压电微机电系统（MEMS）结构及其形成方法技术方案

通过工艺形成膜，工艺包括：沉积第一压电层；在第一压电层上方沉积第一电极层；图案化第一电极层以形成第一电极；在第一电极上方沉积第二压电层；在第二压电层上方沉积第二电极层；图案化第二电极层以形成第二电极；以及在第二电极上方沉积第三压电层。蚀刻第三压电层、第二压电层和第一压电层以形成通孔。通孔与第一电极和第二电极横向间隔开。然后形成第一接触插塞和第二接触插塞以分别电连接至第一电极和第二电极。本申请的实施例还涉及压电微机电系统(MEMS)结构及其形成方法。微机电系统(MEMS)结构及其形成方法。微机电系统(MEMS)结构及其形成方法。

【技术实现步骤摘要】
压电微机电系统(MEMS)结构及其形成方法


[0001]本申请的实施例涉及压电微机电系统(MEMS)结构及其形成方法。

技术介绍

[0002]微机电系统(MEMS)器件通常具有膜，膜是可移动的柔性结构。膜足够薄，使得它们可以振动。为了使膜振动，在膜中形成薄通孔，使得气流可以通过。通孔设计得较小，使得气体泄漏减少。

技术实现思路

[0003]本申请的一些实施例提供了一种形成压电微机电系统(MEMS)结构的方法，包括：形成膜，包括：沉积第一压电层；在所述第一压电层上方沉积第一电极层；图案化所述第一电极层以形成第一电极；在所述第一电极上方沉积第二压电层；在所述第二压电层上方沉积第二电极层；图案化所述第二电极层以形成第二电极；以及在所述第二电极上方沉积第三压电层；蚀刻所述第三压电层、所述第二压电层和所述第一压电层以形成通孔，其中，所述通孔与所述第一电极和所述第二电极横向间隔开；以及形成分别电连接至所述第一电极和所述第二电极的第一接触插塞和第二接触插塞。
[0004]本申请的另一些实施例提供了一种压电微机电系统(MEMS)结构，包括：膜，包括：第一压电层；第一电极，位于所述第一压电层上方；第二压电层，位于所述第一电极上方；第二电极，位于所述第二压电层上方；以及第三压电层，位于所述第二电极上方；以及通孔，穿透所述第一压电层、所述第二压电层和所述第三压电层，其中，所述通孔与所述第一电极和所述第二电极横向间隔开。
[0005]本申请的又一些实施例提供了一种压电微机电系统结构，包括：膜，包括：压电层；第一电极，嵌入在所述压电层中；第二电极，嵌入在所述压电层中，其中，所述第二电极位于所述第一电极上方；以及第三电极，嵌入在所述压电层中，其中，所述第三电极位于所述第二电极上方；以及通孔，穿透所述压电层，其中，所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极包括面向所述通孔的边缘，并且所述边缘与所述压电层接触。
附图说明
[0006]当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0007]图1至图15示出了根据一些实施例的包括压电微机电系统(MEMS)器件的器件形成中的中间阶段的截面图。
[0008]图16示出了根据一些实施例的AlScN的晶格结构。
[0009]图17示出了根据一些实施例的AlScN层中的原子之间的键的断裂。
[0010]图18和图19示出了根据一些实施例的不同压电MEMS器件中的气流分布的比较。
[0011]图20示出了根据一些实施例的压电MEMS器件的顶视图。
[0012]图21示出了根据一些实施例的用于形成压电MEMS器件的工艺流程。
具体实施方式
[0013]以下公开内容提供了许多用于实现本专利技术的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0014]此外，为了便于描述，本文可以使用诸如“位于
…
下面”、“在
…
下方”、“下部”、“位于
…
上面”、“上部”等空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所描绘的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。
[0015]提供了压电微机电系统(MEMS)器件及其形成方法。根据本专利技术的一些实施例，在压电层(诸如AlScN层)中形成电极层(诸如钼层)。电极层和压电层交替形成。在沉积上面的AlScN层之前，将电极层的每个图案化为电极。在蚀刻AlScN层以形成声孔期间，声孔与电极层间隔开。因此，在蚀刻工艺中，蚀刻均质AlScN层，并且因此声孔的侧壁是平滑的。本文讨论的实施例是为了提供能够制造或使用本专利技术的主题的实例，并且本领域普通技术人员将容易理解在保持在不同实施例的考虑范围内的同时可以进行的修改。在各个视图和说明性实施例中，相同的参考标号用于表示相同的元件。虽然方法实施例可以讨论为以特定顺序实施，但是其它方法实施例可以以任何逻辑顺序实施。
[0016]图1至图15示出了根据本专利技术的一些实施例的压电MEMS器件的形成中的中间阶段的截面图。对应的工艺也示意性地反映在图21中所示的工艺流程中。
[0017]参考图1，提供了支撑衬底20。根据一些实施例，支撑衬底20包括硅，并且可以是晶体硅衬底(半导体衬底)。根据可选实施例，支撑衬底20可以由诸如氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅等的其它材料形成。支撑衬底20也可以具有单层结构或多层结构。
[0018]根据一些实施例，形成层22。层22可以在随后蚀刻工艺中用作蚀刻停止层。因此，层22有时称为蚀刻停止层22。相应的工艺示出为如图21中所示的工艺流程200中的工艺202。层22由与支撑衬底20的材料不同的材料形成或者包括与支撑衬底20的材料不同的材料。层22可以通过沉积工艺、氧化工艺、氮化工艺等来形成。例如，层22可以使用化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等来形成。当支撑衬底20是硅衬底时，层22也可以通过热氧化工艺来形成，所得层22包括氧化硅。根据可选实施例，层22通过氮化工艺来形成，并且所得层22包括氮化硅。层22的厚度T1可以在约1μm和约5μm之间的范围内。根据一些实施例，层22的顶面例如通过化学机械抛光(CMP)工艺或机械抛光工艺来平坦化。
[0019]参考图2，沉积压电层24
‑
1。根据一些实施例，压电层24
‑
1包括钪(Sc)掺杂的氮化
铝(AlScN)，并且因此在整个描述中称为AlScN层。相应的工艺示出为如图21中所示的工艺流程200中的工艺204。也可以使用诸如AlN、GaN、AlGaN等的其它压电材料。根据一些实施例，AlScN层24
‑
1通过物理气相沉积(溅射)来形成。例如，AlSc可以用于形成靶，并且AlSc从靶溅射以沉积在层22上。在沉积工艺中，可以使用氮(N2)作为工艺气体，从而沉积AlScN以形成AlScN层24
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1。根据其它实施例，可以使用其它适用的沉积方法，诸如CVD、金属有机化学气相沉积(MOCVD)等。
[0020]根据一些实施例，选择工艺条件，使得所得AlScN层24
‑
1是单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成压电微机电系统(MEMS)结构的方法，包括：形成膜，包括：沉积第一压电层；在所述第一压电层上方沉积第一电极层；图案化所述第一电极层以形成第一电极；在所述第一电极上方沉积第二压电层；在所述第二压电层上方沉积第二电极层；图案化所述第二电极层以形成第二电极；以及在所述第二电极上方沉积第三压电层；蚀刻所述第三压电层、所述第二压电层和所述第一压电层以形成通孔，其中，所述通孔与所述第一电极和所述第二电极横向间隔开；以及形成分别电连接至所述第一电极和所述第二电极的第一接触插塞和第二接触插塞。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第三压电层、所述第二压电层和所述第一压电层通过湿蚀刻工艺来蚀刻。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述湿蚀刻工艺使用磷酸溶液来实施。4.根据权利要求2所述的方法，其中，实施所述湿蚀刻工艺以使得所述通孔具有笔直和倾斜的侧壁。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一压电层、所述第二压电层和所述第三压电层具有单晶结构。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一电极层和所述第二压电层通过外延来沉积。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：在...

【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：