用于创建具有极端纵横比的空腔的方法和结构技术

实施例公开了用于创建具有极端纵横比的空腔的方法和结构，具体涉及用于更加高效和有效地刻蚀衬底和其它结构中的牺牲层和其它层的结构、系统和方法。在实施例中，其中牺牲层要被去除以例如形成空腔的衬底包括刻蚀分散系统，刻蚀分散系统包括其中刻蚀气体或另一适合的气体、流体或物质可以流动以渗透衬底并且去除牺牲层的沟槽、通道或其它结构。沟槽、通道或其它结构可以连同形成在衬底中的(诸如接近衬底的一个或多个边缘的)开口或其它孔一起被实现，以甚至更快地在衬底内分散刻蚀气体或一些其它物质。

【技术实现步骤摘要】
用于创建具有极端纵横比的空腔的方法和结构
本专利技术总体涉及半导体，并且更具体地涉及具有形成在其中的空腔的半导体衬底和结构以及用于形成那些空腔的方法。
技术介绍
诸如传感器和其它部件之类的微机械设备常常包括被安置在衬底或其它结构内的空腔中或邻近于衬底或其它结构内的空腔的可移动元件。例如，诸如用于感测压力、加速度或一些其它量之类的微机电系统(MEMS)传感器可以具有被安置在空腔中或邻近于空腔的膜或块体元件。使用现有的CMOS工艺技术形成这些和其它传感器以及设备(包含其可以并入新的技术方面和/或具有日益降低的尺寸的那些)就成本和复杂性而言可以是有利的。同时，不仅就特征尺寸而言而且关于使得膜、块体元件和其它可移动的元件被完全形成并且与邻近结构分离使得它们可以如设计的那样移动并且传感器或其它设备可以正常发挥作用，在成功形成传感器和设备中可能存在挑战。常见的问题是，可移动的元件粘附于其中它们被形成的空腔壁或者没有与其中它们被形成的空腔壁完全分离，从而导致无功能的设备。然而，用于在部件的充分分离情况下形成这些小型传感器和设备的传统系统和方法可以是昂贵的、耗时的(例如具有有限的刻蚀速度)并且仍然受某些尺寸和特征尺寸的限制。
技术实现思路
实施例涉及诸如用于衬底和其它结构之类的刻蚀分散系统，其便于衬底的相对大面积内的牺牲材料的高效和有效去除。在实施例中，被形成在衬底中的刻蚀分散系统包括：至少一个分散孔，被形成在衬底中并且被配置用于提供刻蚀材料到衬底的牺牲层的通路；和至少一个分散通道，接近牺牲层而被形成在衬底中并且被配置为促进刻蚀材料在衬底内的分散。在实施例中，去除衬底中的牺牲层的方法包括将刻蚀材料施加到衬底；使刻蚀材料经由形成在衬底中的至少一个孔到达牺牲层；由刻蚀材料去除牺牲层的一部分以到达形成在衬底中的至少一个通道；以及由刻蚀材料经由至少一个通道和至少一个孔去除牺牲层的剩余部分。在实施例中，去除衬底中的牺牲层的方法包括将刻蚀材料施加到衬底；使刻蚀材料经由形成在衬底的表面中的至少一个孔和形成在衬底内的至少一个通道到达牺牲层；以及由刻蚀材料经由至少一个通道和至少一个孔去除牺牲层。附图说明结合附图来考虑本专利技术各种实施例的以下详细描述，可以更加全面地理解本专利技术，在附图中：图1A是根据实施例的包括空腔和膜的衬底的框图的侧视截面图。图1B是根据实施例的包括空腔和梁的衬底的框图的侧视截面图。图2A是根据实施例的包括刻蚀分散系统的衬底的顶视图。图2B是根据实施例的形成在衬底中的通道的侧视截面图。图2C是根据实施例的包括刻蚀分散系统的衬底的顶视图。图3是根据实施例的包括刻蚀分散系统的测试衬底的描绘。在本专利技术接受各种修改和替代形式的同时，其中的细节已经通过示例的方式被示出在附图中并且将被详细描述。然而，应当理解的是，并不旨在将本专利技术限制于所描述的特定实施例。相反，旨在涵盖落在如由所附权利要求限定的本专利技术的精神和范围内的所有修改、等效物和替代。具体实施方式实施例涉及用于更加高效和有效地刻蚀衬底和其它结构中的牺牲和其它层的结构、系统和方法。在实施例中，在其中牺牲层要被去除以例如形成空腔的衬底包括刻蚀分散系统，该刻蚀分散系统包括沟槽、通道或者刻蚀气体或另一适合的气体、流体或物质可以在其中流动以渗透衬底并且去除牺牲层的其它结构。沟槽、通道或者其它结构可以连同形成在衬底中(诸如接近衬底的一个或多个边缘)的开口或其它孔一起被实现，以甚至更快地在衬底内分散刻蚀气体或一些其它物质。图1A和图1B描绘了包括可移动元件的示例衬底102。图1A和图1B中的描绘被简化了，并且没有示出其一般会在这样的衬底102或者包括衬底102的设备中存在的、例如电极的其它结构。另外，被描绘在图1A或图1B中的衬底102的部分可以是更大衬底、结构或设备的中介部分，使得其它层或元件可以被布置在如描绘的衬底102的顶部上、在如描绘的衬底102之下、在如描绘的衬底102的部分或全部周围或邻近衬底102的部分或全部。从而，图1A和图1B只被提供用于图示其可以适用于本文中所讨论的实施例和示例的衬底和结构的简化示例。而且，贯穿本中对术语“衬底”的使用是为了方便，因为在各种实施例中衬底可以包括一些其它结构、子结构、设备或部件。在图1A中，衬底102包括接近空腔106的膜104，使得响应于例如压力或加速度，膜104可以向上或向下弯曲(如在页面上描绘的)，例如通常变得更凸或更凹。在图1B中，衬底102包括被安置在空腔106中的悬臂式梁108，其可以响应于例如加速度或电容而向上和向下折曲或弯曲。在图1A和图1B两者中，空腔106以及膜104或者梁108由衬底102或者在衬底102内形成。膜104和梁108两者皆必须与周围的结构充分分离，使得各自可以如预期的那样移动和操作。在实施例中，衬底102的材料被刻蚀或者以其它方式从衬底102去除，从而形成空腔106，以便完成这一点。衬底102的材料在实施例中可以变化，并且对应地其它材料包含刻蚀气体或流体。在一个实施例中，衬底102的牺牲层包括碳并且刻蚀气体包括臭氧或另一适合的材料。然而，这些材料只是示例，因为本领域技术人员将理解的是，事实上材料(例如牺牲层材料和有能力充分刻蚀包括牺牲层的材料的、诸如气体、流体或其它适合的材料之类的刻蚀材料)的任何适合的组合可以被使用在本文中所讨论的实施例的上下文中。在实施例中，并且还参照图2，对衬底102进行刻蚀以形成空腔106或者一些其它空隙、孔或结构是通过在衬底102中实现刻蚀分散系统110来完成的。如在图2的实施例中所描绘的，刻蚀分散系统110包括形成在衬底102中的至少一个沟槽或通道112和多个孔114，在一个示例实施例中衬底102包括硅衬底、形成在硅衬底上的碳牺牲层和形成在碳牺牲层上的氮化物覆盖层。氮化物覆盖层就是在图2的顶视图中作为顶层可见的层，但是为了说明的目的，形成在硅层中的通道112在图2A中被描绘为可见的。还参照图2B，示出了测试衬底102的照片，具有形成在硅层120中的通道112和随后沉积在顶部(在左边各向异性地，并且在右边各向同性地)的碳牺牲层122作为衬底102的形成或制造的一部分。如先前提到的，如由本领域技术人员所理解的，事实上在其它实施例中可以使用任何适合的材料和层结构。通道112总体上在衬底102内纵向延伸，但是通道112的放置和配置可以在其它实施例中变化并且可以根据衬底102和/或空腔的配置和尺寸或者被形成在其中的其它特征优化。例如，通道112的具体长度、宽度和深度可以根据衬底102和/或空腔或要被形成在衬底102内的其它结构的长度、宽度和深度而变化。在其它实施例中，通道112的放置和配置可以根据衬底102的结构或特征优化。在实施例中，例如，通道112少于约500nm宽，诸如少于约300nm宽，例如在一个实施例中约100nm宽；在实施例中约0.5微米(μm)到约10μm深；并且在实施例中约10μm到约100μm长；但是这些尺寸和/或范围中的一个或多个可以在实施例中根据衬底102的一个或多个尺寸或其它特性或者一些其它因素而变化。另外，任何特定衬底102上的不同通道的尺寸可以变化，因此一些通道比相同衬底102上的其它通道更大、更小、更长、更短或更深。例如，考虑到衬底102的尺寸、结构、材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刻蚀分散系统，其被形成在衬底中并且包括：至少一个分散孔，其被形成在所述衬底中并且被配置用于提供蚀刻材料到所述衬底的牺牲层的通路；和至少一个分散通道，其接近所述牺牲层而被形成在所述衬底中并且被配置为促进所述刻蚀材料在所述衬底内的分散。

【技术特征摘要】
2013.09.19 US 14/031,6941.一种刻蚀分散系统，其被形成在衬底中并且包括：至少一个分散孔，其在刻蚀材料被施加之前被形成在所述衬底中并且被配置用于提供所述刻蚀材料到所述衬底的牺牲层的通路；和至少一个分散通道，其在所述刻蚀材料被施加之前被形成在所述衬底的接近所述牺牲层的层中，并且被配置为促进所述刻蚀材料在所述衬底内的分散。2.根据权利要求1所述的系统，其中在所述刻蚀材料被施加之前，所述至少一个分散通道和所述至少一个分散孔不耦合。3.根据权利要求2所述的系统，其中通过去除所述牺牲层的在所述至少一个分散孔与所述至少一个分散通道之间的部分，刻蚀材料获得到所述至少一个分散通道的通路。4.根据权利要求1所述的系统，其中在所述刻蚀材料被施加之前，至少一个分散孔和至少一个分散通道彼此耦合。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个分散孔包括形成在所述衬底的周界附近的多个孔。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述至少一个分散孔包括形成在所述衬底的内部部分中的至少一个孔。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个分散通道包括多个通道。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述多个通道中的至少两个通道彼此耦合。9.根据权利要求7所述的系统，其中所述多个通道中的至少两个通道被形成在所述衬底的不同层中。10.根据权利要求7所述的系统，其中所述多个通道中的至少两个被形成在所述衬底的不同深度处。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个通道的宽度少于300纳米。12.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·考茨施，H·弗雷利施，M·施特格曼，M·福格特，
申请(专利权)人：英飞凌技术德累斯顿有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE