WO2015197262A1 - Mems-mikrofon mit verbesserter empfindlichkeit und verfahren zur herstellung - Google Patents

Mems-mikrofon mit verbesserter empfindlichkeit und verfahren zur herstellung Download PDF

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WO2015197262A1
WO2015197262A1 PCT/EP2015/060885 EP2015060885W WO2015197262A1 WO 2015197262 A1 WO2015197262 A1 WO 2015197262A1 EP 2015060885 W EP2015060885 W EP 2015060885W WO 2015197262 A1 WO2015197262 A1 WO 2015197262A1
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armature
membrane
sacrificial layer
electrode
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PCT/EP2015/060885
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Inventor
Pirmin Hermann Otto Rombach
Original Assignee
Epcos Ag
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to improved MEMS microphones and methods for making such microphones.
  • improved microphones with freely movable membrane and improved microphones with firmly anchored membrane can be obtained.
  • MEMS microphones have i. A. a capacitor of at least one flat, fixed electrode with relatively high rigidity, the so-called back plate (English: backplate) and another flat trained and parallel
  • the capacitor may have other fixed or oscillatory electrodes.
  • the one or more diaphragms When sound hits the condenser, the one or more diaphragms are excited to vibrate corresponding to the sound towards the one or more backplates. Due to the time varying distances of these capacitor electrodes, the capacitance of the capacitor varies. Evaluation electronics use sound-induced capacity changes
  • FIG. 11 shows a schematic
  • MEMS microphones with at least one membrane that is anchored so that they vibrate but their position in the
  • FIG. 1 shows a
  • acoustically inactive area can be improved. Because the acoustically inactive region of the capacitor contributes to a parasitic capacitance, which deteriorates the signal quality ver ⁇ .
  • WO2013 / 071951 discloses MEMS microphones with reduced parasitic capacitance of the capacitor formed by a membrane and a backplate.
  • the back volume is the volume separated from the environment, which is located in the right direction of the sound behind the condenser.
  • the LLF (Lower Limiting Frequency) is the frequency defined by the 3dB boundary at the bottom of the acoustic frequency band in which a microphone operates. It therefore determines the lower limit of the working range and is about 20 Hz for low-frequency MEMS microphones in the audio range. The lowest possible LLF is therefore
  • Reduced LLF can be achieved by increasing the back volume, which is difficult to implement because of the quest for ever-increasing miniaturization.
  • a reduced LLF can also be achieved by extending the
  • Ventilation path which provides a slow pressure equalization between the back volume and the environment are allowed to be achieved, which is prevented due to constraints in manufacturing steps. There are therefore the tasks, miniature microphones with ver ⁇ Patched signal quality and manufacturing processes for such microphones provide.
  • the microphones and the manufacturing methods are based on the idea of very precisely adjusting lateral dimensions through different etching rates within the same layer.
  • ⁇ sondere the etch rates of areas within the same layer containing a sacrificial material, be used. At least a part of the layer with the sacrificial material survives the etching and remains as a structuring element in the microphone.
  • lateral dimensions of anchor elements connecting different functional elements of the microphone can be precisely adjusted.
  • a membrane anchored MEMS microphone has a carrier substrate, a capacitor with two
  • Electrodes a substrate-side armature and an electrode anchor.
  • the substrate-side armature mechanically connects the substrate to the capacitor.
  • the electrode armature mechanically connects the two electrodes of the capacitor.
  • Electrode is a back plate and the other electrode is a resonant membrane.
  • the substrate-side armature has a contact surface on the substrate, which does not exceed a minimum area necessary for the mechanical stability of the MEMS microphone by more than a minimum.
  • the minimum contact surface of the substrate-side armature on the substrate, which is necessary for the mechanical stability, depends on the dimensions of the corresponding microphone elements and on the substrate
  • the support surface is also the surface on which the
  • Membrane is fixedly connected to the substrate and therefore can not oscillate like the "free" regions of the membrane, so the area of the membrane at the location of the support surface acts as an acoustically inactive but electrically active region and contributes to the parasitic component of the capacitance, which is the
  • the o.g. Minimum defines the safety margin required for stability and is smaller than known MEMS microphones, since a mechanically unstable microphone can not be tolerated and the usual manufacturing processes can not be controlled so that mechanically unstable microphones are excluded.
  • the size of the support surface and thus the amount of the minimum depends on the way the microphone is made.
  • the idea on which the invention is based allows a ver ⁇ justtes minimum. Because the inwardly facing side of the substrate-side anchor can be formed regardless of the shape of a cavity in the interior of the substrate. This cavity is made by removing bulk material from the
  • Position of the inside can be freely selected. The position of the inside is no longer at the angle of the channel
  • the use of a material for the substrate-side armature which contains on the one hand sacrificial material and on the other material, which remains after removal of the sacrificial material as an anchor, and which has a locally different etching rate, allows a significantly improved control of the manufacturing processes, so that lateral dimensions - just the bearing surface - can be adjusted with high precision.
  • the additional contribution to the parasitic capacitance is reduced and the
  • the substrate-side armature to consist of a material of a sacrificial layer.
  • the capacitor is so relative to
  • Carrier substrate is oriented, that the membrane between the back plate and the substrate is arranged. It is also possible that the back plate between the membrane and the
  • Substrate is arranged.
  • a MEMS microphone with non-anchored and free-floating membrane within a package has a carrier substrate, a two-electrode capacitor, a substrate-side armature, and an electrode armature.
  • Electrodes of the capacitor is a back plate with holes and the other electrode is a vibratory and free-moving membrane.
  • the substrate-side armature and the electrode armature connect the substrate to the backplate.
  • the substrate-side armature is between the electrode armature and the substrate
  • the membrane is disposed between the back plate and the substrate. There is a ventilation opening between the membrane and the two anchors.
  • the back plate is directly above the ventilation hole free of holes.
  • a long ventilation path is advantageous for a low LLF.
  • a longer ventilation path can also compensate for a smaller back volume, so that a total of
  • Microphone with smaller dimensions can be obtained. Since, as already described above, the process conditions in the production of conventional microphones can not be controlled so well that specific dimensions are precisely maintained in etching processes, the short duration of etch processes is preferred so that the mechanical stability is not sufficient
  • a layer of a sacrificial material is disposed between the back plate and the membrane, which is partly removed by etching after completion of the capacitor. Since short etching times are preferred, only material that is sufficiently accessible to the etchant can be etched away. A etching away of sacrificial material in one Angled topology is therefore not possible in a short time.
