专利名称：包括超晶格的微型机电系统(mems)器件及相关方法
包員晶格的 !机电系统(MEMS) M及相关方法狀领域;^发明涉;^半"^4页域，更^^地，本发明涉及包M晶格的半"f^器件 及相关方法。背景絲e^多人提出一些结构和技术械高半科糾的性能，例M过提高电絲流子的ii^多率。例如，Currie等人的美国专利申请2003/0057416^Hf了硅、 硅>^他,的应变材料层，其还包^^无杂质区，而如果不Aib杂质区则将导 致性能斷氐。在Ji^g:中得到的^^应变改变了电絲流子的i^多率，并得到 更高速度和/或更低功率的器件。在Fitzgerald等人的已公开的美国专利申请 2003/0034529中公开了同样以类似的应变硅技术为基础的一种CMOS ^目器。Takagi的美国专利6472685B2公开了一种包括^和^的半"H^^件， 所述M夹^^之间，从而第^^层的导带和价带受到拉伸应变。已经^ife 加给栅电极的电场诱发的具有更小有效质量的电子被P艮制在第^^层中，因此 育1#到具有更高迁移率的n-沟道MOSFET。Ishibashi等人的美国专利4937204公开了一种超晶格，其中包^-^P分或 二it^者二iU^HHM^层的多层(少于8个单层)结构，以交替的方i^卜 g长。主电流流动方向与超晶格中的各針面垂直。Wang等人的美国专利5375119 //Hf 了一种Si-Ge短周期超晶格，其通过 减少在超晶格中的M^iMi到较高的迁移率。在这类方法中，Candelaria 的美国专利5683934公开了一种it^多，高的MOSFET，其沟it^包括硅^T 和第4物质，该第Ji^t物质以肯&使沟itJr处于拉伸应力以一定的百分H^:晶格中^R出现。Bu的美国专利5216262 /iHf 了一种包括两个P雄层区和夹在P雄层区之 间的夕卜延生长的半#薄层的量子阱(quan加m well)结构。每个阻挡层区由厚度通常在两个到六个单层交替的Si(VSi单层组成，阻挡层区之间还夹有一段^艮多的硅的部分。由"应用物理及材^F学与工程"(Applied Physics and Materials Science & Processing)于2000年9月6日在^C表(第391-402页)的、Tsu写的妙"硅 納米结构器件中的现象"("Phenomena in silicon nanostructure devices") —文 中，//Hf了一种錄氧的半棘原子超晶格(SAS)。所乂/Hf的Si/O超晶格可用于硅量子和iti射i^K特别揭示了^^r构造并测试一种绿色电it^t^L管结构。该J^L管结构中的电流流动方向是垂直的，即垂直于SAS的层面。所 公开的SAS可以包括由如lt^子和CO M等的被吸收杂质所分离开的半"！^个SAS结构包括具有约8个^ i^子层的Unm厚的硅区，而另一结构中麟分 的厚^jtk^度的两倍。Luo等人的一篇发表于"物理学报"(Physical Review Letters),第89巻第7期(2002年8月12日)，妙"ChemicaI Design of Direct-Gap Light-Emitting Silicon"的文章进一步讨论了 Tsu的光*^射SAS结 构。Wang、 和Lofgren的已公开的国际专利申请WO02/103767A1公开了 一种薄的#氧、碳、氮、磷、锑、砷或氢的阻挡层结构块(barrier building block),其可以顿过垂直流经晶格的电流降欣4个数量级以上。鍵^^/f雄 层允许在^^上接着^^低缺陷的外5W:。Mears等人的已公开的英国专利申请2347520 7>开了非周期性光带隙 (APBG)结构原理可应用于电子带隙L具^&说，该申请公开了材料参 数，例如能带最小值的位置、有赠量等，树以进糊节;5Ml取具有所需能 带结构特性的新的非周期性材料。