KR20190034102A - Mems 컴포넌트 및 mems 컴포넌트의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

MEMS 컴포넌트(200)의 제조 방법(100)은 캐리어 기판(222) 상에 층 배열(220)를 제공하는 단계- 이 층 배열(220)은 제1 및 제2 층 구조물(224,226)을 포함하고, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 중간 영역(230)에 희생 물질(232)이 배치되고, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에서 연장되는 에칭 정지 구조물(240)은 중간 영역(230)을, 노출 영역(230-1) 및 이와 횡방향으로 인접한 벽 영역(230-2)으로 세분화하고, 층 구조물(224,226) 중 적어도 하나는 노출 영역(230-1)에 대한 액세스 개구(242)를 가짐 -와, 노출 영역(230-1)을 노출시키기 위해 에칭 프로세스를 이용하여 액세스 개구(242)를 통해 노출 영역(230-1)으로부터 희생 물질(232)을 제거하는 단계를 포함하되, 에칭 정지 구조물(240)은 에칭 프로세스에서 횡방향 경계부로서 기능을 하고, 에지 영역(230-2)에 존재하는 희생 물질(232)은 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 기계적 연결에 효과적이다.

Description

MEMS 컴포넌트 및 MEMS 컴포넌트의 제조 방법{MEMS COMPONENT AND PRODUCTION METHOD FOR A MEMS COMPONENT}
예시적인 실시예는 예컨대, MEMS 마이크로폰이나 MEMS 스피커의 형태를 갖는 MEMS 압력 트랜스듀서, 음향 MEMS 센서 또는 MEMS 사운드 트랜스듀서와 같은 MEMS 컴포넌트 및 이러한 MEMS 컴포넌트의 제조 방법에 관한 것이다. 예시적인 실시예는 특히 MEMS 마이크로폰에 관한 것으로서, 이 MEMS 마이크로폰의 제조 동안, 에칭 프로세스를 횡방향으로 경계구분하는 에칭 정지 구조물이 사용되어 예를 들어 멤브레인과 대향 전극 사이와 같은 두 개의 층 구조물 사이에 노출 영역 또는 에어 갭을 정의한다.
예를 들어 MEMS 마이크로폰과 같은 음향 MEMS 센서는 개방형 컴포넌트이고 예를 들어 주변 환경의 음압 변화를 감지하기 위해 그들의 기능에 따라 주변 환경에 노출된다. 따라서, 이러한 MEMS 센서는 종종 기계적 부하, 충격 및 높은 음압과 같은 열악한 환경 조건에 노출되기도 한다. 음향 MEMS 센서의 오작동이나 성능 저하를 막기 위해, 특히 기계적으로 이동가능한 소자는, 애플리케이션 내에서, 예를 들어 스마트폰, 노트북과 같은 모바일 장치 내에서 수명이 다할 때까지 필요한 기능을 유지하기에 충분한 기계적 견고성을 가져야 한다.
따라서, 음향 MEMS 센서 또는 MEMS 마이크로폰과 같은 MEMS 컴포넌트에 대한개념, 및 최상의 가능한 음향 특성을 가지면서 동시에 높은 기계적 견고함을 갖는 MEMS 컴포넌트를 얻을 수 있게 해주는 대응하는 제조 방법에 대한 개념이 필요하다.
이러한 필요성은 본 특허 청구범위의 주제에 의해 충족될 수 있다. 본 개념의 전개는 종속항에 정의된다.
MEMS 컴포넌트(200)의 제조 방법(100)은 캐리어 기판(222) 상에 층 배열(a layer arrangement)(220)을 제공하는 단계- 층 배열(220)은 제1 및 제2 층 구조물(224,226)을 포함하고, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 중간 영역(230)에 희생 물질(232)이 배치되고, 제1 및 제2 층 구조물(224,226) 사이에서 연장되는 에칭 정지 구조물(240)은 중간 영역(230)을, 노출 영역(230-1) 및 이와 횡방향으로 인접한 벽 영역(230-2)으로 세분화하고, 층 구조물(224,226) 중 적어도 하나는 노출 영역(230-1)에 대한 액세스 개구(242)를 가짐 -와, 노출 영역(230-1)을 노출시키기 위해 에칭 프로세스를 이용하여 액세스 개구(242)를 통해 노출 영역(230-1)으로부터 희생 물질(232)을 제거하는 단계를 포함하되, 에칭 정지 구조물(240)은 에칭 프로세스에서 횡방향 경계부로서 효과적이고, 에지 영역(230-2)에 존재하는 희생 물질(232)은 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 기계적 연결에 효과적이다.
MEMS 컴포넌트(200)는 캐리어 기판 상에 층 배열(220)을 포함하되, 이 층 배열(220)은 제1 및 제2 층 구조물(224,226)을 포함하고, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에 노출 영역이 노출되고, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 에지 영역(230-2)에 희생 물질이 배치되고, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에서 연장하는 에칭제 내성 벽 구조물(240,241,340)은 에지 영역(230-2)을 이와 횡방향으로 인접한 노출 영역(230-1)과 경계구분하고, 에지 영역 내에 존재하는 희생 물질은 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 기계적 연결에 효과적이다.
예를 들어 MEMS 마이크로폰과 같은 MEMS 컴포넌트는 예를 들어 일련의 층 또는 층 구조물로부터 형성되고, 상이한 층은 각각의 경우 예를 들어 다결정 또는 단결정 실리콘, 질화 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함할 수 있다. 산화 실리콘 물질은 예를 들어 희생 층을 위한 물질로서 사용되고, 이후, 희생 층 물질은 세정된 노출 영역 또는 에어 갭을 얻기 위해, MEMS 컴포넌트를 제조하는 프로세스의 끝에서 규정된 노출 영역으로부터 에칭제을 사용하여 제거된다. 본 개념에 따르면, "수직" 벽 또는 벽 구조물이 MEMS 마이크로폰의 두 개의 인접한 층 구조물 사이에, 예를 들어 멤브레인 구조물과 대향 전극 구조물 사이에 배치된다. 이 경우, "수직"은 제1 및 제2 층 구조물의 횡 연장 방향에 직교하는 배향을 의미한다.
에칭 프리 프로세스 동안, 즉, 노출 영역으로부터 희생 물질을 제거하는 프로세스 동안, 벽 구조물은 에칭 프로세스에서 횡방향 경계부로서 효과적이며, 그 결과 에칭 프로세스 동안 발생하는 노출 영역의 에지가 정확하게 정의될 수 있다. 노출 영역을 노출시키는 프로세스는 또한 표출 프로세스(release process) 또는 표출 에칭으로 지칭된다. 따라서, 수직으로 형성된 에칭 정지 구조물을 사용하게 되면, 두 개의 인접한 층 구조물 사이의 노출 영역의 규정되고 매끄러운 노출 또는 표출 에지를 얻을 수 있다.
따라서, 에칭 정지 구조물은 희생 층의 횡방향 에칭 프로파일의 정의를 가능하게 하여, MEMS 컴포넌트의 음향 및 기계적 특성과 특히 기계적 견고성이 크게 개선될 수 있다. 이와 관련하여, 기계적 견고성은 또한 MEMS 마이크로폰의 전면과 후면 사이에서 비대칭적으로 형성될 수 있다.
MEMS 컴포넌트, 예를 들어 MEMS 마이크로폰을 제조하기 위해 제시된 절차는 높은 추가 지출없이 MEMS 컴포넌트의 제조 프로세스에 통합될 수 있는데 그 이유는 두 개의 인접 층 구조물 사이에서, 즉 예를 들어 MEMS 컴포넌트의 멤브레인과 연관된 대향 전극 사이에서 벽 모양으로 구성된 수직 벽 구조물의 형태로 에칭 정지 구조물(들)을 형성하는 프로세스는 MEMS 컴포넌트를 제조하는 이전 프로세스 시퀀스에 매우 쉽게 통합될 수 있기 때문이다.
따라서, 본 개념은 MEMS 마이크로폰의 기계적 및 음향적 견고성을 개선하기 위해 기술적 프로세스에 대한 제약사항을 완화하거나 간단하게 할 수 있으면서 MEMS 컴포넌트에 대해 입증된 디자인을 사실상 사용할 수 있게 해준다. MEMS 마이크로폰의 견고성은 이 마이크로폰을 하우징 내에 수용할 때 고려될 수 있는데, 그 이유는 본 개념은 제각기의 하우징 타입에 대한 기계적 견고성의 "비대칭"에 적응할 수 있기 때문이다. 이와 관련하여, 예를 들어, "바닥 포트 마이크로폰"이라고도 불리는 "밑면"에 배치된 사운드 포트를 갖는 MEMS 마이크로폰의 경우, MEMS 컴포넌트의 더 강한 기계적 견고성이 사운드 개구에 할당된 측면에 제공될 수 있다. 따라서, 이러한 의미에서, 본 개념은 또한 MEMS 마이크로폰의 시스템 레벨과 관련된다.
특히, 본 개념은 MEMS 컴포넌트의 설계에 더 큰 융통성을 제공할 수 있는데, 예를 들어 상응하게 구성된 추가의 에칭 정지 구조물에 의해, 대향 전극에 대한 멤브레인의 중간 또는 중앙 고정이 노출 영역의 나머지 부분 내의 추가의 잔여 희생 물질에 의해 유지되고, 그에 따라 추가의 시스템 최적화가 이루어질 수 있다.
요약하면, 예시적인 실시예에 따르면, 명확히 정의되고 매끄러운 노출 에지가 에칭 정지 구조물에 의해 노출 영역의 에지에서 얻어지며, 이로써 결과적인 MEMS 마이크로폰의 기계적 및 음향적 견고성이 목표대로 증가 및 설정될 수 있다.
장치 및/또는 방법의 예시적인 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 예시로서 보다 상세히 설명된다.
도 1a 및 1b는 하나의 예시적인 실시예에 따라 2층 배열로 MEMS 컴포넌트를 제조하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
도 2a 내지 2e는 또 다른 예시적인 실시예에 따라 2층 배열로 MEMS 컴포넌트를 제조하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
도 3은 하나의 예시적인 실시예에 따라 3층 배열로 MEMS 컴포넌트를 제조하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
도 4는 또 다른 예시적인 실시예에 따라 3층 배열로 MEMS 컴포넌트를 제조하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
도 5a 및 5b는 또 다른 예시적인 실시예에 따라 다른 3층 배열로 MEMS 컴포넌트를 제조하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
도 6a 내지 6c는 하나의 예시적인 실시예에 따라 원주형의 벽 모양의 에칭 정지 구조물을 갖는 예시적인 MEMS 컴포넌트를 도시한다.
도 7a 및 7b는 또 다른 예시적인 실시예에 따라 폐쇄된 방식으로 원주형으로 연장되는 벽 모양의 에칭 정지 구조물을 갖는 예시적인 MEMS 컴포넌트를 도시한다.
도 8a 및 8b는 또 다른 예시적인 실시예에 따라 원주형의 벽 모양의 에칭 정지 구조물을 갖는 예시적인 MEMS 컴포넌트를 도시한다.
도 9는 또 다른 예시적인 실시예에 따라 3층 배열로 MEMS 컴포넌트를 제조하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
도 10은 또 다른 예시적인 실시예에 따라 벽 모양의 에칭 정지 구조물을 갖는 예시적인 MEMS 컴포넌트를 도시한다.
본 발명의 예시적인 실시예가 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명되기 전에, 다양한 도면에서 동일한, 기능적으로 동일한 또는 동일하게 작동하는 요소, 대상, 기능 블록 및/또는 방법 단계에는 동일한 참조 부호가 제공되며, 그에 따라 다양한 예시적인 실시예에서 제시되는 상기 요소, 대상, 기능 블록 및/또는 방법 단계에 대한 설명은 상호 교환가능하거나 또는 서로에 대해 적용될 수 있음을 알아야 한다.
예시적인 실시예에 따라 MEMS 컴포넌트를 제조하는 방법의 기본 시퀀스가 이제 도 1 내지 도 9의 개략적인 예시를 참조하여 이하에서 제시된다. 기하학적 관계의 설명을 간단하게 하기 위해, 도면에서 x-y-z 좌표 체계가 또한 예시되어 있으며, x-y 평면은 도면의 평면을 나타낸다.
도 1a에 도시되어 있는 바와 같이, MEMS 컴포넌트(200)의 제조 방법(100)에서, 단계(120)는 예를 들어 반도체 기판과 같은 캐리어 기판(222) 상에 층 배열(220)을 제공하는 것을 포함한다. 층 배열(220)은 제1 층 구조물(224)(예를 들어, 정적 대향 전극 구조물), 및 제2 층 구조물(226)(예를 들어, 노출된 상태로 이동가능한 멤브레인 구조물)을 포함한다. 희생 물질(232)이 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 중간 영역(230)에 배치된다. 또한, 에칭 정지 구조물(240)이 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 중간 영역(230)에 형성되고, 상기 에칭 정지 구조물은 예를 들어 벽 모양으로 연장되고 또한 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에서 중간 영역(230) 내에서 수직으로 연장한다. 따라서, 후속하는 에칭 또는 제거 프로세스 단계에서 횡방향 경계부로서 효과적인 에칭 정지 구조물(240)은 중간 영역(230)을, 노출 영역(230-1) 및 이와 횡방향으로 인접한 에지 영역(230-2)으로 세분화한다. 또한, 노출 영역(230-1)에 대한 액세스 개구(242)가 층 구조물(224,226) 중 적어도 하나에 제공된다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 액세스 개구(242)는 예를 들어 대향 전극 구조물과 같은 제1 층 구조물(224)에 배치될 수 있으며, 대안적으로 또는 추가적으로 액세스 개구는 또한 멤브레인 구조물과 같은 제2 층 구조물(226) 내에 제공될 수 있다. 에칭 정지 구조물(240)은 예를 들어 노출 영역(230-1)으로부터 희생 물질(232)을 제거하는 후속 단계, 예를 들어 에칭 단계에서 에칭제에 내성이 있는 물질을 포함한다.
