半导体器件的制作方法

此处所公开的示例主要涉及一种例如用于测量加速度、振动或压力中的至少一者的具有可变形膜的半导体器件。示例还涉及一种包括半导体器件的传感器器件。示例还涉及一种用于制造半导体器件和传感器器件的方法。半导体器件可以是微机电系统(mems)。

背景技术：

1、用于测量加速度、振动或压力的具有可变形膜的mems半导体器件可以具有与膜附接的一个质量元件。在压力、加速度或振动的影响下，质量元件可以移动，从而使得膜变形。关于膜变形的信息是借助电信号而提供的，例如借助电容、压电或压阻技术。

2、特别是为了高振动灵敏度和低噪声，质量元件应具有较大的质量。不幸的是，质量越大，鲁棒性越低。附加地，质量半径会影响机械刚度。为了在不改变刚度的情况下增加质量，质量元件应具有细长的形状。然而，在该解决方案的情况下，质量元件的重心(质心)远离膜，这导致不需要的倾斜状态(mode，又被称为状态)。倾斜状态导致膜不能正常振动，并且在电信号中插入不需要的谐振。

3、此外，通常用于制造质量元件的技术(例如，蚀刻，诸如bosch蚀刻)通常不具有足够的精度来制造如此细长的质量元件。因此，要么应使用不同的技术，要么应增加质量元件的堆积度。然而，这增加了刚度，加剧了上述问题。

4、一直在寻求解决这些不便的技术。

技术实现思路

1、根据一个示例，提出了一种半导体器件，包括：

2、可变形膜；

3、支撑结构，可变形膜借助至少一个支撑连接件连接到支撑结构，其中至少一个支撑连接件包括至少一个弹性支撑连接件；

4、至少一个电接触件，用于获得指示可变形膜的变形的电信号；以及

5、至少一个质量元件，被附接到可变形膜或与可变形膜成一体。

6、由于支撑连接件的弹性，刚性降低，至少一个质量元件的位移可以在不使其形状伸长太多的情况下增加。

7、根据一个方面，可变形膜可以被部分插入支撑结构中(或者可以部分地与支撑结构成一体)。可变形膜可以与支撑结构部分分离，使得至少一个孔由可变形膜和支撑结构限定，从而形成弹性支撑连接件。可变形膜可以部分地封闭在支撑结构中(或至少部分地与支撑结构接触)，而膜边界也可以与支撑结构分离(对于某些部分)。这可以是允许增加可变形膜的支撑连接件的弹性的技术。还实现了由膜分离的两个环境之间的流体连通。已注意到，可以因此在由可变形膜分离的两个环境之间实现充分的通风。

8、根据一个方面，至少一个质量元件可以与至少一个孔部分重叠。因此，由质量元件覆盖的至少一个孔导致被质量元件部分地(但不是完全地)覆盖。已理解，相应地，可以增加至少一个质量元件的形状的堆积度(并且因此减少伸长率)，从而在不增加刚度的情况下进一步减少倾斜的影响。

9、根据一个方面，可以提供一种与可变形膜分离，并且由支撑结构支撑的至少一个翼片，每个翼片部分地占据至少一个孔，或者以其他方式与至少一个孔重叠。翼片可以在不接触膜的情况下，从支撑结构朝向可变形膜突出。因此，允许由膜分隔的两个环境之间的通风的孔的面积可以被调节。

10、根据一个方面，可以提供单个质量元件(例如，在可变形膜的中心位置)。如果质量元件的数量是单个的，理论上可能会出现倾斜状态。然而，通过减小伸长率(但保持高质量，例如因为突出到孔之上和/或通过增加质量元件的形状的堆积度)，即使单个质量元件也可以变得合适。在某些情况下，可以通过在质量元件中制造中心孔洞来调节质量元件，从而实现特定要求的基模谐振所需的期望质量。

11、根据一个方面，至少一个质量元件可以是金属材料。这是非常有利的，因为金属比传统的用于质量元件的材料具有更高的密度。因此，伸长率可以进一步降低，并且倾斜状态甚至可以进一步降低。支撑连接件的弹性允许使用金属，而传统上由于刚度问题避免使用金属。

