在微电子机械系统（MEMS）器件的叉指式电容器中形成偏移技术方案

本公开提供了在微电子机械系统(MEMS)器件的叉指式电容器中形成偏移。一种用于形成MEMS器件的方法可以包括：执行悬空硅工艺以在单晶硅衬底中在相对于单晶硅衬底的顶面第一深度处形成腔体；在单晶硅衬底的导电电极区域中形成电绝缘区域，电绝缘区域相对于单晶硅衬底的顶面延伸到小于第一深度的第二深度；以及蚀刻单晶硅衬底以暴露第一电极与第二电极之间的间隙，其中第二电极在第一深度区域内与第一电极分开由电绝缘区域和间隙限定的第一距离，并且其中第二电极在第二深度区域内与第一电极分开由间隙限定的第二距离。

Formation of offset in interdigital capacitors of microelectromechanical system (MEMS) devices

The present disclosure provides offset formation in interdigital capacitors of microelectromechanical system (MEMS) devices. A method for forming a MEMS device may include: performing a suspended silicon process to form a cavity in a single crystal silicon substrate at the first depth relative to the top surface of a single crystal silicon substrate; forming an electrical insulation region in a conductive electrode region of a single crystal silicon substrate, extending the electrical insulation region to a second depth less than the first depth relative to the top surface of a single crystal silicon substrate; and etching a single crystal silicon substrate. To expose the gap between the first electrode and the second electrode, in which the second electrode is separated from the first electrode in the first depth region by the first distance defined by the electrical insulation region and the gap, and the second electrode is separated from the first electrode in the second depth region by the second distance defined by the gap.

