具有硅蚀刻部的电荷泵电容器组件的制作方法
【专利说明】具有硅蚀刻部的电荷泵电容器组件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年4月30日提交的美国临时专利申请61/817.523的优先权，该文献的全部内容以参考方式并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及一种包括电荷栗部件的诸如话筒系统的微机电系统(“MEMS”)装置。
【背景技术】
[0004]—些MEMS话筒(例如包含移动电话、耳机、个人计算机等内的MEMS话筒)包括电荷栗，所述电荷栗使得施加在电容性传感器上的偏压增大至大于电源电压。然而，在话筒系统中，电荷栗的结构会在场氧化物层中导致寄生电容。由此，大量的电荷栗电流消耗是由于电容器向大地的浪费性充电和放电导致的。
【发明内容】
[0005]由此，本发明的实施例提供了一种电荷栗组件及其制造方法。特别地，本发明的一个实施例提供了一种电荷栗电容器组件。电荷栗电容器组件包括电荷栗和衬底。电荷栗包括硅基电荷栗层、位于硅基电荷栗层第一侧上的第一终端、位于硅基电荷栗层的与第一侧相反的第二侧上的第二终端，以及靠近第二终端安装的场氧化物层。电荷栗耦接至衬底，并且衬底被蚀刻以减少衬底与场氧化物层之间的接触。特别地，衬底被蚀刻以使得衬底没有向场氧化物层提供接地。
[0006]本发明的另一实施例提供了一种制造电荷栗电容器组件的方法。该方法包括在衬底上形成场氧化物层、在场氧化物层上形成第一电荷栗终端、在第一终端的顶部上形成电荷栗层，并且在电荷栗层的顶部上形成第二电荷栗终端，从而在第一电荷栗终端与第二电荷栗终端之间形成电荷栗。所述方法还包括蚀刻衬底以减少衬底与场氧化物层之间的接触。
[0007]本发明的另外的方面将通过阅读详细说明和附图而变得显而易见。
【附图说明】
[0008]图1是现有电荷栗电容器组件的剖视图。
[0009]图2是图1的电荷栗电容器组件的电气操作的电路示意图。
[0010]图3是根据本发明的一个实施例的电荷栗电容器组件的剖视图。
[0011]图4是图3的电荷栗电容器组件的电气操作的电路示意图。
【具体实施方式】
[0012]在本发明的任何实施例被详细说明以前，应当理解的是，本发明没有将它的应用局限于下述说明所提出的或者下述附图所展示的构造的细节和部件的布置上。本发明能够是其它实施例并且能够以各种方式实践或实施。
[0013]图1示意性地展示了现有电荷栗电容器组件90的剖视图。该组件90包括电荷栗电容器95和硅衬底98 (例如P型衬底)。电荷栗电容器95包括第一电荷栗终端101和第二电荷栗终端103。第一终端101和第二终端103分别形成在电荷栗层105的一侧上。电荷栗电容器氧化物层105安装在场氧化物层107上，由此使得场氧化物层107靠近第二终端103地定位。电荷栗电容器95耦接至硅衬底98。
[0014]图2展示了电荷栗电容器组件90的电气操作。如图2所示，第一终端101用作电路的第一节点111。第二终端103用作第二节点113而电荷栗电容器氧化物层105用作位于第一节点111与第二节点113之间的电容器115。由于衬底98用作电荷栗95的接地部分119，因此场氧化物层107用作反复向接地部分119充电和放电的寄生电容器117。这种反复的充电和放电导致电荷栗95显著的功率损失。
[0015]图3示意性地展示了根据本发明的一个实施例的电荷栗电容器组件190的剖视图。组件190包括电荷栗电容器195和硅衬底98 (例如P型衬底或η型衬底)。电荷栗电容器195包括定位在电荷栗层205相反侧上的第一电荷栗终端201和第二电荷栗终端203，电荷栗层205定位在场氧化物层207上。特别地，第一终端201形成在电荷栗层205 —侧上，并且第二终端203形成在电荷栗电容器氧化物层205的靠近场氧化物层207的相反的一侧上。电荷栗电容器195耦接至硅衬底198。然而，如图3所示，硅蚀刻在衬底198上实施以除去衬底198的将与场氧化物层207接触的至少一部分。去除衬底198的与场氧化物层207接触的一部分减小了这些部件之间的表面区域，这使得该表面区域上的电荷流减小并且由此使得能量损失减小。并且，在一些实施例中，场氧化物层207与硅衬底198没有接触。由此，在一些实施例中，衬底198没有为场氧化物层207提供接地。应当理解的是，尽管部分衬底198在场氧化物层207下方被去除，但是电荷栗电容器195的侧部和顶部上的氧化物仍为组件190提供机械稳定性并且将电荷栗电容器195耦接至衬底198。
[0016]电荷栗电容器氧化物层205由氧化硅(S12)、氮化硅(SiN)和/或其它合适的材料形成。在一些构造中，第一终端201和第二终端203中的每个包括金属触点。然而，在其它构造中，第一终端201简单地包括电荷栗电容器氧化物层205的顶表面，并且第二终端203包括电荷栗电容器氧化物层205与场氧化物层207的连接部分。
[0017]图4展示了电荷栗电容器组件190的电气操作。如图4所示，第一终端201用作第一节点211并且第二终端203用作第二节点213。电荷栗电容器氧化物层205用作位于第一节点211与第二节点213之间的电容器215。然而，由于硅衬底18已经被蚀刻以使得衬底198与场氧化物层207之间没有接触，因此衬底198没有为电路提供接地。特别地，由蚀刻的衬底198形成的空气间隙用作浮动节点219。场氧化物层207仍然操作成位于第二节点213与浮动节点219之间的寄生电容器217。然而，电荷栗电容器组件190中的主要电流消耗部分在电荷栗电容器组件190中被去除，并且由此由电荷栗95驱动的MEMS传感器的电压增益得以提高。
[0018]为了形成电荷栗电容器组件190，场氧化物层207在衬底198上形成。第二终端203在场氧化物层207上形成并且电荷栗电容器氧化物层205在第二终端203的顶部上形成。第一终端201也在电荷栗层205的顶部上形成以在第一终端201与第二终端203之间形成电荷栗195。衬底198然后被蚀刻以减少衬底198与场氧化物层207之间的接触。在一些实施例中，衬底198被蚀刻以消除衬底198与场氧化物层207之间的接触。应当理解的是，衬底198可在制造过程中的任意时间点被蚀刻。并且，由于在场氧化物层207下方存在空气(由于硅衬底198的蚀刻部分)，当组件190在热空气下被胶接时，在蚀刻部上形成压力。如果空气压力过大，则会破坏或损坏电荷栗电容器195。因此，在一些实施例中，安全压力释放孔在电荷栗电容器195上从顶部至底部地形成(例如穿过第一终端201、电荷栗电容器氧化物层205、第二终端203、以及场氧化物层207)从而释放至少一部分空气压力。
[0019]因此，本发明提供了一种电荷栗电容器组件，该电荷栗电容器组件通过蚀刻衬底而使得场氧化物层没有与衬底接触，由此去除了作为接地部分的衬底。
[0020]本发明的各种特征和优点将在下述权利要求中提出。
【主权项】
1.一种电荷栗电容器组件，所述电荷栗电容器组件包括: 电荷栗，所述电荷栗包括 硅基电荷栗电容器氧化物层， 位于所述硅基电荷栗电容器氧化物层的第一侧上的第一终端， 位于所述硅基电荷栗电容器氧化物层的与所述第一侧相反的第二侧上的第二终端，以及 靠近所述第二终端安装的场氧化物层； 以及 耦接至所述电荷栗的硅衬底，其中，所述硅衬底被蚀刻以减少所述硅衬底与所述场氧化物层之间的接触。2.根据权利要求1所述的电荷栗电容器组件，其特征在于，所述硅衬底被蚀刻以使得所述硅衬底与所述场氧化物层之间没有接触。3.根据权利要求1所述的电荷栗电容器组件，其特征在于，所述第一终端包括金属触点。4.根据权利要求1所述的电荷栗电容器组件，其特征在于，所述第一终端包括所述硅基电荷栗电容器氧化物层的位于所述第一侧上的表面。5.根据权利要求1所述的电荷栗电容器组件，其特征在于，所述第二终端包括金属触点。6.根据权利要求1所述的电荷栗电容器组件，其特征在于，所述硅基电荷栗电容器氧化物层由氧化硅形成。7.根据权利要求1所述的电荷栗电容器组件，其特征在于，所述硅基电荷栗电容器氧化物层由氮化硅形成。8.一种制造电荷栗电容器组件的方法，所述方法包括: 在硅衬底上形成场氧化物层； 在所述场氧化物层上形成第一电荷栗终端； 在所述第一电荷栗终端的顶部上形成电荷栗层； 在所述电荷栗层的顶部上形成第二电荷栗终端，以在所述第一电荷栗终端与所述第二电荷栗终端之间形成电荷栗；并且 蚀刻所述硅衬底以减少所述硅衬底与所述场氧化物层之间的接触。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，蚀刻所述硅衬底包括蚀刻所述硅衬底以使得所述硅衬底与所述场氧化物层之间没有接触。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:形成穿过所述场氧化物层、所述第一电荷栗终端、所述电荷栗层、以及所述第二电荷栗终端的至少一个压力释放孔。
【专利摘要】电荷泵电容器组件(190)包括电荷泵电容器(190)和硅衬底(198)。电荷泵电容器包括：硅基电荷泵电容器介电层(205)，位于硅基电荷泵电容器介电层的第一侧上的第一终端(201)和位于硅基电荷泵电容器介电层的与第一侧相反的第二侧上的第二终端(203)，以及靠近第二终端定位的场氧化物层(207)。电荷泵电容器耦接至硅衬底。硅衬底被蚀刻以在电容器下方减少硅衬底与场氧化物层之间的接触。
【IPC分类】H01L27/02, H01L49/02, H02M3/07, H01L27/08
【公开号】CN105164807
【申请号】CN201480024287
【发明人】J·M·穆察
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2014年4月30日
【公告号】US8981535, US20140319658, WO2014179462A1