该申请还公开了其它参数，例如电导率、热 导率和介电常数或者磁导率，也可以被设计到材料中去。发明内容""^t微型机电系统(MEMS)辦，可以包^H"底和由该衬底支撑的至少 一个移动元件。所紅少一个移动元件包含有包括多个堆叠的层组的超晶格， 所iW晶格的每个层组包括多个堆叠的差本半"f^层和至少一个非半"f^ 层，其中所iiJ^半"H^层限定了^i^半"l^部分，所述非半"!M^层P艮制^f目邻l^半"H^部賴晶格内。更胁地，超晶格可以是一个压电超晶格。MEMSH^包括用来移动至 少一个移动元件的由衬底支撑的驱动器。另外，第一导电接触件由至少一个移 动元件支撑，第二导电接触件由村底支撑并与第一导电接触件对准。MEMS器條可以包括与第一导电接触件连接的第一棘(RF)信号线， 和与第二导电接触件连接的第二 RF信号线。oH^卜，还包括用于#^￡^>给 超晶格来移动至少一个移动元件的一对偏压接触件。而且，部M晶格可与衬 ;M目间隔。另夕卜，该MEMS器^Ni可以包括由衬底支撑的电介质锚(dielectric anchor),且至少一个移动元件可由该电介质锚支撑。对于超晶格，^S^^HM^可以包括硅，JL^少一个非半^^层可以包括 例如氧。更M地，至少一个非"f^^层包舍&自主要由氧、氮、氟和碳-氧 构成的組中的非半导体。另外，至少一个非^H^层可以是一个单层厚度。 所有的M半"H^部分可以是相同数量的单层厚度，或者至少一些M半M 部分可以是不同数量的单层厚度。jHW卜，至少一^晶格的相邻层组的相对基 本半^f^部分可以化学键合在^。一种用于制造MEMS 11#的方法，可以包^下步骤提供衬底并形成 由该衬底支撑的至少一个移动元件。所^少一个移动元件包含有包括多个堆 叠的层组的超晶格，所i^晶格的每个层组包括多个堆叠的基本半"!H^层和 至少一个非半"f^"层，其中所^^H^层限定了1^半"H^部分，所 述非半^f^层限制^f目邻^ij^H^部賴晶格内。
图1^L^发明包^4^晶格的,机电系统(MEMS)器件的顶视图。图2是沿图1中的线2-2的截面图。图3是图1中超晶格的》丈大截面图。图4是图3所示的~~^*晶格的原子结构 图。图5是图1的糾中^^]的超晶格的另一个实施例的放大截面图。图6A是对于贿^1^中的块#图2所示的4/1 Si/O超晶格从y点(G)计算的能带结构图。图6B是对于贿技术中的块脉图1所示的4/1 Si/O超晶格从Z点计算7的能带结构图。图6C是对于贿技术中的块脉图5所示的5/1/3/1 Si/O超晶格从y点和 Z点计算的能带结构图。图7A-7F显示了一系列截面图#示本发明中制造用于MEMS器件中的 超晶格的方法。图8A-8F显示了一系列截面图^^示本发明中制造用于MEMS ，中的 超晶格的另一种方法。图9A-9F显示了一系列截面图a示本发明中制造用于MEMS器件中的 超晶格的另一种方法。图10A-10G显示了一系列截面图;^示本发明中制造用于MEMS恭降中 的超晶格的另-"#方法。图11A-11F显示了一系列截面图来表示本发明中制造用于MEMS象降中 的超晶格的另1方法。图12A-12G显示了一系列截面图来表示本发明中制造用于MEMS器件中 的超晶格的另一种方法。M实施方式下面参照附图对本发明进行Jt^细雄述，其中显示了本发明的一些优 选实施例。本发明可以以多种不同形式来实施，而不应该理解为局限于本it^斤 提出的抖实施例。提供这些实施例，以4t^发明的^^f妙全面和完整，并 且向;^4页域技4A员全面传ii^发明的范围。在全文中相同的附图椒M谢目 同的元件，而"，"符号则用于表示不同的实施例中相似的元件。