【技术实现步骤摘要】
在微电子机械系统(MEMS)器件的叉指式电容器中形成偏移
本公开涉及微电子机械系统领域。
技术介绍
微电子机械系统(MEMS)器件可以包括使用微加工技术制造的器件，诸如换能器、传感器、致动器等。MEMS器件可以通过测量换能器的物理状态的变化并且将已转换信号传送到与MEMS器件连接的处理电子器件来感测来自环境的信息。MEMS器件可以使用类似于用于集成电路的微加工制造技术来制造。
技术实现思路
根据一些实现，一种用于形成微电子机械系统(MEMS)器件的方法可以包括：执行悬空硅工艺以在单晶硅衬底中在相对于单晶硅衬底的顶面的第一深度处形成腔体；在单晶硅衬底的导电电极区域中形成电绝缘区域，该电绝缘区域相对于单晶硅衬底的顶面延伸到小于第一深度的第二深度；以及蚀刻单晶硅衬底以暴露第一电极与第二电极之间的间隙，其中在第一深度区域内第二电极与第一电极分开由电绝缘区域和间隙限定的第一距离，并且其中在第二深度区域内第二电极与第一电极分开由间隙限定的第二距离。根据一些实现，一种用于形成叉指式电容电极结构的方法可以包括：执行悬空硅工艺以在包括至少一个导电电极区域的衬底中形成腔体；以及形成结构化电极区域，使得在至少一个导电电极区域的第一电极与第二电极之间可以设置从衬底的顶面延伸到腔体的间隙，其中为了形成偏移，第二电极的端面的至少一部分可以相对于衬底的顶面与第一电极的端面偏移。根据一些实现，一种微电子机械系统(MEMS)器件可以包括：包括MEMS结构的非绝缘体上硅(SOI)单晶半导体衬底，MEMS结构包括被布置为相对于彼此可移动并且通过间隙分开的第一电极和第二电极，其中第一电极和第二电极可以是叉指式电极结构的一部分，并且第一电极和第二电极可以在第一深度区域内彼此分开第一横向距离并且在第二深度区域内彼此分开第二横向距离。附图说明图1是MEMS器件可以在其中操作的示例系统的图；图2是示例MEMS器件的图；图3是示例悬空硅技术的图；图4是没有叉指式电容器中的偏移的示例MEMS器件的图；图5A、图5B以及图6至图9是具有叉指式电容器中的偏移的示例MEMS器件的图；图10A至图10I是用于形成具有叉指式电容器中的偏移的MEMS器件的示例过程的图；以及图11和图12是用于形成具有叉指式电容器中的偏移的MEMS器件的示例过程的流程图。具体实施方式示例实现的以下详细描述参考附图。不同附图中的相同的附图标记可以标识相同或相似的元件。图1是MEMS器件可以在其中操作的示例系统100的图。如图1所示，系统100可以包括换能器单元110，换能器单元110可以包括MEMS器件120和专用集成电路(ASIC)130。如进一步所示，系统100可以包括处理器140。系统的组件100可以经由有线连接、无线连接或其某种组合来交互。换能器单元110可以包括MEMS器件120和ASIC130。在一些实现中，换能器单元110可以是包括用于接收物理信号(例如，通过MEMS器件120)的封装开口(诸如声音端口)的封装设备(诸如封装麦克风)。另外地或替代地，换能器单元110可以包括共享电路板，共享电路板具有用于MEMS器件120和ASIC130的附接到共享电路板的分离的半导体管芯。在一些实现中，诸如通过倒装芯片接合，MEMS器件120和ASIC130可以作为片上系统(SoC)组装在芯片堆叠中。在一些实现中，MEMS器件120和ASIC130可以作为SoC集成在单个半导体管芯上(例如，单片集成)。MEMS器件120可以接收物理信号，可以基于物理信号生成已转换信号，并且可以将已转换信号提供给ASIC130。例如，MEMS器件120可以向ASIC130提供表示由MEMS器件120感测的物理信号的模拟电信号。模拟电信号可以包括例如单个信号(例如，单端信号)、差分信号等。在一些实现中，MEMS器件120可以包括MEMS麦克风，并且物理信号可以包括压力信号，诸如声压波。另外地或替代地，MEMS器件120可以包括MEMS加速计、MEMS陀螺仪、MEMS反射镜结构、MEMS光检测和测距(LIDAR)器件、MEMS传感器、MEMS换能器等。ASIC130可以基于来自MEMS器件120的模拟电信号来生成输出信号，并且可以将输出信号提供给处理器140。另外地或替代地，ASIC130可以执行其他功能，诸如向MEMS器件120提供偏置信号，向MEMS器件120提供恒定电荷和/或恒定电压，实现缓冲器电路，实现用于来自MEMS器件120的信号的放大器电路，等等。在一些实现中，ASIC130可以包括模数转换器(ADC)，并且可以向处理器140提供与从MEMS器件120接收的模拟电信号相对应的数字信号。另外地或替代地，ASIC130可以包括用于与处理器140通信的输入/输出电路和/或通信接口。处理器140以硬件、固件或硬件和软件的组合来实现。处理器140可以包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、加速处理单元(APU)、微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、ASIC或其他类型的处理组件。在一些实现中，处理器140包括能够被编程为执行功能的一个或多个处理器。处理器140可以从ASIC130接收信号(例如，模拟信号、数字信号等)，并且可以基于该信号执行处理。在一些实现中，诸如当MEMS器件120是MEMS麦克风时，处理器140可以是专用音频处理器，诸如音频编码器/解码器(CODEC)。在一些实现中，处理器140可以包括存储器设备或连接到存储器设备。图1中所示的组件的数目和布置作为示例提供。实际上，可以存在与图1所示的相比更多的组件、更少的组件、不同的组件或不同地布置的组件。此外，图1所示的两个或更多个组件可以在单个组件内实现，或者如图1所示的单个组件可以实现为多个分布式组件。另外地或替代地，系统100的一组组件(例如，一个或多个设备)可以执行被描述为由系统100的另一组组件执行的一个或多个功能。图2是示例MEMS器件200的图。在一些实现中，MEMS器件200对应于图1的MEMS器件120。如图2所示，MEMS器件200可以包括膜210、转子梳状指状件220、定子梳状指状件230、锚定件240和定子250。在一些实现中，MEMS器件200是包括诸如压力换能器(例如，声压波换能器)等梳状驱动换能器的MEMS麦克风。在一些实现中，MEMS器件200可以包括使用诸如加速度计、陀螺仪、反射镜结构、LIDAR设备等梳状驱动机构的另一类型的换能器。以下描述其中MEMS器件200是压力换能器的实现。在一些实现中，膜210将膜210上方的第一体积与膜210下方的第二体积分开。如图所示，诸如声压波等压力P可以作用于膜210(例如，从下方、从上方等)。在图2中，压力P被示出为从膜210下方起作用，其可以对应于被布置为提供与膜210的底部(第二体积)流体连通的封装中的声音端口或开口。随着压力P变化，膜210偏转或振荡，由于梳状指状件的交叠区域的相应变化，这产生转子梳状指状件220与定子梳状指状件230之间的电容变化。因此，可以生成与压力P的变化相对应的电信号。例如，当压力P表示声波时，可以在转子梳状指状件220与定子梳状指状件230之间产生表示声波的电信号。在这种情况下，转子梳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成微电子机械系统(MEMS)器件的方法，所述方法包括：执行悬空硅工艺以在单晶硅衬底中在相对于所述单晶硅衬底的顶面的第一深度处形成腔体；在所述单晶硅衬底的导电电极区域中形成电绝缘区域，所述电绝缘区域相对于所述单晶硅衬底的所述顶面延伸到小于所述第一深度的第二深度；以及蚀刻所述单晶硅衬底以暴露第一电极与第二电极之间的间隙，其中在第一深度区域内所述第二电极与所述第一电极分开由所述电绝缘区域和所述间隙限定的第一距离，以及其中在第二深度区域内所述第二电极与所述第一电极分开由所述间隙限定的第二距离。

