具有红外线吸收结构层的氮化铝装置的制造方法
【专利说明】具有红外线吸收结构层的氮化铝装置
[0001]优先权主张
[0002]本专利申请是部分连续申请，其主张美国专利申请编号第13/687，304号及美国临时专利申请编号第61/880，110号的优先权，该美国专利申请的申请日为2012年11 月 28 日，其发明名称为 “MEMS DEVICE AND PROCESS FOR RF AND LOW RESISTANCEAPPLICAITONS”，而该美国临时专利申请的申请日为2013年9月19日，其发明名称为“ALUMINUM NITRIDE (AlN) DEVICES WITH IR ABSORPT1N STRUCTURAL LAYER AND METHOD OFFABRICATING THE SAME”。前述申请的所有内容并入本文，以作为参考之用。
技术领域
[0003]本发明是关于一种微机电(micro-electro-mechanical, MEMS)装置、用于射频(Rad1 Frequency, RF)与低寄生(parasitic)应用的MEMS装置、以及制作具有红外线吸收结构层的氮化铝(AlN)装置的方法。
【背景技术】
[0004]微机电系统(MEMS)是一种广为使用的科技，其可将微电子电路和机械结构整合在单一芯片上，从而显着地低制作成本和芯片尺寸。对于可在低寄生应用中利用的具成本效益的解决方案，有很强的需求。
【发明内容】
[0005]下文呈现说明书的简化总结，以提供说明书的一些态样的基本了解。此总结并非说明书的广泛综述，既不打算识别说明书的关键或重要组件，也不打算描述任何范围特定成说明书的任何实施例或权利要求的任何范围。它的唯一目的仅在于，以简单的形式，呈现说明书的一些概念，以作为将于稍后呈现的更详细描述的序文。
[0006]揭露一种用于低寄生应用的MEMS装置。在第一态样中，该MEMS装置包含MEMS晶圆和绝缘层，该MEMS晶圆包含具有一个或多个腔孔的操作晶圆，该操作晶圆含有第一表面和第二表面，该绝缘层沉积于该操作晶圆的该第二表面上。该MEMS装置也包含装置层，该装置层具有第三和第四表面，该第三表面接合于该操作晶圆的该第二表面的该绝缘层；以及金属导电层，在该第四表面上。该MEMS装置也包含互补式金属氧化物半导体(CMOS)晶圆，其接合至该MEMS晶圆。该CMOS晶圆包含至少一个金属电极，以使该至少一个金属电极与至少一部分该金属导电层之间形成电性连接。
[0007]在第二态样中，MEMS装置包含MEMS基板，该MEMS基板包含可移动部分及一个或多个间隔，该一个或多个间隔从该基板伸出(protruding);沉积于该一个或多个间隔上的铝层。该MEMS基板包含电性导电扩散阻障层，设置于该铝层的顶部；以及锗层，设置于该电性导电扩散阻障层的顶部。该MEMS装置还包含CMOS基板，耦接至该MEMS基板，且含有至少一个电极及一个或多个铝垫。该一个或多个间隔是利用该一个或多个铝垫与该锗层之间的共晶点(eutectic point)，而接合至该一个或多个销垫。
[0008]在第三态样中，装置包含具有MEMS装置的第一基板。该MEMS装置包含硅可移动组件及压电组件，以使当施加电压时，在该压电组件上引发应变(strain)。该装置也包含具有至少一个电子电路的第二基板、以及设置用以将该第一基板接合至该第二基板的电性连接。从该MEMS装置至该电子电路的电性连接提供电压给该压电组件。
[0009]在另一个实施例中，揭露和描述一种MEMS装置，该MEMS装置可包含第一硅基板，该第一硅基板可包含:操作层，包含第一表面和第二表面，其中，该第二表面可包含腔孔；绝缘层，沉积于该操作层的该第二表面上方；装置层，具有第三表面和第四表面，其中，该第三表面接合至该绝缘层；压电层，沉积于该装置层的该第四表面上方；金属导电层，设置于该压电层上方；接合层，设置于一部分该金属导电层上方；以及间隔，形成在该第一硅基板上；其中，该第一硅基板是接合至第二硅基板，该第二硅基板包含:金属电极，组构用以在该第一硅基板上所形成的该金属导电层与该第二硅基板之间形成电性连接。
[0010]依据又一个实施例，是揭露机器/处理器可实作的方法，包含:沉积绝缘层在操作层上方，该操作层包含第一表面和第二表面，其中，该第二表面包含腔孔，而该绝缘层是形成在该操作层的该第二表面上；将装置层的第一表面接合至该绝缘层；沉积压电层在该装置层的第二表面上；沉积金属导电层在该压电层上方；部分地沉积接合层于该金属导电层上方；在该装置层的该第二表面上形成间隔；以及，在该金属导电层与硅基板之间建立电性连接。
[0011]依据另外的态样及/或实施例，是揭露一种MEMS装置，包含:第一硅基板，接合至第二硅基板，该第二硅基板包含:电极，在该第二硅基板上，并且电性接触该第一硅基板上所设置的导电层；在该第一硅基板上该导电层是设置在该第一硅基板上的压电层上方；在该第一硅基板上的该压电层是沉积在装置层上方，该装置层包含间隔，形成在该第一硅基板上；以及，该第一硅基板上的该装置层是接合至介电层，该介电层是沉积在该第一硅基板上的操作层的表面，该表面包含腔孔。
[0012]接下来的描述和附加的图式提出说明书的特定例示态样。然而，这些态样只是各种方式中说明书的原则所可能采用的一些指示。说明书的其它优点和新颖特征，当与图式一起考虑时，可从接下来的详细描述，而变得明显。
【附图说明】
[0013]本揭露的各种态样、实施例、目的及优点，在考虑接下来的详细描述，并连同伴随的图式后，将变得明显，其中，相同的编号在全文中表示相同的部件，并且其中:
[0014]图1A例示依据第一实施例的MEMS结构的剖面图。
[0015]图1B例示依据第二实施例的MEMS结构的剖面图。
[0016]图2例示依据第三实施例的MEMS结构的剖面图。
[0017]图3例示依据第四实施例的MEMS结构的剖面图。
[0018]图4例示依据第五实施例的MEMS结构的剖面图。
[0019]图5为用来将压电层加入至MEMS结构的程序的流程图。
[0020]图6例示依据第六实施例的MEMS结构的剖面图。
[0021]图7例示依据第七实施例的MEMS结构的剖面图。
[0022]图8例示依据第八实施例的MEMS结构的剖面图。
[0023]图9A-图9K例示依据第九实施例的MEMS结构的剖面图。
[0024]图10例示依据第十实施例的MEMS结构的剖面图。
[0025]图11例示依据第^^一实施例的MEMS结构的剖面图。
[0026]图12 (a)⑴、图12 (a) (ii)、图12 (b)⑴、及图12 (b) (ii)例示依据第十二实施例的MEMS结构的剖面图。
[0027]图13A-图13H例示依据第十三实施例的MEMS结构的剖面图。
[0028]图14A-图14C例示依据第十四实施例的MEMS结构的剖面图。
【具体实施方式】
[0029]—个或多个实施例现在参考图式来加以描述，其中，相同的编号在全文中是表示相同的组件。在接下来的描述中，为了解释的目的，提出不同的特定细节，以为了提供不同实施例的深入了解。然而，很明显的，即使没有这些特定细节，例如，没有应用至任何特别的网络环境或标准，不同的实施例仍可实行。在其它例子中，已知的结构和装置是以方块图的形式显示，以为了以额外细节来促进描述该实施例。
[0030]主要揭露是关于一种微机电系统(MEMS)装置，尤是关于一种用于射频(RF)和低寄生应用的MEMS装置。呈现接下来的描述，以使本领域中具有通常技术者得以制造和使用本发明，并且具有专利应用及其需要的上下文。针对该描述的实施例和本文所描述的一般原理和特征的不同修正，对于本领域的熟习技术者而言，将变得明显。因此，本发明并不打算被限制在所显示的实施例，而是应符合与本文所描述的原理和特征一致的最宽广范围。
[0031]在该描述的实施例中，微机电系统(MEMS)是指使用像是半导体的程序并且展现机械特性(例如，移动或变形的能力)而制作的一种结构或装置。MEMS通常、但没有总是与电性讯号互动。MEMS装置包含，但不限于回转仪、加速度计、磁力计、压力传感器、以及射频组件。含有MEMS结构的硅晶圆是称为MEMS晶圆。
[0032]在该描述的实施例中，MEMS装置可指实作成微机电系统的半导体装置。MEMS结构可指可为较大MEMS装置的部件的任何特征。工程处理过的绝缘体上硅(ESOI)晶圆可指在该硅装置层或基板下方具有腔孔的SOI晶圆。操作晶圆通常是指用作承载件的较厚基板，该承载件是用于绝缘体上硅晶圆中的较薄硅装置基板。操作基板及操作晶圆可互换。
[0033]在该描述的实施例中，腔孔是指开孔或基板晶圆中的凹部，而封闭体(enclosure)则可指完全封闭的空间。接合腔室(bond chamber)是指一片接合设备中的封闭体，该晶圆接合程序在该接合设备中进行。该接合腔室中的大气决定该接合晶圆中所密封的大气。
[0034]此外，依据本发明的系统和方法描述一种RF MEMS装置、传感器、及致动器，其包含，但不限于开关、共振器、及可调电容器，其可密封具与集成电路接合，该集成电路可使用电容性感测和静电性、磁性、或压电式致动。
[0035]图1A例示依据第一实施例的MEMS结构100的剖面图。图1A显示MEMS结构具有额外的金属在该硅结构层。该结构包含CMOS晶圆102，接合至MEMS晶圆104。该MEMS晶圆104包含硅装置层106，透过氧化物层109而熔解接合至操作晶圆108。MEMS铝110金属层加入至该娃装置层106。加入金属层较只有该娃装置层106，更能降低该MEMS结构的电阻性