  • additional holes are provided in the back plate, through which the etchant can reach the areas of the sacrificial material to be removed. However, just these holes shorten the ventilation path.
  • Sacrificial layer - exist, which is highly resistant to
  • At least the substrate-side armature and / or the electrode armature may consist of a material of an sacrificial layer.
  • the substrate-side armature and / or the electrode armature may comprise an oxide or a nitride. It is also possible in particular for the substrate-side armature and / or the electrode armature to comprise an oxide or a nitride. It is also possible in particular for the substrate-side armature and / or the electrode armature to comprise an oxide or a nitride. It is also possible in particular for the substrate-side armature and / or the electrode armature to comprise an oxide or a nitride. It is also possible in particular for the substrate-side
  • Anchor and / or the electrode anchor a silicon oxide, for. B. Si0 2 , or a silicon nitride, z. S1 3 N 4 .
  • An anchor material with an oxide is preferred. Oxides or nitrides other than this stoichiometric ratio are also possible.
  • Silicon interconnects may be preferred since processing steps from the semiconductor industry are well known.
  • the carrier substrate can comprise Si (silicon) or consist thereof.
  • a method suitable for making such improved microphones is given below.
  • the method is not limited to the production of a type of microphones.
  • microphones with anchored and with non-anchored membrane but with improved signal properties can thus easily be produced.
  • the method comprises the steps:
  • phase boundary essentially marks the lateral boundaries of the remnants of the layer containing the sacrificial material remaining after the etching, these residues remaining after the production steps
  • the etching rate is increased by ion implantation.
  • the etch rate is increased by implantation of P (phosphorus) ions.
  • MEMS microphones with anchored membrane along with its disadvantage, the large acoustically inactive area
  • Fig. 22 a stage in which the capacitor with a long
  • Ventilation path is formed.
  • the figures illustrate intermediate stages of different structuring degrees.
  • the usual thin-film processes can be used.
  • Fig. 1 shows a conventional MEMS microphone with fest ⁇ anchored membrane.
  • the region of the membrane below the rear plate which can not swing freely because it is connected via an armature to the carrier substrate, does not contribute to the conversion of an acoustic signal but to generate an undesirable parasitic capacitance PK. Since the process ⁇ steps are not easily handled in the production of conventional MEMS microphones, the support portion of the armature between the diaphragm and substrate having a large margin of safety is to be selected.
  • Fig. 2 shows an intermediate stage in the manufacture of an improved microphone with reduced parasitic capacitance.
  • a first sacrificial layer OS1 is applied on a carrier substrate TS.
  • the term sacrificial layer demands in the context of - li ⁇ Nier microphones and methods described not that the entire material of the sacrificial layer is removed in later steps. It is also possible that parts of the material remain and mechanically connect various elements in the finished microphone.
  • FIG. 3 shows an intermediate stage in which the first sacrificial layer OS1 is modified in a region of increased etch rate BER such that the etching rate is opposite that of a suitably selected etchant
  • Figure 4 shows an intermediate stage in which is on the first Op ⁇ fer Mrs OS1 a single- or multi-layer sheet, which later the membrane M can be seen, deposited and patterned. When structuring this layer, a ventilation opening for the later ventilation path VP can be formed.
  • FIG. 5 shows an intermediate stage in which a second sacrificial layer OS2 is deposited on the material of the later membrane M.
  • FIG. 6 shows an intermediate stage in which a backplate RP is deposited and patterned on the material of the second sacrificial layer OS2. The patterning of the backplate RP also includes the formation of openings 0 in the plate through which the sound pressure to be received can reach the membrane M.
  • FIG. 7 shows an intermediate stage in which there is one contact surface KF on the rear plate RP and on the later membrane M
  • FIG. 8A shows an intermediate stage with a possible shape of the back volume, which is structured along a
  • Figure 8B shows an intermediate stage with an alternative form of back volume formed by patterning along a direction other than 90 degrees.
  • FIG. 8A schematically illustrates the desired state of a vertical channel through the substrate, which is not obtained in practice.
  • FIG. 8B represents the normal condition of FIG. 8B because asymmetries in production cause a slanting channel.
  • the fact that a different etching rate is selected now makes it possible to break the dependence of the position of the inwardly facing side of the substrate-side armature on the direction of the channel, as shown in FIG. 8C: the inward facing edge may continue on the right side away from the edge of the substrate than on the left side.
  • the dependence on the orientation of the channel is
  • FIG. 9 shows an intermediate stage in which the material of the first sacrificial layer OS1 in the regions of increased etching rate BER has been substantially completely removed in a short time despite a possible complicated and angular topology, without strongly attacking the other materials.
  • Figure 10 shows a stage of the microphone in which are all ent ⁇ remote areas of the sacrificial layers OS1, OS2 removed.
  • the parasitic capacitances PK are minimal, since the margin of safety at the width of the support surface of the substrate-soapy armature SSA virtually disappears on the carrier substrate.
  • Figure 11 shows schematically the structure of a conventional MEMS microphone with displaceable membrane, in which a capacitor is arranged above a carrier substrate.
  • the capacitor has a back plate with holes.
  • the membrane is surrounded in a lateral direction by a substantially annular gap, via which the separation of the back volume below the
  • Membrane is bridged by the environment of the microphone. So a low-frequency pressure compensation can take place.
  • the LLF decreases with increasing resistance to which a pressure-balancing amount of air is exposed.
  • the ventilation path is essentially the path the air takes. The resistance increases
  • the LLF decreases with increasing length of the path.
  • the membrane during manufacture can be sufficiently dissolved out of the material of one or more sacrificial layers, if the etching material has direct access to the sacrificial material with a short etching time, openings in the back plate directly above the (ventilation) gap are necessary, but the Ventilation path shortened and the resistance
  • Fig. 12 shows - analogous to Figure 2 - an intermediate stage in the production of an improved microphone.
  • a first sacrificial layer OS1 is applied on a carrier substrate TS.
  • FIG. 13 shows, analogously to FIG. 3, an intermediate stage in which the first sacrificial layer OS1 is modified in a region of increased etching rate BER such that the etching rate is suitable with respect to one chosen etchant compared with a range normal
  • Areas of different rates may later substantially limit the remaining remainder, e.g. B. an anchor represent.
  • FIG. 14 shows an optional step in which recesses AU are structured in the material of the first sacrificial layer OS1.
  • the shape of the recesses AU thereby determine the shape of later tips of the membrane, by the adhesion of the
  • Membrane, z. B. on the carrier substrate is reduced.
