[發明專利]用于蝕刻與蝕刻掩模縱向間隔開的材料的方法

有效

• 申請號: 201280044812.5
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN103917484A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: K.L.楊;T.D.陳
• 申請（專利權）人: 應美盛股份有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;H04R19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 易皎鶴;湯春龍

技術領域

本發明大體上涉及MEMS裝置，并且更特定地，本發明涉及用于形成微加工裝置的過程。

背景技術

微機電系統（“MEMS”）在越來越多的應用中使用。例如，MEMS當前實現為用于檢測飛機的俯仰角的陀螺儀、用于在移動電話中使用的麥克風以及用作選擇性地在汽車中部署氣囊的加速計。簡單地說，這樣的MEMS裝置典型地具有懸吊在襯底上面的結構，和關聯的電子器件，其既感測懸吊結構的移動又將感測的移動數據傳遞到一個或多個外部裝置（例如，外部計算機）。該外部裝置處理感測的數據來計算正被測量的性質（例如，俯仰角、入射聲信號或加速度）。

如本領域內技術人員所知的，用于形成MEMS裝置的一個常用技術（稱為“表面微加工”）使用添加和減除過程在襯底的頂部上建立材料層。然而，表面微加工過程的復雜性通常隨著更多的層添加到襯底以及從襯底減除而增加。厚的層（例如MEMS麥克風中的剛性背板）對微加工過程提出進一步的挑戰。

發明內容

根據本發明的一個實施例，微加工過程在晶片上形成多個層。該多個層包括支承層和給定層兩者。過程還至少部分在支承層上形成掩模，其具有掩模孔。在該配置中，支承層安置在掩模孔與給定層之間，并且使掩模孔與給定層縱向間隔開。過程還通過掩模孔將特征蝕刻到給定層內。

一些實施例通過在掩模與給定層之間縱向引導第一蝕刻劑通過空隙而蝕刻特征。為此，過程可通過引導初步蝕刻劑通過掩模孔而去除掩模與給定層之間的材料（來形成空隙）。例如，第一蝕刻劑（其可包括反應離子蝕刻材料）經過掩模孔和空隙來將特征蝕刻到給定層內。空隙還可具有壁，其帶有能被第一蝕刻劑蝕刻的暴露材料，但僅在被第一蝕刻劑接觸時如此。在該情況下，第一蝕刻劑說明性地使暴露材料大致上未被蝕刻。

除其他事物外，特征還可包括通過給定層的層孔。該層孔可大小適于具有特征最大內部尺寸。采用類似的方式，掩模孔還具有孔最大內部尺寸，其大致上與特征最大內部尺寸相同。相比之下，空隙具有空隙最大內部尺寸，其大于孔最大內部尺寸。

多個層還可包括更深層，其通過層孔而暴露于空隙。在該情況下，方法還可引導第二蝕刻劑通過1）掩模孔、2）空隙和3）層孔來去除該更深層的至少一部分。在一些實施例中，第一蝕刻劑包括氧化蝕刻劑，并且第二蝕刻劑包括硅蝕刻劑。

多個層可包括多個其他層中的任一個，例如第一背板層與第二背板層之間的隔膜層。此外，支承層可包括結構層，而給定層可包括犧牲層。

根據其他實施例，微加工方法提供具有多個層的晶片。該多個層包括具有第一犧牲材料的第一層、介入層和具有第一犧牲材料的第二層。第一層中的該第一犧牲材料與第二層中的第一犧牲材料不鄰接－例如，介入層使第一層中的第一犧牲材料與第二層中的第一犧牲材料分離。方法然后在晶片上形成蝕刻掩模，其中掩模孔與介入層間隔開。接著，方法引導第一蝕刻劑通過掩模孔以從第一層去除第一材料中的至少一些來形成在介入層處終止的空隙。定向蝕刻劑然后被傳遞通過掩模孔和空隙來形成通過介入層的介入層孔。

根據其他實施例，形成MEMS麥克風的方法提供晶片，其具有下背板層、上背板層以及頂部與下背板層之間的隔膜層。晶片還在該隔膜層與上背板層之間具有第一犧牲層和第二犧牲層。接著，方法在晶片上形成具有掩模孔的蝕刻掩模。在該配置中，上背板層在掩模孔與第一犧牲層之間，其中背板層使掩模孔與第一犧牲層間隔開。方法還將第一蝕刻劑傳遞通過掩模孔來形成在第一犧牲層處終止的空隙，并且然后將第二蝕刻劑傳遞通過掩模孔和空隙來形成通過第一犧牲層的陰影孔。

附圖說明

本領域技術人員應從參考下文隨即概述的圖論述的下列“具體實施方式”更充分地意識到本發明的各種實施例的優勢。

圖1示意地示出可使用根據本發明的說明性實施例配置和制造的MEMS麥克風的移動電話。

圖2示意地示出可根據本發明的說明性實施例配置和制造的MEMS麥克風的透視圖。

圖3示意地示出跨剖面線3-3的圖2的MEMS麥克風的橫截面視圖。

圖4A和4B示出根據本發明的說明性實施例形成圖2的MEMS麥克風的過程。

圖5A-5L在圖4A和4B中示出的過程的特定步驟處明確示出圖2的麥克風的細節。每個圖隨即在下文簡要描述。

圖5A示意地示出步驟400處的麥克風處的麥克風，該步驟400形成下背板和隔膜。

圖5B示意地示出步驟402處的麥克風，該步驟402使犧牲材料沉積在晶片上。