提高牺牲层蚀刻速率的方法及由该方法形成的器件的制作方法
【专利摘要】本发明一般涉及生产MEMS或NEMS器件的方法及器件本身。具有比悬臂结构体低的复合系数的材料的薄层可沉积于悬臂结构体、RF电极和拉拔电极上。该薄层允许引入至空腔的蚀刻气体降低空腔内的总蚀刻剂复合速率，因此增加空腔内牺牲材料的蚀刻速率。蚀刻剂本身可经由与悬臂结构体的锚定部分线性对准的包封层中的开口引入，使得牺牲材料的最顶层首先得以蚀刻。此后，密封材料可密封空腔并在空腔中一直延伸至锚定部分以为锚定部分提供额外的强度。
【专利说明】提高牺牲层蚀刻速率的方法及由该方法形成的器件
[0001]发明背景发明领域
[0002]本发明的实施方案一般涉及一种释放蚀刻容纳在空腔内的微机电系统(micro-electromechanical system, MEMS)或纳机电系统(nano-electromechanicalsystem, NEMS)的方法。
[0003]相关技术的描述
[0004]任何MEMS或NEMS制造过程的关键部分是结构体从周围的牺牲材料释放，从而使得空腔内的结构体能够移动。移除牺牲材料的步骤也称为牺牲蚀刻或释放蚀刻。从技术及经济观点来看，牺牲蚀刻或释放蚀刻是关键的。
[0005]在技术方面，器件在牺牲蚀刻或释放蚀刻期间可能容易损坏。在经济方面，释放蚀刻步骤通常为制造过程中用时最长的步骤，其中释放蚀刻时间为每晶圆持续多达几小时。如果释放设备的拥有成本高或者如果需要额外的资本支出，则长的蚀刻时间导致低产量且极可能损害单位成本。
[0006]因此，此项技术需要一种释放蚀刻容纳在空腔内的MEMS或NEMS的方法及使用此方法制造的稳定的器件。
[0007]发明概述
[0008]本发明一般涉及生产金属MEMS或NEMS器件的方法及该器件本身。具有比悬臂结构体低的复合系数的材料的薄层可沉积于悬臂结构体、RF电极和拉拔电极(pull-offelectrode)上。该薄层降低空腔内蚀刻剂气体的总蚀刻剂复合速率，由此提高空腔内牺牲材料的蚀刻速率。蚀刻剂本身可经由与悬臂结构体的锚定部分线性对准的包封层中的开口引入，使得牺牲材料的最顶层首先完成蚀刻过程。此后，密封材料可密封空腔并在空腔中一直延伸至锚定部分，以为锚定部分提供额外的强度。
[0009]在一个实施方案中，器件包括衬底，所述衬底具有贯穿所述衬底延伸的一个或更多个通孔，所述通孔填充有导电材料，所述导电材料电连接至所述衬底下方的一个或更多个层。所述器件还包括壁和顶，所述壁耦连至所述衬底并且在垂直于所述衬底的顶部表面的方向上延伸，所述顶耦连至所述壁，使得所述壁、所述顶和所述衬底共同封闭空腔。所述器件还包括悬臂结构体，所述悬臂结构体封闭于所述空腔内，可在所述空腔内移动，并耦连至所述导电材料。所述悬臂结构体包括多层结构体，所述多层结构体包括具有第一复合系数的材料的第一层和面对所述顶的第二层。所述第二层包含具有比所述第一复合系数低的第二复合系数的材料。
[0010]在另一实施方案中，方法包括以下步骤:在衬底上沉积第一绝缘层；蚀刻所述第一绝缘层，以暴露所述衬底的至少一部分和形成通孔；在所述第一绝缘层上沉积第一牺牲层；和蚀刻所述第一牺牲层，以至少部分地限定待形成空腔的外部边界和通过所述通孔暴露所述衬底。所述方法还包括在所述衬底上和在所述第一牺牲层上沉积结构层。所述结构层包含具有第一复合系数的材料。所述方法还包括:蚀刻所述结构层，以至少部分地限定悬臂器件的形状和暴露所述第一牺牲层的至少一部分；和在所述结构层上沉积第二绝缘层。所述第二绝缘层包含具有比所述第一复合系数低的第二复合系数的材料。