[發明專利]帶有氮化硅背板和硅犧牲層的MEMS聲學傳感器

在審

• 申請號: 201480027801.5
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN105531220A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: A·費;A·格萊漢姆
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81B7/00;H04R19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 申屠偉進;張濤

1.一種微機電系統（MEMS）器件，包括：

襯底，包含背側溝槽；

柔性膜，沉積在所述襯底上，在所述背側溝槽之上延伸，所述柔性膜包含第一電極；

硅隔板層，沉積在所述柔性膜的周圍部分上，隔板層限定定位在膜和背側溝槽上方的聲學腔；以及

富硅氮化硅（SiN）背板層，沉積在所述硅隔板層的頂上，在所述聲學腔之上延伸，背板將多個開口限定在所述聲學腔中并且包含第二電極。

2.權利要求1的所述器件，其中背板層具有近似1-3μm的厚度。

3.權利要求1的所述器件，其中柔性膜由摻雜的并且被圖案化以形成所述第一電極的多晶硅形成。

4.權利要求1的所述器件，其中所述第二電極包括沉積到背板層上的金屬化。

5.權利要求4的所述器件，其中所述金屬化使用原子層沉積（ALD）工藝被沉積到10nm或更小的厚度。

6.權利要求1的所述器件，其中所述第二電極包括在薄氧化層的頂上的摻雜的硅層。

7.權利要求1的所述器件，進一步包括：

栓塞結構，由抗刻蝕絕緣材料形成，在背板和膜之間延伸。

8.權利要求7的所述器件，其中所述栓塞結構由SiN形成。

9.權利要求1的所述器件，進一步包括：

鍵合焊盤區，鄰近背板；以及

鍵合焊盤，在所述鍵合焊盤區中，用于將第一和第二電極連接到控制電路。

10.權利要求1的所述器件，進一步包括：

支撐結構，定位在所述鍵合焊盤區下方并且在所述鍵合焊盤和所述襯底之間延伸，所述支撐結構由SiN形成。

11.權利要求1的所述器件，進一步包括：

MEMS壓力傳感器，集成在所述襯底中。

12.一種加工MEMS器件的方法，所述方法包括：

將導電層沉積到熱氧化的襯底上，所述導電層被配置成用作用于MEMS麥克風的可移動電極；

將氧化層沉積在所述導電層的上表面上；

將犧牲硅層沉積在所述氧化層上；

在所述犧牲硅層中形成栓塞結構，所述栓塞結構限定用于所述MEMS器件的空氣間隙的水平擴展并且被配置成用作刻蝕停止；

將富硅氮化硅（SiN）層沉積到所述犧牲硅層上以用作背板；

沉積導電層鄰近SiN背板層以用作用于MEMS麥克風的固定電極；并且

使用所述氧化層和所述栓塞結構作為刻蝕停止來刻蝕所述犧牲硅層以在導電層和背板之間形成聲學腔。

13.權利要求12的所述方法，進一步包括：

在襯底中形成背側溝槽，所述背側溝槽在導電層的底表面上暴露氧化層。

14.權利要求13的所述方法，進一步包括：

刻蝕掉導電層的底表面上的氧化層和上表面上的氧化層。

15.權利要求14的所述方法，其中所述栓塞結構由SiN或四乙基原硅酸鹽（TEOS）形成。

16.權利要求15的所述方法，其中SiN背板層被沉積到1-3μm的厚度。

17.權利要求12的所述方法，進一步包括：

形成鄰近背板的鍵合焊盤區；并且

在犧牲硅中提供在鍵合區和導電層之間延伸的SiN栓塞結構。

18.權利要求17的所述方法，其中所述SiN栓塞結構被配置為支撐框架，并且其中在所述支撐框架周圍去除所述犧牲硅層，使得空氣間隙被限定在栓塞結構中。

19.權利要求12的所述方法，進一步包括：

在所述襯底上加工MEMS壓力傳感器。