  • FIG. 15 shows an intermediate stage in which the material of the later membrane M is deposited and the lateral dimensions of the membrane M are defined.
  • a part of the ventilation systems for a ⁇ onspfads VP through an annular slot in the structured material of the layer of the subsequent membrane M may include various layers MSI, MS2, their thickness and materials related to their tasks - electrical
  • Conductivity, mechanical properties, ... - are selected and which are arranged one above the other or in each other.
  • FIG. 16 shows an intermediate stage in which a further material of a second sacrificial layer OS2 is arranged on the material of the membrane. Analogous to the first sacrificial layer OS1 is the
  • Etch rate in local areas BER compared to the unchanged material in areas of "normal" rate BNR increases.
  • the illustrated embodiment has regions of increased etch rate BER in the first OS1 and in the second sacrificial OS2 layer. It may be sufficient for alternative embodiments if only the first OS1 or the second OS2 sacrificial layer has such areas.
  • FIG. 17 shows an intermediate stage in which further recesses AU are structured in the second sacrificial layer OS2.
  • these recesses AU essentially determine the shape of elevations in the later backplate, which are directed towards the membrane and also effectively prevent the membrane from adhering to the backplate and determine the equilibrium distance between the membrane and the backplate.
  • FIG. 18 shows an intermediate stage in which the rear plate RP is arranged essentially on the second sacrificial layer OS2 and is structured as far as possible.
  • the structuring of the backplate also includes the formation of openings 0 in the backplate through which a sound pressure can act on the membrane.
  • Forming openings directly above the later ventilation path section through the membrane is omitted to extend the ventilation path. The to be removed
  • FIG. 19 shows an intermediate stage, in which contact surfaces KF on back plate RP and material of the layer with membrane M
  • Figure 20 shows an intermediate step of the opening in the Si ⁇ liziummaterial RV in the carrier substrate TS is formed.
  • Opening can later form a back volume or a pre-volume, depending on the installation technology.
  • the usual structuring methods come into question.
  • RIE Reactive Ion Etching
  • DRIE Deep Reactive Ion Etching
  • the etching direction may be orthogonal or oblique to the vertical of the underside of the carrier substrate TS.
  • the actual back volume RV can later by a back cover, z.
  • an acoustic seal can be made. Such is generally desirable, so that the function of the microphone is not caused by a so-called acoustic short circuit
  • FIG. 21 shows an intermediate stage in which the material of the sacrificial layers OS1, OS2 in the areas of increased etch rate BER has been virtually completely removed after an etching step that is relatively short, despite an angular topology, and the phase boundaries have been uncovered.
  • This intermediate stage forms an ideal starting point for the subsequent etching step, in which the remaining areas to be removed are etched away. Especially in the area of the ventilation path VP is the
  • FIG. 22 shows according to a step of Heinrichs, in which the membrane is exposed so that it can move within their enclosure by the substrate and the backplate free.
  • the remaining areas of normal etching rate of the sacrificial layers OS1, OS2 form the anchors that hold the back plate, the - freely movable - membrane and the substrate together.
  • the remaining region of the first sacrificial layer OS1 forms the substrate-side armature SSA, which connects the capacitor to the substrate.
  • the remaining area of the second sacrificial layer OS2 forms the electrode armature EA, which connects the two electrodes of the capacitor.
  • the microphones can be further layers, membranes, backplates, logic circuits in ASICs, etc. (Application Specific Integrated Circuit).
  • the methods may include further steps to form such elements.

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Abstract

Es werden verbesserte Mikrofone und Verfahren zu deren Herstellung angegeben, die auf Opferschichten mit lokal unterschiedlichen Ätzraten basieren.

Description

Beschreibung
MEMS-Mikrofon mit verbesserter Empfindlichkeit und Verfahren zur Herstellung
Die Erfindung betrifft verbesserte MEMS-Mikrofone und Verfahren zur Herstellung solcher Mikrofone. So können sowohl verbesserte Mikrofone mit frei beweglicher Membran als auch verbesserte Mikrofone mit fest verankerter Membran erhalten werden.
MEMS-Mikrofone haben i. A. einen Kondensator aus zumindest einer flächig ausgebildeten, feststehenden Elektrode mit relativ hoher Steifigkeit, der sogenannten Rückplatte (englisch: backplate) und einer weiteren flächig ausgebildeten und parallel
angeordneten Elektrode, der elastischen und schwingungsfähigen
Membran (englisch: membrane oder diaphragm) . Zusätzlich kann der Kondensator noch weitere feststehende oder schwingungsfähige Elektroden aufweisen. Trifft Schall auf den Kondensator, werden die eine oder mehrere Membranen zu dem Schall entsprechenden Schwingungen gegenüber der einen oder mehreren Rückplatten angeregt. Aufgrund der zeitlich variierenden Abstände dieser Kondensatorelektroden variiert die Kapazität des Kondensators. Eine Auswert-Elektronik setzt die schallinduzierten Kapazitätsänderungen in ein
elektrisches Signal um, das von einer Schaltungsumgebung
weiterverarbeitet werden kann.
Zum einen gibt es MEMS-Mikrofone mit zumindest einer frei be- weglichen Membran. Diese Membran wird von Halterungen so umgeben, dass sie frei schwingen kann. Eine Lageänderung ist aber nur begrenzt möglich. Figur 11 zeigt eine schematische
Darstellung eines solchen MEMS-Mikrofons . Zum anderen gibt es MEMS-Mikrofone mit zumindest einer Membran, die so verankert ist, dass sie schwingen aber ihre Lage im
Wesentlichen nicht verändern kann. Figur 1 zeigt eine
schematische Darstellung eines solchen MEMS-Mikrofons .
Für beide Arten von Mikrofonen gilt, dass ihre Empfindlichkeit und ihre Signalqualität durch einen möglichst großflächigen akustisch aktiven Bereich des Kondensators, relativ zum
akustisch inaktiven Bereich, verbessert werden können. Denn der akustisch inaktive Bereich des Kondensators trägt zu einer parasitären Kapazität bei, die die Signalqualität ver¬ schlechtert .
So sind z. B. aus der Druckschrift WO2013/071951 MEMS-Mikrofone mit verringerter parasitärer Kapazität des durch eine Membran und einen Rückplatte gebildeten Kondensators bekannt.
Ebenso ist ein möglichst großes Rückvolumen vorteilhaft. Das Rückvolumen ist dabei das von der Umgebung abgetrennte Volumen, das in Richtig des Schalls hinter dem Kondensator gelegen ist.
Allerdings gilt es, MEMS-Mikrofone möglichst klein zu bauen, was der Signalqualität deshalb abträglich ist. Die LLF (Lower Limiting Frequency) ist diejenige Frequenz, die durch die 3dB Grenze am unteren Ende des akustischen Frequenzbands, in dem ein Mikrofon arbeitet, definiert ist. Sie bestimmt deshalb die untere Grenze des Arbeitsbereichs und liegt bei MEMS-Mikrofonen mit flachem Frequenzgang im Audiobereich bei etwa 20 Hz. Eine möglichst geringe LLF ist deshalb
wünschenswert. Eine verringerte LLF kann durch Vergrößern des Rückvolumens erreicht werden, was aufgrund des Bestrebens zu immer weiter gehender Miniaturisierung schwer umzusetzen ist. Eine verringerte LLF kann auch durch Verlängern des
Ventilationspfads, der einen langsamen Druckausgleich zwischen dem Rückvolumen und der Umgebung ermöglicht, erreicht werden, was aufgrund von Zwängen bei Herstellungsschritten verhindert wird . Es bestehen deshalb die Aufgaben, kleinste Mikrofone mit ver¬ besserter Signalqualität sowie Herstellungsverfahren für solche Mikrofone anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Aus¬ gestaltungen an.
Die Mikrofone und die Herstellungsverfahren basieren auf der Idee, laterale Abmessungen durch unterschiedliche Ätzraten innerhalb derselben Schicht sehr präzise einzustellen. Insbe¬ sondere die Ätzraten von Bereichen innerhalb derselben Schicht, die ein Opfermaterial enthält, werden dazu benutzt. Zumindest ein Teil der Schicht mit dem Opfermaterial überdauert das Ätzen und verbleibt als strukturgebendes Element im Mikrofon. So können insbesondere laterale Abmessungen von Ankerelementen, die verschiedene funktionale Elemente des Mikrofons verbinden, präzise eingestellt werden.
In einer Ausführungsform hat ein MEMS-Mikrofon mit verankerter Membran ein Trägersubstrat, einen Kondensator mit zwei
Elektroden, einen substratseitigen Anker und einen Elektrodenanker. Der substratseitige Anker verbindet das Substrat mit dem Kondensator mechanisch. Der Elektrodenanker verbindet die beiden Elektroden des Kondensators mechanisch. Eine der
Elektroden ist eine Rückplatte und die andere Elektrode ist eine schwingungsfähige Membran. Der substratseitige Anker hat eine Auflagefläche auf dem Substrat, die eine für die mechanische Stabilität des MEMS-Mikrofons notwendige Mindestfläche um nicht mehr als ein Minimum überschreitet. Die für die mechanische Stabilität nötige minimale Auflagefläche des substratseitigen Ankers auf dem Substrat hängt dabei von den Abmessungen der entsprechenden Mikrofonelemente und dem
erwarteten Schalldruck ab und ist über Simulationen zugänglich. Die Auflagefläche ist ferner diejenige Fläche, an der die
Membran fix mit dem Substrat verbunden ist und deshalb nicht wie die „freien" Bereiche der Membran schwingen kann. Der Bereich der Membran an der Stelle der Auflagefläche wirkt somit als akustisch inaktiver aber elektrisch aktiver Bereich und trägt zur parasitären Komponente der Kapazität bei, was die
Signalqualität des Mikrofons verschlechtert. Eine zu große
Auflagefläche ist deshalb unerwünscht. Eine zu kleine
Auflagefläche resultiert in einem mechanisch instabilen
Mikrofon. Das o.g. Minimum definiert den für die Stabilität notwendigen Sicherheitsbereich und ist dabei kleiner als bei bekannten MEMS-Mikrofonen, da ein mechanisch instabiles Mikrofon nicht toleriert werden kann und die üblichen Herstellungsprozesse nicht so kontrolliert werden können, dass mechanisch instabile Mikrofone ausgeschlossen sind.
Die Größe der Auflagefläche und damit der Betrag des Minimums hängt von der Art und Weise ab, wie das Mikrofon hergestellt wird . Die Idee, auf der die Erfindung basiert ermöglicht ein ver¬ kleinertes Minimum. Denn die nach innen weisende Seite des substratseitigen Ankers kann unabhängig von der Form eines Hohlraumes im Innern des Substrats gebildet sein. Dieser Hohlraum wird durch Entfernen von Bulk-Material aus dem
Substrat gebildet. Durch die üblichen Dicken des Substrats kommt üblicherweise ein DRIE-Prozess (Deep Reactive-Ion etching = reaktives Ionentiefenätzen) zur Anwendung. Aufgrund von
Asymmetrien während des Prozesses geschieht das Entfernen in eine Kanal, der (vgl. Figuren 8A und 8B) schräg verläuft. Der Verlauf der Kante, an der der Hohlraum an die Schichten der Membran bzw. Rückplatte stößt, hängt deshalb von der praktisch nicht frei wählbaren Richtung des Kanals ab. Die Position dieser Kante bestimmt beim üblichen Ätzen für die Verarbeitungsschritte der Schichten der Membran bzw. der jedoch die Position der
Innenseite des substratseitigen Ankers.
Nach der hier zugrunde liegenden Idee ist die Abhängigkeit der Position der Innenseite von der Position der Kante aufgebrochen, so dass - unabhängig vom Winkel des Kanals im Substrat - die
Position der Innenseite frei gewählt werden kann. Die Position der Innenseite ist nicht mehr an den Winkel des Kanals
gekoppelt . Dadurch ist das Minimum im Vergleich zu üblichen Mikrofonen verkleinert. Die üblichen Mikrofone können das nun mögliche Minimum nicht einhalten.
Die Verwendung eines Materials für den substratseitigen Anker, das zum einen Opfermaterial enthält und zum anderen Material, das nach Entfernen des Opfermaterials als Anker verbleibt, und das eine lokal unterschiedliche Ätzrate aufweist, erlaubt eine deutlich verbesserte Kontrolle der Herstellungsprozesse, so dass laterale Dimensionen - wie eben die Auflagefläche - mit hoher Präzision eingestellt sein können. Damit ist der zusätzliche Beitrag zur parasitären Kapazität verringert und die
Signalqualität ist verbessert.
Es ist somit möglich, dass der substratseitige Anker aus einem Material einer Opferschicht besteht.
Es ist ferner möglich, dass der Kondensator so relativ zum
Trägersubstrat orientiert ist, dass die Membran zwischen dem Rückplatte und dem Substrat angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass die Rückplatte zwischen der Membran und dem
Substrat angeordnet ist.