所述方法还包括:蚀刻所述第二绝缘层和所述结构层，以至少部分地限定悬臂器件的形状和暴露所述第一牺牲层的至少一部分；在所述第一牺牲层上和在所述第二绝缘层上沉积第二牺牲层；蚀刻所述第二牺牲层，使得所述第一牺牲层和所述第二牺牲层共同限定所述待形成空腔的形状；和在所述第二牺牲层上沉积第三绝缘层。所述方法还包括:在所述第三绝缘层上沉积电极层；在所述电极层上沉积包封层；在所述包封层中蚀刻开口 ；通过所述开口引入蚀刻剂；和蚀刻所述第一牺牲层和所述第二牺牲层，以移除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层，从而形成所述空腔并使所述悬臂器件在所述空腔内能够自由移动。
[0011]在另一实施方案中，方法包括:在衬底上沉积第一牺牲层；从所述第一牺牲层移除材料，以形成通孔和暴露所述衬底的至少一部分；在所述第一牺牲层上和所述通孔内形成悬臂结构体；在所述悬臂结构体上沉积第二牺牲层；和在所述第二牺牲层、所述第一牺牲层和所述衬底上沉积包封层，以形成空腔边界的至少一部分。所述方法还包括:移除所述包封层的至少一部分，以暴露所述第二牺牲层和形成与所述通孔轴向对准的开口 ；通过所述开口将蚀刻气体引入至所述第二牺牲层；和蚀刻所述第二牺牲层和所述第一牺牲层，以形成空腔和使悬臂结构体在所述空腔内是自由的。
[0012]附图简述
[0013]因此，为了可以详细地理解本发明的上述特征，可以参照实施方案对上文简要概述的本发明进行更具体的描述，其中的一些实施方案在附图中示出。然而，应注意，附图仅仅说明本发明的典型实施方案，因此不应视为限制其范围，这是因为本发明可以承认其他同样有效的实施方案。
[0014]图1A-1I为在几个加工阶段下MEMS器件的横截面示意图。
[0015]为有助于理解，使用相同的附图标记，如果可能的话，来表示图中共有的相同要素。预期在一个实施方案中所公开的要素可有益地用于其他实施方案而无需具体叙述。
[0016]详细描述
[0017]本发明一般涉及生产MEMS或NEMS器件的方法及所述器件本身。与悬臂结构体相比复合系数较低的材料的薄层可沉积于悬臂结构体、RF电极及拉拔电极上。该薄层降低空腔内蚀刻剂气体的总蚀刻剂复合速率，由此提高空腔内牺牲材料的蚀刻速率。蚀刻剂本身可经由与悬臂结构体的锚定部分线性对准的包封层中的开口引入，使得牺牲材料的最顶层首先完成蚀刻过程。此后，密封材料可密封空腔且在空腔中一直延伸至锚定部分，以为锚定部分提供额外的强度。
[0018]关于封闭于空腔内含有金属部分的悬臂器件的一个总的问题在于:空腔以及被封闭的器件具有由金属形成的大比例(fractional)的区域。如果牺牲材料为有机材料并且所用的释放化学试剂为基于氢和/或氧的，则蚀刻离子可能由于与金属表面相互作用而复合，因此降低蚀刻速率。本申请的设计涉及在设计/器件约束中将全部未涂覆的金属表面或金属氮化物表面尽可能多地隔开。
[0019]图1A-1I为在几个加工阶段下MEMS器件的横截面示意图。器件包括衬底102。衬底102显示为一般衬底，但应理解，该衬底可为单层材料例如半导体晶圆或多层结构体例如互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。对单层材料而言，可构建器件、然后附加至诸如CMOS器件的器件。
