[发明专利]MEMS装置和用于制造MEMS装置的方法

说明书

本申请涉及MEMS装置和用于制造MEMS装置的方法。在不同的实施例中提供一种MEMS装置。所述MEMS装置可以包括：膜；和与该膜间隔布置的至少一个电极，其中所述至少一个电极可以包括层堆叠，所述层堆叠包括：第一绝缘层、布置在所述第一绝缘层上的第一导电层、布置在所述第一导电层上的第二绝缘层、布置在所述第二绝缘层上的第二导电层以及布置在所述第二导电层上的第三绝缘层。

技术领域

不同的实施方式总体上涉及一种MEMS装置和一种用于制造MEMS装置的方法。

背景技术

MEMS装置可以例如用作麦克风或扩音器。这种MEMS装置可以例如被构造有膜和一个或者两个电极，该电极也称为背板或背板电极或者以相应的英语术语“Backplate”或“Backplate-Elektrode”表示。膜可以与电极或两个电极(分别)通过一个气隙分隔开。当膜响应于声波而振动时，声音通过探测膜与电极或多个电极之间变化的电容而被转换成电信号，或者反之。

在目前实现的膜尺寸具有700至900μm范围内的直径的情况中，可以通过氮化硅140nm/多晶硅330nm/氮化硅140nm的结构来确保足够的电极刚性。为了增大可实现改善信噪比的膜直径，会需要提高电极的刚性。该刚性可以主要通过具有高的固有张应力的两个氮化物层来确定。

为了进一步增强电极的刚性，可以考虑增大各个层的层厚度。这可能具有下述的局限性：特别是氮化物的层厚度仅仅能够以有限的程度被缩放。在使用的LPCVD氮化物的情况下，单个工艺技术的界限可以达到大约160nm的层厚度的范围。在使用其他工艺的情况下，可能会达到大约300nm的最大层厚度。将氮化物层从140nm增大到160nm被认为不足够用于增强被放大的电极的刚性，并且例如与力求达到的膜尺寸相关地，300nm的层厚度也可能会不足够用于增强被放大的电极的刚性。

多晶硅厚度的缩放表明，即使在明显增大到920nm时也仅仅相对微弱地影响电极刚度的增强。这可以不仅根据模拟结果(参见下文的表格)，而且通过制造具有更大厚度的多晶硅(900nm)的系统得出结论。

发明内容

在不同的实施例中，可以通过使用多层层堆叠(也称为“多层背板”或者简称为层堆叠)增大至少一个电极的刚性。在此，多层层堆叠可以比传统的由两个绝缘层和在绝缘层之间布置的导电层构成的结构具有更多的层。多层层堆叠可以例如具有至少一个附加的导电层和至少一个附加的绝缘层。

在不同的实施例中，通过装配更多的(例如多于两个)氮化物层可以明显地增强电极的刚性。在不同的实施例中，氮化物层(或者通常为绝缘层，其中绝缘层可以具有相对高的固有拉应力)的厚度总和与传统电极的(两个)氮化物层的厚度总和相比被增大，而在此不用增大单个氮化物层的厚度(例如增大到超过技术上最大可能的/有意义的厚度)。多于两个绝缘层(氮化物层)的厚度总和例如可以大于320nm。

在不同的实施方式中，层堆叠可以包括氮化硅(例如具有140nm的厚度)/多晶硅(例如具有330nm的厚度)/氮化硅(例如具有140nm的厚度)/多晶硅(例如具有330nm的厚度)/氮化硅(例如具有140nm的厚度)。如果MEMS装置具有两个电极、也称为双电极或者双背板，则该结构在不同实施例中针对两个电极而实现。在不同的实施例中，可以在两个电极中使用该结构的不同构型。

在模拟中可以表明，通过过渡到多层堆叠，可以明显地增强电极的刚性，例如与在保持具有氮化硅/多晶硅/氮化硅的常规电极结构下增大单个层厚度的情况中相比具有更大的刚性。在此，挠度(也称为“Compliance”)可以被用作对于电极刚性程度的评估参数。在下述表格中描述了在多层层堆叠情况下的电极刚性与标准结构以及与具有增大的单个层厚度的结构进行比较的模拟结果：

在不同的实施例中，在使用多层层堆叠的情况中，实现了在相对小的电极总层厚度中需要的刚性。这可以具有如下优点，即可以使电极的噪声值最小化并且可以因此优化信噪比。