[发明专利]用于蚀刻与蚀刻掩模纵向间隔开的材料的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及MEMS装置，并且更特定地，本发明涉及用于形成微加工装置的过程。

背景技术

微机电系统（“MEMS”）在越来越多的应用中使用。例如，MEMS当前实现为用于检测飞机的俯仰角的陀螺仪、用于在移动电话中使用的麦克风以及用作选择性地在汽车中部署气囊的加速计。简单地说，这样的MEMS装置典型地具有悬吊在衬底上面的结构，和关联的电子器件，其既感测悬吊结构的移动又将感测的移动数据传递到一个或多个外部装置（例如，外部计算机）。该外部装置处理感测的数据来计算正被测量的性质（例如，俯仰角、入射声信号或加速度）。

如本领域内技术人员所知的，用于形成MEMS装置的一个常用技术（称为“表面微加工”）使用添加和减除过程在衬底的顶部上建立材料层。然而，表面微加工过程的复杂性通常随着更多的层添加到衬底以及从衬底减除而增加。厚的层（例如MEMS麦克风中的刚性背板）对微加工过程提出进一步的挑战。

发明内容

根据本发明的一个实施例，微加工过程在晶片上形成多个层。该多个层包括支承层和给定层两者。过程还至少部分在支承层上形成掩模，其具有掩模孔。在该配置中，支承层安置在掩模孔与给定层之间，并且使掩模孔与给定层纵向间隔开。过程还通过掩模孔将特征蚀刻到给定层内。

一些实施例通过在掩模与给定层之间纵向引导第一蚀刻剂通过空隙而蚀刻特征。为此，过程可通过引导初步蚀刻剂通过掩模孔而去除掩模与给定层之间的材料（来形成空隙）。例如，第一蚀刻剂（其可包括反应离子蚀刻材料）经过掩模孔和空隙来将特征蚀刻到给定层内。空隙还可具有壁，其带有能被第一蚀刻剂蚀刻的暴露材料，但仅在被第一蚀刻剂接触时如此。在该情况下，第一蚀刻剂说明性地使暴露材料大致上未被蚀刻。

除其他事物外，特征还可包括通过给定层的层孔。该层孔可大小适于具有特征最大内部尺寸。采用类似的方式，掩模孔还具有孔最大内部尺寸，其大致上与特征最大内部尺寸相同。相比之下，空隙具有空隙最大内部尺寸，其大于孔最大内部尺寸。

多个层还可包括更深层，其通过层孔而暴露于空隙。在该情况下，方法还可引导第二蚀刻剂通过1）掩模孔、2）空隙和3）层孔来去除该更深层的至少一部分。在一些实施例中，第一蚀刻剂包括氧化蚀刻剂，并且第二蚀刻剂包括硅蚀刻剂。

多个层可包括多个其他层中的任一个，例如第一背板层与第二背板层之间的隔膜层。此外，支承层可包括结构层，而给定层可包括牺牲层。

根据其他实施例，微加工方法提供具有多个层的晶片。该多个层包括具有第一牺牲材料的第一层、介入层和具有第一牺牲材料的第二层。第一层中的该第一牺牲材料与第二层中的第一牺牲材料不邻接－例如，介入层使第一层中的第一牺牲材料与第二层中的第一牺牲材料分离。方法然后在晶片上形成蚀刻掩模，其中掩模孔与介入层间隔开。接着，方法引导第一蚀刻剂通过掩模孔以从第一层去除第一材料中的至少一些来形成在介入层处终止的空隙。定向蚀刻剂然后被传递通过掩模孔和空隙来形成通过介入层的介入层孔。

根据其他实施例，形成MEMS麦克风的方法提供晶片，其具有下背板层、上背板层以及顶部与下背板层之间的隔膜层。晶片还在该隔膜层与上背板层之间具有第一牺牲层和第二牺牲层。接着，方法在晶片上形成具有掩模孔的蚀刻掩模。在该配置中，上背板层在掩模孔与第一牺牲层之间，其中背板层使掩模孔与第一牺牲层间隔开。方法还将第一蚀刻剂传递通过掩模孔来形成在第一牺牲层处终止的空隙，并且然后将第二蚀刻剂传递通过掩模孔和空隙来形成通过第一牺牲层的阴影孔。

附图说明

本领域技术人员应从参考下文随即概述的图论述的下列“具体实施方式”更充分地意识到本发明的各种实施例的优势。

图1示意地示出可使用根据本发明的说明性实施例配置和制造的MEMS麦克风的移动电话。

图2示意地示出可根据本发明的说明性实施例配置和制造的MEMS麦克风的透视图。

图3示意地示出跨剖面线3-3的图2的MEMS麦克风的横截面视图。

图4A和4B示出根据本发明的说明性实施例形成图2的MEMS麦克风的过程。

图5A-5L在图4A和4B中示出的过程的特定步骤处明确示出图2的麦克风的细节。每个图随即在下文简要描述。

图5A示意地示出步骤400处的麦克风处的麦克风，该步骤400形成下背板和隔膜。

图5B示意地示出步骤402处的麦克风，该步骤402使牺牲材料沉积在晶片上。