[0020]几个结构体嵌入到衬底102内。存在电连接件/接触件104、106，提供自器件至衬底102下方的层的电连接。也存在拉入电极(pull-1n electrode) 108、110,用于将器件从与RF电极112间隔第一距离的位置拉至较靠近RF电极112的第二距离。电连接件104、106、拉入电极108、110及RF电极112全部可通过以下步骤形成:通过诸如蚀刻的工艺自衬底102移除材料，毯覆式沉积导电材料，及通过诸如蚀刻或化学机械抛光的工艺移除多余的导电材料。可使用的适合导电材料包括铜、铝、钛、钨、氮化钛、氮化钛铝及其组合。导电材料形成于其内的衬底材料可包括电绝缘材料，诸如氧化硅(例如一氧化硅)、氮化硅、氮氧化硅及其组合。或者，电连接件104、106、拉入电极108、110及RF电极112全部可通过首先将导电材料毯覆式沉积于衬底102上而形成。然后，通过诸如蚀刻的工艺将多余的导电材料部分移除，以形成电连接件104、106、拉入电极108、110及RF电极112的最终形状。然后，可通过毯覆式沉积工艺将电绝缘材料沉积于暴露的衬底102以及电连接件104、106、拉入电极108、110和RF电极112上。然后可通过诸如蚀刻或CMP的工艺来移除多余的电绝缘材料。
[0021]设计约束或材料相关的MEMS特性使得难以改变空腔或MEMS材料。然而，复合是表面现象，可以致力于降低一些遭遇表面的复合系数。这可通过用对于所涉及蚀刻剂来说具有低复合系数的材料来涂覆一些关键表面而实现。考虑氢基团或氧基团作为蚀刻剂，有效的复合抑制剂通常为绝缘材料或具有饱和晶格键的材料。这些材料包括但不限于氮化硅、氧化硅、氮氧化硅以及一些绝缘金属氧化物(氧化铝、氧化钛、氧化铪)或绝缘金属氮化物(氮化铝)。
[0022]导电材料可具有与电绝缘材料不同的复合系数。因而，在自空腔中移除牺牲材料的蚀刻过程中，当暴露于导电材料时，蚀刻基团可复合。因为基团复合，所以蚀刻速率降低且产量受损。因此，电绝缘层114沉积于衬底102以及电连接件104、106、拉入电极108、110和RF电极112上。电绝缘层114具有在约IOOnm与约225nm之间的厚度。在一个实施方案中，所述厚度可在约175nm与约210nm之间。绝缘层114需要足够薄，以允许拉入电极108、110以及RF电极112适当工作。绝缘层114的厚度及为绝缘层114所选的材料由器件的电容要求决定。可采用的适合电绝缘材料包括氮化硅、氧化硅或其组合。预期也可采用其他电绝缘材料，只要该电绝缘材料具有比在其上形成并移除的牺牲材料慢得多的蚀刻速率即可。
[0023]牺牲层116可沉积于电绝缘层114上。牺牲层116为不仅用来帮助限定悬臂器件的形状而且用来限定器件在其中形成的空腔的形状的层。可用于牺牲层116的适合材料包括含硅化合物，诸如非晶硅、二氧化硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、旋涂式玻璃或含有具有碳主链的长链分子的旋涂式电介质及其组合。重要的是:为电绝缘层114所选的材料与为牺牲层116选定的材料具有不同的蚀刻速率，使得在无需自电绝缘层114移除太多材料的情况下，移除牺牲层116。牺牲层116可通过包括原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、旋涂在内的方法及其他熟知的沉积方法来沉积。沉积后，牺牲层116然后可暴露于高温下以退火或固化牺牲层116。
[0024]然后穿过牺牲层116及电绝缘层114形成通孔118，以暴露电连接件104、106的至少一部分。可通过将掩膜置放或形成于牺牲层116上且然后经由掩膜开口进行蚀刻以移除材料来形成通孔118。应理解，如果需要，可在牺牲层116沉积之前，通过使用如上所述的技术来蚀刻绝缘层114。所得结构体示于图1A中。
[0025]在通孔118形成之后，沉积用于悬臂器件的第一结构层120的材料。将材料沉积于通孔118内至暴露的电接触件104、106上，以提供电连接至器件。材料在沉积后经成型以形成第一结构层的所需最终结构体。材料通过在其上的掩膜沉积或形成且然后蚀刻暴露的材料而成型。然后移除掩膜，留下如图1B所示的第一结构层120。可用于第一结构层的适合材料包括氮化钛、钛铝、钨、铜、氮化钛铝铝及其组合以及诸如氮化钛-铝-氮化钛的多层结构体。用于第一结构层120的材料可通过诸如PVD的适合沉积工艺来沉积。
