用于改善cmax的曲面rf电极的制作方法
【专利说明】
[0001]发明背景
技术领域
[0002]本发明的实施例总体上涉及微机电系统(MEMS)及其制造方法。
【背景技术】
[0003]MEMS器件通常包括能够在多个位置之间、例如在与电极紧密接触的位置和与该电极间隔的位置之间移动的可移动板(即开关元件)。一些MEMS器件被用于数字可变电容器(DVC)中。
[0004]如图1中示意性示出的，一些DVC器件基于可移动MEMS元件，具有在可移动MEMS元件之上的控制电极(即上拉电极、拉离电极或PU电极)和在可移动MEMS元件之下的控制电极(即拉近电极、下拉电极或ro电极)。此外，在可移动MEMS元件之下存在RF电极(即板、悬臂或可移动板电极)。在工作期间，向PUSH)电极施加电压，这将MEMS元件上拉或下拉至接触以向RF电极提供稳定的最小或最大电容。这样，从可移动元件到RF电极(其存在于可移动元件之下)的电容能够从当被拉到底部时(见图2)的高电容Cmax变化到当被拉到顶部时(见图3)的低电容Cmin。
[0005]由此，可移动板和RF电极之间的距离影响电容。如果可移动板未正确地与布置在RF电极之上的电介质接触，则每个MEMS器件的电容可能是唯一的，并且因此器件间的可重复性可能是困难的。为了拥有可重复的、一致的电容，可移动板应当具有与介电层的一致且良好的接触。
[0006]因此，本领域中需要器件和形成所述器件的方法，其中，可移动板具有与MEMS器件中的介电层的良好接触。
【发明内容】
[0007]本发明总体上涉及MEMS器件及其制造方法。RF电极、以及因此在其之上的介电层具有曲形上表面，该曲形上表面与可移动板的底面的接触区域基本匹配。如此，可移动板能够具有与介电层的良好接触，并且因此获得良好的电容。
[0008]在一个实施例中，MEMSDVC包括具有基本凸状顶面的RF电极；以及板电极，所述板电极具有布置在RF电极的凸状顶面之上的基本凹状的部分。
[0009]在另一个实施例中，制造MEMSDVC的方法包括:在衬底之上形成一个或更多个电极;在电极和衬底之上沉积介电层;对介电层进行化学机械抛光以暴露一个或更多个电极，其中所述化学机械抛光产生一个或更多个电极的凸状上表面;和在一个或更多个电极之上形成板电极，其中板电极具有包括凹状部分的底面，所述凹状部分覆盖一个或更多个电极的凸状上表面。
【附图说明】
[0010]因此以使得本发明的上述特征能够被详细理解的方式，可以参照实施例获得以上简要概述的本发明的更详细描述，所述实施例中的一些在附图中被图示。然而，应注意的是，附图仅图示了本发明的典型实施例，因此不应被认为限制了本发明的范围，这是因为本发明可以承认其他等同有效的实施例。
[0011]图1是处于独立状态的MEMSDVC的示意性横截面图。
[0012]图2是处于Cmax状态的图1的MEMSDVC的示意性横截面图。
[0013]图3是处于(:*状态的图1的MEMSDVC的示意性横截面图。
[0014]图4A至4F是处于不同制造阶段的MEMSDVC的示意性横截面图。
[0015]为了便于理解，在可能的地方使用相同的附图标记表示附图所共有的相同的元素。应预期的是，在没有具体叙述的情况下，在一个实施例中公开的元素可以有益地用于其它实施例。
【具体实施方式】
[0016]本发明总体上涉及MEMS器件及其制造方法。RF电极、以及因此在其之上的介电层具有曲形上表面，该曲形上表面与可移动板的底面的接触区域基本匹配。如此，可移动板能够具有与介电层的良好接触，并且因此获得良好的电容。
[0017]本说明书中所论述的实施例旨在确保RF电极被形成为圆顶状以与板电极底面的圆顶状相匹配，使得当它们接触时，它们处于紧密接触。当将牺牲材料旋涂在RF电极之上时，该牺牲材料并非是完全平面化的，相反，该牺牲材料在RF电极之上形成轻微的凸状隆起部。随后的MEMS器件遵循该形状。因此，为了确保紧密接触，本说明书中的实施例论述了如何使用CMP以使RF电极呈圆形从而匹配MEMS的曲率。将RF电极特意制成轻微呈圆顶状(凸状)。当将牺牲材料沉积在RF电极的顶部时，该牺牲材料并非是完全平面的，因此也是轻微凸状的。由于RF电极自然地稍微位于临近电介质之上，所以该凸状形状提高了(并非完全平面的)牺牲材料的自然凸状趋势。
[0018]将金属梁沉积在略微呈圆顶状的牺牲材料顶部，并且共形匹配牺牲材料的形状。由此，梁采取与其下的RF电极相同的大致呈圆顶状的形状。一旦将牺牲材料移除并且器件处于工作状态，梁就会与其下的RF电极更加紧密地接触。这产生更好的Cmax的特性，事实上Cmax更大。此外，亲密性(圆顶状与圆顶状)实现表面之间更加一致的亲密性并且全面改善器件间的器件性能的一致性。
[0019]在DVC器件工作期间，Cmax(如当梁接触底部RF电极上的介电层时所限定的)随着梁与电极之间的物理亲密性变化。在理想状况下，梁会与电极形状完全相同，并且形成完美的接触。在现实中，如由梁和RF电极各自的工艺步骤所限定的，梁和RF电极的形状不同。梁的形状随着在RF电极之上呈圆顶状的牺牲材料变化。
[0020]总之，本说明书中的实施例为如镶嵌方式的工艺，其中对电介质和金属同时抛光。CMP工艺的结果是RF和电介质彼此几乎齐平。此外，RF电极金属为凸状的(呈圆顶状的)形状。
[0021 ]为了获得RF金属的期望圆顶状，在如下特征方面优化CMP工艺:令氧化物抛光速率略大于金属抛光速率。这通过控制如下工艺条件而达到:CMP压力和通过仿真晶片预处理CMP垫;RF电极金属堆栈的单层厚度；以及RF电极金属堆栈的热预算。RF电极金属堆栈和热预算将会对具有一致的电极表面产生影响。RF电极金属堆栈和热预算将不会影响氧化物抛光速率。
[0022]之后的微凹(dimple)工艺使电介质相对于RF电极金属进一步凹进，从而增加了区域(电介质+RF+电介质)的整体呈圆顶状。在前馈系统中控制所述微凹工艺使得电介质的凹进处于标准值。将牺牲材料旋涂在已经呈圆顶状并凸起的RF电极的顶部上。在电介质上的这种旋涂并非为完全平面的，并且还抑制其下的RF电极和电介质的形状。实际的电容器梁是共形地沉积在牺牲材料的顶部上的。将牺牲材料释放，并且允许梁在正常工作期间上下移动。梁的形状与其所接触的、处于其下方的材料的形状非常相似，从而导致更加统一的并且可预测的接触(这限定了改善的Cmax值和改善的Cmax的一致性)以及改善的线性，这是因为两个表面之间的密切的紧密性使在RF电源启动情况下电容值的任意变化最小化。