또한, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 절연 층(225-1,225-2)은 x-z 평면을 따라 제1 층 구조물(224)의 양 측면 상에 선택적으로 배치될 수 있다. 이 경우, 절연 층(225-1)은 에칭 정지 구조물(240)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 절연 층(227)이 또한 제2 층 구조물(226)의 표면 영역 상에 도포될 수 있는데, 이 절연층은 따라서 제2 층 구조물(226)과 캐리어(222) 사이에 위치한다. 절연 층(227)은 예를 들어 희생 물질(232)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 캐리어(222)에 배치된 캐비티(223)가 도 1a에 더 도시되어 있다.
도 1a에서 층 배열(220)에 대한 개략적인 예시로부터 알 수 있는 바와 같이, 층 배열(220)은 에지 영역(230-2)으로부터 인접한 중간 영역(230-1)을 거쳐 평면(A)까지 진행하는 것으로 도시되어 있는데, 이 평면(A)은 도 1a에서 y-z 평면에 평행하고 예를 들어 캐리어 기판(222) 상에 배치된 층 배열(220)에 대한 대칭면을 나타낸다. 따라서, 도 1a에 도시되어 있는 캐리어 기판(222) 상에 배치된 층 배열(220)은 (평면(A)에서의 미러링에 대응하여) 반대편 에지 영역(230-2)까지 연장한다. 마찬가지로, 예시적인 실시예에 따라, 도 1a가 캐리어 기판(222) 상에 배치된 층 배열(220)을 통과하는 중앙의 부분적인 단면도를 도시한다면, 도면의 평면(x-y 평면)이 또한 대칭면으로 간주될 수 있다.
도 1b는 중간 영역(230)의 노출 영역(230-1)을 세정하기 위해 에칭제(234)를 이용하여 액세스 개구(242)를 통해 노출 영역(230-1)으로부터 희생 물질(232)을 제거하는 단계를 도시한다. 에칭 프로세스 동안, 에칭 정지 구조물(240)은 에칭제(234)에 대해 횡방향 경계부로서 효과적인데, 에지 영역(230-2)에 남아 있는 희생 물질(232)은 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226)의 기계적 연결 또는 커플링에 효과적이다.
또한, 캐비티(223)에 인접한 절연 층(227)의 물질은 에칭 프로세스 동안 제거될 수 있으며, 에지 영역(230-2)에 남아있는 절연 물질(227)은 제2 층 구조물(226)과 캐리어(222) 사이의 기계적 연결 또는 커플링에 효과적이다.
에칭 정지 구조물(240)은 에칭 프로세스 동안 사용된 에칭제(234)에 내성을 갖는 물질, 예를 들어 질화물을 포함하기 때문에, 에지 영역(230-2)에 인접하는 노출 영역(230-1)의 정의되고 매끄러운 노출 에지가 에칭 프로세스 동안 얻어진다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 에칭 정지 구조물(240)은 제1 층 구조물(244)과 제2 층 구조물(226) 사이의 노출 영역(230-1) 주위에서 원주형의 벽 구조물로서 구성된다. 에칭 정지 구조물(240)은 예를 들어 원형, 정사각형, 직사각형일 수 있고 또는 임의 형상의 다각형을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 에칭 정지 구조물(240)은 에지 영역(230-2)의 폭에 대응하여 층 배열(220)의 외부 에지로부터 안쪽으로 오프셋된 방식으로 배치되고, 따라서 예를 들어 MEMS 컴포넌트(200)의 층 구조물(224,226)의 바깥 윤곽을 따른다. 에칭 정지 구조물(240)은 예를 들어 단절없이 연속적인 벽 영역으로서 구성될 수 있고, 추가적인 예시적인 실시예에 따르면, 예를 들어 층 구조물(224,226) 중 하나가 (도 1a 및 1b에는 도시되어 있지 않은) 세그먼테이션(segmentation)을 가지고 있으면, 원주형의 벽 영역의 비교적 적은 불연속 또는 단절이 제공될 수도 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 층 배열(220)은 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에서 연장하는 추가의 에칭 정지 구조물(도 1a 및 1b에는 도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 추가의 에칭 정지 구조물은 층 배열(220)의 중앙 영역에서, 예를 들어 에칭 프로세스 이후 희생 물질(232)을 유지함으로써 제1 층 구조물과 제2 층 구조물 사이에 기계적 연결 구조물을 정의할 수 있다. 따라서, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 기계적 연결 구조물이 얻어질 수 있다. 또한, 추가의 에칭 정지 구조물은 층 배열(220)을 통과하는 소위 환기 개구를 형성하기 위해 제공될 수도 있다.
제공 단계(120)에서 제시된 층 배열(220)이 얻어질 수 있는 선택적 프로세스 단계들의 예시적인 시퀀스가 이하에서 논의된다. 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 이하에서 제시되는 기본적인 방법 단계는 예를 들어 층 배열(220)을 제공하는 단계(120) 이전에 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 먼저, 캐리어 기판(222) 상에 층 또는 층 스택의 형태로 제2 층 구조물(226)이 형성 또는 도포될 수 있고, 이 경우, 예를 들어, 절연 층(227)이 캐리어 기판(222) 상에 배치되되 제1 층 구조물(226)과 캐리어 기판(222) 사이에 형성된다. 제2 층 구조물(226)을 도포하는 것은 예를 들어 증착 프로세스를 통해 수행될 수 있다.
그 후, 희생 물질(232)이 제2 층 구조물(226) 상에 도포되고, 예를 들어 원주형의 관통 개구가 형성될 에칭 정지 구조물(240)의 네거티브 몰드의 형태로 희생 물질(232) 내에 제공되되, 제2 층 구조물(226)까지 연장될 수 있다. 예를 들어, 기계적 연결 요소를 위한 추가의 에칭 정지 구조물을 층 배열(220)의 중앙 영역에 형성하려는 의도라면, 그에 상응하여, 추가의 원주형의 관통 개구를 희생 물질(232) 내에 더 형성할 수 있다. 그 후, 원주형의 관통 개구 내의 에칭 정지 구조물(240) 및 선택에 따라 하나 이상의 추가의 원주형의 관통 개구 내의 하나 이상의 추가의 에칭 정지 구조물이 에칭 프로세스에 내성을 갖는 충진 물질 구조물을 각각의 원주형의 관통 개구 내에 도입함으로써 형성된다.
이후, 제1 층 구조물(224)이 형성, 즉 도포되고, 적합하다면, 희생 물질(232) 및 에칭 정지 구조물(240) 또는 추가의 에칭 정지 구조물(들) 상에서 층 또는 층 스택의 형태로 구조화된다. 따라서, 희생 물질(232) 및 에칭 정지 구조물(240)은 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 중간 영역(230)에 위치한다.
추가의 선택적 프로세스 단계(도 1a 및 1b에는 도시되지 않음)에서, 예시적인 실시예에 따르면, MEMS 컴포넌트의 추가적인 요소들, 예를 들어 제1 및 제2 층 구조물(224,226)에 대한 접촉 구조물, 중간 층, 절연 층, 내장된 도전체 트랙을 갖는 절연 층 및/또는 패시베이션 층이 더 제공될 수 있다.
도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 제1 층 구조물(224)은 또한 2개의 절연 층(225-1, 225-2) 내에 매립될 수 있다. 이와 관련하여, 에칭 정지 구조물(240)을 형성하는 프로세스 동안, 예를 들어, 에칭 정지 구조물(240)은 절연 층(225-1)을 형성하는 것과 함께 형성될 수 있으며, 동일한 물질, 예를 들어 에칭제 내성 질화물을 포함할 수 있다. 따라서, 질화물은 에칭 정지 구조물(240) 및 추가의 층(225-1,225-2)을 위한 에칭제 내성 물질로서 사용될 수 있다. 또한, 예로서, Al2O3, SiC 등과 같은 다른 에칭제 내성 물질이 또한 사용될 수 있다.
예를 들어 제1 및 제2 층 구조물을 고정하기 위해 추가의 중간 층이 제공될 수 있는 한편, 절연 층에 매립된 도전체 트랙(도 1a 및 1b에는 도시되지 않음)이 전기적 접촉을 위해 제공될 수 있다. 마지막의 패시베이션 층(225-2)은 예를 들어 보호 층으로서 제공될 수 있다.
또한, 캐비티(223)는 예를 들어 멤브레인(membrane)으로서 구성된 제2 층 구조물(226)의 적어도 이동가능 섹션을 노출시키기 위해, 캐리어 기판 또는 반도체 기판(222)에서, 예를 들어 보쉬(Bosch) 에칭 프로세스와 같은 추가 에칭 프로세스에 의해 형성될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 희생 층은 예를 들어 실리콘 산화물과 같은 산화물을 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 제1 및 제2 층 구조물(224,226)은 다결정 실리콘 또는 단결정 실리콘과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다.
중간 영역(230)의 노출 영역(230-1)에서 희생 물질(232)을 제거하는 단계(140)는 예를 들어 에칭제를 사용하는 이방성 에칭 프로세스에 의해 수행될 수 있으며, 에칭제는 에칭 정지 구조물(240) 또는 추가의 에칭 정지 구조물의 물질보다 희생 물질(232)에 대해 적어도 10배 더 높은 에칭 속도를 갖는다. 이방성 습식 에칭 프로세스를 위한 예시적인 에칭제는 HNO3 + HF 등과 같은 액체의 HF-계 에칭 용액(HF=플루오린화수소산)을 포함할 수 있다.
또 다른 예시적인 희생 층 물질로서, PSG/BPSG 물질(PSG=포스포실리케이트 글래스, 및 BPSG =보로포스포실리케이트)를 사용하는 것도 가능하며, 액체의 HF-계 에칭 용액이 후자를 위해 사용될 수 있다.
탄소가 또한 희생 물질(232)로서 고려될 수 있으며, 산소는 희생 물질(232)로서 배치된 탄소를 애싱(ash)하기 위한 에칭제(234)로서 사용될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 에칭 정지 구조물(240)의 충진 물질은 예를 들어, 도 1a 및 1b에 도시된 절연 층(225-1)의 물질과 같은 질화물, 또는 층 구조물(224)의 물질과 같은 실리콘 물질, 또는 절연 층(225-1)의 질화물과 제1 층 구조물(224)의 실리콘 물질의 조합을 포함할 수 있다.
결과적으로, 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 에칭 정지 구조물(240)은 단일 층 또는 복수의 충진 재료로 구성된 층 시퀀스를 원주형의 관통 개구에 도입함으로써 형성될 수 있다. 원주형의 관통 개구에 도입될 복수의 충진 물질로 구성된 층 시퀀스의 경우, 예를 들어, 노출 또는 에칭 단계 동안 에칭제(234)를 만나게 되는 최 외곽 층은 에칭제 내성 물질을 포함할 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 에칭 정지 구조물(240)은 전기 절연 물질로 형성된다. 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 에칭 정지 구조물(240)은 적어도 제1 층 및 제2 층 구조물(224,226)의 섹션들 사이에 전기적 연결을 생성하기 위해 전기 전도성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 2개의 층 구조물(224, 226) 중 적어도 하나가 세그먼테이션(도 1a 및 1b에는 도시되지 않음)을 가지고 있으면, 도전성으로서 구성된 에칭 정지 구조물(240)은 세그먼테이션 내에 배열될 수 있는데, 즉, 층 배열(220)의 중앙 영역에 할당된 세그먼테이션의 해당 측면상에서 층 배열(220)의 에지 영역으로부터 진행할 수 있다.
앞서 이미 설명한 바와 같이, 예시적인 일 실시예에 따르면, 추가의 관통 개구(도 1a 및 1b에는 도시되어 있지 않음)가 제2 층 구조물까지 희생 물질(232) 내로 도입되어 후속하여, 에칭 프로세스에 내성이 있고 추가의 관통 개구 내에 도입되는 추가의 충진 물질 구조물에 의해 추가의 에칭 정지 구조물(도 1a 및 1b에는 도시되어 있지 않음)을 추가의 관통 개구 내에 형성할 수 있다. 추가의 에칭 정지 구조물은 예를 들어 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 기계적 연결 요소를 형성할 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 제1 층 구조물(224)은 MEMS 컴포넌트의 예를 들어 강성의 대향 전극 구조물(백플레이트)로서 구성될 수 있으며, 제2 층 구조물(226)은 편향가능 멤브레인 구조물로 구성된다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 제1 층 구조물(224)은 편향가능 멤브레인 구조물로 구성될 수 있으며, 제2 층 구조물은 예를 들어 강성의 대향 전극 구조물로서 구성될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, MEMS 마이크로폰은 적어도 하나의 이동가능 멤브레인, 및 백플레이트(backplate)로도 지칭되는 적어도 하나의 정적 대향 전극을 포함한다. 이동가능 멤브레인 및 대향 전극은 에어 갭에 의해 서로 분리되고, 멤브레인 및 대향 전극은 캐비티가 제공된 기판 또는 캐리어 상에 배치된다. 생성된 에어 갭은 에칭 프로세스에 의해 제거되는 희생 층 물질에 의해 규정된다. 희생 층 물질에 대한 횡방향 에칭 프로세스는 멤브레인과 대향 전극 사이의 수직 벽으로 구성된 에칭 정지 구조물에 의해 그 경계가 주어진다.