[0026]因为形成于第一结构层120上的牺牲材料会被移除，所以第一结构层120可能会在移除过程中暴露于蚀刻剂。用于第一结构层120的材料可能使蚀刻基团复合，由此降低蚀刻速率并且降低产量。与上述绝缘层114相似，第二绝缘层122可沉积于第一结构层120上，使得第二绝缘层122与第一结构层120相比具有较低复合系数。适用于绝缘层114的沉积方法及材料也适用于第二绝缘层122，但是材料及材料厚度不必相同。然后蚀刻第二绝缘层122，以移除未覆盖第一结构层120的材料并且暴露第一牺牲层116的部分。如果需要，此时可蚀刻出穿过第二绝缘层122的通孔，或可在第二牺牲层124形成之后蚀刻通孔。
[0027]然后可在第二绝缘层122及暴露的第一牺牲层116两者上形成第二牺牲层124。第二牺牲层124可包含如上文关于第一牺牲层116所述的材料且可通过相似方法形成。然而，应理解，用于层116、124的方法及材料不必相同。第二牺牲层124经蚀刻以限定空腔的边界的至少一部分和至少部分限定待形成的下一结构层的形状。可蚀刻出穿过第二牺牲层124 (以及第二绝缘层，如果还未形成的话)的通孔126，以暴露第一结构层120，如图1C所示。通孔126最终会填充有将支撑下一结构层并且提供结构层之间的电连接的材料。
[0028]在通孔126内及第二牺牲层124上沉积形成第二结构层128的材料。材料经成型以形成第二结构层128的所需最终结构体，如图1D所示。通孔126内的材料形成支柱，以间隔第二结构层128与第一结构层120并且产生蜂窝状结构。可使用的适合沉积方法及材料包括上文关于第一结构层120论述的那些沉积方法及材料。应理解，用于第一结构层120及第二结构层128的材料及沉积方法不必相同。因为形成于第二结构层128上的牺牲材料会被移除，所以第二结构层128可能会在移除过程中暴露于蚀刻剂。用于第二结构层128的材料可能使蚀刻基团复合，由此降低蚀刻速率并且降低产量。与上述绝缘层114相似，第三绝缘层129可沉积于第二结构层128上，使得第三绝缘层129与第二结构层128相比具有较低复合系数。
[0029]与第一及第二绝缘层114、122相似，第三绝缘层129与第二结构层128相比具有较低复合系数。可使用的适合材料及沉积方法包括上文关于第一及第二绝缘层114、122论述的方法及材料。应理解，用于这些绝缘层的方法及材料不必相同。第三绝缘层129及第二结构层128经蚀刻以形成如图1E所示的最终悬臂形状并且暴露第二牺牲层124。
[0030]然后在暴露的第二牺牲层124及第三绝缘层129上形成第三牺牲层130。可使用上文关于第一及第二牺牲层116、124所描述的适合沉积方法及材料，但是方法及材料不必相同。第一牺牲层116、第二牺牲层124及第三牺牲层130的最终形状共同限定待形成的空腔的形状。
[0031]然后在第三牺牲层130上沉积第四绝缘层132。第四绝缘层132用于防止拉拔电极暴露于用于移除牺牲材料的蚀刻离子。因此，第四绝缘层132可通过上文关于第一、第二及第三绝缘层114、122、129所描述的工艺及材料来制造。然而，应理解，用于这些绝缘层的方法及材料不必相同。
[0032]然后在第四绝缘层132上沉积导电材料以形成拉拔电极134。虽未示出，但拉拔电极134可电连接至衬底102下方或拉拔电极134上方的层。然后可蚀刻出穿过拉拔电极134以及第四绝缘层132的通孔136。通孔136经形成以使通孔136与电接触件104线性对准，如图1E所示。如将在下文中讨论的，使通孔136与电接触件104、106线性对准有助于增加器件的结构整体性。
