用于实现电介质与有机材料之间的良好粘附的方法
【专利说明】
[0001]发明背景
技术领域
[0002]本发明的实施例总体涉及用于形成微机电系统(MEMS)器件的方法及形成的MEMS器件。
【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器件被用在数字可变电容器(DVC)中。
[0004]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)和可移动MEMS元件之下的控制电极(S卩拉近电极、下拉电极或PD电极)。另外，在可移动MEMS元件之下存在RF电极(即开关元件或开关构件或板或悬臂或可移动板电极)。在工作期间向PU或H)电极施加电压，导致MEMS元件被上拉或下拉至接触以提供到RF电极的稳定的最小或最大电容。这样从可移动元件到RF电极(存在于可移动元件之下)的电容能够从被拉至底部时的高电容值Cmax变化到被拉至顶部时的低电容值Cmin。
[0005]为了形成MEMS器件，开关元件布置在腔内并被之后移除的牺牲材料部分地包围。移除牺牲材料可能导致蚀刻剂与开关元件的导电材料相互作用。因而，在牺牲材料和开关元件之间可以形成介电材料。介电材料和牺牲材料彼此可能粘附不好，因而，介电材料可能与牺牲材料分层，这导致差的器件制造条件。
[0006]因此，本领域需要粘附MEMS器件中的牺牲材料和介电材料。
【发明内容】
[0007]本发明总体涉及形成MEMS器件的方法以及通过该方法形成的MEMS器件。当形成MEMS器件时，在腔体内围绕开关元件沉积牺牲材料。牺牲材料最终被移除以释放腔内的开关元件。开关元件具有在其之上的薄介电层以阻止蚀刻剂与该开关元件的导电材料相互作用。在制造过程期间，介电层被沉积在牺牲材料之上。为了确保介电层和牺牲材料之间的良好粘附，在将介电层沉积到牺牲材料上之前在牺牲材料上沉积富含硅的氧化硅层。
[0008]在一个实施例中，形成MEMS器件的方法包括:在电极之上沉积基于有机物的牺牲层;在基于有机物的牺牲层之上沉积含硅层，其中含硅层的硅含量大于化学计量硅层的硅含量；以及在富娃层之上沉积介电层。
【附图说明】
[0009]为了能够详细理解本发明上述特征，可以参照实施例获得以上简要概述的本发明更详细的描述，其中所述实施例的一些在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出了本发明的典型实施例，因此不应认为限制本发明的范围，这是因为本发明可以允许其他等同有效的实施例。
[0010]图1为根据一个实施例的MEMS器件的横截面示意图。
[0011 ]图2A至2G为根据一个实施例的MEMS器件在不同制造阶段的示意图。
[0012]为帮助理解，在适用的情况下已经使用相同的附图标记来表示附图共有的相同元素。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特征可以有益地用于其他实施例。
【具体实施方式】
[0013]本发明总体涉及形成MEMS器件的方法以及通过该方法形成的MEMS器件。当形成MEMS器件时，在腔体内围绕开关元件沉积牺牲材料。牺牲材料最终被移除以释放腔内的开关元件。开关元件具有在其之上的薄介电层以阻止蚀刻剂与该开关元件的导电材料相互作用。在制造过程期间，介电层被沉积到牺牲材料之上。为了确保介电层和牺牲材料之间的良好粘附，在将介电层沉积在牺牲材料上之前在牺牲材料上沉积富含硅的氧化硅层。
[0014]图1为根据一个实施例的MEMS器件100的横截面示意图。MEMS器件100包括衬底102，该衬底具有在其之上的多个电极104A至104E。所述衬底102可以包含单层衬底或诸如在互补金属氧化物半导体(CMOS)制造过程期间发现的多层衬底。虽然未示出，但是衬底102具有经由其到电极104A至104E的电气连接。
[0015]电极104A至104E可以通过在衬底之上沉积导电材料，然后使该导电材料图案化而形成。可以被用于电极104A至104E的合适材料包括钨、钛、钽、氮化钛、铜、铝、钛铝、及其组合。电极104A至104E可以由单层导电材料或多层导电材料形成。此外，所述多层可以包括不同材料。
[0016]介电层106布置在电极104A至104E之上并且可以被设计为使得I3B接触部108存在于地电极104A、104E附近。此外，SL接触部107可以布置在下拉电极104B、104D之上或与之毗邻。最后，RF接触部111可以布置于RF电极104C之上。介电层106可以包括诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合之类的硅基电介质。
[0017]可移动板或开关元件布置在腔内并且包括底板112和通过柱耦合到底板112的顶板114。开关元件包括诸如钨、钛、钽、氮化钛、铜、铝、钛铝及其组合之类的导电材料。开关元件具有耦合至地电极104A、104E的锚固部分110和包含顶板114耦合至底板112的部分的刚性部分118。柔性腿部分120位于锚固部分110与刚性部分118之间。在顶板114中存在沟槽116使得顶板114与底板112直接接触。
[0018]虽然未示出，但是开关元件可以具有包围导电材料的介电层。腔被上拉电极124和封装层126封闭，所述上拉电极具有确定腔的边界的介电层122。介电层122和包围开关元件导电材料的介电层可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅。电极124可以包括钨、钛、钽、氮化钛、铜、铝、钛铝及其组合。封装层126可以含有氧化硅、氮化硅、氮氧化硅及其组合。
[0019]图2A至2G为根据一个实施例的MEMS器件100在不同制造阶段的示意图。通过在衬底102之上形成电极104A至104E并在其上沉积介电层106来制造MEMS器件100。如图2A所示，牺牲层202随后被沉积以至少部分确定腔的边界。牺牲层202可以包括有机材料。
[0020]为了确保良好粘附，富硅层204随后被沉积在牺牲层202上。在一个实施例中，富硅层204包括非化学计量的氧化硅(即层204具有比化学计量的二氧化硅中存在的硅的含量更大的硅含量)。可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来沉积富硅层204，其中包括诸如硅烷之类的含硅气体与诸如N2O或O2之类的含氧气体一同被引入至腔中并被燃烧成为等离子体。诸如氩、氦、双原子氮之类的惰性气体也可以存在。富硅层204具有比化学计量的硅基层中存在的硅含量更大的硅含量。因此，富硅层204为非化学计量的。通过在有机材料和介电层206的分界面形成富硅层204来提供良好粘附。
[0021 ]取决于电介质成分，富娃层204能够以多种方