벽 모양의 원주형의 에칭 정지 구조물을 형성함으로써, 노출 영역을 정확히 설정할 수 있고, 그에 따라 멤브레인의 호환성 또는 융통성이 원하는 값으로 정확하게 설정될 수 있다. 또한, 노출 에지 또는 에칭 에지의 측면 불규칙성이 방지될 수 있는데, 이러한 측면 불규칙성은 에칭제를 사용하는 에칭 프로세스 동안, 희생 층 물질이 멤브레인 및/또는 대향 전극에서 노출 개구를 통해 노출 영역으로부터 제거되는 경우에 발생할 수 있다. 정의되고 매끄러운 원주 에칭 정지 구조물에 의해, 멤브레인 영역과 대향 전극 사이의 에지 영역 또는 고정 영역에서 기계적 약점을 피할 수 있는데, 그 이유는 노출 에지의 바람직하지 못한 거칠기 및 불규칙성을 피할 수 있기 때문이다. 따라서, 상당한 기계적 부하가 멤브레인에 작용하는 경우, 소위 "기계적 핫 스폿", 즉 매우 높은 기계적 부하를 갖는 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 에칭 프로세스를 횡방향으로 한정하는 에칭 정지 구조물은 MEMS 컴포넌트의 에지 영역의 규정된 형성을 가능하게 하고 따라서 MEMS 컴포넌트의 에지 영역에서 멤브레인과 대향 전극의 규정된 고정을 가능하게 하며, 그에 따라, 멤브레인의 기계적 특성의 변화 또는 변동이 많이 감소될 수 있다. 특히, 정의되고, 매끄러운 노출 에지 또는 노출 경계는 MEMS 컴포넌트의 기계적 견고성을 상당히 개선시킨다. 2개의 에어 갭을 갖는 MEMS 마이크로폰의 경우, 2개의 노출 마진 또는 노출 에지의 상대적인 위치 설정은 상응하는 적응 설계에 의해 간단한 방식으로 더 설정될 수 있다. 결과적으로, 예를 들어 MEMS 마이크로폰이 보다 큰 기계적 견고성을 갖는 방향을 설정할 수 있다.
이와 관련하여, 동작 중에 더 높은 기계적 부하를 받는 MEMS 마이크로폰의 측면은 더 높은 기계적 견고성을 갖도록 형성될 수 있다. 일반적으로, 이것은 MEMS 마이크로폰의 사운드 개구를 향하는 MEMS 마이크로폰의 측면이 보다 높은 기계적 견고성을 갖도록 설계될 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 도 2a 내지 2e를 참조하여, 층 배열(220)의 다양한 구성 및 에칭 정지 구조물(240)의 디자인들로 2층 구조물(224,226)로 MEMS 컴포넌트(200)를 제조하기 위한 예시적인 방법(100)을 설명할 것이다.
설명을 단순화하기 위해, 단계(120)에서 층 배열(220)에 여전히 존재하나 단계(140)에서 제거되는 희생 물질(232)은 도 2a 내지 2e에서 빗금으로 도시되어 있다. 도 2a 내지 2e의 에칭 정지 구조물(240)의 충진 물질 또는 충진 물질들의 구성 이외에, 도 1a 및 1b에 대한 설명이 또 다시 그에 대응하여 적용될 수 있다. 도 2a 내지 2e에 도시된 층 배열(220)의 경우, 제1 또는 제2 도전성 층 구조물(224,226)에 세그먼테이션이 제공될 수 있는데, 이것은 예를 들어 도 2c 및 2d에 도시되어 있다.
도 2a 내지 2e에 도시된 층 배열(220)의 구성 개략도로부터 명백한 바와 같이, 층 배열(220)은 에지 영역(230-2)으로부터 인접한 중간 영역(230-1)을 거쳐 평면(A)까지 진행하는 것으로 도시되어 있는데, 이 평면(A)은 도 2a 내지 2e에서 y-z 평면에 평행하고 캐리어 기판(222) 상에 배치된 층 배열(220)에 대한 대칭면을 나타낸다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 에칭 정지 구조물(240)은 예를 들어 질화물로 이루어진 절연 층(225-1)의 물질로 구성된 외부 에칭제 내성 층과, 예를 들어 다결정 또는 단결정 실리콘 물질과 같은 제1 층 구조물(224)의 물질로 구성된 내부 층을 포함한다. 희생 물질(232)을 제거하는 단계(140)는 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 노출 영역(230-1)에 위치한 희생 물질(232)을 다시 제거하는 단계를 포함한다. 또한, 중간층(227)의 노출된 부분도 제거될 수 있다.
도 2b에 도시된 에칭 정지 구조물(240)의 구성의 경우, 에칭 정지 구조물(240)은 예를 들어 질화물을 포함하는 절연 층(225-1)의 물질로 구성된 외부 에칭제 내성 층과, 이 외부 에칭제 내성 층 내에 매립되고 예를 들어 산화물과 같은 희생 층(232)의 물질로 구성된 층으로 이루어진 층 시퀀스를 포함한다. 따라서, 질화물 벽은 산화물, 예를 들어 희생 층(232)의 물질로 채워지고, 벽 물질은 그 자신만이 희생 층(232)을 제거하는 프로세스(140) 동안 효과를 발휘하는 에칭제(234)에 놓이도록 정렬된다. 희생 물질(232)을 제거하는 단계(140)는 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 노출 영역(230-1)에 위치한 희생 물질(232)을 다시 제거하는 단계를 포함한다. 또한, 중간층(227)의 노출된 부분도 제거될 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 예를 들어 이동가능 멤브레인으로 구성된 제2 층 구조물(226)은 세그먼테이션(244)을 갖는다. 절연 물질로 형성된 제2 층 구조물(226)의 세그먼테이션(244)은 도전성의 제2 층 구조물(226)의 제1 내부 섹션(226-1)과 제2 외부 섹션(226-2) 사이에 전기적 절연 또는 격리를 야기한다. 예를 들어 멤브레인으로서 구성된 도전성의 제2 층 구조물(226)의 세그먼테이션(244)은 제1 도전성 층 구조물(224)과 제2 도전성 층 구조물(226) 사이의 기생 캐패시턴스를 줄이는 것을 목표로 하는데, 즉 유용한 캐패시턴스의 비율은 MEMS 컴포넌트(200)의 기생 캐패시턴스에 대해 증가되도록 의도되고, 따라서 MEMS 컴포넌트의 신호 대 잡음 비(SNR)가 개선되도록 의도된다.
제2 층 구조물(226)의 세그먼테이션(244)은 예를 들어 멤브레인으로서 구성된 제2 층 구조물(226)의 활성 또는 편향가능 섹션(226-1)과 사실상 비활성의 비-편향가능 섹션(226-2) 사이에 전기적 절연을 제공하기 위해 배치될 수 있다. 세그먼테이션은, 예를 들어, 절연 물질로 채워지는 원주형의 좁은 트렌치 또는 원주형의 좁은 컷아웃으로서 구현될 수 있고 제2 도전성 층 구조물(226)의 제1 및 제2 섹션(226-1,226-2)을 서로에 대해 전기적으로 분리하나 기계적으로는 연결한다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 에칭 정지 구조물(240)은 예를 들어 질화물을 포함하는 절연 층(225-1)의 물질로 구성된 외부 에칭제 내성 층과, 다결정 또는 단결정 실리콘 물질과 같은 제1 층 구조물(224)의 물질로 구성된 내부 층을 포함한다. 희생 물질(232)을 제거하는 단계(140)는 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 노출 영역(230-1)에 위치한 희생 물질(232)을 다시 제거하는 단계를 포함한다. 또한, 중간층(227)의 노출된 부분도 제거될 수 있다.
도 2d에 도시된 캐리어 기판(222)상의 층 배열(220)에 대한 예시적인 실시예는 세그먼테이션이 제1 도전성 층 구조물(224) 내에 형성되는 점, 즉 예를 들어 대향 전극으로서 구성된 제1 도전성 층 구조물(224)의 세그먼테이션(246)이 형성된다는 점에서, 도 2c에 도시된 배열과는 다르다. 제1 층 구조물(226)의 세그먼테이션(246)은 제1 층 구조물(224)의 제1 내부 섹션(224-1)과 제2 외부 섹션(224-2)의 전기적 격리를 제공하기 위해 또 다시 제공되지만, 예를 들어 두 개의 층(225-1,225-2)의 물질에 의해 제공되는 사용된 절연 물질에 의해 제1 층 구조물(224)의 내부 섹션(224-1)과 외부 섹션(224-2) 간의 기계적 연결은 유지된다. 도 2d에 또 다시 도시된 바와 같이, 제1 층 구조물(224)의 물질을 주변의 절연 층(225-1,225-2)과 함께 포함하는 에칭 정지 구조물(240)의 충진 물질 구조물이 또 다시 사용될 수 있다.
도 2d에 도시되어 있는 바와 같이, 에칭 정지 구조물(240)은 예를 들어 질화물로 이루어진 절연 층(225-1)의 물질로 구성된 외부 에칭제 내성 층과, 다결정 또는 단결정 실리콘 물질과 같은 제1 층 구조물(224)의 물질로 이루어진 내부 층을 포함한다. 희생 물질(232)을 제거하는 단계(140)는 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 노출 영역(230-1)에 위치한 희생 물질(232)을 다시 제거하는 단계를 포함한다. 또한, 중간층(227)의 노출된 부분도 제거될 수 있다.
도 2e에 도시된 층 배열(220)의 경우에, 예를 들어 중간 영역(230)의 중앙 영역에서, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에 추가의 원주형 에칭 정지 구조물(241)이 배치되어, 예를 들어 희생 층(232)의 물질과 같은 산화물로 채워지는 추가의 에칭 정지 구조물(241)은 노출 영역(230-1)을 노출하는 프로세스 동안 남아있게 된다. 이 추가의 에칭 정지 구조물(241)은 예를 들어 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 중앙 영역에서 기계적 연결을 제공할 수 있다. 이 기계적 연결 구조물(241)은 제2 층 구조물(226)의 형태로, 멤브레인의 유연성 또는 강성에 대한 목표로 하는 변화를 야기할 수 있다. 추가의 에칭 정지 구조물(241)의 구성과 관련하여, 에칭 정지 구조물(240)의 전술한 구성이 동일하게 적용가능하다.
희생 물질(232)을 제거하는 단계(140)는 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 노출 영역(230-1)에 위치한 희생 물질(232)을 다시 제거하는 단계를 포함한다. 또한, 중간층(227)의 노출된 부분이 제거될 수 있다. 그렇지 않으면, 도 1a 및 도 1b에 관한 전술한 설명이 여기서도 다시 적용될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따라 3층 배열(220)로 MEMS 컴포넌트(200)를 제조하기 위한 예시적인 방법(100)에 대해 도 3을 참조하여 이후에 설명될 것이다. 설명을 단순화하기 위해, 단계(120)에서 층 배열(220)에 여전히 존재하나 단계(140)에서는 제거되는 희생 물질(232,332)은 도 3에서 빗금으로 도시되어 있다. 도 3의 층 배열(220)에 대한 개략도로부터 알 수 있는 바와 같이, 층 배열(220)은 에지 영역(230-2,330-2)으로부터 인접한 중간 영역(230-1,330-1)을 거쳐 평면(A)까지 진행하는 것으로 도시되어 있는데, 이 평면(A)은 도 3에서 y-z 평면에 평행하게 배치되고 캐리어 기판(222) 상에 배치된 층 배열(220)에 대한 대칭면을 나타낸다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, MEMS 컴포넌트(200)에 대한 제조 방법(100) 동안, 층 배열(220)이 캐리어 기판(222) 상에 제공되며, 이 층 배열(220)은 전술한 설명을 토대로 예시되는 제1 및 제2 층 구조물(224,226)을 포함한다. 층 배열(220)은 제3 층 구조물(322)을 더 포함하되, 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이에 희생 물질(332)이 배치되고, 제3 층 구조물(322)은 추가의 노출 영역(330-1)에 대한 추가의 액세스 개구(324)를 더 구비한다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 제3 층 구조물(322)은 두 개의 절연 층(325-1,325-2) 내에 더 매립될 수 있다.
희생 물질(232,332)을 제거하는 단계(140) 동안, 희생 물질(332)은 추가의 노출 영역(230-1)을 노출시키기 위해 에칭 프로세스를 이용하여 추가의 액세스 개구(342)를 통해 추가의 노출 영역(330-1)으로부터 제거된다.
도 3에서 예시되어 있는 바와 같이, 에칭 정지 구조물(240)은 이제 층 배열(220)에만 제공되는 한편, 추가의 희생 물질(332)을 갖는 추가의 중간 영역(330)에는 추가의 에칭 정지 구조물이 제공되지 않는다. 희생 물질(232,332)을 제거하는 단계(140) 동안, 이제 층 배열(220)에서 제공된 에칭 정지 구조물(240)은 에칭 프로세스의 횡방향 경계부로서 효과적인 한편, 추가의 에칭 정지 구조물이 없는 추가의 중간 영역(330)에서 에칭 프로세스는 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이의 추가 노출 영역(330-1)을 형성하기 위해 유효 에칭 기간에 의해 정의된다. 따라서, 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이의 추가의 에지 영역(330-2)은 에칭 기간에 의해 정의된다.
