制造MEMS装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及制造MEMS装置的方法。在所描述的实例中，微机电系统MEMS包含附接到半导体装置(602)的微镜装置(604)。第一间隔层(700)经形成且经图案化以形成铰链(622)通孔开口。铰链金属沉积于第一间隔层(700)上方以形成所述铰链(622)及铰链通孔(620)。覆盖层(702)形成于所述铰链金属上方。第二间隔层(704)形成于所述覆盖层(702)上方且经图案化以形成镜通孔(624)。使用显影液清洗所述装置。所述覆盖层(702)保护所述铰链金属不受所述显影液的影响。将所述覆盖层(702)从所述镜通孔(624)开口内移除。另一金属层沉积于所述第二间隔层(704)上方及所述镜通孔(624)内以形成镜(626)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及微机电系统(MEMS)的制造，且特定来说，本专利技术涉及数字微镜装置(DMD)的制造。
技术介绍
微机电系统(MEMS)装置(如德州仪器数字微镜装置(DMD))使用个别可定位的镜阵列来形成用于投影到显示表面上的图像。在含有用于解决及控制镜的定位的COMS电路的衬底上方制造镜阵列的机电组件。在下列文献中给出有关此类装置的制造的信息：L.J.霍恩贝克(L.J.Hornbeck)的“用于高亮度、高分辨率应用的数字光处理(DigitalLightProcessingforHigh-Brightness,HighResolutionApplications)”(SPIE会议记录，第3013卷，第27到40页，投影显示III，1997年2月)，及C.龚(C.Gong)及T.霍根(T.Hogn)的“用于数字微镜装置的CMOS兼容制造工艺(CMOSCompatibleFabricationProcessesfortheDigitalMicromirrorDevice)”(IEEE电子装置期刊，第2卷，第3期，第27到32页，2014年5月)，两个文献的全部内容以引用的方式并入本文中。图1(现有技术)展示根据例如由龚等人所描述的工艺制造的DMDMEMS装置100的横截面图像。图1说明通过铰链及镜支撑通孔到底层COMS结构的镜及铰链层的互连件。装置100包括在COMS部分104上方的机电组件部分102。衬底106包括SRAM单元晶体管108及用于针对镜定位的数据加载及电压施加的其它电路元件。第一电介质层110形成于晶体管108上方。第一金属层(M1)112经形成且经图案化于第一电介质层110上方。第二电介质层114经形成且经图案化于M1层112上方。第二金属层(M2)116经形成且经图案化于第二电介质层114上方。第三电介质层118经沉积且经图案化于M2层116上方。第三金属层(M3)120经形成且经图案化于第三电介质层118上方。间隔层122(通常为光致抗蚀剂材料)沉积于第三金属层120上方。间隔层122为牺牲的且在稍后步骤中被移除。铰链通孔124经图案化于间隔层122内。铰链金属沉积于间隔层122上方以形成铰链126，且沉积于铰链通孔124内以形成铰链通孔128的壁。另一间隔层130(通常为光致抗蚀剂材料)沉积于铰链126上方。间隔层130为牺牲的且在稍后工艺中将被移除。镜通孔132经图案化于间隔层130内，且镜金属沉积于间隔层130上方且沉积于镜通孔132内以形成镜134。镜通孔132可在镜金属134沉积之后保持部分未填充，且中央压痕136可保持于镜通孔132上方的镜表面内。在处理完成之后，等离子体灰化底切工艺移除牺牲间隔层。在光刻图案化步骤中使用显影液(例如，氢氧化四甲基氨)来移除暴露的光致抗蚀剂。图案形成需要此显影液。图2(现有技术)展示包括镜202的装置200的自上而下的图像。显影工艺导致产生形成于分离个别镜202的空间206内的残留物204。残留物204为有机金属且可干扰底切工艺。其还可引起跨越装置及铰链转矩的变色，且导致DMD的图像质量缺陷。当钛原子在显影工艺期间从经暴露的铰链金属126脱落且从镜通孔的底部被运送到间隔层130的顶部时发生残留物204的形成为可能的。钛原子与间隔层130及镜金属、铝合金相互作用以形成残留物204。残留物204在蚀刻工艺期间充当抵御反应物的阻挡物，且牺牲间隔层可被非均匀地移除。在此工艺中所使用的光刻是365nm(i线)。i线光刻在半导体制造中是典型的且已被广泛研究及测试。实验已展示用于此工艺的不同的其它典型光致抗蚀剂无法解决残留物204的形成。图3(现有技术)展示镜302的阵列300的自上而下的图像。在阵列300的多个区域上方可见有机金属残留物304。残留物304作为个别镜302之间的空间中的轻微变色为可见的。随着镜302的尺寸的减小及残留物304跨越相同表面区域内的更大数目的镜302而沉积，残留物304具有更重大意义。残留物304阻碍用于移除间隔层且用于释放铰链及镜302的镜302的最优底切。残留物304跨越衬底而随机发生。装置性能、对比度及可靠性可受到不利影响。图4A及4B(现有技术)描述在镜302的部分400上方的残留物的形成。在图4A中，铰链金属402形成于间隔层404(通常为光致抗蚀剂)上方。间隔层406(通常为光致抗蚀剂)形成于铰链金属402上方且经图案化以形成镜通孔408。在图案化通孔408之后，铰链金属402的顶部表面412被暴露。在显影工艺期间，钛原子从顶部表面412迁移到间隔层406的顶部表面410。图4B展示一旦已形成残留物的部分400。残留物在层406的顶部表面410上形成层414。镜金属416形成于间隔层406及层414上方。层414防止用于释放镜的间隔层406的移除。
技术实现思路
一种制造MEMS装置的方法能解决有机金属残留物。第一间隔层形成于衬底上方。所述第一间隔层经图案化以形成铰链通孔开口。铰链金属的层沉积于所述第一间隔层上方以形成铰链及铰链通孔。覆盖层(例如碳或氮氧化硅)形成于所述铰链金属层上方。第二间隔层形成于所述覆盖层上方且使用显影剂而经图案化以形成镜通孔开口。所述覆盖层形成在所述镜通孔内的所述显影液与所述铰链金属之间的障壁。在镜金属的沉积之前移除所述镜通孔内的所述覆盖层。附图说明参考附图描述实例实施例，在附图中：图1(现有技术)为微镜装置的横截面图。图2(现有技术)为跨越镜的交叉点的有机金属残留物的扫描电子显微镜图像。图3(现有技术)为具有有机金属残留物的镜阵列的扫描电子显微镜图像。图4A及4B(现有技术)说明在镜的部分上方的残留物的形成。图5A及5B说明具有覆盖层的镜的部分。图6为微镜装置的横截面图。图7A到7D说明制造中的微镜装置的序列。具体实施方式通常以晶片级尺度进行下文所描述的步骤，其中同时形成所说明的结构的多个实例以界定形成于对应同时所形成的DMD的相应裸片区域处的此类结构的阵列。图5A及5B说明具有覆盖层506的微镜装置的部分500。铰链金属502形成于间隔层504(通常为光致抗蚀剂)上方。覆盖层506形成于金属502上方。覆盖层506具有约100埃到500埃的厚度。间隔层508(通常为光致抗蚀剂)形成于覆盖层506上方且经图案化以形成镜通孔510。铰链金属502由覆盖层506保护而不受在图案化工艺中所使用的显影液的影响。覆盖层506遮蔽铰链金属502使其免于与显影液反应且免于形成残留物。参考图5B，使用等离子体蚀刻工艺移除在镜通孔510内的覆盖层506。镜金属512形成于间隔层508上方及镜通孔510内。当所使用的光刻波长为365nm(i线)时，此工艺尤为有用。多个i线光致抗蚀剂的评估已导致类似有机金属残留物的形成。相应地，可将所述工艺替代地应用于易受有机金属残留物影响的其它波长的光刻工艺。图6说明微镜装置600，其由CMOS部分602及MEMS部分604组成。CMOS部分602包括具有晶体管及金属互连层的衬底606。第一金属沉积于衬底606上方且经图案化以形成第一互连件608。第一电介质层610形成于层608上方。第二金属沉积于电介质层610上方且经图案化以形成第二互连件612。第二电介质层61本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造微机电系统MEMS装置的方法，其包括：将第一间隔层沉积于具有在其中形成电路的衬底上方；在所述第一间隔层内图案化铰链通孔开口；将铰链金属层沉积于所述第一间隔层上方及所述铰链通孔开口内以形成铰链及铰链通孔；将覆盖层沉积于所述铰链金属层上方及所述铰链通孔上方；将第二间隔层沉积于所述覆盖层上方；在所述第二间隔层内图案化镜通孔开口，其中所述覆盖层在所述镜通孔开口的底部处暴露；移除在所述镜通孔开口的所述底部处暴露的所述覆盖层；将镜金属沉积于所述镜通孔开口内及所述第二间隔层上方以形成镜及镜通孔，其中所述镜通孔接触所述铰链金属层；使用氧灰化来移除所述第一间隔层及所述第二间隔层以及所述覆盖层以释放所述铰链及所述镜。

【技术特征摘要】
2015.04.13 US 14/685,0991.一种制造微机电系统MEMS装置的方法，其包括：将第一间隔层沉积于具有在其中形成电路的衬底上方；在所述第一间隔层内图案化铰链通孔开口；将铰链金属层沉积于所述第一间隔层上方及所述铰链通孔开口内以形成铰链及铰链通孔；将覆盖层沉积于所述铰链金属层上方及所述铰链通孔上方；将第二间隔层沉积于所述覆盖层上方；在所述第二间隔层内图案化镜通孔开口，其中所述覆盖层在所述镜通孔开口的底部处暴露；移除在所述镜通孔开口的所述底部处暴露的所述覆盖层；将镜金属沉积于所述镜通孔开口内及所述第二间隔层上方以形成镜及镜通孔，其中所述镜通孔接触所述铰链金属层；使用氧灰化来移除所述第一间隔层及所述第二间隔层以及所述覆盖层以释放所述铰链及所述镜。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述覆盖层为保形的。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述覆盖层为牺牲的。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述覆盖层的厚度为100埃到500埃。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述覆盖层由电介质组成。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述覆盖层由碳材料组成。7.根据权利要求4所述的方法，其中所述覆盖层由氮氧化硅材料组成。8.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩·克里斯托弗·奥布莱恩，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US