微机电系统装置及其制造方法制造方法及图纸

一种微机电系统装置及其制造方法，制造微机电系统装置的方法包括在基底层上形成压电薄膜及金属薄膜的堆叠，其中压电薄膜及金属薄膜交替配置。方法亦包括在压电薄膜及金属薄膜的堆叠中形成第一沟槽。方法进一步包括在第一沟槽的侧壁形成至少一个孔隙。此外，方法包括在至少一个孔隙中形成间隔结构。方法进一步包括在间隔结构的形成之后，在第一沟槽中形成接触件。

【技术实现步骤摘要】
微机电系统装置及其制造方法
本公开是关于微机电系统装置及微机电系统装置的制造方法。
技术介绍
半导体集成电路(integratedcircuit，IC)产业经历了快速的成长。在集成电路发展的过程中，普遍增加了功能密度(亦即，每个芯片面积的内连接装置数量)，而减少了几何尺寸(亦即，使用生产制程可创建的最小组件(或线路))。此种按比例缩小的制程通常可通过增加生产效率及减低相关成本来提供效益。然而，如此按比例缩小亦伴随着并入此等集成电路的装置设计及制造复杂性增加，且为了实现此等进步，装置设计需要类似的发展。随着功能密度的演进，微机电系统(micro-electromechanicalsystems，MEMS)装置的发展导致了全新的装置及结构，此等装置及结构的尺寸远低于从前可达到的尺寸。微机电系统装置为形成具有机械及电子特征的微结构的技术。微机电系统装置可包括实现机械功能性的多个元件(例如，可移动元件)。此外，微机电系统装置可包括各种感应器，此等感应器感应各种机械信号，例如压力、惯性力等，并将机械信号转换成相应的电子信号。微机电系统应用包括运动感应器、压力感应器、列印机喷头等。其他微机电系统应用包括惯性感应器，例如用于量测线性加速度的加速度计，以及用于量测角速度的陀螺仪。此外，微机电系统应用可扩展到声音应用，例如微机械超声波换能器等。
技术实现思路
一种制造微机电系统装置的方法，方法包括在基底层上形成压电薄膜及金属薄膜的堆叠，其中压电薄膜及金属薄膜以交替方式配置。方法包括在压电薄膜及金属薄膜的堆叠中蚀刻第一沟槽。方法包括在第一沟槽的侧壁形成孔隙。方法包括在孔隙中形成间隔结构。方法包括在形成间隔结构之后，在第一沟槽中形成接触件。一种制造微机电系统装置的方法，方法包括在基底层上沉积第一压电薄膜，并在第一压电薄膜的第一顶部部分中形成非晶形结构。方法包括在第一压电薄膜的第一顶部部分上形成第一金属薄膜，并图案化第一金属薄膜以暴露第一压电薄膜的第一顶部部分。方法包括在第一压电薄膜中蚀刻第一沟槽。方法包括在第一沟槽的侧壁形成第一孔隙，其中第一孔隙位于第一顶部部分，并在第一孔隙中形成间隔结构。方法包括在第一沟槽中形成接触件。一种微机电系统装置，包括基底层、形成在基底层上的压电薄膜和金属薄膜的堆叠、间隔结构和接触件。压电薄膜和金属薄膜以交替方式配置。金属薄膜各个包括相邻于压电薄膜的侧壁的远端部分，且金属薄膜的远端部分中至少一者不与压电薄膜接触。间隔结构相邻于不与压电薄膜接触的远端部分中至少一者。接触件覆盖压电薄膜及金属薄膜的堆叠的侧壁并覆盖基底层的一部分。附图说明当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本公开的各方面。应注意，根据工业中的标准方法，各种特征未按比例绘制。实际上，为了清楚地讨论，可任意增加或减少各种特征的尺寸。图1是根据本公开的一些实施例，微机电系统装置的截面图；图2是根据本公开的一些实施例，图1中所示微机电系统装置的区域M1的放大截面图；图3至图10是根据本公开的一些实施例，在制造方法各个阶段中微机电系统装置的截面图；图11是根据本公开的一些实施例，图10中所示微机电系统装置的区域M2的放大截面图；图12和图13是根据本公开的一些实施例，在制造方法各个阶段中微机电系统装置的截面图；图14是根据本公开的一些实施例，制造微机电系统装置的方法流程图。【符号说明】10:微机电系统装置11:基板12:支撑层13,13a,13b,15,17:沟槽14,16,18:接触件20:挠性层21:基底层22,24,26:压电薄膜23,25,27:金属薄膜28:保护薄膜31～33:间隔结构40:电浆处理110,120,230,250,270:开口125:空间131,131a:底面132,132a:倾斜侧壁133:第一倾斜区段134:第一连接区段135:第二倾斜区段136:第二连接区段137:第三倾斜区段138:第三连接区段141:端部分202:顶表面211:基底压电薄膜212:基底金属薄膜213:顶表面222,242:顶表面225,245,265:孔隙229,249,269:顶部部分231,251,271:底表面232,252:顶表面235,255,275:远端部分236:遮罩310,320:表面α1～α3:倾斜角度B1:角度D1:方向H1:距离M1,M2:区域S90:流程图S91～S98:步骤W1～W3:长度W4～W7:宽度W8:高度具体实施方式为了实现提及主题的不同特征，以下公开内容提供了许多不同的实施例或示例。以下描述组件、配置等的具体示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例，而不是限制性的。例如，在以下的描述中，在第二特征之上或上方形成第一特征可以包括第一特征和第二特征以直接接触形成的实施例，并且还可以包括在第一特征和第二特征之间形成附加特征，使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。另外，本公开可以在各种示例中重复参考数字和/或字母。此重复是为了简单和清楚的目的，并且本身并不表示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。此外，本文可以使用空间相对术语，诸如“在…下面”、“在…下方”、“偏低”、“在…上面”、“偏上”等，以便于描述一个元件或特征与如图所示的另一个元件或特征的关系。除了图中所示的取向之外，空间相对术语旨在包括使用或操作中的装置的不同取向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方向上)，并且同样可以相应地解释在此使用的空间相对描述符号。微机电系统(microelectromechanicalsystems，MEMS)装置的一种应用为声音应用装置。在声音应用装置中，膜位于相对于孔洞的位置。在膜的沟槽中形成接触件，以电性连接微机电系统装置和其他电路(例如，电子设备的主机板)，并且与膜曲率有关的信号通过接触件传输到电路或从电路传输。沟槽的不平整侧壁可能导致接触件导线断裂，并不利地影响信号的传输。本公开的实施例提供了一种具有沟槽的微机电系统装置，沟槽中具有间隔结构，以防止接触件因为沟槽的不平整侧壁而破裂。图1为根据本公开的一些实施例，微机电系统装置10的截面图。在一些实施例中，微机电系统装置10包括基板11、支撑层12、数个接触件(例如接触件14、16及18)和挠性层20。基板11可包括结晶结构的硅基板及/或其他元素半导体，例如具有厚度在约250微米至约500微米范围的锗。替代地或额外地，基板11可包括化合物半导体，例如碳化硅、砷化镓、硒化铟及/或磷化铟。将支撑层12设置在基板11上。在示范的实施例中，支撑层12包括氧化层(例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造微机电系统装置的方法，其特征在于，包括：/n在一基底层上形成多个压电薄膜及多个金属薄膜的一堆叠，其中所述多个压电薄膜及所述多个金属薄膜以一交替方式配置；/n在所述多个压电薄膜及所述多个金属薄膜的该堆叠中蚀刻一第一沟槽；/n在该第一沟槽的一侧壁形成至少一孔隙；/n在该至少一孔隙中形成一间隔结构；以及/n在形成该间隔物结构之后，在该第一沟槽中形成一接触件。/n