本发明涉;ML原子或^^水平上控制半"f^H"料的'M，从而获得 fc^性 能的半#糾。另外，本发明还涉及鉴别、创i^^M性能a的材料，以便将其应用于半"f^器件的导电iti洛中。在不希望受理论束缚的情况下，本申请人^M^斤述的某些超晶格斷氐 了电荷载流子的有顺量并因此导致了更高的电絲流子ii^多率。"献中对 于有絲量具有糾定义。作为有效质量的改进量度，本申请人使用了"电导率 >^有^量张量"，《'和M广分别表示电子和空穴的相应量度，定义如下<formula>formula see original document page 9</formula>其中/是费米-迪拉克分布函数，^是费米能量,T是温度(Kelvin )， E(k^n) 是相应于波矢量k和第n级能带状态中的电子能量，下标i和j表示笛卡尔坐标 x，y^z，在布里渊区(b.Z.)对WMP、分，并iMfc电子和空穴的能量分别高于及低于 费米能量的能带之中求和。申请a^于电导率反有效质量张量的定义使得材料电导率反等效质量张量的对应^*中数值较大的部分，材料的电导率的张量^*狄大。另外申请人 还再次在不受理论束绰的情况下4W^t所述的超晶格所设定的电导率反有效 质量张量的数值，以提高材料的导电'M,例如典型地对于电M流子^i的 ^i^向。适当张量^J:的倒to^皮称作是电导率有顺量。换句"^i兌，为 了^半"!^H",性，如上描述、并iUt载流子意图^^输的方向上计算的电子/空洞的电导率等效质量，可用来区别功能e^^ii的这些材料。 4^上^法，可以为特定目的而选择具有^i的能带结构的材料。 一个对其进4恃细介绍):已经开发出某些应用，其中相对较小的糾例如可调电容器，开关等，都已经得到^^的使用。这些器^H^) MEMS制造工艺来制it^ 4沐利的，其中非常小的移动元件可以^^1沉积、电镀或其它附加工艺，和选棒性蚀刻，和/或其它新兴^^M目结合来成形^Hv^Ji。这些技^it常形成一种结构，其最^c部^^去除从而使得^te动发生，特别是作为一种静电力的结果。该静电力可以通ita^电压到间隔的导体上来产生。 一种通常的MEMS结构是由导电光^4^供的开关，该导电光束一 端被锚定，另一相对端通ii^口的静电力与相々P^触件连接。作者Los Santo等于2004年12月^L^于IEEE Microwave Magazine,题 为"RF MEMS for Ubiquious Wireless Connecthity:Part l誦Fabrication"—文中， 讨论了 MEMS的^Mt应用，^tit过参考并入^^内容。该文章指出，MEMS 才支术可以应用于射频(RF) /微波系统，因为RF MEMS可以提供无源器#^寸 如开关、可切换(两种状态)电絲，可调电容器(变^ L管)、感应器、传 输^5^H皆振器。这样，这些器件就可以用在^/地面、移动和空间领域中的 无g用旨中，例如手机、M和AiiJL星。在图1和图2中第一次介绍了一个示例性的包M晶格25的MEMS糾 20 (即， 一个开关)。应该注意，尽管介绍了 MEMS开关的他迄实施例， 晶格25可以用于多种类型的MEMS器件中，包括Jii^提到的类型，正如;M页 域净t^Mv员以^Hy/Hf"的内容为^所理解的。如在Los Santos等人的文章中所介绍的那样，用于启动MEMS的物奴 础A^转的压电絲。当电S^^到^^压电层时，可以导致该层城变形。 该变形可以开启一关闭的继电器或关闭一开启的继电器。制造MEMS开关的传 统方法;^fM—个悬臂(cantilever)结构来形成一个继电器。通itit种结构提 供所需要的功能，它们的制造可肯^i很困难的。