用以改进用于MEMS应用的PbZrTiO3及Pt膜的结晶度的方法
【专利说明】用以改进用于MEMS应用的PbZ r T i 03及Pt膜的结晶度的方法
[0001]相关串请案的交叉参考
[0002]本申请案依据U.S.C.§ 119(e)主张2014年6月30日提出申请的美国临时申请案第62/018，776号(德州(Texas)仪器代理人档案号T1-74772PS)的优先权权益，所述美国临时申请案借此以其全文引用方式并入。
技术领域
[0003]本发明涉及具有压电组件的微电子装置领域。更具体来说，本发明涉及具有压电组件的微电子装置中的薄膜。
【背景技术】
[0004]一些微电子装置含有具有锆钛酸铅(PZT)压电层及铂接触层的压电组件。期望在其上形成有PZT层的铂接触层中具有高结晶度。高结晶度将产生小于3度的X射线摇摆曲线半峰全宽(FWHM)值。形成铂接触层以具有所要高结晶度已为有问题的，且大于5度的X射线摇摆曲线FWHM值为常见的，进而导致PZT层中的焦绿石相区域且因此小于压电组件中的所要性能。
【发明内容】
[0005]下文呈现简化
【发明内容】
，以便提供对本发明的一或多个方面的基本理解。此
【发明内容】
并非本发明的扩展性概述，且既不打算识别本发明的关键或紧要元件，也不打算划定其范围。相反，本
【发明内容】
的主要目的为以简化形式呈现本发明的一些概念作为稍后所呈现的更详细说明的前言。
[0006]通过以下操作形成含有压电组件的微电子装置:提供衬底；通过经离子化金属等离子αΜΡ)工艺在所述衬底上形成钛粘附层。将所述粘附层氧化使得在所述粘附层的顶部表面处，所述钛中的至少一部分被转化为实质上化学计量二氧化钛(Ti02)层。在所述粘附层的所述二氧化钛上形成铂层；所述铂层具有小于3度的X射线摇摆曲线FWHM值。在所述铂层上形成压电材料层。
【附图说明】
[0007]图1A到图1D为在实例性制作方法的连续阶段中绘示的含有压电组件的实例性微电子装置的横截面。
[0008]图2是如参考图1A到图1C所描述而形成的铂层的X射线摇摆曲线的图表。
【具体实施方式】
[0009]参考附图描述本发明。所述图未按比例绘制且仅提供其以图解说明本发明。下文参考用于图解说明的实例应用来描述本发明的几个方面。应理解，陈述众多特定细节、关系及方法以提供对本发明的理解。然而，相关领域的技术人员将容易地认识到，可在不使用所述特定细节中的一或多者或者使用其它方法的情况下实践本发明。在其它例子中，未详细展示众所周知的结构或操作以避免使本发明模糊。本发明不限于动作或事件的所图解说明次序，因为一些动作可以不同次序发生及/或与其它动作或事件同时发生。此外，并非需要所有所图解说明动作或事件来实施根据本发明的方法。
[0010]图1A到图1D为在实例性制作方法的连续阶段中绘示的含有压电组件的实例性微电子装置的横截面。参考图1A，微电子装置100形成于衬底102上，所述衬底可为半导体晶片(例如硅晶片)、绝缘材料(例如玻璃、蓝宝石、塑料、陶瓷或其它材料)。衬底102包含可为固体基底或可为梁或悬臂的压电基底104。衬底102可包含安置于结构基底104上的介电层106。介电层106可包含一或多个基于二氧化硅的材料层，例如使用正硅酸乙酯(TE0S)通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺形成的二氧化硅、硼磷硅玻璃及/或有机硅玻璃(0SG)及/或其它介电材料(例如氮化硅或氧化铝)。