In einer Ausführungsform hat ein MEMS-Mikrofon mit nichtver- ankerter und innerhalb einer Einhäusung frei beweglicher Membran ein Trägersubstrat, einen Kondensator mit zwei Elektroden, einen substratseitigen Anker und einen Elektrodenanker. Eine der
Elektroden des Kondensators ist eine Rückplatte mit Löchern und die andere Elektrode eine schwingungsfähige und frei bewegliche Membran. Der substratseitige Anker und der Elektrodenanker verbinden das Substrat mit der Rückplatte. Der substratseitige Anker ist zwischen dem Elektrodenanker und dem Substrat
angeordnet. Die Membran ist zwischen der Rückplatte und dem Substrat angeordnet. Zwischen der Membran und den beiden Ankern ist eine Ventilationsöffnung vorhanden. Die Rückplatte ist direkt oberhalb der Ventilationsöffnung frei von Löchern.
Damit wird ein MEMS-Mikrofon erhalten, das im Vergleich mit üblichen Mikrofonen einen verlängerten Ventilationspfad aufweist. Ein langer Ventilationspfad ist vorteilhaft für eine niedrige LLF. Ein längerer Ventilationspfad kann ferner ein kleineres Rückvolumen kompensieren, so dass insgesamt ein
Mikrofon mit kleineren Abmessungen erhalten werden kann. Da - wie oben schon beschrieben - die Prozessbedingungen bei der Herstellung konventioneller Mikrofone nicht so gut beherrscht werden können, dass bestimmte Abmessungen bei Ätzprozessen exakt eingehalten werden, gilt, dass zeitlich kurze Ätzprozesse bevorzugt sind, um die mechanische Stabilität nicht zu
gefährden. Üblicherweise wird zwischen der Rückplatte und der Membran eine Schicht aus einem Opfermaterial angeordnet, das nach dem Fertigstellen des Kondensators durch Ätzen teilweise wieder entfernt wird. Da kurze Ätzzeiten bevorzugt sind, kann nur Material weggeätzt werden, das dem Ätzmittel ausreichend zugänglich ist. Ein Wegätzen von Opfermaterial in einer verwinkelten Topologie ist in kurzer Zeit deshalb nicht möglich. Um dieses Problem zu lösen, sind in der Rückplatte deshalb zusätzliche Löcher vorgesehen, durch die das Ätzmittel die zu entfernenden Bereiche des Opfermaterials erreichen kann. Jedoch verkürzen eben diese Löcher den Ventilationspfad.
Vorliegend wird nun jedoch die Möglichkeit aufgezeigt, trotz kurzer Ätzdauer Opfermaterial aus verwinkelten Topologien zu entfernen, so dass lange Ventilationspfade erhalten werden können. Denn durch eine lokale Erhöhung der Ätzrate im Material der Opferschicht kann das Material in kurzer Zeit entfernt werden, während die kurze Ätzdauer nicht ausreicht, Material mit kleiner Ätzrate soweit zu entfernen, dass zu verbleibende und mechanisch stabilisierende Reste weiterhin existieren. Die Anker können deshalb aus einem Material - auch der eigentlichen
Opferschicht - bestehen, das eine hohe Resistenz gegen
entsprechende Ätzmittel aufweist.
Die o.g. Anmerkungen und Vorteile bei der Positionierung der nach innen zeigenden Seiten des substratseitigen Ankers gelten ebenso .
Es ist ferner möglich, dass zumindest der substratseitige Anker und/oder der Elektrodenanker aus einem Material einer Op- ferschicht bestehen.
Es ist insbesondere möglich, dass der substratseitige Anker und/oder der Elektrodenanker ein Oxid oder ein Nitrid umfassen. Es ist ferner insbesondere möglich, dass der substratseitige
Anker und/oder der Elektrodenanker ein Siliziumoxid, z. B. Si02, oder ein Siliziumnitrid, z. B. S13N4, umfassen. Bevorzugt ist ein Ankermaterial mit einem Oxid. Oxide oder Nitride, die von diesem stöchiometrischen Verhältnis abweichen, sind ebenfalls möglich.
Siliziumverbindungen können bevorzugt sein, da Verarbeitungs- Schritte aus der Halbleiterindustrie gut bekannt sind. Insbe¬ sondere das Trägersubstrat kann Si (Silizium) umfassen oder daraus bestehen.
Ein Verfahren, das zur Herstellung solcher verbesserter Mikrofone geeignet ist, wird im Folgenden angegeben. Das Verfahren ist dabei nicht auf die Herstellung einer Art von Mikrofonen beschränkt. Insbesondere Mikrofone mit verankerter und mit nichtverankerter Membran aber mit verbesserten Signaleigenschaften können damit leicht produziert werden.
Das Verfahren umfasst die Schritte:
- Bereitstellen eines Trägersubstrats,
- Anordnen einer unteren Opferschicht auf dem Trägersubstrat,
- Erzeugen einer Membran auf der Opferschicht,
- Anordnen einer oberen Opferschicht auf der Membran,
- Erzeugen einer Rückplatte auf der oberen Opferschicht.
Dabei wird die Ätzrate der unteren Opferschicht in einem Be¬ reich, der an den späteren substratseitigen Anker angrenzen soll, und/oder eine Ätzrate der oberen Schicht in einem Bereich, der an den späteren Kondensatoranker angrenzen soll, nach dem Anordnen der entsprechenden Opferschicht erhöht.
Damit entsteht in der Opferschicht eine Phasengrenze zwischen den Bereichen der unterschiedlichen Ätzraten. Die Phasengrenze markiert im Wesentlichen die lateralen Begrenzungen der nach dem Ätzen verbleibenden Reste der Schicht mit dem Opfermaterial, wobei diese Reste nach den Herstellungsschritten die
entsprechenden Anker bilden. Es ist deshalb möglich, dass nach dem Erzeugen der Rückplatte zumindest ein Bereich erhöhter Ätzrate einer Opferschicht durch Ätzen entfernt wird.
Es ist ferner möglich, dass die Ätzrate eine Ätzrate für ein Ätzen mit dem Ätzmittel Flußsäure HF in flüssiger oder gas¬ förmiger (VHF = Vapor HF) ist.
Die üblichen Ätzmittel für eine Schicht mit dem Opfermaterial Siliziumoxid sind möglich.
Es ist möglich, dass die Ätzrate durch Ionenimplantation erhöht wird .
Es ist insbesondere möglich, dass die Atzrate durch Implantation von P (Phosphor) Ionen erhöht wird.