在MEMS器件20中，超晶格25被电轮询(polled)而成为压电体， 上所述为该MEMS ^ff提l^N多动元件。*#^，该MEMSH^20还示 例',包括一个衬底21，例如半"f4^t底(如硅、SOI等)。 一个沟槽22形成 在围绕摊于超晶格25下方的衬底21中，从而使^]^晶格与衬底间隔开 (即，位于其下面)，并且电介质锚23舰晶^^在沟槽底部上方的衬虹， 如图所示。当然，也可以^f狄其它朝刚方式，^^域才t^A员所熟知的那样。MEMS器件20还示例'I4^包括一个由村底21支撑的驱动电路24用勤区 动超晶格25，即，移动元件。在例示的MEMS开关实施例中，第一导电接触 件26示例',由移动元件支撑，第二导电接触件27示例性地由衬底21支撑并 且与第一导电接触件26对准，如图1所示。W卜，第"Ht号线28，如RF信号 线，与第一导电接触件26连接，第二信号线29(狄可以是RF信号线)示例 ,歸与第二导电接触件27连接。一对偏压接触件30、 31与超晶格25^^从而施加一个偏压用来移动该移 动元件。具体地，该偏压接触件30、 31可以是形成于超晶格25中的导电iW,而在一些实施例中也可以使用表面接触件或金/^匕件。导电4W/金^f掛32、 33分别#^压接触件30、 31连接到驱动电路24的正负连接器上。这样，当驱 动电路24通过偏压接触件30、 31为超晶格25;^—^H^时，将引M晶格 才械变形，接着会导致移动元件辑一电接触件26向第二电接触件27移动， 如图1中的双向箭头所示。这将方便地关闭该开关并使#-#号(如RF信 号)在第一第二信号线28、 29之间进行传导。另外，当偏>￡^1^去时，移动 元件将第一接触件26 4>^#触件27处移走，从而开关净皮打开，如M域技 ^A员所熟知的那样，氧^& 34 (图2)形絲整俠晶^N^区的上方，并最好去除在期望 接触该超晶格材料处的部分。应该指出的是，在图示的实施例中，沟槽22^^多 动元件的,J/底^tt示为未被^^匕。然而，如果一些实施例需要，还可以^卜 露的半"f^^料上形成电介质层，例如SiO"如棉域技机员熟知的那样。参看图3和4，超晶格25的结构被控制4^f、子或衬的7j^平，并可以利用 已知的原子或衬层^^^M^来形成。该超晶格25包括多个以堆叠形^剛的 层组45a45n，如上所述，参看图3截面图可以更m^其堆叠关系。超晶格25的^-"层组45a45n都示僻,包括多个堆&M^H^层 46，其界定了各自的基本半导体区46a"46n以及其上面的能带改性层50。在图 3中为了清楚iik^^示，用点画法^^^示能带改#^50。图示的能带改'M 50示例^i&包括一个被限制斜目邻J^半"^^部分的 晶格中的非半"f^层。即，斜目邻层组45a45n中的#树的基^^^^层 46被化学键合在""^例如，在珪单层46的情况下，在单层组46a的上部或顶 部i^^层中的一些硅原子与单层组46b的下部iOMl^层中的一些硅原子 *#^合。这使得尽管存在一些非半"!^层(如M层)，晶格在整个层组中 ^##i^。当然，斜目邻层组45a45n的相对絲46之间不狄整和单纯的 ^Mh^合，因为每层中都有一些硅原子将与非半"f^原子(如本实施例中氧) 键合，如賴域才j^Mv员所鰣的。在其它实施例中，可以有多于一个非^H^层。作为例子，在能带改性层50中的非半"!^层的数目可以优选小于约5个单层，从而可以提供所需的能带改性性能。应该注意，jH^t提及的非半"f^半"!^"层:^M如果成块制造的话，那么用于单层的材料M非半^f^半夺本。即， 一单层材料，例如半*,领域^t^A员,的那才羊。在不希望受理论M的情况下，本申请人,能带改性层50 ^M目邻I^半 科区46a"46n，使舰晶格25在平行层方向上，电絲流子的适当电导率有 赠量低于其它情况。以另一种方式考虑，该平行方向与堆叠方向正交。能带 改性层50还可以使超晶格25具有通常的能带结构，另夕卜还可以錄晶格25上 部和下部的垂直的层和区域之间有利*为^^体。另夕卜，该结构还能够对超 晶格25上部和下部的垂直的层和区域之间的絲和/或材料渗出或扩散提^-" 个阻挡层(barrier )。 jH^卜，在不希望受理论束缚的情况下，本申请人#3^晶 格25可以通过电躺成为压电体，如;M页域才i^A员麟的那样。还可以棘出，超晶格25基于更低的电导率有顺量提供的电絲流子迁 移率高于其它情况。当然，不A^斤有上述提到的超晶体25的'M在每个应用中 都用得到。例如，在一些应用中，仅麵到超晶格25的絲P雄/^^'1^絲 高的i^f多率，或在其它应用中二者都用得到，如辆域技权员所z/^p的那样。M 52位于超晶格25的J^組45n <Ji。 M 52可以包含多个i4^半导 #层46。盖层52可以具有2至100个_1^半^# 层，并且更^i^R"有 10到50个单层。也可以4^I其它厚度。每个^4^-f^部分46a46n可以包絲自由IV族半*、 IH-V族半导^n-VI族^f"f^成的组中的^i^"H^。当然，；M^域^KA员可以辦， 术语腿4^#^包括iv-iv族"f^。更nMWi， J^H^可以^N如>^^中的至少一个。每个能带改'ltJ:50可以包^^如氧、氮、氟和^^一的非^j^k非半"f^ii^itit^^下一层而热稳定，从而便于制造。^^U页域技^A员可以理 解，在其它实施方案中，非半科可以;l^一种与给定的半科工艺兼容的无 ^M^城素或^^。应当注意，术洽'单层"意指包括单个原子层以及单个衬层。还应当注意， 由单层提供的能带改性层50，还意指包括其中没有占据所有可肯^i置的单层。#^，沐说，具^^照图3的原子图，对于作为^^N^H"料的^Ht为能带改'^H"料的氧，种'j说明了一种4/l重复结构。lLX占据了一半可能的位置。^!域技权员可以鄉，在其它实施方案和/或不同材料中，这种一半占据不一^l^斤有的情况。事实上甚J^所述示意图中，也可以看出^E^定单 层中的单个氧原子没有精确地沿着平面排列，i^t于原子沉积领域的技术人员 也是可以理解的。^j来说，她的占据范围是从4^的八分之一到一半，尽 管在某些实施例中也可以使用其它数量。#氧目前被广^用于传统的半#工艺，因此生产商能够^^M所 述的it些材料'原子或单层^C^也是目前广泛使用的技术。因此，如^5页域技 权员鄉的，包劊緣本发明所揭示的超晶格25的^HH^糾可以方^t^应 用和实现。在不受理论束縳的情况下，本申请人推理，^^'j来iW于如Si/0的超晶格 而言，硅单层的数目优i4^应该是7层或更少，使舰晶格的能带在糾范围 内相同或相对均匀，从而实S^斤需的优点。对于Si/0，已胁出了图3所示的 4/l重复结构的模型，指出在x方向上电子和空5^L出增强的ii^多率。#^'沐 说，所计算的电子电导率有員量(对于块>^1各向同性的)是0.26，而X方向 中4/1 SiO超晶格是0.12，因此比例为0.46。相似地，对空穴的计算得到对于块 珪的值为036，对于4/1 Si/0超晶格的值为0.16,因此比例为0.44。尽管这种方向^^特絲某些半#11#中是有利的，棘其它糾中， 在平行于层组平面的^方向上的^^多率的均匀增加，则可能^有利。^4页 域才t^A员可以理解，电子或空穴迁移率的同时增加，或者只有其中一种电荷 载流子^率增加^t l有利的。对于超晶格25的4/1 Si/O实施例，其电导率有 量可以比非超晶格电导 率有效质量的2/3还要f氐，并J^对电子和空穴都适用。为超晶体25进#^ 也可食^i适当的。当然，^4页域技权员可以贿，超晶格25的一个或更多层 组45可以^#^^无掺杂，Mi^皮实现的MEMS H^的M类型以及M 中超晶格的位置。jH^卜参照图5,说明推据本发明的具有不同性质的超晶格25，的另一个实施 例。在该实施例中，#^说明了 3/1/5/1的重复模式。更*^ 说，最下面的基 本半^L部分46a，具有三个单层，并JL^二最下面的J4M^^部分46b，^T 五个单层。在整个超晶格25，中重复这种模式。能带改性层50每个可以包^-" 个单层。对于这种包括Si/0的超晶格25，，电M流子迁移率的提高与层平面的取向无关。图S中没有^H到的那些其它元件与参照图3在上面讨论的元 件相似，&狄不需要重复讨论。在一些糾实施例中，超晶格25的所有l^半^M^部分46a-46n可以都是 相同数量单层的厚度。在另一些实施例中，至少一些J^半"HMP分46a46n 可以是不同数量单层的厚度。在另一些实施例中，所有l^半"f^部分46a-46n 可以都是不同数量单层的厚度。在图6A-6C中，表示了佳月密度泛函理ife(DFT)计算的能带结构。^域 4^pDFT^fW古带隙的^t值。因此，所有带隙上面的能带可以通itit当的"剪 刀核正"("scissorscorrection，，)而偏移。但是，已知能带的形柳'j是较为可靠的。 应该按照这种方iUlf释垂直能量轴。图6A表示了对于块瑜由连续的^4示)^图3所示的4/1 Si/O超晶格 25(由点^示)从y点(G)计算的能带结构。尽管图中(001)方向与传统Si单胞的 (001)方向相对应，但该方向指的是4/1 Si/O结构的单胞而不是传统的Si单胞， 因jtb^示Si导带最小值的所期望位置。图中的(100)和(010)方向与传统Si单胞 的(110)和(-110)方向相对应。^^域技术人员可以理解，图上Si的能带以折叠方 向显示，以^t^4/lSiO构造的适当反晶格方向JiWi出来。可以看出，与块硅(Si)相比，4/1 Si/O结构的导带最小值位于y点上，而 价带最小值位于(001)方向布里渊区的,，我们称作Z点。还可以注意到，由 附加IUi:引起的扰动狄的能带分裂，与Si导带最小值的曲率相比，4/1 Si/O 结构的导带最小值具有^L的曲率，图6B表示对于块樹錢线)和图3的4/1 Si/O超晶格25(点线AZ点计算 的能带结构。该图显示了 拟100)方向上增大的曲率.图6c表示对于块樹絲线)和图5的5/1/3/1 Si/O超晶格25，(点线)从y点 和Z点计算的能带结构。由于5/1/3/1 Si/O结构的对称性，知100)和(010)方向上 计算的能带结构是等同的。因此，在与各层平行的平面中，即垂直于(001)堆叠 方向上，电导率有MJ^ii^多率可以预期是各向同性的。注意在5/1/3/1 Si/O 实例中，导带最小值和价带最大^W处于或者接近Z点。尽管曲率增加是有赠量制氐的一个指标，但是借助电导率反有 量张 量的计算可以做出适当的》b^和辨别。逸就导致申请Aii—步,5/1/3/1超晶 格25，，应该A^的直接带隙。本领域技扯员可以理解，用于光学转移的适当矩p林it^J:接和间接带隙行为的另 一，别指标。在不受理论束縛的情况下，本申请人推理以上g中讨论的晶格的变形产 生了超晶^H^N"料，不同于没有压电性的硅，该材料具有压电棒法。5iL4介绍成形用于MEMS器件中的超晶格25的^t工艺;A程。^^M兌， MEMS器件20是通过沿着沟槽侧壁形成一包含有超晶体25的压电区4U^电膜 来制造的。在压电皿形^r^f匕后，除了一端"卜，其不需^" 支撑(即， 沟槽22下面)而进行蚀刻，在图1和2所示的实施例中是由电介质锚23支撑 的。参看图7A-7F，现在介绍第一个工艺流程。该工艺序列使用了沉积步* 填^j^^体J^:(SOI)衬^h^^的沟槽70。更*#^，该SOI村底包括 一电介质(如SK)2)层71和位于电介质层上的半^ (如硅)层72。在半导 体层72上形^一焊盘(pad) 73，然后一个氮化(如氮4^)层74^^在其上，ft^进行ife^和蚀刻步骤形成沟槽70。接着，超晶格75 (如上所述)被选棒liilk^^在沟槽70的壁上。电介质 76，电介质夹层，或其它沟槽填^t料f^彬^P剖超晶格75和氮^g:74上， 接着进行平面化步骤(图7D),即将氮^^iUi的所有材^W^除。f/tt^74 和焊盘勤^ 73通过蚀刻被去除，接着是^HM^层72。用于填充沟槽70的材 料(例如，电介质76)然后被蚀刻，此时衬底准^i行氧化、接触成形、金 ^f匕、和#^蚀刻从而形^1^]\1￡]\18 ■ 20 (或其它MEMS器件)。3^参考附图8A-8F，介绍其它同样^^X^、步骤iM真，刻沟槽的工艺 流程。应该指出，在这些和以下讨，流程图中，相勒以的元件用10的增量来 表示(例如，电介质层71与电介质层81、 91剡以，等等)。这样，这些元妝 仅需要在第一次出现时进行介绍。图8A-8F中所示的工艺与以上图7A-7F介绍的工艺是勒以的，除了M晶 格85 ^^ii程中单晶超晶M"W^^^沟槽80的壁上，同时多晶超晶 ^H^H"料87 (为了清楚以点画法显示)形錄沟槽底部和氮4^ 84上。在 沟槽填#平面化步骤^ (图8C和8D),部分多晶硅87被蚀刻去除，剩余 部分#^化成氧化层88 (图8E )。氮化层84和焊盘氧化层83被去除(即，蚀 刻)。衬底为接触成形、金4^^#^蚀刻 准备，如上所述(图8F)。g参照图9-12介绍四个工艺流程，其用来沿着每个沟槽的侧壁形^独的侧面压电悬臂超晶格结构。更^W，图9A-9F所示的工艺与图7A-7F所示 的工艺勤以，除了超晶格95选棒f4^;t^在沟槽壁90上，而不是填充整个沟 槽。另一个与图9A-9F所示的刻以的工艺ii^呈如图10A-10F所示。该工艺开始 于一个标准半"f^t底102，而不是SOI村底。其它的不同点是在舰晶格105 选棒1^^^在沟槽的侧壁上(图10B)之前，(如，Si02)形成 在沟槽100的底部中。另一个图示于图11A-11F的工艺与图示于图8A4F的工 艺刻以，除了超晶格115选棒li^^P、在沟槽110的侧壁上，而不是填^个 沟槽。另一个图示于图12A-12G的工艺与图示于图10A-10G的工艺翻以，除了 它包括了如参照图8A-8F所述的多晶^^5C积，。在所有如图9-12所示的工艺流 程中，在形^^触开口之前，扭电超晶格材料的顶部Ji4林一层二氧4说。在前面的说明糾目关附图给出的教导下，^4页域技#员可以对本发明<故 出许多修#其它的实施方案。因此，应当贿这些修#实施方案包括在附 加W，J^"求的范围内。
权利要求
1、一种微型机电系统(MEMS)器件，包括衬底；和由所述衬底支撑的至少一个移动元件，所述移动元件包含有包括多个堆叠的层组的超晶格，所述超晶格的每个层组包括多个堆叠的基本半导体单层和至少一个非半导体单层，其中所述基本半导体单层限定了基本半导体部分，所述非半导体单层限制在相邻基本半导体部分的晶格内。
2、 ftwM'j^求1所述的MEMS器件，其中所舰晶格包括压电超晶格。
3、 N5U，J要求1所述的MEMS器件，还包括由所述衬底支撑的用;iM区动所n少一^N多动元件的驱动器。
4、 如权矛J^求1所述的MEMS糾，还包括由所述至少一个移动元件支 撑的第一导电接触件，和由所述衬底支撑的且与所ii^一导电接触件对准的第 二导电接触件。
5、 N5U'漆求1所述的MEMS糾，还包括与所錄一导电接触件连接 的第一細(RF)信号线，和与所錄二导电接触件连接的第二RF信号线。
6、 iH5a'J^求l所述的MEMS糾，还包括一对偏压接触件，用于橘 H^p到所i^晶格上以移动所ilE少一^N多动元件。
7、 如权利要求1所述的MEMS ，其中部分所^晶格与所述衬;M目 间隔。
8、 dM5UN^求1所述的MEMS糾，还^由所述衬底支撑的电介质锚， 其中所i^少一^动元件由所述电介质锚支撑。
9、 ft^M'溪求1所迷的MEMS辦，其中所ili^^M^^^硅。
10、 如权矛J^求1所述的MEMS糾，其中所U少一个非^W层 包括氧。
11、 N5U，J^"求1所述的MEMS H#，其中所ii^少一个非^NH^层 包絲自主要由氧、氮、^M^碳-,成的组中的非^H^。
12、 fc^U'j^"求1所述的MEMS糾，其中所i^少一个非^f^层 是一个单层厚度。
13、 i^U慎求1所述的MEMS跳其中所有所^i^半科部絲2是相同数量单层的厚度。
14、如权利要求1所述的MEMS器件，其中所iiJ^^半"H^部分中至少 一些具有不同数量单层的厚度。
15、 如权利要求1所述的MEMS器件，其中在所述至少一*晶格的相 邻层组中的相对的^^M4^部^f皮化学键合在-^。
16、 1用于制造微型机电系统(MEMS)辦的方法，包^下步骤 提供衬底；和形成由所述衬底支撑的至少一个移动元件，所，动元件包含有包括多个 堆叠的层组的超晶格，所狄晶格的每个层组包括多个堆叠的l^半"l^层 和至少一个非半"f^层，其中所i^J^半"^4层P艮定了^^M^部分，所述非^f^"层限制W目邻^i^半"!^部^l晶格内。
17、 如权利要求16所述的方法，其中所i^晶格包括压电超晶格。
18、 如权利要求16所述的方法，还包紛口下步骤^C供由所述^t底支撑的 用^M区动所i^少"H^多动元件的驱动器。
19、 如权利要求16所述的方法，还包括如下步骤形成由所述至少一^N多 动元件支撑的第一导电接触件，和形成由所述衬底支撑的且与所錄一导电接 触件对准的第二导电接触件。
20、 如权利要求16所述的方法，还包紛。下步骤形成与所鄉一导电接 触件连接的第一練(RF)信号线，稀成与所錄二导电接触件连接的第二 RF信号线。
21、 如权利要求16所迷的方法，还^Kf步骤形銷于#^￡^到 所i^晶格上以移动所U少"H^多动元件的一对^^接触件。
22、 如权利要求6所述的方法，其中部分所舰晶格与所述衬;M目间隔。
23、 如权利要求16所述的方法，还包括如下步骤形成由所述衬底支撑的 电介质锚，其中所U少一个移动元件由所述电介质锚支撑。
24、 如权利要求16所述的方法，其中所^JJ^H^包括碌并JL^斤i^少一个非半^^L层包括氧。
25、 如权利要求16所述的方法，其中所述至少一个非半W^层^逸自 主要由氧、氮、氟和碳-氧构成的组中的非"f^沐。
26、 如权利要求16所述的方法，其中所述至少一个非半^4层是一个单层厚度。
27、如权利要求16所述的方法，其中在所述至少一*晶格的相邻层组中 的相对的^^半"l^部^l皮化学键合在一^。
全文摘要
一种微型机电系统(MEMS)器件，可包括衬底和由该衬底支撑的至少一个移动元件。所述至少一个移动元件包含有包括多个堆叠的层组的超晶格，所述组超晶格的每个层组包括多个堆叠的基本半导体单层和至少一个非半导体单层，其中所述基本半导体单层限定了基本半导体部分，所述非半导体单层限制在相邻基本半导体部分的晶格内。
文档编号B81B3/00GK101258100SQ200680018816
公开日2008年9月3日 申请日期2006年5月31日 优先权日2005年5月31日
发明者理查德·A·布兰查德 申请人:梅尔斯科技公司