【技术特征摘要】
2017.07.31 US 15/664,8341.一种用于形成微电子机械系统(MEMS)器件的方法，所述方法包括：执行悬空硅工艺以在单晶硅衬底中在相对于所述单晶硅衬底的顶面的第一深度处形成腔体；在所述单晶硅衬底的导电电极区域中形成电绝缘区域，所述电绝缘区域相对于所述单晶硅衬底的所述顶面延伸到小于所述第一深度的第二深度；以及蚀刻所述单晶硅衬底以暴露第一电极与第二电极之间的间隙，其中在第一深度区域内所述第二电极与所述第一电极分开由所述电绝缘区域和所述间隙限定的第一距离，以及其中在第二深度区域内所述第二电极与所述第一电极分开由所述间隙限定的第二距离。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电极和所述第二电极形成叉指式电容电极结构的一部分，并且所述第一电极相对于所述第二电极可移动。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电绝缘区域是通过执行浅沟槽隔离工艺而形成的沟槽，其中所述沟槽的边缘与所述腔体的边缘大致对准。4.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述第一电极和所述第二电极的读出表现出由于偏转或旋转而引起的所述第一电极和所述第二电极的偏移和电容之间的线性关系。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一距离大于所述第二距离。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电极形成在从所述腔体的基部延伸的柱体上。7.一种用于形成叉指式电容电极结构的方法，所述方法包括：执行悬空硅工艺以在包括至少一个导电电极区域的衬底中形成腔体；以及形成结构化电极区域，使得在所述至少一个导电电极区域的第一电极与第二电极之间设置从所述衬底的顶面延伸到所述腔体的间隙，其中为了形成偏移，所述第二电极的端面的至少一部分相对于所述衬底的所述顶面与所述第一电极的端面偏移。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一电极的所述端面和所述第二电极的所述端面彼此面对。9.根据权利要求7所述的方法，其中所述腔体相对于所述衬底的顶面形成在第一深度处；以及其中所述偏移通过在所述至少一个导电电极区域中形成电绝缘区域来形成，所述电绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·普雷格尔，U·鲁道夫，
申请(专利权)人：英飞凌技术德累斯顿有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE