專利名稱：通過(guò)采用分割層懸臂沉積方案來(lái)制造基于mems的懸臂式開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式一般而言涉及一種用于在生產(chǎn)線(BEOL)系統(tǒng)的鋁或銅后段工序或者具有金屬互連系統(tǒng)的任何半導(dǎo)體工序之內(nèi)形成基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的懸臂式開(kāi)關(guān)的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于MEMS懸臂式開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，需要嚴(yán)格控制通過(guò)梁的梯度應(yīng)力以防止在釋放時(shí)嚴(yán)重彎曲。梁彎曲是當(dāng)梁在與電極接觸之前不會(huì)回到所述梁的正常位置的時(shí)候。梁保持靠近電極，因此使梁移動(dòng)到與電極相接觸所必需的功率會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)梁彎曲加劇時(shí)，開(kāi)關(guān)可能無(wú)法根據(jù)所述開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)而操作。例如，當(dāng)梁彎曲加劇時(shí)，梁保持更靠近接觸電極。因此，要將梁拉到與電極相接觸所需的功率量會(huì)降低。因此，可能會(huì)無(wú)意中使開(kāi)關(guān)或者梁與接觸電極相接觸。另外，因?yàn)榱壕哂星?，因此開(kāi)關(guān)不能以可預(yù)見(jiàn)的方式進(jìn)行操作。在不知道曲率以及要將梁拉到與接觸電極相接觸所需的功率的情況下，開(kāi)關(guān)的控制是不穩(wěn)定的。梁的曲率可迫使開(kāi)關(guān)相對(duì)于正常位置(即理想情況)向上或向下移動(dòng)。因此，使設(shè)備相對(duì)于正常位置而言移動(dòng)離開(kāi)最初開(kāi)始位置所需的電壓會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)由于相對(duì)于材料的自然柱狀晶粒結(jié)構(gòu)而言壓應(yīng)力的作用增大而使梁厚度降低到小于200nm時(shí)，曲率規(guī)格變得很重要。由于薄膜在晶片表面上形成晶核并且成長(zhǎng)的方式， 使用諸如TiN等耐火材料形成這些非常薄的懸臂梁會(huì)在沉積膜中呈現(xiàn)出相當(dāng)大的梯度應(yīng)力。為了對(duì)所述梯度應(yīng)力進(jìn)行緊密控制，需要嚴(yán)格的沉積控制參數(shù)。因此，需要克服梯度應(yīng)力的MEMS懸臂式開(kāi)關(guān)以及所述MEMS懸臂式開(kāi)關(guān)的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
這里所討論的實(shí)施方式一般而言公開(kāi)了可用于克服在用于薄膜MEMS懸臂式開(kāi)關(guān)的耐火材料中形成的梯度應(yīng)力的新穎替代方法。使用這里所述的“分割層”懸臂制造方法使得能夠制造薄膜MEMS懸臂式開(kāi)關(guān)，在保持最終制造的懸臂式開(kāi)關(guān)的著落部分的機(jī)械剛性的同時(shí)，獲得低操作電壓設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施方式中，一種微機(jī)電設(shè)備制造方法包括在襯底上沉積第一導(dǎo)電層，并且對(duì)第一導(dǎo)電層構(gòu)圖，以暴露出襯底的一或更多個(gè)部分并且形成第一電觸點(diǎn)和接觸電極。 所述方法還可包括在第一電觸點(diǎn)、接觸電極，以及襯底的一或更多個(gè)暴露部分上沉積第一犧牲層?？蓪?duì)第一犧牲層構(gòu)圖以暴露出第一電觸點(diǎn)。可在第一犧牲層上并且與第一電觸點(diǎn)相接觸地沉積第二導(dǎo)電層?？蓪?duì)絕緣層構(gòu)圖以暴露出第二導(dǎo)電層的部分，以使得絕緣層的剩余部分與第二導(dǎo)電層接觸第一電觸點(diǎn)的位置橫向間隔開(kāi)。所述方法還可包括在第二導(dǎo)電層以及絕緣層的剩余部分上沉積加強(qiáng)層，并且對(duì)加強(qiáng)層和第二導(dǎo)電層構(gòu)圖以暴露出絕緣層的剩余部分并且形成梁結(jié)構(gòu)。所述方法還可包括除去絕緣層的至少一些剩余部分并且除去
第一犧牲層。在另一實(shí)施方式中，一種微機(jī)電設(shè)備制造方法包括在襯底上沉積第一導(dǎo)電層，并且對(duì)第一導(dǎo)電層構(gòu)圖，以暴露出襯底的一或更多個(gè)部分并且形成第一電觸點(diǎn)和接觸電極。 所述方法還可包括在第一電觸點(diǎn)、接觸電極，以及襯底的一或更多個(gè)暴露部分上沉積第一犧牲層，并且對(duì)第一犧牲層構(gòu)圖以暴露出第一電觸點(diǎn)。所述方法還可包括在第一犧牲層上并且與第一電觸點(diǎn)相接觸地沉積第二導(dǎo)電層，并且對(duì)第二導(dǎo)電層構(gòu)圖以形成梁結(jié)構(gòu)。所述方法還可包括在梁結(jié)構(gòu)上沉積加強(qiáng)層，并且對(duì)加強(qiáng)層構(gòu)圖以暴露出與梁結(jié)構(gòu)的一部分，所述部分與梁結(jié)構(gòu)接觸第一電觸點(diǎn)的位置橫向間隔開(kāi)。所述方法還可包括除去第一犧牲層。在另一實(shí)施方式中，一種微機(jī)電設(shè)備制造方法包括在襯底上沉積第一導(dǎo)電層，并且對(duì)第一導(dǎo)電層構(gòu)圖，以暴露出襯底的一或更多個(gè)部分并且形成第一電觸點(diǎn)和接觸電極。 所述方法還可包括在第一電觸點(diǎn)、接觸電極，以及襯底的一或更多個(gè)暴露部分上沉積第一犧牲層，并且對(duì)第一犧牲層構(gòu)圖以暴露出第一電觸點(diǎn)。所述方法還可包括在第一犧牲層上且與第一電觸點(diǎn)相接觸地沉積第二導(dǎo)電層，并且對(duì)第二導(dǎo)電層構(gòu)圖，以暴露出第一犧牲層， 并且形成第一梁部分以及第二梁部分，所述第一梁部分與第一電觸點(diǎn)相接觸，所述第二梁部分與第一梁部分相分離且相間隔，第二梁部分位于接觸電極上。所述方法還可包括在第一梁部分、第二梁部分，以及暴露的第一犧牲層上沉積加強(qiáng)層，并且對(duì)加強(qiáng)層構(gòu)圖以形成構(gòu)圖后的加強(qiáng)層，所述構(gòu)圖后的加強(qiáng)層與第一梁部分和第二梁部分相接觸，并且橫跨第一梁部分與第二梁部分之間的距離。所述方法還可包括除去第一犧牲層。在另一實(shí)施方式中，一種微機(jī)電設(shè)備制造方法包括在襯底上沉積第一導(dǎo)電層，并且對(duì)第一導(dǎo)電層構(gòu)圖，以暴露出襯底的一或更多個(gè)部分并且形成第一電觸點(diǎn)和接觸電極。 所述方法還可包括在第一電觸點(diǎn)、接觸電極，以及襯底的一或更多個(gè)暴露部分上沉積第一犧牲層，并且對(duì)第一犧牲層構(gòu)圖以暴露出第一電觸點(diǎn)。所述方法還可包括在第一犧牲層上且與第一電觸點(diǎn)相接觸地沉積第二導(dǎo)電層，并且對(duì)第二導(dǎo)電層構(gòu)圖以形成梁結(jié)構(gòu)。所述方法還可包括在梁結(jié)構(gòu)上沉積第二犧牲層，并且對(duì)第二犧牲層構(gòu)圖以形成數(shù)個(gè)間隔結(jié)構(gòu)，所述數(shù)個(gè)間隔結(jié)構(gòu)與梁結(jié)構(gòu)接觸第一電觸點(diǎn)的位置橫向間隔開(kāi)。所述方法還可包括在梁結(jié)構(gòu)和數(shù)個(gè)間隔結(jié)構(gòu)上沉積加強(qiáng)層，并且對(duì)加強(qiáng)層構(gòu)圖以暴露出梁結(jié)構(gòu)的一部分，所述部分與梁結(jié)構(gòu)接觸第一電觸點(diǎn)的位置橫向間隔開(kāi)，且所述部分與數(shù)個(gè)間隔結(jié)構(gòu)橫向間隔開(kāi)。所述方法還可包括除去間隔結(jié)構(gòu)以使得構(gòu)圖后的加強(qiáng)層的至少一部分與梁結(jié)構(gòu)縱向間隔開(kāi)，以及除去第一犧牲層。在另一實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種微機(jī)電設(shè)備。所述設(shè)備可包括第一電觸點(diǎn)，所述第一電觸點(diǎn)位于襯底上；以及接觸電極，所述接觸電極位于襯底上，且所述接觸電極與第一電觸點(diǎn)橫向間隔開(kāi)。所述設(shè)備還可包括導(dǎo)電梁結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電梁結(jié)構(gòu)具有錨部分、腿部分，以及板部分，所述錨部分與第一電觸點(diǎn)相接觸，所述板部分與接觸電極縱向間隔開(kāi)。所述設(shè)備還可包括第一加強(qiáng)元件，所述第一加強(qiáng)元件與錨部分相連接。所述設(shè)備還可包括第二加強(qiáng)元件，所述第二加強(qiáng)元件與板部分相連接且所述第二加強(qiáng)元件與第一加強(qiáng)元件橫向間隔開(kāi)，以使得在腿部分上方，在第一加強(qiáng)元件與第二加強(qiáng)元件之間存在間隙。在另一實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種微機(jī)電設(shè)備。所述設(shè)備可包括第一電觸點(diǎn)，所述第一電觸點(diǎn)位于襯底上；以及接觸電極，所述接觸電極位于襯底上且所述接觸電極與第一電觸點(diǎn)橫向間隔開(kāi)。所述設(shè)備還可包括導(dǎo)電錨元件以及導(dǎo)電板元件，所述導(dǎo)電錨元件與第一電觸點(diǎn)相接觸，所述導(dǎo)電板元件與接觸電極縱向間隔開(kāi)且所述導(dǎo)電板元件與錨元件橫向間隔開(kāi)。所述設(shè)備還可包括加強(qiáng)元件，所述加強(qiáng)元件與錨元件和板元件相連接，且所述加強(qiáng)元件橫跨錨元件與板元件之間的距離。在另一實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種微機(jī)電設(shè)備。所述設(shè)備可包括錨部分、腿部分，以及板部分，所述錨部分具有第一剛性，所述腿部分與錨部分相連接且所述腿部分具有第二剛性，所述第二剛性小于第一剛性，所述板部分與腿部分相連接且所述板部分具有第三剛性，所述第三剛性大于第二剛性。所述設(shè)備還可包括一或更多個(gè)層，所述一或更多個(gè)層橫跨板部分、腿部分，以及錨部分，以將板部分、腿部分，以及錨部分連接在一起。


因此，為了能夠詳細(xì)理解實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述特征的方式，可參考實(shí)施方式對(duì)上面簡(jiǎn)要概述的本發(fā)明進(jìn)行更具體地描述，在附圖中對(duì)其中一些實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明。然而，應(yīng)該注意的是附圖僅是對(duì)本發(fā)明的典型實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，因此不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的范圍做出限制，因?yàn)楸景l(fā)明允許包含其他同樣有效的實(shí)施方式。圖1A-1F是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的在各個(gè)制造階段的懸臂式結(jié)構(gòu)的示意性橫斷面視圖。圖2A-2D是根據(jù)另一實(shí)施方式的在各個(gè)制造階段的懸臂式結(jié)構(gòu)的示意性橫斷面視圖。圖3A-3D是根據(jù)另一實(shí)施方式的在各個(gè)制造階段的懸臂式結(jié)構(gòu)的示意性橫斷面視圖。圖4A-4F是根據(jù)另一實(shí)施方式的在各個(gè)制造階段的懸臂式結(jié)構(gòu)的示意性橫斷面視圖。為了便于理解，在可能的情況下，使用相同參考數(shù)字以表示為附圖所共用的相同元件?？梢韵氲降氖牵跊](méi)有特別敘述的情況下，在一個(gè)實(shí)施方式中所公開(kāi)的單元可有利地用在其他實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式這里所討論的實(shí)施方式一般而言公開(kāi)了用于克服在用于薄膜MEMS懸臂式開(kāi)關(guān)的耐火材料中形成的梯度應(yīng)力的新穎替代方法。使用這里所述的“分割層”懸臂制造方法使得能夠制造薄膜MEMS懸臂式開(kāi)關(guān)，在保持最終制造的懸臂式開(kāi)關(guān)的著落部分的機(jī)械剛性的同時(shí)，得到低操作電壓設(shè)備。這里所討論的實(shí)施方式描述了在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS)BEOL中形成MEMS懸臂式開(kāi)關(guān)。所述設(shè)備可以形成于所述結(jié)構(gòu)之內(nèi)的任何一點(diǎn)上。例如，所述設(shè)備可形成于CMOS 結(jié)構(gòu)的上方或下方。另外，所述設(shè)備可以在疊層內(nèi)形成，以便可以在所述設(shè)備上方提供所述結(jié)構(gòu)的附加層(即不是所述設(shè)備)。所述設(shè)備可用在金屬系統(tǒng)的BEOL處理中。所述設(shè)備還可以形成于諸如雙極處理、或者雙CMOS、或者SiGe、或者GaAS、GaAlAS或其他III/V或11/ VI、或者任何其他前端半導(dǎo)體工藝等任何其他半導(dǎo)體前端技術(shù)的生產(chǎn)線的后端工序中。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述設(shè)備可形成在玻璃上。
圖1A-1F是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的在各個(gè)制造階段的懸臂式結(jié)構(gòu)的示意性橫斷面視圖。所述實(shí)施方式示出了在鋁BEOL流程中制造"分割層"懸臂式開(kāi)關(guān)的方法。應(yīng)該了解的是，所述實(shí)施方式可以在具有金屬互連系統(tǒng)的任何BEOL流程中制造。在圖IA中說(shuō)明了制造序列中的第一步驟。最初，沉積導(dǎo)電層并對(duì)所述導(dǎo)電層構(gòu)圖，以在襯底100上形成電觸點(diǎn)102和接觸電極104。在一個(gè)實(shí)施方式中，導(dǎo)電材料可包括金屬、金屬合金、或者金屬化合物。在另一實(shí)施方式中，導(dǎo)電材料可包括氮化鈦。此后，沉積犧牲層106并對(duì)所述犧牲層106構(gòu)圖。僅舉幾個(gè)例子，可以通過(guò)諸如等離子增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、旋涂式技術(shù)、物理氣相沉積(PVD) 等工藝來(lái)沉積犧牲層。在一個(gè)實(shí)施方式中，犧牲層106可包括含硅化合物。在另一實(shí)施方式中，犧牲層106可包括二氧化硅。在另一實(shí)施方式中，犧牲層160可包括旋涂式玻璃。犧牲層106可包含通孔122以使所述犧牲層160與先前層相連。應(yīng)該了解的是，所述通孔連接可以來(lái)自于上方的層。此后，在犧牲層106上沉積導(dǎo)電層108。在一個(gè)實(shí)施方式中，導(dǎo)電層108可包括氮化鈦。所述層的材料并不局限于氮化鈦，也可以由為接觸式MEMS設(shè)備提供受控電阻率的其他非氧化材料制造。導(dǎo)電層108可以從包括Al、Cu、Ti、TiN、Ta、TaN, Ru、Pt、WN、WNC、或者上述物質(zhì)的任何組合的材料組中選擇出。然而，在電容耦合的MEMS設(shè)備的情況下，可以采用下述材料，所述材料在暴露于空氣時(shí)形成氧化表面。在構(gòu)圖之后，導(dǎo)電層108會(huì)形成所謂的“分割層，，懸臂的“薄，，部分?！胺指顚?，，懸臂中的薄層與厚層的厚度比是可調(diào)的，以設(shè)置設(shè)備的操作性能?？赏ㄟ^(guò)諸如PVD這樣的眾所周知的沉積方法來(lái)沉積導(dǎo)電層108。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)在導(dǎo)電層108上沉積光致抗蝕劑層、對(duì)所述光致抗蝕劑進(jìn)行曝光、對(duì)所述光致抗蝕劑進(jìn)行顯影、除去顯影后的(或者未顯影的光致抗蝕劑)以形成掩模，并且隨后通過(guò)掩模使所述導(dǎo)電層暴露于蝕刻氣體或液體以除去導(dǎo)電層的不需要部分，對(duì)導(dǎo)電層108進(jìn)行構(gòu)圖。此后，可除去掩模。在一個(gè)實(shí)施方式中，可使用硬掩模。在一個(gè)實(shí)施方式中，蝕刻氣體或液體可包括氫氣、氟、氧氣、氟化氫、氯氣、鹽酸、氮?dú)?、氦氣、二氟代氙、無(wú)水氟化氫、氟基蝕刻氣體或液體、氧基蝕刻氣體或液體、氫基蝕刻氣體或液體，或者上述物質(zhì)的組合。在另一實(shí)施方式中，當(dāng)對(duì)加強(qiáng)材料進(jìn)行構(gòu)圖時(shí)，在隨后時(shí)刻對(duì)導(dǎo)電層108 進(jìn)行構(gòu)圖。在圖IB中對(duì)制造序列中的下一步驟進(jìn)行說(shuō)明?？稍趯?dǎo)電層108上沉積另一犧牲層沉積并對(duì)所述犧牲層構(gòu)圖。在圖IB所示的實(shí)施方式中，在對(duì)導(dǎo)電層108構(gòu)圖之前沉積犧牲層，但是應(yīng)該了解的是，可以在沉積犧牲層之前對(duì)導(dǎo)電層108構(gòu)圖?？赏ㄟ^(guò)對(duì)犧牲層進(jìn)行蝕刻來(lái)對(duì)絕緣層110構(gòu)圖，而不腐蝕導(dǎo)電層108。在一個(gè)實(shí)施方式中，犧牲層可以是絕緣材料?？梢栽诘谝粚?dǎo)電層108的表面上沉積犧牲層，并對(duì)所述犧牲層進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻。在一個(gè)實(shí)施方式中，犧牲層可包括氮化硅。在另一實(shí)施方式中，犧牲層可包括二氧化硅。在另一實(shí)施方式中，犧牲層可包括無(wú)定形碳。在另一實(shí)施方式中，犧牲層可包括旋涂式有機(jī)薄膜。 其他可用的犧牲層可包括有機(jī)碳、聚酰亞胺碳，以及無(wú)定形碳。在一個(gè)實(shí)施方式中，可通過(guò) PECVD來(lái)沉積犧牲層。在一個(gè)實(shí)施方式中，僅舉幾個(gè)例子，可利用基于氟離子的蝕刻、氫或氧離子蝕刻、濕HF蝕刻、蒸汽HF、或者蒸汽HF蝕刻，來(lái)蝕刻犧牲層。犧牲層的厚度需要足以防止在最終的懸臂蝕刻期間在水平和垂直平面中發(fā)生尺寸損失。在構(gòu)圖之后，剩余的犧牲層是在最終包括分割層懸臂的腿的導(dǎo)電層108的區(qū)域之上的絕緣材料110。無(wú)需附加處理步驟，便還可以為懸臂式開(kāi)關(guān)形成絕緣材料112的頂部突起，這種突起用于限制接觸區(qū)域。剩余的絕緣材料110用于形成懸臂的腿部分。最終將除去絕緣材料110，以便懸臂的腿部分具有預(yù)定厚度，并且由此具有預(yù)定剛性。通過(guò)知道腿部分的剛性，所施加的用于使懸臂移動(dòng)的電壓可以是更可預(yù)測(cè)的且可重復(fù)的。絕緣材料112用于形成突起，所述突起將懸臂的接觸區(qū)域限制為上部電極。另外，用于在懸臂上提供突起的絕緣材料112會(huì)使懸臂在與懸臂上方的電極相接觸之前需要移動(dòng)的距離變小。因此，可以預(yù)測(cè)上側(cè)面靜摩擦，并且可以重復(fù)上拉電極(即懸臂上方的電極)的電壓。絕緣材料112可以與導(dǎo)電層108接觸電觸點(diǎn)102的位置橫向間隔開(kāi)。絕緣層110可以與絕緣材料112橫向間隔開(kāi)，并且絕緣層 110可以與導(dǎo)電層108接觸電觸點(diǎn)102的位置橫向間隔開(kāi)。在圖IC中對(duì)制造序列中的下一步驟進(jìn)行說(shuō)明。在第一導(dǎo)電層108以及在蝕刻之后剩余的剩余絕緣材料110、112上沉積第二導(dǎo)電層114。在一個(gè)實(shí)施方式中，第二導(dǎo)電層 114可包括氮化鈦。第二導(dǎo)電層114將用于形成懸臂式開(kāi)關(guān)的"厚"部分。應(yīng)該了解的是， 導(dǎo)電材料并不局限于氮化鈦。可以使用其他導(dǎo)電材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以由絕緣層來(lái)替代第二導(dǎo)電層114?？赏ㄟ^(guò)諸如PVD等眾所周知的沉積技術(shù)來(lái)沉積第二導(dǎo)電層114。在圖ID中對(duì)制造序列中的下一步驟進(jìn)行說(shuō)明，其中對(duì)懸臂式開(kāi)關(guān)進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻，以形成最終設(shè)備。對(duì)第二導(dǎo)電層114進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻，以在電觸點(diǎn)102上與所述電觸點(diǎn) 102相接觸地形成第一加強(qiáng)元件116。對(duì)導(dǎo)電層114構(gòu)圖還形成了第二加強(qiáng)元件118，所述第二加強(qiáng)元件118與第一加強(qiáng)元件116橫向間隔開(kāi)，且所述第二加強(qiáng)元件118與電觸點(diǎn)102 橫向間隔開(kāi)。第二加強(qiáng)元件118的一些部分位于接觸電極104上方?？梢园凑张c上文所論述的為構(gòu)圖第一導(dǎo)電層108執(zhí)行的蝕刻相似的方式，對(duì)第二導(dǎo)電層114進(jìn)行蝕刻?？梢栽谙嗤牟襟E中，與第二導(dǎo)電層114 一起地對(duì)第一導(dǎo)電層108構(gòu)圖。對(duì)第二導(dǎo)電層114構(gòu)圖還暴露出絕緣材料110，所述絕緣材料110與電觸點(diǎn)102橫向間隔開(kāi)。在第二導(dǎo)電層114的金屬蝕刻期間，絕緣材料110用作蝕刻停止層，以在懸臂的"薄"/下部中形成自對(duì)準(zhǔn)的腿。 在對(duì)第二導(dǎo)電層114構(gòu)圖期間，還對(duì)第一導(dǎo)電層108構(gòu)圖以形成梁120。第二加強(qiáng)元件118 與第一加強(qiáng)元件116間隔開(kāi)并且所述第二加強(qiáng)元件118位于接觸電極104上方。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一加強(qiáng)元件116具有長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度比第二加強(qiáng)元件118的長(zhǎng)度要小。在另一實(shí)施方式中，第一加強(qiáng)元件116與第二加強(qiáng)元件118間隔開(kāi)距離，所述距離比第一加強(qiáng)元件 116的長(zhǎng)度要小。此后，可通過(guò)如圖IE所示的蝕刻除去絕緣材料110。在一個(gè)實(shí)施方式中，絕緣材料110暴露于氟基離子，以對(duì)絕緣材料110進(jìn)行蝕刻。雖然未示出，但是應(yīng)該了解的是，如果期望，還可除去絕緣材料112。圖IF示出了最終結(jié)構(gòu)。示出了最終設(shè)備的三個(gè)關(guān)鍵特征，即錨、薄腿，以及開(kāi)關(guān)板。已除去犧牲層106以釋放"分割層"懸臂?？赏ㄟ^(guò)等離子體蝕刻除去犧牲層106。應(yīng)該了解的是，犧牲層106的除去取決于材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，蝕刻氣體或者液體可包括氫氣、氟、氧氣、氟化氫、氯氣、鹽酸、氮?dú)?、氦氣、二氟化氙、無(wú)水氟化氫、氟基蝕刻氣體或液體、氧基蝕刻氣體或液體、氫基蝕刻氣體或液體，或者上述物質(zhì)的組合。通過(guò)使薄與厚的沉積厚度的比例最佳，可使設(shè)備的機(jī)電性能最佳化。這樣做的關(guān)鍵部分是著落在指定觸點(diǎn)與著落在被稱為輔助著落部分124的另一部分電極表面之間的電壓差。輔助著落是取決于設(shè)備的，并且輔助著落可出現(xiàn)在底部電極表面的不同位置。輔助著落部分1 僅是輔助位置的一個(gè)示例。應(yīng)該理解的是，輔助著落部分不局限于所示出的位置。通過(guò)對(duì)懸臂的腿和板組件的相對(duì)剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可將所述電壓差增大到輔助著落電壓明顯大于下方CMOS可提供電壓的點(diǎn)。利用對(duì)金屬的DC磁控濺射沉積，并且在耐火金屬用于所示出懸臂的情況下，隨著薄膜生長(zhǎng)，梯度應(yīng)力在薄膜中累積。通過(guò)用薄且容易彎曲的初始層以例如大于約1 2的薄厚比值形成腿和厚板(slab)，使得在薄的部分中所形成的梯度應(yīng)力無(wú)法支配釋放結(jié)構(gòu)的最終誘導(dǎo)曲率得到平面開(kāi)關(guān)板。在表格1中說(shuō)明了就機(jī)械剛性而言的薄/厚效果。隨著薄腿與總的板厚度的比值增大，薄腿中的梯度應(yīng)力的影響顯著降低，使得所述梯度應(yīng)力對(duì)于設(shè)備的最終機(jī)械性能的影響不顯著。薄值是懸臂的腿部分的值。厚值是懸臂的板部分的值?？傊凳潜≈蹬c厚值的和。剛性比值是薄值相對(duì)于立方總值的比值。例如，對(duì)于厚度為 Inm的懸臂的腿部分以及厚度為2nm的懸臂的板部分而言，剛性比值是1 27，這意味著板部分比腿部分要硬27倍。應(yīng)該了解的是，所述比值本質(zhì)上是無(wú)單位的。另外，剛性會(huì)受到懸臂寬度(即附圖中向紙張內(nèi)深入的距離)的影響。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)電設(shè)備制造方法，所述方法包括 在襯底上沉積第一導(dǎo)電層；對(duì)所述第一導(dǎo)電層構(gòu)圖，以暴露出所述襯底的一或更多個(gè)部分并且形成第一電觸點(diǎn)和接觸電極；在所述第一電觸點(diǎn)、所述接觸電極，以及所述襯底的一或更多個(gè)暴露部分上沉積第一犧牲層；對(duì)所述第一犧牲層構(gòu)圖以暴露出所述第一電觸點(diǎn)； 在所述第一犧牲層上方并且與所述第一電觸點(diǎn)相接觸地沉積第二導(dǎo)電層； 在所述第二導(dǎo)電層上沉積絕緣層；對(duì)所述絕緣層構(gòu)圖以暴露出所述第二導(dǎo)電層的部分，以使得所述絕緣層的剩余部分與所述第二導(dǎo)電層接觸所述第一電觸點(diǎn)的位置橫向間隔開(kāi)；在所述第二導(dǎo)電層以及所述絕緣層的剩余部分上沉積加強(qiáng)層； 對(duì)所述加強(qiáng)層和所述第二導(dǎo)電層進(jìn)行構(gòu)圖以暴露出所述絕緣層的剩余部分； 除去所述絕緣層的至少一些剩余部分；以及除去所述第一犧牲層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二導(dǎo)電層包括氮化鈦。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述加強(qiáng)層包括氮化鈦。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述絕緣層是從由氮化硅、二氧化硅、無(wú)定形碳，及上述物質(zhì)的組合構(gòu)成的組中選擇出來(lái)的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述絕緣層的剩余部分包括第一部分，所述第一部分與所述梁結(jié)構(gòu)接觸所述第一電觸點(diǎn)的位置橫向間隔開(kāi)；以及第二部分，所述第二部分與所述第一部分橫向間隔開(kāi)，并且所述第二部分與所述梁結(jié)構(gòu)接觸所述第一電觸點(diǎn)的位置橫向間隔開(kāi)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中構(gòu)圖后的加強(qiáng)層包括第一加強(qiáng)元件以及第二加強(qiáng)元件，所述第一加強(qiáng)元件位于所述第一電觸點(diǎn)上方，第二加強(qiáng)元件與所述第一加強(qiáng)元件間隔開(kāi)并且第二加強(qiáng)元件位于所述接觸電極上方。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一加強(qiáng)元件具有長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度比所述第二加強(qiáng)元件的長(zhǎng)度要小。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一加強(qiáng)元件與所述第二加強(qiáng)元件間隔開(kāi)距離，所述距離比所述第一加強(qiáng)元件的長(zhǎng)度要小。
9.一種微機(jī)電設(shè)備，所述設(shè)備包括 第一電觸點(diǎn)，所述第一電觸點(diǎn)位于襯底上；接觸電極，所述接觸電極位于所述襯底上且所述接觸電極與所述第一電觸點(diǎn)橫向間隔開(kāi)；導(dǎo)電梁結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電梁結(jié)構(gòu)具有錨部分、腿部分，以及板部分，所述錨部分與所述第一電觸點(diǎn)相接觸，所述板部分與所述接觸電極縱向間隔開(kāi)；第一加強(qiáng)元件，所述第一加強(qiáng)元件與所述錨部分相連接，以使得所述錨部分和所述第一加強(qiáng)元件合起來(lái)厚于所述腿部分；以及第二加強(qiáng)元件，所述第二加強(qiáng)元件與所述板部分相連接，并且所述第二加強(qiáng)元件與所述第一加強(qiáng)元件橫向間隔開(kāi)，以使得在所述腿部分上方，在所述第一加強(qiáng)元件與所述第二加強(qiáng)元件之間存在間隙，所述第二加強(qiáng)元件和所述板部分合起來(lái)厚于所述腿部分。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述導(dǎo)電梁包括氮化鈦。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述第一加強(qiáng)元件和所述第二加強(qiáng)元件均包括氮化鈦。
12.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述第一加強(qiáng)元件包括絕緣材料。
13.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述第二加強(qiáng)元件在一或更多個(gè)第一位置處與所述板部分縱向間隔開(kāi)，并且所述第二加強(qiáng)元件在一或更多個(gè)第二位置處與所述板部分相接觸。
14.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述第一加強(qiáng)元件具有長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度比第二加強(qiáng)元件的長(zhǎng)度要小。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述第一加強(qiáng)元件與所述第二加強(qiáng)元件間隔開(kāi)距離，所述距離比所述第一加強(qiáng)元件的長(zhǎng)度要小。
16.一種微機(jī)電設(shè)備，所述設(shè)備包括錨部分，所述錨部分具有第一剛性；腿部分，所述腿部分與所述錨部分相連接，并且所述腿部分具有第二剛性，所述第二剛性小于所述第一剛性；以及板部分，所述板部分與所述腿部分相連接，并且所述板部分具有第三剛性，所述第三剛性大于所述第二剛性；以及一或更多個(gè)層，所述一或更多個(gè)層橫跨所述板部分、腿部分，以及錨部分，以將所述板部分、腿部分，以及錨部分連接在一起。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述一或更多個(gè)層包括氮化鈦。
18.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述一或更多個(gè)層包括絕緣材料。
19.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述一或更多個(gè)層包括導(dǎo)電材料。
20.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述腿部分由所述一或更多個(gè)層組成，并且所述腿部分具有厚度，所述厚度比所述板部分的厚度要小。
全文摘要
這里所討論的實(shí)施方式一般來(lái)講公開(kāi)了可用于克服在用于薄膜MEMS懸臂式開(kāi)關(guān)的耐火材料中形成的梯度應(yīng)力的新穎替代方法。使用這里所述的“分割層”懸臂制造方法使得能夠制造薄膜MEMS懸臂式開(kāi)關(guān)，在保持最終制造的懸臂式開(kāi)關(guān)的著落部分的機(jī)械剛性的同時(shí)，獲得低操作電壓設(shè)備。
文檔編號(hào)B81B3/00GK102292279SQ201080005060
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者約瑟夫·達(dá)米安·戈登·拉西 申請(qǐng)人:卡文迪什動(dòng)力有限公司