从MEMS空腔底部消除硅残留物制造技术

技术编号:9937603 阅读:162 留言:0更新日期:2014-04-18 23:42
一种制造MEMS装置的方法,包括:在具有包围在空腔内的第一部分和设置在所述空腔外部的第二部分的衬底上沉积粘附层;移除设置在所述第一部分上的区域中的所述粘附层;在所述粘附层和所述衬底的第一部分上沉积牺牲层;在所述牺牲层上形成开关元件;将所述开关元件包围在所述空腔内;并移除所述牺牲层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从MEMS空腔底部消除硅残留物专利技术背景
本专利技术的实施方案通常涉及一种微机电系统(MEMS)装置及其制造方法。
技术介绍
MEMS装置典型地包括可在多个位置之间、例如在与电极紧密接触的位置和与电极间隔开的位置之间移动的开关元件。图1A-1D是根据现有技术的MEMS装置100在制造的各个阶段的示意性横截面图。MEMS装置100包括具有嵌入其中的多个电极104、106、108的衬底102。介电层110设置在衬底102和电极104、106、108之上。对于采用有机聚合物作为其牺牲材料的MEMS,牺牲材料的第一层与下方的电介质的粘附力一般较低。为了解决低粘附力的问题,通常将硅聚合物添加到聚合物体系。然而,在移除有机牺牲材料后,Si会留下对MEMS装置的性能有害的残留物。作为将硅添加到牺牲材料的替代方案,可以使用独立的附着力促进剂材料。在涂覆有机牺牲材料之前,通过旋涂或CVD型方法将附着力促进剂涂覆在衬底上。如果使用无机材料作为牺牲材料,那么不会采用附着力促进剂。然后,在介电层110上沉积附着力促进剂层112。附着力促进剂层112用于将牺牲材料粘附于其上。然后,将第一牺牲材料层116A沉积在附着力促进剂层112上。第一牺牲材料层116A是包含碳、氢、氮和氧的有机牺牲材料。然后,将第一牺牲材料层116A、附着力促进剂层112和介电层110图案化以暴露电极104。如图1B中所示,然后,将导电材料沉积并图案化以形成开关元件118。然后,将第二牺牲材料层116B沉积在开关元件118上。然后,使用标准半导体加工技术来将第二牺牲材料层116B和第一牺牲材料层116A图案化。如图1C所示,由顶部120、壁122和介电层110限定空腔114。如图1D所示,然后,将第一牺牲材料层116A和第二牺牲材料层116B以及附着力促进剂层112移除以在空腔114内解放开关元件118,使得开关元件118可以从与电极106间隔开的位置移动到与电极106紧密相邻(即与介电层110接触)的位置,如箭头“A”所示。通过使用H2/O2化学的蚀刻来移除第一牺牲材料层116A和第二牺牲材料层116B,所述H2/O2化学通过形成于顶部120中的释放孔(未示出)或通过空腔侧面中的孔引入。包含在有机牺牲材料中的任何硅不会被蚀刻,从而会作为残留物124残留在空腔中。残留物124被认为是附着力促进剂层112的残留物或可能存在于牺牲材料层中的硅。具体地,存在于附着力促进剂层112中或在牺牲材料内的硅可以导致纳观硅(即在1s轨道中具有空位的硅),所述硅非常易于充电。残留物124会通过机械地阻碍开关元件118移动到与电极106紧密相邻来干扰MEMS装置100的性能。残留物还会通过在导致磁滞回线变窄的硅内储存电荷来改变MEMS装置100的电气开关行为,其中导致悬臂被拉下的施加到电极108的吸合电压与悬臂被释放回去的电压之间的差变小。因此,本领域需要残留物不干扰装置性能的MEMS装置及其制造方法。
技术实现思路
本专利技术通常涉及一种来自附着力促进剂材料的硅残留物从空腔底部减少或甚至消除的MEMS装置。附着力促进剂典型地用于将牺牲材料粘附到下方层。然后,将附着力促进剂与牺牲材料一起移除。然而,在移除时附着力促进剂在空腔内留下基于硅的残留物。本专利技术人发现可以在沉积牺牲材料之前将附着力促进剂从空腔区域移除。残留在衬底的剩余部分上的附着力促进剂在形成MEMS装置的区域的外部,其足以将牺牲材料粘附到衬底来制造MEMS装置的覆盖在电极上的部分,而不用担心牺牲材料从衬底脱层。因为在装置的空腔区域不使用附着力促进剂,所以在通过移除牺牲材料来解放MEMS装置的开关元件之后在空腔内不会存在硅残留物。在一个实施方案中,公开了一种制造MEMS装置的方法。所述方法包括在具有包围在空腔内的第一部分和设置在空腔外部的第二部分的衬底上沉积附着力促进剂层,移除设置在第一部分上的区域中的附着力促进剂层,在附着力促进剂层和衬底的第一部分上沉积牺牲层,在牺牲层上形成开关元件,将开关元件包围在空腔内并移除牺牲层。在另一个实施方案中,公开了一种在具有第一部分和第二部分的衬底上制造MEMS装置的方法。所述方法包括在衬底的第一部分上选择性地形成附着力促进剂层,在附着力促进剂层和衬底的第二部分上形成牺牲层,在牺牲层和衬底的第二部分上形成开关元件,将开关元件包围在至少部分地由衬底的第二部分限定的空腔内并移除牺牲层。在另一个实施方案中,装置包括衬底,衬底具有至少部分地限定空腔的第一部分和设置在空腔外部的第二部分,附着力促进剂层设置在衬底的第二部分上,其中附着力促进剂层不设置在第一部分上。装置还包括设置在空腔内的开关元件。附图说明所以,通过参考实施方案可以获得能够详细理解本专利技术的上述特征的方式、以上简单概括的本专利技术的更具体的说明,所述实施方案的一些在附图中进行说明。然而应注意,附图仅图示本专利技术的典型实施方案,因此不认为限制其范围,这是因为本专利技术可以允许其他等效的实施方案。图1A-1D是现有技术的MEMS装置100在制造的各个阶段的示意性横截面图。图2A-2G是MEMS装置200在制造的各个阶段的示意性横截面图。图3A和3B是可以在本文所讨论的实施方案中使用的开关元件222的实施例。为了有助于理解,在可能的情况下使用的相同的附图标记指示对附图中是共同的相同元件。在没有特别的说明的情况下,预期在一个实施方案中所公开的元件可以有利地应用于其他实施方案。具体实施方式本专利技术典型地涉及一种来自附着力促进剂材料的硅残留物从空腔底部减少或甚至消除的MEMS装置。附着力促进剂典型地用于将牺牲材料粘附到其下方层。然后,将附着力促进剂与牺牲材料层一起移除。然而,在移除后附着力促进剂在空腔内留下基于硅的残留物。如本文所讨论的,可以在沉积牺牲材料之前将附着力促进剂从空腔区域移除。残留在衬底的剩余部分上的附着力促进剂足以将牺牲材料粘附到衬底,而不用担心牺牲层脱层。因为在装置的空腔区域不使用附着力促进剂,所以在解放MEMS装置的开关元件之后在空腔内不会存在硅残留物。图2A-2G是MEMS装置200在制造的各个阶段的示意性横截面图。如图2A所示,MEMS装置200包括具有嵌入其中的几个结构的衬底202。这里有提供从装置200到衬底202下方的层的电连接的电连接204。还有用于将之后形成的开关元件222(参见图2F和2G)从与RF电极206间隔开第一距离的位置拉到更接近RF电极206的第二距离的吸合电极208。电连接204、吸合电极208和RF电极206都可以通过以下方法形成:通过诸如蚀刻的方法将材料从衬底202移除,将导电材料覆被沉积到衬底的经蚀刻的区域中,并通过诸如蚀刻或化学机械抛光的方法将额外的导电材料从衬底的表面移除。可以使用的合适的导电材料包括铜、铝、钛、钨、氮化钛、氮化铝钛、其组合和在互补金属氧化物半导体(CMOS)制造方法的制程后端(BEOL)中传统使用的其他众所周知的导电材料。在其中形成有导电材料的衬底材料可以包括电绝缘材料,例如二氧化硅、氮化硅、氧氮化硅及其组合。或者,电连接204、吸合电极208和RF电极206都可以通过在衬底202上的导电材料的第一覆被沉积来形成。之后,导电材料的额外部分通过诸如蚀刻的方法移除以形成电连接204、吸合电本文档来自技高网
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从MEMS空腔底部消除硅残留物

