MEMS器件和制造MEMS器件的方法技术

本发明专利技术涉及MEMS器件和制造MEMS器件的方法。公开了具有刚性背板的MEMS器件和制作具有刚性背板的MEMS器件的方法。在一个实施例中，器件包括衬底和由衬底支撑的背板。背板包括细长的突起。

【技术实现步骤摘要】
MEMS器件和制造MEMS器件的方法
本专利技术总体涉及用于制造微机电系统（MEMS）封装的系统和方法，并且在具体实施例中，涉及用于制造MEMS麦克风封装的系统和方法。
技术介绍
在过去数年中，对于更小电子形状因子和功耗连同提高的性能的期望已经驱使器件部件的集成。其中集成已发生的一个领域是MEMS器件的领域。更具体地，诸如像蜂窝电话、膝上型计算机以及平板计算机这样的电子器件中的麦克风以MEMS麦克风为主。MEMS（微机电系统）麦克风包括设置在硅芯片中的压敏薄膜。MEMS麦克风有时与前置放大器一起集成到单个芯片中。MEMS麦克风还可以包括使其为数字MEMS麦克风的模数转换器（ADC）电路。
技术实现思路
根据实施例，一种器件包括衬底和由衬底支撑的背板，其中，背板包括细长的突起。根据另一实施例，一种MEMS结构包括由衬底支撑的可移动电极和由衬底支撑的对电极，其中，对电极包括细长的突起。根据再另一实施例，一种用于制造MEMS结构的方法包括在衬底上形成牺牲层和在牺牲层中形成凹部，凹部包括第一类型的凹部和第二类型的凹部，第一类型的凹部不同于第二类型的凹部。该方法还包括：用导电材料填充第一和第二类型的凹部，移除衬底在导电材料下方的部分，以及移除牺牲层。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在对结合附图进行的以下描述做出参考，其中：图1a和1b示出了可以包括本专利技术的实施例的麦克风器件；图2a示出了包括细长的突起的MEMS结构的背板的实施例的顶视图；图2b和2c示出了包括细长的突起的背板和薄膜的实施例的横截面视图；图3a-3c示出了具有细长的突起的背板的实施例的顶视图；图4a-4c示出了具有细长的突起的背板的实施例的顶视图；图5a和5b示出了具有细长的突起的背板的实施例的顶视图；图6a-6d示出了具有细长的突起的背板的实施例的顶视图；以及图7示出了用于制造MEMS结构的方法的实施例的流程图。具体实施方式下面详细讨论目前优选的实施例的实现和使用。然而，应当意识到，本专利技术提供了可以体现在广泛的各种特定环境中的许多可应用的专利技术概念。所讨论的特定实施例仅仅说明了实现和使用本专利技术的特定方式并且并不限制本专利技术的范围。将参照特定环境中的实施例，即传感器或麦克风来描述本专利技术。然而，本专利技术也可以应用于其他MEMS结构或换能器，诸如压力传感器、RFMEMS、加速计以及致动器。图1a示出了麦克风器件100的横截面视图。薄膜130和背板150形成沿着支撑结构140的静态或寄生电容（在图1a中用电容器符号示出）。为了降低静态电容，薄膜130和背板150可以仅部分重叠，如图1b中所示。麦克风器件100的背板150典型地是刚性的。在常规器件中，可以通过增加背板150的厚度并因此增加抗弯刚度来增加背板150的刚性。然而，随着增加背板150的刚度而来的问题是更厚的背板增加了穿孔洞的电阻（因为它们现在更厚）并因此增加了麦克风器件100的噪声。可替代地，可以通过增加背板150中应力层的拉伸应力来增加背板150的刚性。然而，随着增加拉伸应力而来的问题是其影响薄膜弹簧常数。此外，在两种情况中，应力被集中在其中背板连接到衬底110的锚定区中。锚定区典型地是其中在极端过载压力的情况下断裂开始的区域。本专利技术的实施例例如通过包括细长的突起来增加背板150的刚性。这样，可以获得具有硬背板和长可靠寿命的MEMS结构。这些实施例可以结合上面描述的技术来使用。本专利技术的实施例在例如图1a和1b中示出的MEMS器件的背板中提供细长的突起。在各种实施例中，细长的突起被设置在锚定区中、处或周围。细长的突起可以放置在具有最大应力集中的区域处。细长的突起可以设置在面朝薄膜或背朝薄膜的背板上。优点在于细长的突起以与防粘凸块相同的工艺来制造。进一步的优点在于背板厚度的选择性增加使背板的抗弯刚度增加三次幂（例如，两倍的背板厚度添加八倍的抗弯刚度）。因此，背板的厚度不需要在整个背板表面上增加，而仅需在诸如锚定区的策略重要位置处增加。