Nachfolgend werden wichtige Aspekte der Mikrofone und der
Verfahren anhand von schematischen Figuren und schematischen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1: den schematischen Aufbau eines konventionellen
MEMS-Mikrofons mit verankerter Membran zusammen mit seinem Nachteil, dem großen akustisch inaktiven Bereich,
Fig. 2 bis 9: verschiedene Zwischenstufen während der Her-
Stellung eines verbesserten MEMS-Mikrofons mit verankerter Membran,
Fig. 8A, 8B, 8C: verschiedene Ätzrichtungen beim Ausbilden des
Rückvolumens und die Wirkung der Richtung auf die Innenseite des substratseitigen Ankers , Fig. 10: eine Stufe, bei der der Kondensator mit nahezu minimaler parasitärer Kapazität gebildet ist,
Fig. 11: den schematischen Aufbau eines konventionellen
MEMS-Mikrofons mit verschiebbarer Membran zusammen mit seinem Nachteil, dem kurzen Ventilationspfad,
Fig. 12 bis 21: verschiedene Zwischenstufen während der Herstellung eines verbesserten MEMS-Mikrofons mit verschiebbarer Membran,
Fig. 22: eine Stufe, bei der der Kondensator mit langem
Ventilationspfad gebildet ist.
Die Figuren verdeutlichen dabei Zwischenstufen verschiedener Strukturierungsgrade . Zur Strukturierung von Schichten und Elementen können die üblichen Dünnschicht-Prozesse Verwendung finden .
Fig. 1 zeigt ein konventionelles MEMS-Mikrofon mit fest ver¬ ankerter Membran. Derjenige Bereich der Membran unterhalb der Rückplatte, der nicht frei schwingen kann, weil er über einen Anker mit dem Trägersubstrat verbunden ist, trägt nicht zur Wandlung eines akustischen Signals aber zum Erzeugen einer unerwünschten parasitären Kapazität PK bei. Da die Prozess¬ schritte bei der Herstellung konventioneller MEMS-Mikrofone nicht sehr gut beherrschbar sind, ist der Auflagebereich des Ankers zwischen Membran und Substrat mit einem großen Sicherheitsspielraum zu wählen.
Fig. 2 zeigt eine Zwischenstufe bei der Herstellung eines verbesserten Mikrofons mit verringerter parasitärer Kapazität. Auf einem Trägersubstrat TS wird eine erste Opferschicht OS1 aufgebracht. Der Begriff Opferschicht verlangt im Kontext der - li ¬ nier beschriebenen Mikrofone und Verfahren dabei nicht, dass das gesamte Material der Opferschicht in späteren Schritten entfernt wird. Es ist auch möglich, dass Teile des Materials verbleiben und im fertigen Mikrofon verschiedene Elemente mechanisch verbinden.
Fig. 3 zeigt eine Zwischenstufe, bei der die erste Opferschicht OS1 in einem Bereich erhöhter Ätzrate BER so verändert ist, dass die Ätzrate gegenüber einem geeignet gewählten Ätzmittel
verglichen mit einem Bereich normaler Ätzrate BNR vergrößert ist. Eine Phasengrenze zwischen den Bereichen unterschiedlicher Rate kann später im Wesentlichen die Begrenzung eines
verbleibenden Rests, z. B. eines Ankers, darstellen. Figur 4 zeigt eine Zwischenstufe, bei der auf der ersten Op¬ ferschicht OS1 eine ein- oder mehrschichtige Lage, aus der später die Membran M hervorgeht, aufgebracht und strukturiert ist. Beim Strukturieren dieser Lage kann eine Ventilationsöffnung für den späteren Ventilationspfad VP gebildet werden.
Figur 5 zeigt eine Zwischenstufe, bei der auf dem Material der späteren Membran M eine zweite Opferschicht OS2 abgeschieden ist . Figur 6 zeigt eine Zwischenstufe, bei der auf dem Material der zweiten Opferschicht OS2 eine Rückplatte RP abgeschieden und strukturiert ist. Das Strukturieren der Rückplatte RP schließt auch das Ausbilden von Öffnungen 0 in der Platte ein, durch die der zu empfangende Schalldruck zur Membran M gelangen kann.
Figur 7 zeigt eine Zwischenstufe, bei der je eine Kontaktfläche KF auf der Rückplatte RP und auf der späteren Membran M
abgeschieden und strukturiert ist. Dazu wurde eine Ausnehmung durch die zweite Opferschicht OS2 geätzt oder anderweitig er- zeugt. Eine Kontaktierung der Membran ist - verglichen mit einer frei beweglichen Membran wie in Figur 19 gezeigt - einfach, da die Membran stets dieselbe Gleichgewichtsposition behält und kein Spalt überbrückt werden muss. Figur 8A zeigt eine Zwischenstufe mit einer möglichen Form des Rückvolumens , das durch ein Strukturieren entlang einer
orthogonalen Richtung relativ zur Unterseite des Trägersubstrats gebildet wurde. Figur 8B zeigt eine Zwischenstufe mit einer alternativen Form des Rückvolumens, das durch Strukturieren entlang einer von 90 Grad abweichenden Richtung gebildet wurde.
Figur 8A stellt dabei schematisch den Wunschzustand eines senkrechten Kanals durch das Substrat dar, der in der Praxis nicht erhalten wird. Figur 8B stellt den Normalzustand der, da Asymmetrien bei der Herstellung einen schräg verlaufenden Kanal verursachen. Die Tatsache, dass eine unterschiedliche Ätzrate gewählt wird, ermöglicht nun, die Abhängigkeit der Position der nach innen weisenden Seite des substratseitigen Ankers von der Richtung des Kanals aufzubrechen, wie in Fig. 8C gezeigt: Die nach innen weisende Kante kann auf der rechten Seite weiter von der Kante des Substrats entfernt sein als auf der Linken Seite. Die Abhängigkeit von der Orientierung des Kanals ist
aufgebrochen.
Zur Strukturierung des Volumens kommen die üblichen Struktu- rierungs-Verfahren wie RIE (Reactive-Ion Etching = reaktives Ionen-Ätzen), DRIE und dergleichen in Frage.