[0033]然后可经由通孔136引入蚀刻气体。为获得给定释放孔的最高可能蚀刻速率，可优化释放化学条件。看到，将氧添加至蚀刻气体对释放蚀刻速率具有重要影响。已发现，利用较高压力及蚀刻气体中高达10%的双原子氧可改善诸如聚亚芳基醚(PAE)基牺牲材料的碳基牺牲材料的蚀刻速率。这可由多个理由解释，例如在给定分压下较快的蚀刻速率(受限步骤的较低活化能量)、经由氢等离子体的正催化作用蚀刻剂产率增加，或限制金属表面上氢和/或氧的复合速率的金属表面的部分钝化。
[0034]在蚀刻过程中，蚀刻剂由分子氢或分子氧组成。通过等离子体反应器在低压至中压下产生这些物质。在所涉及压力(即，约I毫托至约50毫托)下，当与空腔的任何关键尺寸相比时，平均自由路径是大的。这意味着气相中的原子-原子碰撞(H+H->H2)为稀有事件，不会引起原子物质的损耗。另一方面，原子-表面碰撞为极其频繁的，碰撞的结果由表面的性质决定。考虑例如蚀刻剂E(E为氢(H)或氧(O))及表面S。原子-表面碰撞会导致蚀刻剂吸附在表面上:E+S->Eads。在牺牲层表面上，所吸附的蚀刻剂在有机材料上反应并蚀刻它(CxNyHzO (s) +Hads 和 / 或 0ads->CH4 (g)、NO (g)、NO2 (g)、CO2 (g)、H2O (g)等)。
[0035]在金属表面上，所吸附的蚀刻剂可能复合(Eads_>E2+2S)。发生于表面上的复合率可由复合系数加以表征。复合系数愈高，原子蚀刻剂的损失愈大。这最终导致可用蚀刻剂的通量减少，由此导致牺牲蚀刻速率降低。氢和/或氧在其上复合的金属包括但不限于铜、钼、钛、氮化钛、钛铝合金(TixAly)、氮化钛铝合金(TixAlyN)、氮化钽、铬及钨。
[0036]蚀刻空腔为最长加工步骤之一且由在金属表面处活性蚀刻离子的损失限制。金属表面上的绝缘层解决了这个问题。顶部的蚀刻孔允许首先移除顶部牺牲层，这是因为通过在底部牺牲层之前移除顶部牺牲层，器件在释放期间不会粘到顶上。由于释放为热工艺，因此在释放期间空腔的顶可能向上弯曲。如果MEMS器件首先释放底部而顶部仍附着至顶，则空腔的移动可能会破坏将MEMS器件保持至下方电接触件的通孔。通过首先释放顶部解决了这个问题。蚀刻孔经定位以使它们在下部MEMS通孔上方。然后，当用材料填充时，填充增加保持在各端的MEMS器件的强度。
[0037]由于通孔136的位置，将首先移除第三牺牲层130以开始形成如图1F所示的空腔。首先移除第三牺牲层130允许第三绝缘层129与第四绝缘层132间隔开来而不直接连接。在蚀刻期间，空腔138内的温度以及甚至压力可能增加并且导致第四绝缘层132及拉拔电极134膨胀。如果最后移除第三牺牲层130，则器件可能在任何膨胀期间受到损坏。
[0038]此后，如图1G所示移除第二牺牲层124，如图1H所示移除第一牺牲层116以完全形成空腔138并且使器件是自由的。然后可沉积密封材料140以密封通孔136且甚至填充通孔136，以使密封材料沉积于暴露的第二绝缘层122上。因此，密封材料140不仅密封空腔138，而且为器件提供额外的结构支撑。延伸穿过通孔136的密封材料140为空腔138的顶提供额外的支撑，并且当器件响应于施加至拉入电极108、110或拉拔电极134的电偏压而在空腔内移动时，通过防止器件与电接触件104分离，帮助维持器件的结构整体性。当将偏压施加至拉入电极108、110或拉拔电极时，器件移动更靠近或更远离RF电极112。大量应力可能会在与电接触件104、106的连接处被置于器件上。由于密封材料140连接至第二绝缘层122，所以通过将发生最大应力的位置转移至与电接触件104、106间隔开的位置来减少应力。