[0011]使用頂P工艺在衬底102上在介电层106 (如果存在)上形成钛粘附层122。在实例性頂P工艺中，将衬底102放置于頂P室108中。将衬底102安置于维持在约200°C的操作温度下的卡盘110上。頂P室108包含衬底102上方的等离子112的区域及安置于等离子区域112上方的钛靶材114。頂P室108进一步包含安置于钛靶材114上方且电耦合到所述钛靶材的顶部电极116。在本实例中，将聚焦磁体118安置于顶部电极116上方。将射频(RF)线圈120安置于等离子区域112周围。在本实例中，将针对其中衬底102为200毫米直径衬底的情形叙述工艺参数。举例来说，使在图1A中指定为Ar的氩气在50标准立方厘米/分(seem)到70sccm下流动到頂P室108中。将頂P室108中的压力维持在15毫托到25毫托。在2500瓦到3000瓦下将RF功率(其为约每平方厘米衬底区8.0瓦(watts/cm2)到9.5watts/cm2)施加到RF线圈120，以在等离子区域112中形成氩气的等离子，从而产生氩离子。在1500瓦到1750瓦下将在图1A中指定为DC POWER的直流电(DC)功率(其为约4.8watts/cm2到5.6watts/cm2)施加到顶部电极116以将氩离子从等离子区域112吸引到钛靶材114，此溅镀来自钛靶材114的钛原子。磁体118使氩离子聚焦以增加产生经溅镀钛原子的速率。在等离子区域112中将经溅镀钛原子离子化。在150瓦到250瓦下将在图1A中指定为AC BIAS的交流电(AC)偏置功率(其为约0.48watts/cm2到0.64watts/cm2)施加到卡盘110，以在等离子区域112中的等离子与衬底102之间提供电压偏置，以便将经离子化钛原子吸引到衬底102以在衬底102上在介电层106上(如果存在)形成钛粘附层122。由AC功率提供的电压偏置可有利地改进钛粘附层122的均匀性及密度。粘附层122为至少10纳米厚，且可为(举例来说)15纳米到30纳米厚。用于形成粘附层122的其它頂P工艺是在本实例的范围内。在本实例的一个版本中，可省略磁体118。
[0012]参考图1B，在粘附层122的顶部表面处形成至少10纳米厚的二氧化钛层132。在用于形成二氧化钛层132的实例性工艺中，将微电子装置100放置于快速热处理器(RTP)室124中。可通过引脚126在底部表面处支撑衬底102以便将微电子装置100热隔离。使在图1B中指定为02的氧化气体(例如氧)流动到RTP室124中。举例来说，通过辐射加热元件128在衬底102下方将微电子装置100加热到650°C到750°C的温度，所述辐射加热元件给衬底102提供辐射能量130。可将衬底102加热到约650°C到约750°C (举例来说)历时45秒到90秒的氧化时间。氧化气体与粘附层122中的钛反应以形成二氧化钛层132。二氧化钛层132可为(举例来说)20纳米到40纳米厚。二氧化钛层132由于参考图1A所描述的钛MP工艺提供的均匀性及密度而为实质上化学计量的。二氧化钛层132可由于钛MP工艺所提供的均匀性及密度而进一步具有较少不均匀性缺陷。在形成二氧化钛层132之后在二氧化钛层132下方可存在残余钛层134。形成二氧化钛层132的其它方法(例如炉氧化工艺)是在本实例的范围内。
[0013]参考图1C，形成具有111晶体定向的铂层146。在用于形成铂层146的实例性工艺中，将微电子装置100放置于溅镀室136中。将衬底102安置于维持在约400°C的操作温度下的卡盘138上。溅镀室136包含衬底102上方的等离子140的区域及安置于等离子区域140上方的铂靶材142。溅镀室136进一步包含安置于铂靶材142上方且电耦合到所述铂靶材的顶部电极144。使在图1C中指定为Ar的氩气流动到溅镀室136中。将在图1C中指定为DC POWER的DC功率施加到顶部电极144以在等离子区域140中形成氩气的等离子，从而产生氩离子。所述氩离子将铂原子从铂靶材142溅镀到二氧化钛层132上以形成具有111晶体定向的铂层146。铂层146可为(举例来说)