Figur 9 zeigt eine Zwischenstufe, bei der das Material der ersten Opferschicht OS1 in den Bereichen erhöhter Ätzrate BER trotz einer möglichen komplizierten und verwinkelten Topologie in kurzer Zeit im Wesentlichen restlos entfernt wurde, ohne die übrigen Materialien stark anzugreifen. Figur 10 zeigt eine Stufe des Mikrofons bei dem alle zu ent¬ fernenden Bereiche der Opferschichten OS1, OS2 entfernt sind. Die parasitären Kapazitäten PK sind minimal, da der Sicherheitsspielraum bei der Breite der Auflagefläche des substrat- seifigen Ankers SSA auf dem Trägersubstrat quasi verschwindet.
Figur 11 zeigt schematisch den Aufbau eines konventionellen MEMS-Mikrofons mit verschiebbarer Membran, bei dem ein Kondensator oberhalb eines Trägersubstrats angeordnet ist. Der Kondensator hat eine Rückplatte mit Löchern. Die Membran ist in lateraler Richtung von einem im Wesentlichen ringförmigen Spalt umgeben, über den die Trennung des Rückvolumens unter der
Membran von der Umgebung des Mikrofons überbrückt ist. So kann ein niederfrequenter Druckausgleich stattfinden. Die LLF sinkt mit steigendem Widerstand, dem eine Druck ausgleichende Menge Luft ausgesetzt ist. Der Ventilationspfad ist im Wesentlichen der Weg, den die Luft nimmt. Der Widerstand steigt mit
zunehmender Länge des Ventilationspfads. Damit sinkt die LLF mit zunehmender Länge des Pfads.
Da die Membran während der Herstellung nur dann ausreichend aus dem Material einer oder mehrerer Opferschichten herausgelöst werden kann, wenn das Ätzmaterial bei kurzer Ätzdauer direkten Zugang zum Opfermaterial hat, sind Öffnungen in der Rückplatte direkt oberhalb des (Ventilations- ) Spalts notwendig, wodurch jedoch der Ventilationspfad verkürzt und der Widerstand
verringert ist.
Fig. 12 zeigt - analog zu Figur 2 - eine Zwischenstufe bei der Herstellung eines verbesserten Mikrofons. Auf einem Trägersubstrat TS wird eine erste Opferschicht OS1 aufgebracht.
Fig. 13 zeigt - analog zu Figur 3 - eine Zwischenstufe, bei der die erste Opferschicht OS1 in einem Bereich erhöhter Ätzrate BER so verändert ist, dass die Ätzrate gegenüber einem geeignet gewählten Ätzmittel verglichen mit einem Bereich normaler
Ätzrate BNR vergrößert ist. Eine Phasengrenze zwischen den
Bereichen unterschiedlicher Rate kann später im Wesentlichen die Begrenzung eines verbleibenden Rests, z. B. eines Ankers, darstellen.
Figur 14 zeigt einen optionalen Schritt, bei dem Ausnehmungen AU in das Material der ersten Opferschicht OS1 strukturiert werden. Die Form der Ausnehmungen AU bestimmen dabei die Form von späteren Spitzen der Membran, durch die ein Anhaften der
Membran, z. B. an dem Trägersubstrat, vermindert wird.
Figur 15 zeigt eine Zwischenstufe, bei der das Material der späteren Membran M abgeschieden und die lateralen Abmessungen der Membran M festgelegt sind. So ist ein Teil des Ventilati¬ onspfads VP durch einen ringförmigen Schlitz im Material der Schicht der späteren Membran M strukturiert. Die Membran selbst kann verschiedene Schichten MSI, MS2 umfassen, deren Dicke und Materialien bezüglich ihrer Aufgaben - elektrische
Leitfähigkeit, mechanische Eigenschaften, ... - ausgewählt sind und die übereinander oder ineinander angeordnet sind.
Figur 16 zeigt eine Zwischenstufe, bei der ein weiteres Material einer zweiten Opferschicht OS2 auf dem Material der Membran angeordnet ist. Analog zur ersten Opferschicht OS1 ist die
Ätzrate in lokalen Bereichen BER gegenüber dem unveränderten Material in Bereichen „normaler" Rate BNR erhöht.
Die gezeigt Ausführungsform hat Bereiche erhöhter Ätzrate BER in der ersten OS1 und in der zweiten OS2 Opferschicht. Dabei kann es für alternative Ausführungsformen genügen, wenn nur die erste OS1 oder die zweite OS2 Opferschicht solche Bereiche aufweist.
Figur 17 zeigt eine Zwischenstufe, bei der weitere Ausnehmungen AU in der zweiten Opferschicht OS2 strukturiert sind. Die Form dieser Ausnehmungen AU bestimmt dabei im Wesentlichen die Form von Erhebungen in der späteren Rückplatte, die zur Membran gerichtet sind und ebenfalls ein Anhaften der Membran an der Rückplatte wirkungsvoll verhindern und den Gleichgewichtsabstand zwischen Membran und Rückplatte bestimmen.
Figur 18 zeigt eine Zwischenstufe, bei der die Rückplatte RP im Wesentlichen auf der zweiten Opferschicht OS2 angeordnet und weitestgehend strukturiert ist. Das Strukturieren der Rückplatte umfasst dabei auch das Bilden von Öffnungen 0 in der Rückplatte, durch die ein Schalldruck auf die Membran wirken kann.
Auf ein Ausbilden von Öffnungen direkt oberhalb des späteren Ventilationspfad-Abschnitts durch die Membran wird verzichtet, um den Ventilationspfad zu verlängern. Das zu entfernende
Material der Opferschichten OS1, OS2 kann aufgrund der erhöhten Ätzrate trotz der verwinkelten Topologie in kurzer Zeit entfernt werden . Figur 19 zeigt eine Zwischenstufe, bei der Kontaktflächen KF auf Rückplatte RP und Material der Schicht mit der Membran M
gebildet sind. Damit die Membran und die damit zu verschaltende Kontaktfläche elektrisch kontaktiert sind, sind Brücken (hier im Querschnitt nicht gezeigt) möglich, die den die Membran
umgebenden Spalt überbrücken.
Figur 20 zeigt eine Zwischenstufe, bei der die Öffnung im Si¬ liziummaterial RV im Trägersubstrat TS gebildet ist. Die
Öffnung kann später ein Rückvolumen oder ein Vorvolumen bilden, je nach Einbautechnologie. Zu dessen Bildung kommen die üblichen Strukturierungs-Verfahren in Frage. Insbesondere RIE (Reactive- Ion Etching = reaktives Ionen-Ätzen) , DRIE (Deep Reactive-Ion etching = reaktives Ionentiefenätzen) und dergleichen sind möglich. Die Ätzrichtung kann dabei orthogonal oder schräg zur Senkrechten der Unterseite des Trägersubstrats TS sein. Das eigentliche Rückvolumen RV kann später durch eine rückseitige Abdeckung, z. B. einen Deckel, akustisch abgedichtet werden. Auch durch ein Aufbringen des Mikrofons auf einen weiteren Träger kann eine akustische Abdichtung erfolgen. Eine solche ist i. a. erwünscht, damit die Funktion des Mikrofons nicht durch einen sogenannten akustischen Kurzschluss
beeinträchtigt ist.
