[发明专利]半导体装置、MEMS结构和制作MEMS装置的电极的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及MEMS装置和制作MEMS装置的方法。 

背景技术

MEMS（微机电系统）话筒包括布置在硅芯片中的压敏隔膜。MEMS话筒有时与前置放大器一起集成在单个芯片上。MEMS话筒还可包括使其成为数字MEMS话筒的模数转换器（ADC）电路。 

发明内容

根据本发明的实施例，半导体装置包括衬底、可动电极和反电极，其中，可动电极和反电极机械连接至衬底。可动电极被配置为使可动薄膜的内区为刚性。 

根据本发明的实施例，MEMS结构包括衬底、可动电极和第一多孔反电极，其中，可动电极和第一多孔反电极机械连接至衬底。可动电极包括位于内区中的径向波纹线（corrugation line）和位于外区中的周向波纹线。第一多孔反电极包括第一背脊。 

根据本发明的实施例，制作MEMS装置的电极的方法包括：在掩模层中形成径向开口，该掩模层布置在第一牺牲层上方，径向开口暴露第一牺牲层的表面部分，径向开口远离第一牺牲层的中心点；在暴露的表面部 分形成绝缘区；以及在第一牺牲层上方形成第二牺牲层。该方法进一步包括：在第二牺牲层上方形成导电层、移除第一牺牲层的第一部分而形成第一间隔件、以及移除第二牺牲层的第二部分而形成第二间隔件。 

根据本发明的实施例，制作MEMS装置的电极的方法包括：在第一牺牲层中形成沟槽，每个沟槽具有基本相同的深度；形成衬在第一牺牲层的顶面、沟槽的侧壁和底面的第二牺牲层；以及在第二牺牲层的顶面上方形成导电材料层并填充沟槽。该方法进一步包括：移除第一牺牲层的第一部分而形成第一间隔件；以及移除第二牺牲层的第二部分而形成第二间隔件，由此暴露导电材料层。 

附图说明

为更完整地理解本发明及其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，附图中： 

图1示出传统MEMS装置的剖面图； 

图2示出MEMS装置的实施例的剖面图； 

图3a示出薄膜的实施例的顶视图； 

图3b示出薄膜的剖面图； 

图3c示出具有第一和第二电极的薄膜的实施例的顶视图； 

图4a示出背板的实施例的顶视图； 

图4b示出背板的剖面图； 

图4c示出具有第一和第二电极的背板的实施例的顶视图； 

图5a-5g示出在薄膜中制造平滑凹槽线的方法的实施例； 

图6a-6g示出在薄膜中制造尖锐凹槽线的方法的实施例； 

图7a-7g示出在薄膜中制造尖锐凹槽线的方法的实施例； 

图8a-8e示出在背板中制作背脊线的方法的实施例； 

图9示出MEMS结构的实施例的透视图； 

图10a-10f示出具有带背脊的背板的MEMS结构的实施例的剖面图；以及 

图11a-11b示出薄膜的另一实施例的顶视图和剖面图。 

具体实施方式

在下面详细讨论本优选实施例的制作和使用。然而，应认识到，本发明提供可以在广泛的各种具体背景下实施的多种可应用的发明概念。讨论的具体实施例仅是制作和使用本发明的具体方式的说明，而不限制本发明的保护范围。 

参考实施例在具体背景（即，传感器或话筒）下描述本发明。然而，本发明也可以应用于其他MEMS结构，诸如RF MEMS、加速计和致动器。 

图1示出传统的MEMS装置。薄膜130和背板150之间的距离并因此机械灵敏度由机械约束给出，并且在MEMS结构的制造工艺结束之后不能改变。薄膜130和背板150沿支撑结构（薄膜130和背板150沿间隔件的重叠）形成静态电容。为减小静态电容，薄膜130和背板150可以仅部分重叠。由于薄膜130在剖面上均匀地弯曲，因此薄膜130的不同部段 对于待测量的总电容改变提供了不同的电容改变影响（图1中的电容的不同大小）。 

传统话筒的问题是带有最大电容改变影响（最大灵敏度影响量）的部段相对较小，而带有最小电容改变影响（最小灵敏度影响量）的部段相对较大。 

因此，在本领域中需要这样的MEMS结构，其中带有最大电容改变影响的部段很大，而带有最小电容改变影响的部段很小。