도 3에 도시된 예시적인 실시예의 경우, 제1 및 제3 층 구조물(224,322)은 예를 들어 강성의 대향 전극 구조물로 구성될 수 있는 반면, 제2 층 구조물(226)은 이동가능 멤브레인으로서 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 실시예의 경우, 추가 에칭 정지 구조물(340)이 또한 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이에 제공되고, 이러한 추가 에칭 정지 구조물은 추가의 중간 영역(330)을, 추가의 노출 영역(330-1) 및 이와 횡방향으로 인접하는 추가의 벽 영역(330-2)으로 세분화한다. 추가의 에칭 정지 구조물(340)은 에칭 프로세스(140)에 대한 횡방향 경계부로서 효과적이며, 추가의 벽 영역(330-1)에 남아있는 희생 물질(332)은 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이의 기계적 연결 또는 커플링으로서 효과적이다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 제3 층 구조물(322)은 더 나아가 두 개의 절연 층(325-1,325-2) 내에 매립될 수 있다.
설명을 단순화하기 위해, 단계(120)에서 층 배열(220)에 여전히 존재하나 단계(140)에서 제거되는 희생 물질(232,332)이 도 4에 빗금으로 도시되어 있다. 도 4에서 층 배열(220)에 대한 개략도로부터 알 수 있는 바와 같이, 층 배열(220)은 에지 영역(230-2)으로부터 인접한 중간 영역(230-1)을 거쳐 평면(A)까지 진행하는 것으로 도시되어 있는데, 이 평면(A)은 도 4에서 y-z 평면에 평행하고 캐리어 기판(222) 상에 배치된 층 배열(220)에 대한 대칭면을 나타낸다.
희생 물질(232,332)을 제거하는 단계(140)는 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이 및 제2 층 구조물(224)과 제3 층 구조물(226,322) 사이의 노출 영역(230-1,330-1)에 위치한 희생 물질(232,332)을 각각 다시 제거하는 단계를 포함한다. 또한, 중간층(227)의 노출된 부분도 제거될 수 있다.
제공하는 단계(120)에서 제시된 층 배열(220)을 획득하기 위해 MEMS 컴포넌트(200)의 제조 단계에 대한 예시적인 실시예에 대한 설명이 이하에서 주어질 것이다. 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 이하에서 제시되는 기본적인 방법 단계는 예를 들어 층 배열(220)을 제공하는 단계(120) 이전에 수행될 수 있다.
이와 관련하여, 우선, 제3 층 구조물(322)이 반도체 기판과 같은 캐리어 기판(222) 상의 층 또는 층 스택의 형태로, 또는 캐리어 기판(222) 상에 배치된, 예를 들어 희생 물질로 구성된 절연 층(227)의 형태로 형성 또는 도포될 수 있다. 제3 층 구조물(322)을 형성하는 단계는 예를 들어 증착 프로세스를 통해 수행될 수 있다. 희생 물질(332)이 후속하여 제3 층 구조물(322) 상에 도포될 수 있다. 그 상에 추가의 원주형 관통 개구가 제3 층 구조물(322)까지 희생 물질(332) 내에 도입될 수 있다. 끝으로, 추가의 에칭 정지 구조물(340)은, 에칭 프로세스에 내성이 있고 추가의 원주형 관통 개구 내로 도입되는 추가의 충진 물질 구조에 의해 추가의 원주형 관통 개구 내로 도입될 수 있다.
그 후, 층 또는 층 스택 형태의 제2 층 구조물(226)이 추가의 에칭 정지 구조물을 갖는 희생 물질 상에 도포되고 그리고 적절하다면 구조화된다. 도포 프로세스는 또 다시 예를 들어 증착 프로세스에 의해 수행될 수 있다. 그 후, 제2 층 구조물(226) 상에 추가의 희생 물질(232)이 도포될 수 있으며, 예를 들어 원형의 관통 개구가 형성될 에칭 정지 구조물(240)의 네가티브 몰드의 형태로 희생 물질(232) 내로 제2 층 구조물(226)까지 도입될 수 있다. 예를 들어 층 배열(220)의 중앙 영역으로의 기계적 연결 요소를 위해 추가의 에칭 정지 구조물을 형성하려는 의도가 있다면, 그에 대응하여 추가의 원주형 관통 개구를 희생 물질(232) 내에 더 형성할 수 있다. 이 후, 원주형 관통 개구 내의 에칭 정지 구조물(240) 및 선택에 따라서는 하나 이상의 추가의 원주형 관통 개구 내의 하나 이상의 추가의 에칭 정지 구조물이 에칭 프로세스에 내성이 있는 충진 물질 구조물을 각각의 원주형 관통 개구 내에 도입함으로써 형성된다.
그 후, 제1 층 구조물(224)이 형성, 즉 도포되고, 적절하다면 희생 물질(232) 및 에칭 정지 구조물(240) 또는 추가의 에칭 정지 구조물(들) 상의 층 또는 층 스택의 형태로 구조화된다. 따라서, 희생 물질(232) 및 에칭 정지 구조물(240)은 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 중간 영역(230)에 위치한다.
추가의 선택적 프로세스 단계(도 4에는 도시되어 있지 않음)에서, 예시적인 실시예에 따르면, 제1, 제2 및 제3 층 구조물(224,226,322)을 위한 접촉 구조물, 중간 층, 절연 층, 내장된 도전체 트랙을 갖는 절연 층 및/또는 패시베이션 층과 같은, MEMS 컴포넌트를 위한 추가의 요소가 더 제공될 수 있다.
추가의 에칭 정지 구조물(340)의 구성과 관련하여, 에칭 정지 구조물(240)의 구성에 관한 상기 설명 및 설명이 상응하게 똑같이 적용가능하다. 추가의 중간 영역(330)의 구성에 관해서는, 중간 영역(230)에 대한 상술한 구성이 동일하게 적용가능하다. 그렇지 않으면, 도 1a 및 도 1b에 관한 전술한 설명이 여기서도 다시 적용될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 도 4 에 도시된 층 배열(220)의 경우에, 제1 및 제3 층 구조물(224, 322)은 대향 전극 구조물(백플레이트 구조)로서 구성될 수 있는 반면, 제2 층 구조물(226)은 이동가능 또는 편향가능 멤브레인 구조물로서 구성된다. 이 경우, 이를 소위 "이중 백플레이트 구조"라고 한다.
또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 층 배열(220)의 경우에, 제1 및 제3 층 구조물(224,322)은 예를 들어 서로 기계적으로 결합될 수 있는 제1 및 제2 이동가능 멤브레인 구조물로서 구성될 수 있으며, 제2 층 구조물(226)은 대향 전극 구조물로 구성될 수 있다. 이 경우, 이를 이중 멤브레인 구조라고 한다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 원주형의 벽 모양 에칭 정지 구조물(240)과 제2 원주형의 벽 모양 에칭 정지 구조물(340)은 층 배열(220)의 주 표면(320-a)에 대한 수직 투영에 대해 적어도 부분적으로 서로에 대해 오프셋된 방식으로 배열된다. 결과적으로, 상이한 횡방향 범위 또는 연장 범위를 갖는 제1 및 제2 노출 영역(230-1,330-1)은 제1 및 제2 중간 영역(230,330)으로부터 희생 물질(232,332)을 제거하는 단계(140) 동안 발생한다.
도 4에 예시된 바와 같이, 일례로서, 제1 원주형 에칭 정지 구조물(240)은 제2 원주형 에칭 정지 구조물(340)보다 공통된 중심점에 대해 작은 반경을 갖는다. 예를 들어, MEMS 컴포넌트의 층 배열(220)의 제1 층 구조물(224)이 MEMS 컴포넌트(200)의 후방이라고 지칭되면, MEMS 컴포넌트(200)의 기계적 견고성은 보다 작은 반지름으로 형성된 제1 에칭 정지 구조물(240)에 의해 후방에서 지원된다.
이와 관련하여, 동작 중에 더 높은 기계적 부하를 받는 MEMS 마이크로폰의 측면은 더 높은 기계적 견고성을 갖도록 형성될 수 있다. 일반적으로 이것은 MEMS 마이크로폰의 사운드 개구를 향하는 MEMS 마이크로폰의 측면이 보다 높은 기계적 견고성을 갖도록 설계될 수 있다는 것을 의미한다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상이한 층 배열(220) 및 에칭 정지 구조물(240,340)의 상이한 디자인들이 이제 다른 예시적인 실시예들에 따라 예로서 기술될 것이다.
설명을 단순화하기 위해, 단계(120)에서 층 배열(220)에 여전히 존재하나 단계(140)에서 제거되는 희생 물질(232,332)이 도 5a 및 5b에서 빗금으로 도시되어 있다. 도 5a 및 5b에서의 층 배열(220)에 대한 개략도로부터 명백한 바와 같이, 층 배열(220)은 에지 영역(230-2,330-2)으로부터 인접한 중간 영역(230-1,330-1)을 거쳐 평면(A)까지 진행하는 것으로 도시되어 있는데, 이 평면(A)은 도 5a 및 5b에서 y-z 평면에 평행하고 캐리어 기판(222) 상에 배치된 층 배열(220)에 대한 대칭면을 나타낸다.
도 5a에 도시되어 있는 바와 같이, 에칭 정지 구조물(240)은 예를 들어 질화물로 이루어진 절연 층(225-1)의 물질로 구성된 외부 에칭제 내성 층과, 예를 들어 다결정 또는 단결정 실리콘 물질과 같은 제1 층 구조물(224)의 물질로 구성된 내부 층을 포함한다. 도 5a에 더 도시되어 있는 바와 같이, 추가의 에칭 정지 구조물(340)은 다결정 또는 단결정 실리콘 물질과 같은 제2 층 구조물(226)의 물질로 구성된 층을 포함한다. 희생 물질(232,332)을 제거하는 단계(140)는 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이, 및 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이의 노출 영역(230-1,330-1)에 각각 위치한 희생 물질(232,332)을 다시 제거하는 단계를 포함한다. 또한, 중간층(227)의 노출된 부분도 제거될 수 있다.
도 5a에 더 도시되어 있는 바와 같이, 제1 원주형의 에칭 정지 구조물(240)과 제2 원주형의 에칭 정지 구조물(340)은 층 배열(220)의 주 표면(320-a)에 대한 수직 투영에 대해 적어도 부분적으로 서로에 대해 오프셋된 방식으로 배열된다. 결과적으로, 상이한 횡방향 범위 또는 연장 범위를 갖는 제1 및 제2 노출 영역(230-1,330-1)은 제1 및 제2 중간 영역(230,330)으로부터 희생 물질(232,332)을 제거하는 단계(140) 동안 발생한다.
도 5a에 예시된 바와 같이, 일례로서, 제1 원주형 에칭 정지 구조물(240)은 제2 원주형 에칭 정지 구조물(340)보다 공통된 중심점에 대해 작은 반경을 갖는다. 예를 들어, MEMS 컴포넌트의 층 배열(220)의 제1 층 구조물(224)이 MEMS 컴포넌트(200)의 후방이라고 지칭되면, MEMS 컴포넌트(200)의 기계적 견고성은 보다 작은 반지름으로 형성된 제1 에칭 정지 구조물(240)에 의해 후방에서 지원된다. 이와 관련하여, 동작 중에 더 높은 기계적 부하를 받는 MEMS 마이크로폰의 측면은 더 높은 기계적 견고성을 갖도록 형성될 수 있다.
도 5a에 도시된 예시적인 실시예의 경우, 제1 및 제3의 도전성 층 구조물(224,322)은 대향 전극 구조물로서 구성될 수 있고, 제2의 도전성 층 구조물(226)은 멤브레인 구조물로서 구성된다. 이 경우, 이를 소위 이중 백플레이트 구조라고 한다.
도 5b에 도시된 예시적인 실시예의 경우, 제1 및 제2의 원주형의 벽 모양 에칭 정지 구조물(240,340)은 예를 들어 질화물과 같은 에칭제 내성 절연 물질로 형성되는데, 제1 및 제3 층 구조물(224,322)의 기계적 연결을 가능하게 하고 제2 층 구조물(226)로부터 기계적으로 분리되는 기계적 연결 요소(254)가 제1 층 구조물(224)과 제3 층 구조물(322) 사이에 더 마련된다. 결과적으로, 제1 및 제3 층 구조물(224,322)은 예를 들어 연결 요소(254)를 통해 서로 기계적으로 연결되고 강성의 대향 전극으로서 구성된 제2 층 구조물(226)에 대해 편향가능한 이동가능 멤브레인 구조물로서 구성된다. 이 경우, 이것은 단일 대향 전극 구조물을 갖는 이중 멤브레인 구조물로서 지칭된다. 기계적 연결 요소는 또 다시 질화물과 같은 에칭 프로세스에 내성이 있는 물질로 형성된다.
도 5b에 예시된 바와 같이, 일례로서, 제1 원주형의 에칭 정지 구조물(240)은 제2 원주형의 에칭 정지 구조물(340)보다 공통된 중심점에 대해 작은 반경을 갖는다. 도 5b에 더 도시되어 있는 바와 같이, 제2 층 구조물(226)은 두 개의 절연 층(326-1,326-2) 내에 더 매립될 수 있다.
