[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

相關申請的交叉引用

該申請要求2013年3月14日提交的Feyh等人做出的標題為“MEMSACOUSTICTRANSDUCERWITHSILICONNITRIDEBACKPLATEANDSILICONSACRIFICIALLAYER”的美國臨時申請序列號61/781,940的優先權，其公開內容通過引用整體結合于此。

技術領域

該公開內容大體上涉及麥克風，并且特別地涉及微機電系統（MEMS）麥克風。

背景技術

消費者電子器件正逐漸變得更小并且隨著技術進步正得到增加的性能和功能性。這在消費者電子產品諸如移動電話、膝上型計算機、MP3播放器和個人數字助理（PDA）中使用的技術中顯而易見。比如，移動電話工業的要求正驅動部件以更高的功能性和減少的成本而變得更小。因此期望將電子電路的功能集成在一起并且將它們與傳感器器件諸如麥克風和揚聲器組合。

其結果是基于微機電系統（MEMS）的傳感器器件的顯現。這些比如可以是用于檢測和/或生成壓力/聲波的電容性傳感器或用于檢測加速度的傳感器。存在持續驅動以通過與對通過去除傳感器電子接口來操作和處理來自MEMS的信息所必須的電子電路的集成來減少這些器件的尺寸和成本。達到這些目標的挑戰中的一個是在MEMS器件的制造期間實現與用來加工互補金屬氧化物半導體（CMOS）電子器件的標準工藝的兼容性的困難。這要求允許MEMS器件與使用相同材料和處理機器的傳統電子設備的直接集成。該發明尋求處理這個領域。

附圖說明

圖1描繪依據本公開內容的MEMS麥克風的實施例的橫截面視圖。

圖2描繪在熱氧化之后的圖1的襯底。

圖3描繪在已沉積用于MEMS麥克風的膜層并且在膜層上已形成熱氧化層之后的圖2的襯底。

圖4描繪在已沉積第一犧牲硅層并且在其中形成栓塞結構的部分之后的圖3的襯底。

圖5描繪在已沉積第二犧牲層并且在其中形成栓塞結構的剩余部分之后以及在已將背板層沉積到第二犧牲層上之后的圖4的襯底。

圖6描繪在已圖案化背板層并且已形成鍵合焊盤區之后的圖5的襯底。

圖7是將MEMS麥克風與MEMS壓力傳感器集成到相同CMOS襯底中的實施例的示意視圖。

圖8描繪在將襯底處理成形成用于MEMS麥克風的背側溝槽和空氣間隙以及形成用于MEMS壓力傳感器的電容性間隙之后的圖7的襯底。

具體實施方式

為了促進理解公開內容原理的目的，現在將對在下面所寫的說明書中描述的以及在附圖中圖解的實施例進行參考。理解由此不意圖對公開內容的范圍進行限制。進一步理解本公開內容包含對圖解實施例的更改和修改并且包含公開內容的原理的進一步應用，如該公開內容所屬的領域中的普通技術人員通常將想到的。

圖1描繪依據本公開內容的MEMS聲學傳感器10的實施例的透視圖。MEMS聲學傳感器能夠是麥克風、接收器、揚聲器、或其組合。在本文中圖解MEMS麥克風10。MEMS麥克風包含襯底12、柔性膜14、和固定背板16。襯底12包括互補金屬氧化物半導體（CMOS）襯底，諸如硅晶片或絕緣體上硅（SOI）襯底，用于集成到CMOS電子設備和MOS處理技術中，盡管將意識到也能夠使用其它襯底材料和電子加工技術。在圖1的實施例中，硅襯底12經受熱氧化，該熱氧化在襯底的前側和背側上分別形成熱氧化層18和20。作為對使用熱氧化的替換方式，可以使用比如等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）來沉積氧化層。其它技術也是可能的。

膜14包括在襯底12的前側上沉積到前側熱氧化層18上的柔性材料（諸如多晶硅）的層。襯底12包含暴露膜14的底表面的背側溝槽22。膜14被配置成用作用于MEMS麥克風10的下電極。下電極可以以任何適合方式諸如通過膜層的注入摻雜或通過導電薄膜的沉積被集成在膜14中。此外，由于包含摻雜劑全部膜層14能夠導電。全導電薄膜的圖案化工藝實現電極的限定。

背板16懸空在膜14上方并且被配置成用作用于電容性MEMS麥克風10的固定上電極。背板16由硅隔板24支撐，該硅隔板24在膜14上的熱氧化層23上形成。在背板16和膜14之間去除隔板24的硅材料以形成聲學腔26，該聲學腔26形成用于麥克風的空氣間隙。背板16包含被配置成允許空氣流動到聲學腔26中以對膜14沖擊的多個穿孔或開口28。