMD-Schicht 1230, wie in 12 veranschaulicht. Die bewegbare Elektrode 1205 überlappt sich nicht mit dem Halbleitersubstrat 1215. Die bewegbare Elektrode 1205 ist mit der dotierten Region 1205 elektrisch gekoppelt. Die feststehende Elektrode 1210 ist oberhalb der bewegbaren Elektrode 1205 angeordnet. Die IMD-Schicht 1230 ist zwischen der bewegbaren Elektrode 1205 und der feststehenden Elektrode 1210 angeordnet. Die bewegbare Elektrode 1205 ist mit der feststehenden Elektrode 1210 über die IMD-Schicht 1230 physikalisch gekoppelt. Die IMD-Schicht 1230 isoliert die bewegbare Elektrode 1205 elektrisch von der feststehenden Elektrode 1210. In manchen Implementierungen umfasst die IMD-Schicht 1230 undotiertes Tetraethylorthosilicat. In weiteren Implementierungen umfasst die IMD-Schicht 1230 beispielsweise Siliciumoxid oder -nitrid.
  • Daher stellt die Erfindung unter anderem Systeme und Verfahren zum Verhindern elektrischen Leckens in MEMS-Mikrofonen bereit. Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den folgenden Patentansprüchen dargelegt.

Claims (20)

  1. MEMS-Mikrofon, umfassend: ein Halbleitersubstrat; eine Elektrode; eine erste Isolierschicht, wobei die erste Isolierschicht zwischen der Elektrode und dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist; und eine dotierte Region, wobei die dotierte Region in zumindest einem Abschnitt des Halbleitersubstrats implantiert ist, worin das Halbleitersubstrat in Kontakt mit der ersten Isolierschicht ist und die dotierte Region mit der Elektrode elektrisch gekoppelt ist.
  2. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 1, worin die dotierte Region P-Typ-Majoritätsträger umfasst und das Halbleitersubstrat N-Typ-Majoritätsträger umfasst.
  3. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 1, worin die dotierte Region N-Typ-Majoritätsträger umfasst und das Halbleitersubstrat P-Typ-Majoritätsträger umfasst.
  4. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 1, worin eine zweite Isolierschicht zwischen dem Halbleitersubstrat und der dotierten Region ausgebildet ist.
  5. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 4, worin die dotierte Region eine erste Vielzahl von Majoritätsträgern umfasst und das Halbleitersubstrat eine zweite Vielzahl von Majoritätsträgern umfasst, und worin die erste Vielzahl von Majoritätsträgern und die zweite Vielzahl von Majoritätsträgern zumindest einen Typ von Majoritätsträgern umfassen, der aus einer aus P-Typ-Majoritätsträgern und N-Typ-Majoritätsträgern bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  6. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 5, worin die erste Vielzahl von Majoritätsträgern derselbe Typ von Majoritätsträgern wie die zweite Vielzahl von Majoritätsträgern ist.
  7. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 5, worin die erste Vielzahl von Majoritätsträgern ein anderer Typ von Majoritätsträgern als die zweite Vielzahl von Majoritätsträgern ist.
  8. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 1, worin die Elektrode zumindest einen Typ von Elektrode umfasst, der aus einer Gruppe bestehend aus einer bewegbaren Elektrode und einer feststehenden Elektrode ausgewählt ist.
  9. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 1, ferner umfassend eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, worin die dotierte Region mit der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung elektrisch gekoppelt ist.
  10. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 1, worin die dotierte Region mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, die außerhalb des MEMS-Mikrofons angeordnet ist, elektrisch gekoppelt ist.
  11. Verfahren zum Verhindern elektrischen Leckens in einem MEMS-Mikrofon, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Ausbilden einer ersten Isolierschicht zwischen einem Halbleitersubstrat und einer Elektrode; Implantieren einer dotierten Region in das Halbleitersubstrat, sodass die dotierte Region in zumindest einem Abschnitt des Halbleitersubstrats, bei dem das Halbleitersubstrat in Kontakt mit der ersten Isolierschicht ist, bereitgestellt ist; und elektrisches Koppeln der Elektrode mit der dotierten Region.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Implantieren von P-Typ-Majoritätsträgern in die dotierte Region und N-Typ-Majoritätsträgern in das Halbleitersubstrat.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Implantieren von N-Typ-Majoritätsträgern in die dotierte Region und P-Typ-Majoritätsträgern in das Halbleitersubstrat.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Ausbilden einer zweiten Isolierschicht zwischen dem Halbleitersubstrat und der dotierten Region.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend das Implantieren einer ersten Vielzahl von Majoritätsträgern in die dotierte Region und einer zweiten Vielzahl von Majoritätsträgern in das Halbleitersubstrat, worin die erste Vielzahl von Majoritätsträgern und die zweite Vielzahl von Majoritätsträgern zumindest einen Typ von Majoritätsträgern umfassen, der aus einer aus P-Typ-Majoritätsträgern und N-Typ-Majoritätsträgern bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, worin die erste Vielzahl von Majoritätsträgern derselbe Typ von Majoritätsträgern wie die zweite Vielzahl von Majoritätsträgern ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, worin die erste Vielzahl von Majoritätsträgern ein anderer Typ von Majoritätsträgern als die zweite Vielzahl von Majoritätsträgern ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 11, worin die Elektrode zumindest einen Typ von Elektrode umfasst, der aus einer Gruppe bestehend aus einer bewegbaren Elektrode und einer feststehenden Elektrode ausgewählt ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend elektrisches Koppeln der dotierten Region mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, die innerhalb des MEMS-Mikrofons angeordnet ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend elektrisches Koppeln der dotierten Region mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, die außerhalb des MEMS-Mikrofons angeordnet ist.
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