[0039]应理解，当与悬臂结构体相比具有较低复合系数的材料的薄层已以沉积于悬臂结构体上的形式加以讨论时，预期薄层可经沉积以使得薄层也在悬臂结构体之下或甚至包封悬臂结构体。也预期在对应于每一牺牲层的位置处添加释放孔以增加蚀刻速率。利用顶部释放孔及通过在暴露的金属表面上沉积绝缘材料的优势包括在通过独立式元件的蚀刻梯度上较快蚀刻转变为较低蚀刻和较高产量及较低制造成本。
[0040]虽然上述内容涉及本发明的实施方案，但在不偏离本发明的基本范围的情况下，可设计本发明的其他及另外实施方案，且本发明的范围是由所附权利要求确定的。
【权利要求】
1.一种器件，包括: 衬底，所述衬底具有贯穿所述衬底延伸的一个或更多个通孔，所述通孔填充有导电材料，所述导电材料电连接至所述衬底下方的一个或更多个层； 壁，所述壁耦连至所述衬底并且在垂直于所述衬底的顶部表面的方向上延伸； 顶，所述顶耦连至所述壁，使得所述壁、所述顶和所述衬底共同封闭空腔； 悬臂结构体，所述悬臂结构体封闭于所述空腔内，可在所述空腔内移动，并耦连至所述导电材料，所述悬臂结构体包括多层结构体，所述多层结构体包括具有第一复合系数的材料的第一层和面对所述顶的第二层，所述第二层包含具有比所述第一复合系数低的第二复合系数的材料。
2.如权利要求1的器件，其中所述第一层选自:氮化钛铝、氮化钛及其组合。
3.如权利要求2的器件，其中所述第二层选自:氮化硅、氧化硅及其组合。
4.如权利要求1的器件，还包括填充材料，所述填充材料在所述一个或更多个通孔直接上方的一个或更多个位置处耦连至所述悬臂结构体，所述填充材料从所述悬臂结构体延伸至所述顶。
5.如权利要求1的器件，还包括: 电极，所述电极耦连至所述顶；和 电绝缘层，所述电绝缘层耦连至所述电极，使得所述电极通过所述电绝缘层与所述空腔隔离开。
6.如权利要求1的器件`，其中所述衬底具有设置在其中的一个或更多个电极，所述器件还包括设置在所述衬底上在所述悬臂结构体与所述一个或更多个电极之间的电绝缘层。
7.如权利要求1的器件，其中所述悬臂结构体包括耦连至所述导电材料的一个或更多个锚定部分、蜂巢状部分、和耦连于所述一个或更多个锚定部分与所述蜂巢状部分之间的弯曲部分。
8.如权利要求1的器件，其中所述悬臂结构体包括: 第一结构层； 第一电绝缘层，其设置在所述第一结构层上； 从所述第一电绝缘层延伸的多个支柱； 设置在所述多个支柱上的所述具有第一复合系数的材料的第一层；和 所述第二层。
9.一种方法，包括: 在衬底上沉积第一绝缘层； 蚀刻所述第一绝缘层，以暴露所述衬底的至少一部分和形成通孔； 在所述第一绝缘层上沉积第一牺牲层； 蚀刻所述第一牺牲层，以至少部分地限定待形成空腔的外部边界和通过所述通孔暴露所述衬底； 在所述衬底上和在所述第一牺牲层上沉积结构层，所述结构层包含具有第一复合系数的材料； 在所述结构层上沉积第二绝缘层，所述第二绝缘层包含具有比所述第一复合系数低的第二复合系数的材料；蚀刻所述第二绝缘层和第一结构层，以至少部分地限定悬臂器件的形状和所述空腔的外部边界，和暴露所述第一牺牲层的至少一部分； 在所述第一牺牲层上和在所述第二绝缘层上沉积第二牺牲层； 蚀刻所述第二牺牲层，使得所述第一牺牲层和所述第二牺牲层共同限定所述待形成空腔的形状； 在所述第二牺牲层上沉积第三绝缘层； 在所述第三绝缘层上沉积电极层； 在所述电极层上沉积包封层； 在所述包封层中蚀刻开口； 通过所述开口引入蚀刻剂；和 蚀刻所述第一牺牲层和所述第二牺牲层，以移除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层，从而形成所述空腔并使所述悬臂器件在所述空腔内能够自由移动。