【技术保护点】
一种制造MEMS装置的方法,包括:在具有包围在空腔内的第一部分和设置在所述空腔外部的第二部分的衬底上沉积粘附层;移除设置在所述第一部分上的区域中的所述粘附层;在所述粘附层和所述衬底的第一部分上沉积牺牲层;在所述牺牲层上形成开关元件;将所述开关元件包围在所述空腔内;并移除所述牺牲层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.03 US 61/514,823;2012.08.02 US 13/565,6931.一种制造MEMS装置的方法,包括:在具有待包围在空腔内的第一部分和待设置在所述空腔外部的第二部分的衬底上沉积粘附层;移除设置在所述第一部分上的区域中的所述粘附层;在所述粘附层和所述衬底的第一部分上沉积牺牲层;在所述牺牲层上形成开关元件;将所述开关元件包围在所述空腔内;并移除所述牺牲层。2.权利要求1所述的方法,其中所述粘附层包含硅。3.权利要求2所述的方法,其中所述牺牲层包含介电材料。4.权利要求3所述的方法,其中所述介电材料是有机介电材料。5.权利要求1所述的方法,其中移除所述粘附层包括:在所述粘附层上沉积光刻胶层;曝光所述光刻胶层的对应于所述衬底的第一部分的选定区域;显影所述光刻胶层以移除所述光刻胶层的选定区域,从而形成掩模并使设置在所述第一部分上的区域中的粘附层暴露;蚀刻所述暴露的粘附...

【专利技术属性】
技术研发人员:布莱恩·I·特洛伊迈克·雷诺托马斯·L·麦圭尔约瑟夫·达米安·戈登·拉西詹姆斯·F·波比亚
申请(专利权)人:卡文迪什动力有限公司
类型:
国别省市:

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