Figur 21 zeigt eine Zwischenstufe, bei dem das Material der Opferschichten OS1, OS2 in den Bereichen erhöhter Ätzrate BER nach einem nur relativ kurz andauernden Ätzschritt trotz verwinkelter Topologie praktisch vollständig entfernt wurde und die Phasengrenzen freigelegt wurden. Diese Zwischenstufe bildet eine ideale Ausgangsbasis für den darauffolgenden Ätzschritt, bei dem die noch übrigen zu entfernenden Bereiche weggeätzt werden. Vor allem im Bereich des Ventilationspfades VP ist die
Zugänglichkeit zu den Bereichen normaler Ätzrate so schlecht, dass diese Bereiche nahezu nicht angegriffen werden.
Figur 22 zeigt entsprechend eine Stufe des Herstellungspro¬ zesses, bei dem die Membran so freigelegt ist, dass sie sich innerhalb ihrer Einhausung durch das Substrat und die Rückplatte frei bewegen kann. Die verbleibenden Bereiche normaler Ätzrate der Opferschichten OS1, OS2 bilden dabei die Anker, die die Rückplatte, die - frei bewegliche - Membran und das Substrat zusammenhalten. Der verbleibende Bereich der ersten Opferschicht OS1 bildet den substratseitigen Anker SSA, der den Kondensator mit dem Substrat verbindet. Der verbleibende Bereich der zweiten Opferschicht OS2 bildet den Elektrodenanker EA, der die beiden Elektroden des Kondensators verbindet.
Weder die Mikrofone noch die Herstellungsverfahren sind auf die gezeigten Ausführungsbeispiele oder schematischen Figuren beschränkt. Die Mikrofone können noch weitere Lagen, Membranen, Rückplatten, Logikschaltungen in ASICs usw. (Application Specific Integrated Circuit) umfassen. Die Verfahren können noch weitere Schritte zur Ausbildung solcher Elemente umfassen.
Bezugs zeichenliste
AU: Ausnehmung
BER: Bereich erhöhter Ätzrate
BNR: Bereich normaler Ätzrate
EA: Elektrodenanker
K: Kondensator
KF: Kontaktfläche
M: Membran
MSI : erste Membranschicht
MS2 : zweite Membranschicht
0: Öffnung
OS1 : erste Opferschicht
OS2 : zweite Opferschicht
PK: parasitäre Kapazität
RP: Rückplatte
RV: Rückvolumen
SSA: substratseitiger Anker
TS : Trägersubstrat
VP: Ventilationspfad

Claims

Patentansprüche
1. MEMS-Mikrofon mit verankerter Membran, umfassend
- ein Trägersubstrat, einen Kondensator mit zwei Elektroden, einen substratseitigen Anker und einen Elektrodenanker, wobei
- der substratseitige Anker das Substrat mit dem Kondensator verbindet,
- der Elektrodenanker die beiden Elektroden des Kondensators verbindet,
- eine der Elektroden eine Rückplatte und die andere Elektrode eine schwingungsfähige Membran ist,
- der substratseitige Anker eine Auflagefläche auf dem Substrat hat, die eine für die mechanische Stabilität des MEMS-Mikrofons notwendige Mindestfläche um nicht mehr als ein Minimum
überschreitet.
2. MEMS-Mikrofon nach dem vorherigen Anspruch, wobei die nach innen weisende Seite des substratseitigen Ankers unabhängig von der Form eines Hohlraumes im Innern des Substrats gebildet ist.
3. MEMS-Mikrofon nach einem der dem vorherigen Ansprüche, wobei der substratseitige Anker aus einem Material einer Opferschicht besteht .
4. MEMS-Mikrofon mit frei beweglicher Membran, umfassend
- ein Trägersubstrat, einen Kondensator mit zwei Elektroden, einen substratseitigen Anker und einen Elektrodenanker,
wobei
- eine der Elektroden eine Rückplatte mit Löchern und die andere Elektrode eine schwingungsfähige und frei bewegliche Membran ist,
- der substratseitige Anker und der Elektrodenanker das Substrat mit der Rückplatte verbinden,
- der substratseitige Anker zwischen dem Elektrodenanker und dem Substrat angeordnet ist, - die Membran zwischen der Rückplatte und dem Substrat angeordnet ist,
- zwischen der Membran und den beiden Ankern eine
Ventilationsöffnung vorhanden ist und die Rückplatte direkt oberhalb der Ventilationsöffnung frei von Löchern ist.
5. MEMS-Mikrofon nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der substratseitige Anker und/oder der Elektrodenanker aus einem Material einer Opferschicht bestehen.
6. MEMS-Mikrofon nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der substratseitige Anker und/oder der Elektrodenanker aus ein Oxid oder ein Nitrid umfassen.
7. MEMS-Mikrofon nach dem vorherigen Anspruch, wobei der
substratseitige Anker und/oder der Elektrodenanker ein
Siliziumoxid oder ein Siliziumnitrid umfassen.
8. Verfahren zur Herstellung eines MEMS-Mikrofons nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte
- Bereitstellen eines Trägersubstrats,
- Anordnen einer unteren Opferschicht auf dem Trägersubstrat,
- Erzeugen einer Membran auf der Opferschicht,
- Anordnen einer oberen Opferschicht auf der Membran,
- Erzeugen einer Rückplatte auf der oberen Opferschicht, wobei
- eine Ätzrate der unteren Opferschicht in einem Bereich, der an den späteren substratseitigen Anker angrenzen soll, und/oder eine Ätzrate der oberen Schicht in einem Bereich, der an den späteren Kondensatoranker angrenzen soll, nach dem Anordnen der entsprechenden Opferschicht erhöht werden.
9. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei nach dem
Erzeugen der Rückplatte zumindest ein Bereich erhöhter Ätzrate einer Opferschicht durch Ätzen entfernt wird.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, wobei die Ätzrate eine Ätzrate für ein Ätzen mit dem Ätzmittel HF oder VHF ist.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, wobei die Ätzrate durch Ionenimplantation erhöht wird.
12. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Ätzrate durch Implantation von P Ionen erhöht wird.
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