다음으로, 도 6a 내지 6c는 층 배열(220)에 대한 하나의 예시적인 실시예를 평면도로 도시하는데, 제1 및 제2 층 구조물(224,226)은 원형으로 배치되고, 더 나아가 원주형의 에칭 정지 구조물(240)도 그에 대응하여 원형으로 배치된다. 또한, 층 배열은 예를 들어 제1 층 구조물(224) 내에 세그먼테이션(244)을 갖는데, 이 세그먼테이션은 원주형으로 연장되고 접촉 영역을 제외하고는 닫혀 있다. 제1 층 구조물과 제2 층 구조물(226)을 전기적으로 접촉시키기 위해 접촉 요소 또는 전극 구조물(260,262)이 제공된다.
도 6b는 도 6a에서 식별된 영역을 확대한 도면이며, 세그먼테이션(244)은 이 세그먼테이션을 갖는 층 구조물을 전극 구조물(260)에 연결하기 위해 바깥쪽으로 이어진다. 도 6b의 확대도에 도시되어 있는 바와 같이, 기술적인 이유로, 예를 들어 원주형의 벽 모양 에칭 정지 구조물(240)은 있을 수 있는 교차점에서 세그먼테이션(244)에 의해 단절될 수 있다.
원주형의 벽 모양 에칭 정지 구조물(240)의 이러한 단절(들)은 벽 모양의 에칭 정지 구조물(240)을 위한 트렌치를 생성 또는 에칭하는 동안 층 배열(220)의 이미 존재하는 세그먼테이션(244)이 손상 또는 악화되는 것을 피하기 위해 제공될 수 있다. 단절(들)이 없다면, 세그먼테이션(244)과의 제시된 교차점 또는 접촉점에서 원주형의 벽 모양의 에칭 정지 구조물(240)을 위한 트렌치를 에칭하는 프로세스 동안 세그먼테이션(244)의 부분적 에칭 또는 초기 에칭이 행해질 수 있는데, 즉 세그먼테이션(244)은 이러한 교차점에서 에칭 프로세스에 대한 정지 층으로서 효과적이다. 벽 모양의 에칭 정지 구조물(240)과 세그먼테이션(244) 사이에 존재하는 교차점에서 단절을 제공함으로써, 에칭 프로세스 동안 세그먼테이션(244)의 손상을 막을 수 있고 따라서 발생할 수 있는 전기적 누설 또는 낭비 또는 기계적 안정성의 감소를 막을 수 있다.
도 6a에서 식별된 영역에 대한 도 6c에서의 확대도에 도시되어 있는 바와 같이, 정렬되어 있는 벽 모양의 에칭 정지 구조물(240)의 끝부분 또는 종단부는 바깥쪽으로 곡선을 이루도록 더 구성될 수 있다.
세그먼테이션(244)과의 다른 제시된 교차점에서의 단절 위치에 있는 벽 모양의 에칭 정지 구조물(240)의 종단부에 대한 이러한 곡률은 벽 모양의 에칭 정지 구조물(240)의 에지 또는 종단부에서의 기계적인 응력 집중을 방지하거나 적어도 감소시킨다. 따라서, 벽 모양의 에칭 정지 구조물(240)의 곡선형 종단부는 에칭 정지 구조물(240)의 이들 영역에서의 응력 완화를 가져온다.
도 7a 및 도 7b는 에칭 정지 구조물(240)의 추가 디자인을 갖는 층 배열(220)의 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다.
도 7a의 평면도에 예시되어 있는 바와 같이, 제1 층 구조물(224)은 원주형의 완전 폐쇄된 세그멘테이션(244)을 가지며, 여기서 완전히 폐쇄된 원주형의 벽 모양의 에칭 정지 구조물(240)은 예를 들어 제1 층 구조물(224)의 물질로 형성되거나 대안적으로 다른 에칭제 내성 물질로 형성될 수 있다. 제2 층 구조물(226)은 예를 들어 절연 층(225-1,225-2)에 매립되고, 따라서, 제1 층 구조물(224)의 제2 부분(224-2)과 전기적으로 절연된다.
또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 절연 층(225-1,225-2)으로 둘러싸인 제2 층 구조물(226)은 또한 제1 층 구조물(224)의 제2 섹션(224-2)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 층 구조물(226) 및 제1 층 구조물(224)의 제2 섹션(224-2)은 또 다시 세그먼테이션(244)에 의해 제1 층 구조물(224)의 제1 섹션(224-1)으로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 이것은 제1 및 제2 층 구조물(224,226)의 에지 영역에서 기생 캐패시턴스의 감소에 기여할 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 더 도시된 바와 같이, 제1 층 구조물의 제1 활성 영역(224-1)에 대한 전극 구조물(260)은 위에서부터 이 제1 영역(224-1)으로 이어지고, 산화물(희생 물질)과 같은 절연 물질에 의해 제1 층 구조물(224)의 제2 섹션(224-2)으로부터 전기적으로 절연된다.
도 7a 및 7b에서, 또한, 대칭면(A)은 y-z 평면에 평행한 것으로 도시되어 있는 반면, 층 배열(220)을 통과하는 단면(B)은 x-y 평면에 평행한 것으로 도시되어 있다.
접촉 구조물 또는 전극 구조물(260)은 제1 층 구조물(224)의 제1 섹션(224-1), 예를 들어 멤브레인으로서 구성된 제1 층 구조물(224)의 편향가능 활성 영역(224-1)에 전기적으로 접촉하도록 제공된다. 제1 층 구조물(224)의 제1 영역(224-1)의 전기적 접촉의 이러한 분리된 구성은 원주형의 벽 모양 에칭 정지 구조물(240) 및 세그먼테이션(244) 모두의 단절을 회피하는 것을 가능하게 하는데, 즉 에칭 정지 구조물(240) 및 세그멘테이션(244)은 완전히 원주형으로 또한 완전히 폐쇄된 방식으로, 즉 단절이 없는 방식으로 각각 구성될 수 있다.
제1 층 구조물(224)의 제1 섹션(224-1)의 이러한 외부에서 제공되는 전극 구조물(260)은 원형 멤브레인으로서 구성된 제1 층 구조물(224)의 축 대칭을 유지하는 것을 가능하게 할 수 있는데, 그 이유는 예를 들어 전극 구조물(260)이 내부 접촉 영역(260-A)에서 제1 층 구조물(224)의 내부 섹션(224-1)으로부터 세그먼테이션(244) 및 에칭 정지 구조물(240)을 가로질러, 즉 이들로부터 공간적으로 분리된 채로, 전극 구조물(260)의 외부 접촉 영역(260-B) 쪽으로 이어지기 때문이다. 도 6a에서의 예시와는 대조적으로, 세그먼테이션은 층 구조물(224)의 바깥 또는 에지 영역에서 전극 구조물(260)에 대한 제1 층 구조물(224)의 제1 섹션(224-1)의 전기적 연결을 제공하도록 구성되는데, 도 7a 및 7b에 도시된 예시적인 실시예의 경우 전극 구조물(260)은 제1 층 구조물(224)의 원주형 세그먼테이션(244)의 단절을 방지하고 따라서 또한 벽 모양으로 구성된 에칭 정지 구조물(240)의 단절을 방지할 수 있게 하기 위해 제1 층 구조물(224)의 제1 섹션(224-1)과 직접적으로 전기적으로 접촉한다. 그에 따라, 예를 들어 이동가능 멤브레인으로서 구성된 제1 층 구조물(224)의 기계적 안정성 또는 견고성을 더 증가시킬 수 있다. 또한, 예컨대 디스크 형상의 멤브레인(224)이 축 방향을 따라 완전히 대칭적으로 구성됨으로 인해 기생 효과의 추가적인 감소가 달성될 수 있다.
도 8a 및 8b는 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 소위 이중 멤브레인 구조물(224,322) 및 단일 대향 전극 구조물(226)을 가지고 있고 에칭 정지 구조물(240,340)의 추가 구성을 갖는 MEMS 컴포넌트(200)의 층 배열(220)의 또 다른 예시적인 실시예를 보여준다.
도 8a의 평면도 및 도 8b의 부분적인 단면도에 예시되어 있는 바와 같이, 제1 및 제2 원주형의 벽 모양 에칭 정지 구조물(240,340)이 각각 에칭제 내성 물질로 형성된다. 이와 관련하여, 벽 모양 에칭 정지 구조물(240)은 예를 들어 반도체 물질과 같은 제1 층 구조물(224)의 물질로부터 형성될 수 있는 반면, 제2 에칭 정지 구조물(340)은 제2 층 구조물(226)을 둘러싸는 2개의 절연 층(326-1,326-2)의 물질, 즉 예를 들어 질화물로 형성될 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 에칭 정지 구조물(240,340)은 또한 다른 에칭제 내성 물질로 형성될 수도 있다. 또한, 예를 들어 이동가능 멤브레인으로서 구성된 제1 층 구조물(224)은 세그먼테이션(244)을 가지며, 여기서 이 세그먼테이션은 절연 물질로 형성되고, 도전성의 제1 층 구조물(224)의 제1 내부 섹션(224-1)과 제2 외부 섹션(224-2) 간의 전기적 절연 또는 격리를 제공한다. 제1 층 구조물(224)의 세그먼테이션(244)은 멤브레인으로서 구성된 제1 층 구조물(224)의 활성 또는 편향가능 섹션(224-1)과 실질적으로 비활성인 비-편향가능 섹션(224-2) 간의 전기적 격리를 제공하기 위해 배치될 수 있다.
층 배열(220)은 또한 세그먼테이션(245)을 갖게 되는 제3 층 구조물(322)을 포함한다. 제3 층 구조물(322)의 세그먼테이션(245)- 이 세그먼테이션은 절연 물질로 형성됨 -은 도전성의 제3 층 구조물(322)의 제1 내부 섹션(322-1)과 제2 외부 섹션(322-2) 간의 전기적 절연 또는 격리를 제공한다. 예를 들어, 멤브레인으로서 구성된 도전성의 제3 층 구조물(322)의 세그먼테이션(245)은 예를 들어 멤브레인으로서 구성된 제3 층 구조물(322)의 활성 또는 편향가능 섹션(322-1)과 실질적으로 비활성인 비-편향가능 섹션(322-2) 간의 전기적 격리를 제공하기 위해 배치될 수 있다.
세그먼테이션(244,245)은 각각 예를 들어 한편으로는 인접한 섹션의 전기적 격리를 얻지만 그의 기계적 연결은 유지하기 위해 절연 물질로 채워진 원주형의 좁은 트렌치 또는 원주형의 좁은 컷아웃으로서 실현될 수 있다.
또한, 제1 층 구조물(224)의 제1 내부 섹션(224-1)의 에지 영역에서, 제1 층 구조물(224)의 제1 섹션(224-1) 내에서 이로부터 전기적으로 절연되는 제3 섹션 또는 아일랜드 섹션(224-3)으로서 추가 영역(224-3)을 정의하기 위해 추가의 원주형 또는 폐쇄형 세그먼테이션(244-A)이 제공된다. 주위를 둘러싸는 세그먼테이션(245)을 갖는 제3 섹션(224-3)은 제1 층 구조물(224)의 제1 섹션(224-1) 내에서 세그먼테이션(244)에 인접하게 배치된다. 아일랜드 섹션(224-3)의 면적은 제1 층 구조물의 제1 섹션(224-1)의 면적의 10%, 5% 또는 1%보다 작다.
또한, 제1 층 구조물(224)의 제3 섹션(224-3)과 제3 층 구조물의 제1 섹션(322-1)의 전기적 결합을 얻기 위해 제3 층 구조물(322)의 제1 섹션(322-1)과 제3 섹션(224-3)(아일랜드 섹션) 사이에 기계적 및 전기적 연결 요소(255)가 마련된다.
도전성의 연결 요소(255)는 예를 들어 도전성 컬럼 또는 전기적 피드쓰루(VIA)로서, 제1 층 구조물(224)의 아이랜드 영역(224-3)으로부터 제3 층 구조물(322)의 제1 활성 섹션(322-1)까지 구성된다. 세그먼테이션(244-A)은 전극 구조물(260)의 전기적 접촉 영역(260-A)을 위한 접촉 영역을 제공하기 위해 세그먼테이션(244) 내에 또는 제1 층 구조물(244)의 제1 섹션(224-1) 내에 제공된다.
제1 및 제3 층 구조물(224,322)은 추가의 선택적 연결 요소(도 8a 및 8b에는 도시되어 있지 않지만, 도 5b에는 연결 요소(254)로 도시되어 있음)를 통해 서로 기계적으로 연결되고 비교적 강성의 대향 전극으로 구성된 제2 층 구조물(226)에 대해 편형가능한 이동가능 멤브레인 구조물로서 구성될 수 있다. 이 경우, 이는 단일 대향 전극 구조물을 갖는 이중 멤브레인 구조물로 지칭된다. 제2 층 구조물(226)은 더 나아가 두 개의 절연 층(326-1,326-2)으로 둘러싸여지거나 그 내에 매립될 수 있다.
도 8a 및 8b에 더 도시되어 있는 바와 같이, 제1 층 구조물(224)의 제3 섹션(224-3)(아일랜드 영역)에 대한 접촉 영역(260-A)을 갖는 전극 구조물(260)은 위에서부터 상기 제3 영역(224-3)으로 이어지고, 산화물과 같은 절연 물질에 의해 제1 층 구조물(224)의 제2 섹션(224-2)으로부터 전기적으로 격리된다.
도 8a 및 8b에서, 또한, 평면(A)은 x-z 평면에 대해 평행한 것으로 도시되어 있지만, 층 배열(220)을 관통하는 단면(B)은 x-y 평면에 평행한 것으로 도시되어 있다. 도 8a 및 8b로부터 명확한 바와 같이, 도 8b에서의 부분적인 단면도는 x-축에 평행한 또는 x-축을 따라 있는 층 배열(220)의 연장 범위 중 일부만을 도시한다. 도 7a 및 7b에서의 전극 구조물(260)과 관련된 설명이 그에 대응하여 도 8a 및 8b에서의 전극 구조물(260)에 적용될 수 있다.
도 9는 추가의 예시적인 실시예에 따라 소위 "이중 멤브레인 구조물"(224,322) 및 단일 대향 전극 구조물(226)을 구비하고 또한 에칭 정지 구조물(240,340)을 갖는 MEMS 컴포넌트(200)의 층 배열(220)을 부분적인 단면도의 형태로 나타내는 추가의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 9에서, 또 다시, 평면(A)은 x-z 평면에 대해 평행한 것으로 도시되어 있지만, 층 배열(220)을 관통하는 단면(B)은 x-y 평면에 평행한 것으로 도시되어 있다. 도 9로부터 명확한 바와 같이, 부분적인 단면도는 x-축에 평행한 또는 x-축을 따라 있는 층 배열(220)의 연장 범위 중 일부만을 도시한다.
도 9의 단면도에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 원주형의 벽 모양 정지 구조물(240,340)은 각각 에칭제 내성 물질로 형성된다. 이와 관련하여, 벽 모양의 에칭 정지 구조물(240)은 예를 들어 반도체 물질(예를 들어, 폴리실리콘)과 같은 제1 층 구조물(224)의 물질로 형성될 수 있는 한편, 제2 에칭 정지 구조물(340)은 제2 층 구조물(226)을 둘러싸는 2개의 절연 층(326-1,326-2)의 물질, 즉 예를 들어 질화물로 형성된다. 그러나, 제1 및 제2 에칭 정지 구조물(240, 340)은 또한 다른 에칭제 내성 물질로도 형성될 수 있다. 또한, 예를 들어 이동가능 멤브레인으로서 구성된 제1 층 구조물(224)은 세그먼테이션(244)을 가지되, 제1 층 구조물(224)의 세그먼테이션(244)- 이 세그먼테이션은 절연 물질로 형성됨 -은 도전성의 제1 층 구조물(224)의 제1 내부 섹션(224-1)과 제2 외부 섹션(224-2) 사이에 전기적 절연 또는 격리를 제공한다. 제1 층 구조물(224)의 세그먼테이션(244)은 예를 들어 멤브레인으로서 구성된 제1 층 구조물(224)의 활성 또는 편향가능 섹션(224-1)과 실질적으로 비활성인 비-편향가능 섹션(224-2) 간의 전기적 격리를 제공하기 위해 배치될 수 있다. 예를 들어 이중 멤브레인 구조물의 대향 전극으로서 또는 중심 고정자로서 구성되는 제2 층 구조물(226)은 세그먼테이션(246)을 가지되, 제2 층 구조물(226)의 세그먼테이션(246)- 이 세그먼테이션은 절연 물질로 형성됨 -은 제1 층 구조물(226)의 제1 내부 섹션(226-1)과 제2 외부 섹션(226-2) 사이에 전기적 절연 또는 격리를 제공한다.
층 배열(220)은 또한 세그먼테이션(245)을 갖게 되는 제3 층 구조물(322)을 포함한다. 제3 층 구조물(322)의 세그먼테이션(245)- 이 세그먼테이션은 절연 물질로 형성됨 -은 도전성의 제3 층 구조물(322)의 제1 내부 섹션(322-1)과 제2 외부 섹션(322-2) 간의 전기적 절연 또는 격리를 제공한다.
세그먼테이션(244,245,246)은 각각 예를 들어 한편으로는 인접한 섹션의 전기적 격리를 얻지만 그의 기계적 연결은 유지하기 위해 절연 물질로 채워진 원주형의 좁은 트렌치 또는 원주형의 좁은 컷아웃으로서 실현될 수 있다.
또한, 제2 층 구조물(226)의 제2 섹션(226-2)과 제3 층 구조물의 제1 섹션(322-1)의 전기적 결합을 얻기 위해 제2 층 구조물(226)의 제2 섹션(223-2)과 제3 층 구조물(322)의 제1 섹션(322-1) 사이에 기계적 및 전기적 연결 요소(255')가 마련된다. 도전성의 연결 요소(255')는 예를 들어 도전성 컬럼 또는 전기적 피드쓰루(via)로서, 제2 층 구조물의 제2 섹션(226-2)으로부터 제3 층 구조물(322)의 제1 활성 섹션(322-1)까지 구성될 수 있다.
제1 및 제3 층 구조물(224,322)은 추가의 선택적 연결 요소(도 9에는 도시되어 있지 않지만, 도 5b에는 연결 요소(254)로 도시되어 있음)를 통해 서로 기계적으로 연결되고 비교적 강성의 대향 전극으로 구성된 제2 층 구조물(226)에 대해 편형가능한 이동가능 멤브레인 구조물로서 구성될 수 있다. 이 경우, 이는 단일 대향 전극 구조물(226)을 갖는 이중 멤브레인 구조물(224,322)로 지칭된다. 제2 층 구조물(226)은 더 나아가 연결 요소(255')와의 접촉 영역을 제외하고, 두 개의 절연 층(326-1,326-2)으로 둘러싸여지거나 그 내에 매립될 수 있다.
도 9에 더 도시되어 있는 바와 같이, 제1 층 구조물(224)의 제1 섹션(224-1)에 대한 접촉 영역(260-A)을 갖는 전극 구조물(260)은 위에서부터 상기 제1 영역(224-1)으로 이어지고, 산화물과 같은 절연 물질에 의해 제1 층 구조물(224)의 제2 섹션(224-2)으로부터 전기적으로 격리된다. 더 나아가, 도 9는 추가의 전극 또는 접촉 구조물(261,263)을 도시하는데, 전극 구조물(261)은 제2 전극 구조물(226)의 제2 섹션(226-2)에 연결되고, 전극 구조물(263)은 제3 전극 구조물(322)의 제2 섹션(322-2)에 전기적으로 연결된다.
도 9는 따라서 MEMS 컴포넌트(200)의 층 배열(220)의 예시적인 실시예를 보여주는데, 제1 전극 구조물의 제1 섹션(224-1)은 직접 접촉되는 반면, 제3 전극 구조물의 제1 섹션(322-1)은 도전성의, 기둥 형태의 연결 요소(255)를 통해 제2 층 구조물(226)의 제2 외부 섹션(226-2)에 접촉하고 추가의 전극 구조물(261)에 접촉한다.
제1 층 구조물(224)의 제1 영역(224-1)의 전기적 접촉과 관련하여 도 7a, 7b, 도 8a, 8b 및 도 9에서 설명한 구성, 및 제3 층 구조물(322)의 제1 영역(32201)의 전기적 접촉과 관련하여 도 8a, 8b 및 도 9에 도시된 구성은 원주형의 벽 모양의 에칭 정지 구조물(240,340) 및 세그먼테이션(244,245,246) 모두의 필요로 하는 단절을 회피하는 것을 가능하게 하는데, 즉 에칭 정지 구조물(240,340) 및 세그멘테이션은 완전히 원주형으로 또한 완전히 폐쇄된 방식으로, 즉 단절이 없는 방식으로 각각 구성될 수 있다.
외부에서 제공되는 전극 구조물은 예를 들어 원형으로 구성된 층 구조물(224,226,332)의 축 대칭을 유지하는 것을 가능하게 할 수 있다.
이하, 도 10을 참조하여 MEMS 컴포넌트(200)의 일 실시예를 설명할 것이다.
MEMS 컴포넌트(200)는 예를 들어 캐리어 기판(222) 상에 층 배열(220)를 포함하는데, 층 배열(220)은 제1 및 제2 층 구조물(224,226)을 포함하고, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에 노출 영역이 노출되며, 희생 물질이 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 에지 영역에 배치되고, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에서 연장하는 에칭제 내성 벽 구조물(240,241,340)은 노출 영역(230-1)을 이와 횡방향으로 인접하는 에지 영역(230-2)과 경계구분하며, 에지 영역에 존재하는 희생 물질은 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 기계적 연결에 효과적이다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 에칭제 내성 벽 구조물(240,241,340)은 노출 영역(230-1) 주위에 원주형의 벽 영역으로서 배치된다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 층 배열(220)은 노출 영역(230-1)에, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에 배치된 추가의 에칭제 내성 벽 구조물(241)을 포함한다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 제1 층 구조물(224)은 강성의 대향 전극 구조물로 구성되며, 제2 층 구조물(226)은 편향가능 멤브레인 구조물로 구성된다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 층 배열(220)은 제3 층 구조물(322)을 포함하되, 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이에 추가의 노출 영역이 노출되고, 절연 물질이 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이의 추가 에지 영역(330-2)에 배치되고, 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이에서 연장하는 에칭제 내성 벽 구조물(340)은 추가의 노출 영역(230-1)을 이와 횡방향으로 인접하는 추가의 에지 영역(330-2)과 경계구분하며, 추가의 에지 영역(330-2)에 존재하는 절연 물질은 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이의 기계적 연결에 효과적이다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이의 추가 노출 영역(330-1) 주위에 추가의 원주형 벽 영역으로서 추가의 에칭제 내성 벽 구조물(340)이 배치된다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 추가의 에칭제 내성 벽 구조물(340)은 복수의 충진 물질 층으로 이루어진 추가의 층 시퀀스를 포함한다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 노출 영역(230-1)에 인접한 에칭제 내성 원주형의 벽 구조물(240) 및 추가의 에지 영역(330-2)에 인접한 추가의 원주형의 에칭제 내성 벽 구조물(241)은 서로에 대해 횡방향으로 오프셋된 방식으로 배치된다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 제1 및 제3 층 구조물(224,322)은 대향 전극 구조물로서 구성되고, 제2 층 구조물(226)은 대향 전극 구조들 사이에서 편향가능 멤브레인 구조물로서 구성된다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 제1 및 제3 층 구조물(224,322)은 제1 및 제2 멤브레인 구조물로 구성되며, 제2 층 구조물(226)은 제1 및 제2 멤브레인 구조물 사이에 배치된 대향 전극 구조물로 구성된다.
MEMS 컴포넌트(300)는 전술한 방법(100)에 따라 제조될 수 있으며, 도 1 내지 도 9에서의 설명은 도 10에 도시된 MEMS 컴포넌트의 예시적인 실시예에도 동일하게 적용가능하다.
MEMS 컴포넌트(200)를 제조하는 본 방법 및 이를 위해 제공된 층 배열(220) 의 예시적인 실시예 중 일부가 이하에서 다시 설명될 것이다.
이와 관련하여, 벽 모양으로 구성된 에칭 정지 구조물(240,241,340)은 할당된 층 구조의 동일한 물질, 즉 제1 층, 제2 층 또는 제3 층 구조물의 물질, 또는 에칭 프로세스에 내성이 있는 추가의 물질로 형성될 수 있다.
희생 층 물질은 예를 들어 실리콘 산화물을 포함할 수 있고 플루오르화 수소산(HF)을 사용하여 에칭될 수 있다. 이 경우, 에칭 프로세스 동안 사용된 에칭제와 접촉하게 되는 벽 모양의 에칭 정지 구조물(240,241,340)의 바깥 또는 외부 섹션은 예를 들어 폴리실리콘 물질 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
벽 모양의 에칭 정지 구조물(240,241,340)은 예를 들어 절연 물질을 포함할 수 있고 인접한 층 구조물들 사이, 즉 예를 들어 멤브레인 구조물과 대향 전극 구조물 사이의 단락을 피하기 위해 인접한 층 구조물들(224,226,322)의 각각의 사이에서 절연 방식으로 구성될 수 있다.
세그먼테이션이 층 구조물(224, 226, 322) 중 하나에 제공되고 벽 모양의 에칭 정지 구조물(240,241,340)이 도전성 물질을 포함하며, 이 도전성 물질이 예를 들어 층 구조물(224,226,322) 중 하나에 전기적으로 연결되는 경우, 원주형의 에칭 정지 구조물(240,241,340)은 예를 들어 분할된 영역 내에 배치될 수 있다.
벽 모양의 에칭 정지 구조물(240,241,340)이 유전체 물질로 형성되면, 이 에칭 정지 구조물(240,241,340)은 전기적 관점에서 분할된 영역 내에 또는 분할된 영역 외부에 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 벽 모양의 에칭 정지 구조물(240,241,340)은 작은 불연속 또는 단절을 가지면서 연속적으로 또는 실질적으로 연속적으로 구성될 수 있다. 원주형의 에칭 정지 구조물(240,241,340) 내에 단절이 제공되는 경우, 에칭 정지 구조물(240,241)의 각각의 단부 영역 또는 에지 영역은 곡선으로 구성될 수 있는데, 예를 들어 바깥쪽으로 휘어지도록 구성될 수 있다.
에칭 정지 구조물(240,241,340)은 예를 들어, 기판(222)의 캐비티(223)와 거의 동일한 윤곽 또는 기본 형상 또는 윤곽을 가질 수 있으며, 윤곽은 원형으로 구성되지만, 둥근 각도를 갖는 사각형, 직사각형 등과 같은 다른 형상을 가질 수도 있다.
또한, 예를 들어, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에, 즉 멤브레인 구조물과 대향 전극 구조물 사이에 기계적 연결 요소의 형태로 하나 이상의 고정 지점을 형성하기 위해, 노출 영역을 정의하는 동일한 공간 또는 중간 영역 내에, 즉 원주형의 에칭 정지 구조물(240) 내에 추가의 에칭 정지 구조물(241)이 제공될 수 있다.
MEMS 컴포넌트가 이중 대향 전극 마이크로폰(이중 백플레이트 마이크로폰)으로서 구성되는 경우, 제1 또는 제2 노출 영역 또는 에어 갭은 마이크로폰의 전면과 후면 간에 원하는 비대칭적인 기계적 견고성을 얻기 위해 상이한 반경을 갖도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 보다 작은 반경을 갖는 에어 갭에 인접한 층 구조물은 기계적 부하와 관련하여 일반적으로 높은 기계적 견고성을 갖는다.
또한, 외측의 2개의 층 구조물과 그 사이에 배치된 추가의 층 구조물(226)을 갖는 구성의 경우, 벽 모양의 에칭 정지 구조물이 노출 에지 영역을 정의하기 위해 두 개의 인접한 층 구조물 사이에 제공될 수 있는 한편, 예를 들어 에칭 지속 시간에 의해 추가의 2개의 층 구조물 사이에 추가의 노출 영역이 정의된다.
2개의 층 구조물을 갖는 층 배열의 경우, 하나의 층 구조물은 멤브레인 구조물을 형성할 수 있고, 추가의 층 구조물은 대향 전극 구조물을 형성할 수 있다. 3개의 층 구조물을 갖는 층 배열의 경우, 멤브레인 구조물은 2개의 대향 전극 구조물 사이에 삽입되는 방식으로 배열될 수 있고, 추가의 구성에 따라 대향 전극 구조물이 삽입되는 2개의 멤브레인 구조물이 제공될 수 있다. 이 두 멤브레인 구조물은 또한 기계적으로 서로 연결될 수 있다.
개별적으로 또는 본 명세서에 설명된 특징 및 기능과 함께 사용될 수 있는 본 발명의 추가의 예시적인 실시예 및 양상이 설명된다.
제1 양상에 따르면, MEMS 컴포넌트(200)의 제조 방법(100)은 캐리어 기판(222) 상에 층 배열(220)을 제공하는 단계- 이 층 배열(220)은 제1 및 제2 층 구조물(224,226)을 포함하고, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 중간 영역(230)에 희생 물질(232)이 배치되고, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에서 연장되는 에칭 정지 구조물(240)은 중간 영역(230)을, 노출 영역(230-1) 및 이와 횡방향으로 인접한 벽 영역(230-2)으로 세분화하고, 층 구조물(224,226) 중 적어도 하나는 노출 영역(230-1)에 대한 액세스 개구(242)를 가짐 -와, 노출 영역(230-1)을 노출시키기 위해 에칭 프로세스를 이용하여 액세스 개구(242)를 통해 노출 영역(230-1)으로부터 희생 물질(232)을 제거하는 단계를 포함하되, 에칭 정지 구조물(240)은 에칭 프로세스에서 횡방향 경계부로서 효과적이고, 에지 영역(230-2)에 존재하는 희생 물질(232)은 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 기계적 연결에 효과적이다.
제1 양상을 참조하는 제2 양상에 따르면, 제조 방법(100)에서, 에칭 정지 구조물(240)은 층 배열(220)에서 노출 영역(230-1) 주위에 원주형의 벽 영역으로서 배치될 수 있다.
제1 양상을 참조하는 제3 양상에 따르면, 제조 방법(100)에서, 층 배열(220)은 중간 영역(230)에, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에 연장하는 추가의 폐쇄형 에칭 정지 구조물(241)을 포함할 수 있다.
제1 양상을 참조하는 제4 양상에 따르면, 제조 방법(100)에서, 층 배열(220)을 제공하는 단계(120) 이전에, 층 배열(220)을 형성하기 위한 단계, 즉 캐리어 기판(222) 상에 제2 층 구조물(226)을 형성하는 단계와, 제2 층 구조물(226) 상에 희생 물질(232)을 도포하는 단계와, 원주형의 관통 개구를 제2 층 구조물(226)까지 희생 물질(232) 내에 도입하는 단계와, 에칭 프로세스에 내성이 있는 충진 물질 구조물을 원주형의 관통 개구 내로 도입함으로써 원주형의 관통 개구 내에 에칭 정지 구조물(240)을 형성하는 단계와, 희생 물질(232) 및 에칭 정지 구조물(240) 상에 제1 층 구조물을 형성하는 단계를 포함한다.
제4 양상을 참조하는 제5 양상에 따르면, 제조 방법(100)은 복수의 충진 물질로 구성된 층 시퀀스를 원주형의 관통 개구에 도입함으로써 에칭 정지 구조물(240)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제4 양상을 참조하는 제6 양상에 따르면, 제조 방법(100)은 추가의 관통 개구를 제2 층 구조물(226)까지 희생 물질(232) 내에 도입하는 단계와, 에칭 프로세스에 내성이 있는 추가의 충진 물질 구조물을 추가의 관통 개구 내에 도입함으로써 추가의 관통 개구에 추가의 에칭 정지 구조물(240-1)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제1 양상을 참조하는 제7 양상에 따르면, 제조 방법(100)에서, 희생 물질(232)을 제거하는 단계(140)는 에칭제를 사용하여 이방성 에칭 프로세스에 의해 수행될 수 있으며, 에칭제는 에칭 정지 구조물(240)의 물질보다 희생 물질(232)에 대해 적어도 10배만큼 더 높은 에칭 속도를 갖는다.
제1 양상을 참조하는 제8 양상에 따르면, 방법에서, 제1 층 구조물(224)은 대향 전극 구조물로서 구성될 수 있고, 제2 층 구조물(226)은 편향가능 멤브레인 구조물로서 구성될 수 있다.
제1 양상을 참조하는 제9 양상에 따르면, 제조 방법(100)에서, 제1 층 구조물(224)은 편향가능 멤브레인 구조물로 구성될 수 있고, 제2 층 구조물(226)은 대향 전극 구조물로서 구성될 수 있다.
제1 양상을 참조하는 제10 양상에 따르면, 제조 방법(100)에서, 층 배열(220)은 제3 층 구조물(322)을 포함할 수 있고, 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이의 추가의 중간 영역(330)에 추가의 희생 물질(332)이 배치되고, 제3 층 구조물(322)은 추가의 노출 영역(330-1)에 대한 추가의 액세스 개구(342)를 가지며, 추가의 희생 물질(332)은 추가의 노출 영역(330-1)을 노출시키기 위해 에칭 프로세스를 이용하여 추가의 액세스 개구(342)를 통해 추가의 노출 영역(330-1)으로부터 제거된다.
제10 양상을 참조하는 제11 양상에 따르면, 제조 방법(100)에서, 제2 층 구조물(266)과 제3 층 구조물(322) 사이에 추가의 에칭 정지 구조물(340)이 배치될 수 있으며, 이 추가의 에칭 정지 구조물은 추가의 중간 영역(330)을, 추가의 노출 영역(330-1) 및 이와 횡방향으로 인접한 추가의 에지 영역(330-2)으로 세분화하고, 추가의 에칭 정지 구조물(340)은 에칭 프로세스에 대한 횡방향 경계부로서 효과적이고, 추가의 에지 영역(320-2)에 남아 있는 희생 물질(332)은 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이의 기계적 연결에 효과적이다.
제10 양상을 참조하는 제12 양상에 따르면, 제조 방법(100)에서, 층 배열(220)을 제공하는 단계(120) 이전에, 층 배열(220)을 형성하기 위한 단계, 즉 캐리어 기판(222) 상에 제3 층 구조물을 형성하는 단계와, 제3 층 구조물(322) 상에 희생 물질(332)을 도포하는 단계와, 원주형의 관통 개구를 제3 층 구조물(322)까지 희생 물질 내에 도입하는 단계와, 에칭 프로세스에 내성이 있는 추가의 충진 물질 구조물을 추가의 원주형의 관통 개구 내로 도입함으로써 추가의 원주형의 관통 개구 내에 추가의 에칭 정지 구조물(340)을 형성하는 단계와, 희생 물질(332) 및 추가의 에칭 정지 구조물(241) 상에 제2 층 구조물을 형성하는 단계와, 제2 층 구조물(226) 상에 희생 물질(232)을 도포하는 단계와, 원주형의 관통 개구를 제2 층 구조물(226)까지 희생 물질(232) 내에 도입하는 단계와, 에칭 프로세스에 내성이 있는 충진 물질 구조물을 원주형의 관통 개구 내로 도입함으로써 원주형의 관통 개구 내에 에칭 정지 구조물(240)을 형성하는 단계와, 희생 물질(232) 및 에칭 정지 구조물(240) 상에 제1 층 구조물을 형성하는 단계를 포함한다.
제12 양상을 참조하는 제13 양상에 따르면, 제조 방법(100)에서, 추가의 에칭 정지 구조물(340)은 추가의 노출 영역(330-1) 주위에 추가의 원주형 벽 영역으로서 배치될 수 있다.
제13 양상을 참조하는 제14 양상에 따르면, 제조 방법(100)은 복수의 충진 물질로 구성된 층 시퀀스를 추가의 원주형의 관통 개구 내로 도입함으로써 추가의 에칭 정지 구조물(241)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제10 양상을 참조하는 제15 양상에 따르면, 제조 방법(100)에서, 제1 중간 영역(230) 내의 제1 원주형의 에칭 정지 구조물(240) 및 추가의 중간 영역(330) 내의 제2 원주형의 에칭 정지 구조물(241)은 서로에 대해 횡방향으로 오프셋된 방식으로 배치될 수 있다.
제16 양상에 따르면, MEMS 컴포넌트(200)는 캐리어 기판 상의 층 배열(220)을 포함하되, 이 층 배열(200)은 제1 및 제2 층 구조물(224,226)을 포함하고, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에 노출 영역이 노출되며, 희생 물질이 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 에지 영역에 배치되고, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에서 연장하는 에칭제 내성 벽 구조물(240,241,340)은 노출 영역(230-1)을 이와 횡방향으로 인접하는 에지 영역(230-2)과 경계구분하고, 에지 영역에 존재하는 희생 물질은 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이의 기계적 연결에 효과적이다.
제16 양상을 참조하는 제17 양상에 따르면, MEMS 컴포넌트(200)에서, 에칭제 내성 벽 구조물(240,241,340)은 노출 영역(230-1) 주위에 원주형의 벽 영역으로서 배치될 수 있다.
제16 양상을 참조하는 제18 양상에 따르면, MEMS 컴포넌트(200)에서, 층 배열(220)은 노출 영역(230-1)에, 제1 층 구조물(224)과 제2 층 구조물(226) 사이에 배치된 추가의 에칭제 내성 벽 구조물(241)을 포함할 수 있다.
제16 양상을 참조하는 제19 양상에 따르면, MEMS 컴포넌트(200)에서, 제1 층 구조물(224)은 강성의 대향 전극 구조물로 구성되며, 제2 층 구조물(226)은 편향가능 멤브레인 구조물로 구성된다.
제16 양상을 참조하는 제20 양상에 따르면, MEMS 컴포넌트(200)에서, 층 배열(220)은 제3 층 구조물(322)을 포함하되, 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이에 추가의 노출 영역이 노출되고, 절연 물질이 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이의 추가의 에지 영역(330-2)에 배치되고, 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이에서 연장하는 에칭제 내성 벽 구조물(340)은 추가의 노출 영역을 이와 횡방향으로 인접하는 추가의 에지 영역(330-2)과 경계구분하며, 추가의 에지 영역(330-2)에 존재하는 절연 물질은 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이의 기계적 연결에 효과적이다.
제20 양상을 참조하는 제21 양상에 따르면, MEMS 컴포넌트(200)에서, 제2 층 구조물(226)과 제3 층 구조물(322) 사이의 추가 노출 영역(330-1) 주위에 추가의 원주형의 벽 영역으로서 추가의 에칭제 내성 벽 구조물(340)이 배치될 수 있다.
제20 양상을 참조하는 제22 양상에 따르면, MEMS 컴포넌트(200)에서, 추가의 에칭제 내성 벽 구조물(340)은 복수의 충진 물질 층으로 이루어진 추가의 층 시퀀스를 포함할 수 있다.
제16 양상을 참조하는 제23 양상에 따르면, MEMS 컴포넌트(200)에서, 노출 영역(230-1)에 인접한 에칭제 내성 원주형의 벽 구조물(240) 및 추가의 에지 영역(330-2)에 인접한 추가의 원주형의 에칭제 내성 벽 구조물(340)은 서로에 대해 횡방향으로 오프셋된 방식으로 배치될 수 있다.