【技术特征摘要】
20190628 US 62/868,638;20200520 US 16/879,5651.一种制造微机电系统装置的方法，其特征在于，包括：
在一基底层上形成多个压电薄膜及多个金属薄膜的一堆叠，其中所述多个压电薄膜及所述多个金属薄膜以一交替方式配置；
在所述多个压电薄膜及所述多个金属薄膜的该堆叠中蚀刻一第一沟槽；
在该第一沟槽的一侧壁形成至少一孔隙；
在该至少一孔隙中形成一间隔结构；以及
在形成该间隔物结构之后，在该第一沟槽中形成一接触件。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中形成至少一孔隙，使得该孔隙位于所述多个压电薄膜中至少一者的一顶部部分，所述多个金属薄膜中的一金属薄膜形成在所述多个压电薄膜中该至少一者上。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中在该至少一孔隙中形成该间隔结构，包括：
在该第一沟槽的该侧壁上形成该间隔结构的一薄膜，其中该间隔结构填充在该第一沟槽的该侧壁的该至少一孔隙；以及
移除该第一沟槽的该侧壁上的该间隔结构的该薄膜，但保留在该第一沟槽的该侧壁的该至少一孔隙中的该间隔结构。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该第一沟槽不穿透所述多个压电薄膜及所述多个金属薄膜的该堆叠，且该方法进一步包括：
在该第一沟槽下方形成一第二沟槽以暴露该基底层，
其中该接触件覆盖该第一沟槽的该侧壁、该第二沟槽的一侧壁和该第二沟槽暴露的部分该基底层。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在一基底压电薄膜上形成一基底金属薄膜来制备该基底层，其中所述多个压电薄膜及所述多个金属薄膜的该堆叠形成在该基底金属薄膜上。


6.一种制造微机电系统装置的方法，其特征在于，包括：
在一基底层上沉积一第一压...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亭蓉，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71