图2a示出了MEMS结构200的实施例的顶视图。MEMS结构200包括衬底210、薄膜220和背板230。衬底210包括边缘215，并且背板230在锚定区240中锚定或桥接到衬底210的边缘215。开口（或后腔或声音端口）设置在薄膜220和背板230下方的衬底210中（未示出）。薄膜220和背板230沿着它们的周界机械地连接到衬底210。薄膜220和背板230可以是圆形的或正方形的。可替代地，薄膜230和背板260可以包括任何几何的合适形式。衬底210可以包括块状单晶硅衬底（或在其上生长的或以其他方式形成在其中的层）、{110}硅、{100}硅、绝缘体上硅（SOI）或绝缘体上锗（GeOI）。在各种实施例中，衬底210可以包括全外延（blanketepitaxial）层。衬底210可以包括化合物半导体衬底，诸如锑化铟、砷化铟、磷化铟、氮化镓、砷化镓、锑化镓、碲化铅、硅锗、碳化硅或它们的组合或玻璃。可移动的电极或薄膜220可以包括导电材料，诸如多晶硅、掺杂多晶硅、金属或它们的组合。可替代地，薄膜220可以包括至少一个或多个附加的介电层。背板或对电极230可以包括导电材料，诸如多晶硅、掺杂多晶硅、金属或它们的组合。可替代地，背板230可以包括一个或多个附加的层。附加的层可以包括介电层，诸如氮化硅层、氮氧化硅层、氧化物层或聚合层。介电层可以被配置为提供拉伸应力。背板230被穿孔232以减小阻尼效应。薄膜220可以设置在背板230之下或之上。背板230包括防粘凸块234。防粘凸块234可以是具有突起部分的圆形、矩形或正方形区。突起部分可以是中间尖端或中间点。背板230还包括细长的突起，诸如加劲脊、加劲线、加劲路线、加劲轨道和/或波纹线236。细长的突起236比防粘凸块234更长和/或更宽。细长的突起236设置在背板230的锚定指、锚定桥、附着区、锚定条或锚定辐条238上。可替代地，细长的突起仅或也设置在背板230的中央区239中。锚定指、锚定桥或附着区238可以包括背板230的半径的10%至40%，并且中央区239可以包括60%至90%。在一个具体实施例中，锚定指238包括背板230的半径的30%，并且中央区239包括半径的70%。锚定指238可以彼此相等地隔开并且可以包括相同的宽度wA和相同的长度lA。可替代地，锚定指238可以包括不同的宽度wA和不同的长度lA，并且可以彼此隔开不同的距离。在一个实施例中，细长的突起236在径向方向设置在背板230上。细长的突起236可以靠近背板230的周界地设置在背板230上，并且可以覆盖边缘区215和另一桥238。在一个实施例中，细长的突起236覆盖并通过背板230的中央点。图2a示出每锚定桥238的单个细长的突起236。细长的突起236可以包括锚定桥238的一半宽度。可替代地，细长的突起236可以包括其他宽度尺寸。细长的突起236可以通过中央区239的外围区彼此连接。图2b示出背板230和薄膜220的一部分的横截面视图的实施例。背板230包括防粘凸块234和细长的突起236（例如，加劲脊、加劲线、加劲路线或加劲轨道）。背板230包括介电层231。介电层231可以包括介电材料，诸如氮化硅、氮氧化硅、氧化硅或聚合物。介电层231本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：衬底；以及由衬底支撑的背板，其中，背板包括细长的突起。

【技术特征摘要】
2013.01.25 US 13/7509411.一种器件，包括：衬底；以及由衬底支撑的背板，其中，背板包括细长的突起，其中背板还包括：中央区；以及连接到衬底的锚定桥，其中，细长的突起设置在锚定桥上，其中，两个相邻的锚定桥包括连续的细长的突起。2.根据权利要求1所述的器件，其中，每个锚定桥包括径向细长的突起。3.根据权利要求1所述的器件，其中，每个锚定桥包括短细长的突起和长细长的突起，短细长的突起仅设置在锚定桥上，长细长的突起连接到相邻的锚定桥。4.根据权利要求1所述的器件，其中，细长的突起设置在背板的具有最大应力集中的区域上。5.根据权利要求1所述的器件，其中，衬底包括边缘，并且其中，细长的突起覆盖边缘的一部分。6.根据权利要求1所述的器件，其中，背板...

【专利技术属性】
技术研发人员：A德赫，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE