电容式压力传感器和方法技术

在一个实施例中，形成MEMS装置的方法包括使得硅晶片设置有基底层和在所述基底层的上表面上方的中间层。在所述中间层中限定第一电极并且在所述中间层的上表面上方设置氧化物部。在所述氧化物部的上表面上设置罩层并且在所述罩层中限定第二电极。所述方法还包括蚀刻氧化物部以形成腔以使得当所述第二电极和所述腔突出到所述中间层上时，所述突出的第二电极包围所述突出的腔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】本申请要求2012年10月2日提交的美国临时申请61/709，040的权益。
本专利技术涉及一种微机电系统(MEMS)传感器，更特别地，涉及一种电容式MEMS压力传感器。
技术介绍
电容式MEMS压力传感器需要两个电极，所述两个电极在所施加的压力下相对于彼此运动。该构造通常通过具有形成在衬底中的固定电极(下文中称为下电极)而可运动电极(下文中称为上电极)设置在暴露到要被感测的压力的可变形膜片中来实现。电极中的一个或更多个通常通过导电膜的沉积、导电层的电绝缘或者简单地通过在两种导电材料之间增加间隔件层来形成。在并入所沉积的外延多晶硅层以形成可变性膜片的电容式MEMS压力传感器中，介电间隔件通常用于使得膜片内的上电极绝缘。然后，具有该电极构造的压力传感器能够堆叠到预先存在的结构的顶部上以产生能够生产范围广泛的装置的晶片级封装过程。然而，在这些装配重复中，氮化硅介电间隔件通常用于提供电极绝缘。因此，需要的是一种电容式压力，其不需要附加的材料以提供电极之间的电绝缘。此外，生产这种电容式压力传感器的方法是有益的，所述方法并入现有的外延硅晶片级封装技术。
技术实现思路
根据一个实施例，形成MEMS装置的方法包括:设置基底层、在所述基底层的上表面上方设置中间层、在所述中间层中限定第一电极、在所述中间层的上表面上方设置氧化物部、在氧化物部的上表面上设置罩层、在所述罩层中限定第二电极，并且蚀刻氧化物部以形成腔以使得当第二电极和腔突出到中间层上时，所述突出的第二电极包围所述突出的腔。在另一实施例中，具有高度不能渗透的罩层的MEMS装置包括:基底层；在基底层的上表面上方的中间层；限定在中间层中的第一电极；在中间层的上表面上方的罩层；由罩层和中间层限定的腔，所述腔至少部分地在所述第一电极正上方；和在罩层中的第二电极，所述第二电极横向地延伸越过所述腔以使得当所述第二电极和所述腔突出到所述中间层上时，所述突出的第二电极包围所述突出的腔。【附图说明】图1描绘根据第一实施例的传感器装置的侧剖视图；图2描绘根据第一实施例的图1的传感器装置的下电极的触头区域的侧剖视图；图3描绘根据第二实施例的传感器装置的侧剖视图；图4描绘根据第二实施例的图3的传感器装置的下电极的触头区域的侧剖视图；图5-图17描绘用于形成图1和图2的传感器的过程；图18-图24描绘用于形成图3和图4的传感器的过程。【具体实施方式】为了促进理解本专利技术的原理的目的，现在将参考附图所示的和在以下书面说明中描述的实施例。应理解，并非旨在限制本专利技术的范围。还应理解，本专利技术包括对所示实施例的改动和修改并且还包括如本专利技术所属领域技术人员通常会想到的本专利技术的原理的应用。图1和图2描绘根据第一实施例的压力传感器100。压力传感器100包括基底层102、埋入氧化物层104和中间层106。氧化物层108将中间层106与罩层110分离。钝化层111定位在罩层110上方。在中间层106内，第一电极132由两个间隔件134和135限定。间隔件134和135包括延伸通过中间层106并且在埋入氧化物层104与氧化物层108之间延伸的氮化物部。第一电极132通过腔112与罩层110绝缘，所述腔112从氧化物层108的一部分蚀刻。腔112被蚀刻通过由罩层110封闭的通气孔(例如，图10中的通气孔474)。第二电极122定位在第一电极132上方并且通过腔112与第一电极132电绝缘。第二电极122通过被蚀刻部120与罩层110的其余部分绝缘。被蚀刻部120包括延伸通过罩层110并且在氧化物层108与钝化层111之间延伸的氧化物部。被蚀刻部120被定位以使得当第二电极122和腔112突出到中间层106上时，所述突出的第二电极包围所述突出的腔。被蚀刻部120的第一部分121将罩层110中的第一连接器114与罩层110的其余部分电绝缘。第一连接器114包括延伸通过氧化物层108、中间层106和埋入氧化物层104的第一连接器下部115并且与基底层102电连通。第一连接器下部115通过至少一个被蚀刻部117与中间层106的剩余部分绝缘，所述至少一个蚀刻部117包括从埋入氧化物层104延伸到氧化物层108的氧化物部。第一键合焊盘或者迹线(trace) 118定位在钝化层111上方并且与连接器114电连通。被蚀刻部120的第二部分126将罩层110中的第二连接器128与罩层110的其余部分电绝缘。第二连接器128与第一电极132在第一电极132的、通过间隔件134和被蚀刻部117与中间层106的剩余部分电绝缘的部分处电连通。如图2最清晰示出的，氧化物层108的一部分包括被蚀刻部119，所述被蚀刻部119具有定位在中间层106与罩层110之间的氮化物部。被蚀刻部119设置蚀刻终止部，所述蚀刻终止部用于腔112的一部分和用于被蚀刻部120的第二部分126中的至少一个。第二键合焊盘或者迹线121定位在钝化层11上方并且与连接器128电连通。图3和图4描绘根据第二实施例的压力传感器200。在附图中，传感器200的与图1和图2的传感器100的元件相似的元件通过相似的参考标号加100表示。例如，传感器100的基底层通过参考标号102表示，而传感器200的相似的基底层由参考标号202表示。传感器200的新的或者经修改的元件通过增加200的参考标号表示。压力传感器200包括基底层202、埋入氧化物层204和中间层206。氧化物层208将中间层206与罩层210分离。钝化层211定位在罩层210上方。在中间层206内，第一电极232通过两个被蚀刻部334和335限定，所述两个被蚀刻部334和335将第一电极232与中间层206的其余部分绝缘。第一电极232通过从氧化物层208的一部分蚀刻的腔212与罩层210绝缘。从埋入氧化物层204的一部分蚀刻的蚀刻不足(under-etch)的腔236与被蚀刻部334和335中的每个相邻定位。腔212、被蚀刻部334和335以及蚀刻不足的腔236被蚀刻通过由罩层210封闭的通气孔(例如，图21中的通气孔574)。特别参考图3，腔212具有从被蚀刻部334和335的外侧边缘横向延伸的第一长度部(A)。蚀刻不足的腔236具有从被蚀刻部334和335的、与腔212的第一长度部(A)从其延伸的边缘相同的边缘横向延伸的第二长度部⑶。在所示的实施例中，腔212的第一长度部(A)大于蚀刻不足的腔236的第二长度部(B)以提供罩层210的机械稳定的夹紧。第二电极222定位在第一电极232上方并且通过腔212与第一电极232电绝缘。第二电极222通过被蚀刻部220与罩层210的其余部分绝缘。被蚀刻部220包括延伸通过罩层210并且在氧化物层208与钝化层211之间延伸的氧化物部。被蚀刻部220被定位以使得当第二电极222和腔212突出到中间层206上时，所述突出的第二电极包围所述突出的腔。被蚀刻部220的第一部分221将罩层210中的第一连接器214与罩层210的其余部分电绝缘。第一连接器214包括延伸通过氧化物层208、中间层206以及埋入氧化物层204的第一连接器下部215并且与基底层202电连通。第一连接器下部215通过至少一个被蚀刻部217与中间层206的剩余部分绝缘，所述至少一个被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成MEMS装置的方法，所述方法包括：设置基底层；在所述基底层的上表面上方设置中间层；在所述中间层中限定第一电极；在所述中间层的上表面上方设置氧化物部；在所述氧化物部的上表面上设置罩层；在所述罩层中限定第二电极；蚀刻所述氧化物部以形成腔以使得当所述第二电极和所述腔突出到所述中间层上时，所述突出的第二电极包围所述突出的腔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·费伊，A·B·格雷厄姆，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，A·费伊，A·B·格雷厄姆，
类型：发明
国别省市：德国;DE