12、根据一个方面，至少一个质量元件可以具有小于300μm(微米)的厚度，特别是在半导体材料(例如，硅基材料)时，从而实现适当的堆积度，进一步减少倾斜状态。当是金属材料时，至少一个质量元件可以具有小于100μm(微米)的厚度，或者更优选地小于50μm(微米)，或者甚至更优选地在1.5μm(微米)和30μm(微米)之间，并且甚至更优选地介于1.5μm(微米)与20μm(微米)之间。

13、根据一个方面，至少一个质量元件可以经受移动，以生成至少一个平移振荡状态(活塞状态)，从而根据横向于(例如，垂直于)可变形膜的线(当可变形膜处于其未激励位置时，横向于可变形膜的线)振荡。活塞状态比倾斜状态更优选。根据一个方面，质量元件的质心(重心)位于可变形膜的中心位置。在多个质量元件的情况下，质心是所有质量元件一起的质心(其可以在任何质量元件的外部)，并且位于膜的中心位置。

14、根据一个方面，可变形膜可以包括波纹(例如，设置在(一个或多个)孔与质量元件之间，以增加弹性)。

15、根据一个方面，半导体器件可以包括具有可变电容并且具有至少一个第一电极和至少一个第二电极的电容器。第一电极可以包括可变形膜。电容由于通过多个质量元件的移动调节的膜的变形而变化。电信号因此由电容调节，并且相应地通过膜的变形调节(并且因此遵循可变形膜和至少一个质量元件所经历的加速度、振动、压力)。

16、根据一个方面，至少一个第二电极可以包括背板(或第二电极)，该背板借助至少一个支撑柱将可变形膜保持在适当位置。背板(或第二电极)可以是刚性的。在操作中，变形将影响可变形膜，而背板(或第二电极)将不移动。

17、根据一个方面，可变形膜可以包括与至少一个电接触件电连接的压电可变形膜(例如，至少一个压电层)。由多个质量元件的移动调节的可变形膜(并且具体是至少一个压电层)的变形引起电信号的变化。因此，电信号通过可变形膜的变形进行调节(并且因此遵循可变形膜和质量元件所经历的加速度、振动、压力)。

18、根据一个方面，可变形膜可以作为具有可变电阻的电阻器(例如，压阻材料)来操作，经受电流的流动。电信号通过由至少一个质量元件的移动调节的可变形膜的变形来调节。因此，电阻遵循可变形膜和质量元件所经历的加速度、振动和压力。

19、根据一个方面，可以提供传感器器件，传感器器件包括以上或以下的半导体器件，还包括：

20、模数电路，用于将指示可变形膜的变形的电信号转换为数字版本；以及

21、至少一个数字测量器，用于从电信号的数字版本获得至少一个压力、振动和加速度的测量值。

22、可以是例如语音拾取单元(vpu)或作为语音拾取单元的一部分的传感器器件还可以包括具有不同位移、重量、形状的质量元件(例如，质量元件中的每一个对特定的加速度范围、振动范围或压力范围特别敏感)的多个半导体器件(例如，如上所述)，从而同时获得多个不同的电信号，并且通过涉及同时获得的不同电信号的信号处理，以更高的精度测量加速度、振动或压力。

23、根据一个方面，提供了用于制造半导体器件的方法，方法包括：

24、制造支撑结构以及由支撑结构借助至少一个支撑连接件支撑的可变形膜，使得至少一个支承连接件包括至少一个弹性连接件，至少一个质量元件被附接到可变形膜(例如，与可变形膜成一体、被夹持、保持、支撑等)；以及

25、将可变形膜电连接到电路，电路被配置为获取指示由至少一个质量元件的移动调节的可变形膜的变形的电信号。

26、根据一个方面，至少一个质量元件可以是金属材料，并且可以借助金属电镀或物理气相沉积来获得。通过金属电镀和物理气相沉积限定的层厚度比蚀刻到一定的层厚度更精确。

27、根据一个方面，半导体器件可以是具有可变电容的电容器，电容器具有第一电极和第二电极，第一电极包括可变形膜。方法可以包括在可变形膜之前、并且在比可变形膜更内部的位置制造第二电极，方法包括使得至少一个质量元件比可变形膜在更外部(例如，使用层生长或其他技术)。