10.如权利要求9的方法，所述方法还包括通过所述开口在所述第二绝缘层上沉积填充材料，所述填充材料通过所述开口从所述第二绝缘层延伸。
11.如权利要求9的方法，其中蚀刻所述第一牺牲层和所述第二牺牲层包括在完成所述第一牺牲层的蚀刻过程之前完成所述第二牺牲层的蚀刻过程。
12.如权利要求9的方法，其中在所述包封层中蚀刻开口包括穿过所述包封层蚀刻所述开口，使得所述开口与所述通孔线性对准。
13.如权利要求9的方法，其中沉积所述结构层包括沉积选自氮化钛铝层和氮化钛层的结构层。
14.如权利要求13的方法，其中沉积所述第二绝缘层包括沉积氮化硅或氧化硅。
15.如权利要求9的方法，其中沉积所述第一绝缘层、沉积所述第二绝缘层和沉积所述第三绝缘层各自包括沉积氮化硅或氧化硅。
16.如权利要求9的方法，其中所述结构层为第一结构层，所述方法还包括: 蚀刻出穿过所述第二牺牲层的通孔，以暴露所述第二绝缘层； 在所述通孔内沉积结构支柱； 在所述第二牺牲层和所述结构支柱上沉积第二结构层； 在所述第二结构层上沉积第四绝缘层；和 蚀刻所述第四绝缘层和所述第二结构层，以进一步限定所述悬臂器件的形状和所述空腔的外部边界。
17.一种方法，包括: 在衬底上沉积第一牺牲层； 从所述第一牺牲层移除材料，以形成通孔和暴露所述衬底的至少一部分； 在所述第一牺牲层上和所述通孔内形成悬臂结构体； 在所述悬臂结构体上沉积第二牺牲层； 在所述第二牺牲层、所述第一牺牲层和所述衬底上沉积包封层，以形成空腔边界的至少一部分； 移除所述包封层的至少一部分，以暴露所述第二牺牲层和形成与所述通孔轴向对准的开口 ；通过所述开口将蚀刻气体引入至所述第二牺牲层；和 蚀刻所述第二牺牲层和所述第一牺牲层，以形成空腔和使悬臂结构体在所述空腔内是自由的。
18.如权利要求17的方法，其中形成所述悬臂结构体包括: 沉积第一层，所述第一层包含具有第一复合系数的第一材料；和 在所述第一层上沉积第二层，所述第二层包含具有比所述第一复合系数低的第二复合系数的材料。
19.如权利要求18的方法，其中沉积所述第一层包括沉积选自氮化钛和氮化钛铝的层。
20.如权利要求19的方法，其中沉积所述第二层包括沉积氮化硅层或氧化硅层。
21.如权利要求17的方法，还包括通过所述开口引入材料来将所述材料沉积在所述悬臂结构体上。
22.如权利要求17的方法，还包括在蚀刻所述第二牺牲层和蚀刻所述第一牺牲层之后，在所述包封层上沉积密封层，其中所述密封层延伸穿过所述开口并到达所述悬臂结构体上。
23.如权利要求17的方法，其中形成所述悬臂结构体包括: 在所述第一牺牲层上沉积第一结构层； 在所述第一结构层上沉积第一绝缘层； 蚀刻所述第一绝缘层和所述第一结构层，以至少部分地限定悬臂器件的形状和所述空腔的外部边界，以及暴露所述第一牺牲层的至少一部分； 在所述第一绝缘层和所暴露的第一牺牲层上沉积第三牺牲层； 蚀刻出穿过所述第二牺牲层的通孔，以暴露所述第一绝缘层； 在所述通孔内和在所述第一绝缘层上形成支柱； 在所述支柱和所述第三牺牲层上沉积第二结构层； 在所述第二结构层上沉积第二绝缘层； 蚀刻所述第二绝缘层和所述第二结构层，以进一步限定悬臂器件的形状和所述空腔的外部边界；和 在所述第二绝缘层上沉积所述第二牺牲层。
【文档编号】B81C1/00GK103443020SQ201280005251
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年1月13日 优先权日:2011年1月14日
【发明者】迈克·雷诺, 约瑟夫·达米安·戈登·拉西, 维克拉姆·乔希, 托马斯·L·麦圭尔 申请人:卡文迪什动力有限公司