제16 양상을 참조하는 제24 양상에 따르면, MEMS 컴포넌트(200)에서, 제1 및 제3 층 구조물(224,322)은 대향 전극 구조물로서 구성되고, 제2 층 구조물(226)은 대향 전극 구조들 사이에서 편향가능 멤브레인 구조물로서 구성될 수 있다.
제16 양상을 참조하는 제25 양상에 따르면, MEMS 컴포넌트(200)에서, 제1 및 제3 층 구조물(224,322)은 제1 및 제2 멤브레인 구조물로 구성되며, 제2 층 구조물(226)은 제1 및 제2 멤브레인 구조물 사이에 배치된 대향 전극 구조물로 구성될 수 있다.
몇몇 양상들이 장치와 관련하여 설명되었지만, 이러한 양상들은 대응하는 방법의 설명을 구성하는 것은 물론, 장치의 블록 또는 컴포넌트도 또한 대응하는 방법 단계로서 또는 방법 단계의 특징으로서 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 단수로 또는 방법 단계로서 설명된 양상들은 대응하는 장치의 블록 또는 세부사항 또는 특징에 대한 설명을 구성한다.
전술한 예시적인 실시예는 단지 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다. 본 명세서에 설명된 구성 및 세부사항의 변경 및 변형은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허 청구범위의 보호 범위에 의해서만 제한되며 본 명세서의 예시적인 실시예의 설명 및 설명에 기초하여 제시된 특정 세부 사항에 의해서는 제한되지 않는다.

Claims (25)

  1. MEMS 컴포넌트(200)의 제조 방법(100)으로서,
    캐리어 기판(222) 상에 층 배열(220)을 제공하는 단계- 상기 층 배열(220)은 제1 및 제2 층 구조물(224,226)을 포함하고, 상기 제1 층 구조물(224)과 상기 제2 층 구조물(226) 사이의 중간 영역(230)에 희생 물질(232)이 배치되고, 상기 제1 층 구조물(224)과 상기 제2 층 구조물(226) 사이에서 연장되는 에칭 정지 구조물(240)은 중간 영역(230)을, 노출 영역(230-1) 및 이와 횡방향으로 인접한 벽 영역(230-2)으로 세분화하고, 상기 층 구조물(224,226) 중 적어도 하나는 상기 노출 영역(230-1)에 대한 액세스 개구(242)를 가짐 -와,
    상기 노출 영역(230-1)을 노출시키기 위해 에칭 프로세스를 이용하여 상기 액세스 개구(242)를 통해 상기 노출 영역(230-1)으로부터 상기 희생 물질(232)을 제거하는 단계- 상기 에칭 정지 구조물(240)은 에칭 프로세스에서 횡방향 경계부로서 효과적이고, 상기 에지 영역(230-2)에 존재하는 상기 희생 물질(232)은 상기 제1 층 구조물(224)과 상기 제2 층 구조물(226) 사이의 기계적 연결에 효과적임 -를 포함하는
    제조 방법(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에칭 정지 구조물(240)은 상기 층 배열(220)에서 상기 노출 영역(230-1) 주위에 원주형의 벽 영역으로서 배치되는
    제조 방법(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 층 배열(220)은 상기 중간 영역(230)에, 상기 제1 층 구조물(224)과 상기 제2 층 구조물(226) 사이에 연장하는 추가의 폐쇄형 에칭 정지 구조물(241)을 포함하는
    제조 방법(100).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 배열(220)을 제공하는 단계(120) 이전에, 상기 층 배열(220)을 형성하기 위한 단계가 수행되되,
    상기 층 배열(220)을 형성하기 위한 단계는
    상기 캐리어 기판(222) 상에 상기 제2 층 구조물(226)을 형성하는 단계와,
    상기 제2 층 구조물(226) 상에 희생 물질(232)을 도포하는 단계와,
    원주형의 관통 개구를 상기 제2 층 구조물(226)까지 상기 희생 물질(232) 내에 도입하는 단계와,
    상기 에칭 프로세스에 내성이 있는 충진 물질 구조물을 상기 원주형의 관통 개구 내로 도입함으로써 상기 원주형의 관통 개구 내에 상기 에칭 정지 구조물(240)을 형성하는 단계와,
    상기 희생 물질(232) 및 상기 에칭 정지 구조물(240) 상에 상기 제1 층 구조물을 형성하는 단계를 포함하는
    제조 방법(100).
  5. 제4항에 있어서,
    복수의 충진 물질로 구성된 층 시퀀스를 상기 원주형의 관통 개구에 도입함으로써 상기 에칭 정지 구조물(240)을 형성하는 단계를 더 포함하는
    제조 방법(100).
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    추가의 관통 개구를 상기 제2 층 구조물(226)까지 상기 희생 물질(232) 내에 도입하는 단계와,
    상기 에칭 프로세스에 내성이 있는 추가의 충진 물질 구조물을 추가의 관통 개구 내에 도입함으로써 상기 추가의 관통 개구에 추가의 에칭 정지 구조물(240-1)을 형성하는 단계를 더 포함하는
    제조 방법(100).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 희생 물질(232)을 제거하는 단계(140)는 에칭제를 사용하여 이방성 에칭 프로세스에 의해 수행되고, 상기 에칭제는 상기 에칭 정지 구조물(240)의 물질보다 상기 희생 물질(232)에 대해 적어도 10배만큼 더 높은 에칭 속도를 갖는
    제조 방법(100).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 층 구조물(224)은 대향 전극 구조물로서 구성될 수 있고, 상기 제2 층 구조물(226)은 편향가능 멤브레인 구조물로서 구성되는
    제조 방법(100).
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 층 구조물(224)은 편향가능 멤브레인 구조물로 구성될 수 있고, 상기 제2 층 구조물(226)은 대향 전극 구조물로서 구성되는
    제조 방법(100).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 배열(220)은 제3 층 구조물(322)을 포함하고, 상기 제2 층 구조물(226)과 상기 제3 층 구조물(322) 사이의 추가의 중간 영역(330)에 추가의 희생 물질(332)이 배치되고, 상기 제3 층 구조물(322)은 상기 추가의 노출 영역(330-1)에 대한 추가의 액세스 개구(342)를 가지며,
    상기 추가의 희생 물질(332)은 상기 추가의 노출 영역(330-1)을 노출시키기 위해 상기 에칭 프로세스를 이용하여 상기 추가의 액세스 개구(342)를 통해 상기 추가의 노출 영역(330-1)으로부터 제거되는
    제조 방법(100).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 층 구조물(266)과 상기 제3 층 구조물(322) 사이에 추가의 에칭 정지 구조물(340)이 배치되며, 상기 추가의 에칭 정지 구조물은 상기 추가의 중간 영역(330)을, 추가의 노출 영역(330-1) 및 이와 횡방향으로 인접한 추가의 에지 영역(330-2)으로 세분화하고,
    상기 추가의 에칭 정지 구조물(340)은 상기 에칭 프로세스에 대한 횡방향 경계부로서 효과적이고, 상기 추가의 에지 영역(320-2)에 남아 있는 상기 희생 물질(332)은 상기 제2 층 구조물(226)과 상기 제3 층 구조물(322) 사이의 기계적 연결에 효과적인
    제조 방법(100).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 배열(220)을 제공하는 단계(120) 이전에, 상기 층 배열(220)을 형성하기 위한 단계가 수행되되,
    상기 층 배열(220)을 형성하기 위한 단계는
    상기 캐리어 기판(222) 상에 상기 제3 층 구조물을 형성하는 단계와,
    상기 제3 층 구조물(322) 상에 희생 물질(332)을 도포하는 단계와,
    원주형의 관통 개구를 상기 제3 층 구조물(322)까지 상기 희생 물질 내에 도입하는 단계와,
    상기 에칭 프로세스에 내성이 있는 추가의 충진 물질 구조물을 상기 추가의 원주형의 관통 개구 내로 도입함으로써 상기 추가의 원주형의 관통 개구 내에 상기 추가의 에칭 정지 구조물(340)을 형성하는 단계와,
    상기 희생 물질(332) 및 상기 추가의 에칭 정지 구조물(241) 상에 상기 제2 층 구조물을 형성하는 단계와,
    상기 제2 층 구조물(226) 상에 희생 물질(232)을 도포하는 단계와,
    원주형의 관통 개구를 상기 제2 층 구조물(226)까지 상기 희생 물질(232) 내에 도입하는 단계와,
    상기 에칭 프로세스에 내성이 있는 충진 물질 구조물을 상기 원주형의 관통 개구 내로 도입함으로써 상기 원주형의 관통 개구 내에 상기 에칭 정지 구조물(240)을 형성하는 단계와,
    상기 희생 물질(232) 및 상기 에칭 정지 구조물(240) 상에 상기 제1 층 구조물을 형성하는 단계를 포함하는
    제조 방법(100).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 추가의 에칭 정지 구조물(340)은 상기 추가의 노출 영역(330-1) 주위에 추가의 원주형 벽 영역으로서 배치되는
    제조 방법(100).
  14. 제13항에 있어서,
    복수의 충진 물질로 구성된 층 시퀀스를 상기 추가의 원주형의 관통 개구 내로 도입함으로써 상기 추가의 에칭 정지 구조물(241)을 형성하는 단계를 더 포함하는
    제조 방법(100).
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 중간 영역(230) 내의 제1 원주형의 에칭 정지 구조물(240) 및 상기 추가의 중간 영역(330) 내의 제2 원주형의 에칭 정지 구조물(241)은 서로에 대해 횡방향으로 오프셋된 방식으로 배치되는
    제조 방법(100).
  16. MEMS 컴포넌트(200)로서,
    캐리어 기판 상의 층 배열(220)을 포함하되,
    상기 층 배열(200)은 제1 및 제2 층 구조물(224,226)을 포함하고, 상기 제1 층 구조물(224)과 상기 제2 층 구조물(226) 사이에 노출 영역이 노출되고, 희생 물질이 상기 제1 층 구조물(224)과 상기 제2 층 구조물(226) 사이의 에지 영역(230-2)에 배치되고, 상기 제1 층 구조물(224)과 상기 제2 층 구조물(226) 사이에서 연장하는 에칭제 내성 벽 구조물(240,241,340)은 상기 노출 영역(230-1)을 이와 횡방향으로 인접하는 상기 에지 영역(230-2)과 경계구분하며, 상기 에지 영역에 존재하는 상기 희생 물질은 상기 제1 층 구조물(224)과 상기 제2 층 구조물(226) 사이의 기계적 연결에 효과적인
    MEMS 컴포넌트(200).
  17. 제16항에 있어서,
    상기 에칭제 내성 벽 구조물(240, 241, 340)은 상기 노출 영역(230-1) 주위에 원주형의 벽 영역으로서 배치되는
    MEMS 컴포넌트(200).
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 층 배열(220)은 상기 노출 영역(230-1)에, 상기 제1 층 구조물(224)과 상기 제2 층 구조물(226) 사이에 배치된 추가의 에칭제 내성 벽 구조물(241)을 포함하는
    MEMS 컴포넌트(200).
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 층 구조물(224)은 강성의 대향 전극 구조물로 구성되며, 상기 제2 층 구조물(226)은 편향가능 멤브레인 구조물로 구성되는
    MEMS 컴포넌트(200).
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 배열(220)은 제3 층 구조물(322)을 포함하되, 상기 제2 층 구조물(226)과 상기 제3 층 구조물(322) 사이에 추가의 노출 영역이 노출되고, 절연 물질이 상기 제2 층 구조물(226)과 상기 제3 층 구조물(322) 사이의 추가의 에지 영역(330-2)에 배치되고, 상기 제2 층 구조물(226)과 상기 제3 층 구조물(322) 사이에서 연장하는 에칭제 내성 벽 구조물(340)은 상기 추가의 노출 영역을 이와 횡방향으로 인접하는 상기 추가의 에지 영역(330-2)과 경계구분하며, 상기 추가의 에지 영역(330-2)에 존재하는 상기 절연 물질은 상기 제2 층 구조물(226)과 상기 제3 층 구조물(322) 사이의 기계적 연결에 효과적인
    MEMS 컴포넌트(200).
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제2 층 구조물(226)과 상기 제3 층 구조물(322) 사이의 상기 추가 노출 영역(330-1) 주위에 추가의 원주형의 벽 영역으로서 상기 추가의 에칭제 내성 벽 구조물(340)이 배치되는
    MEMS 컴포넌트(200).
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 추가의 에칭제 내성 벽 구조물(340)은 복수의 충진 물질 층으로 이루어진 추가의 층 시퀀스를 포함하는
    MEMS 컴포넌트(200).
  23. 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노출 영역(230-1)에 인접한 상기 에칭제 내성 원주형 벽 구조물(240) 및 상기 추가의 에지 영역(330-2)에 인접한 상기 추가의 원주형 에칭제 내성 벽 구조물(340)은 서로에 대해 횡방향으로 오프셋된 방식으로 배치되는
    MEMS 컴포넌트(200).
  24. 제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 층 구조물(224,322)은 대향 전극 구조물로서 구성되고, 상기 제2 층 구조물(226)은 상기 대향 전극 구조들 사이에서 편향가능 멤브레인 구조물로서 구성되는
    MEMS 컴포넌트(200).
  25. 제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 층 구조물(224,322)은 제1 및 제2 멤브레인 구조물로 구성되고, 상기 제2 층 구조물(226)은 상기 제1 멤브레인 구조물과 상기 제2 멤브레인 구조물 사이에 배치된 대향 전극 구조물로 구성되는
    MEMS 컴포넌트(200).
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