加强的微机电系统装置及其制造方法

加强的微机电系统装置及其制造方法
【专利摘要】在一个实施例中，一种微机电装置可以包括衬底、梁和绝缘接合部。梁能够相对于衬底的表面悬置。绝缘接合部可以位于梁的第一部分和第二部分之间，并且能够具有非直线形形状。在另一个实施例中，微机电装置可以包括衬底、梁和绝缘接合部。梁可以相对于衬底的表面悬置。绝缘接合部可以位于梁的第一部分和第二部分之间。绝缘接合部可以具有第一部分、第二部分和位于第一部分和第二部分之间的桥接部分。绝缘接合部的第一部分和第二部分中的每一个均可以具有缝隙和空隙，而桥接部分可以是实心的。
【专利说明】加强的微机电系统装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明整体上涉及一种微机电系统和装置(MEMS装置)，并且更加具体地涉及一种具有一体的电绝缘结构的MEMS装置。
【背景技术】
[0002]MEMS装置是一种使用在集成电路制造中众所周知的技术以大体微观尺寸规格制造的机电装置。MEMS技术的目前商业应用主要为压力感测和惯性感测，例如手持设备(例如无线电话)中使用的加速计和陀螺仪。用于检测加速度的MEMS装置的一个常见的实现为电容传感器，所述电容传感器使用悬臂梁阵列，例如，在美国专利N0.6，342，430和N0.6，239，473中所描述的制造出的MEMS装置，这两篇专利均以援引的方式并入本说明书。
[0003]图1示意性示出了根据在美国专利N0.6，342，430和N0.6，239，473中描述的方法制造出的梁200。梁200具有位于梁的远侧部分220和近侧部分240之间的绝缘接合部300。术语远侧和近侧指的是相对于与衬底(未示出)相连的连接部的位置，其中梁悬置在所述衬底上。绝缘接合部300中断了梁200的远侧部分220和近侧部分240之间的电连接。梁的近侧部分240能够直接或者间接地连接到衬底(未示出)。例如，梁200能够以悬臂的方式位于衬底表面上方，这允许梁200运动或者弯曲。当从上方观察时，绝缘接合部300是直线的。
[0004]图2是图1的绝缘接合部300的沿着线2-2获得的剖视图。绝缘接合部300能够通过在例如硅晶片的衬底中蚀刻直线沟槽然后氧化衬底以产生例如二氧化硅的氧化物来形成。氧化处理消耗沟槽的硅侧壁以形成二氧化硅，并且侧壁在它们转化成二氧化硅时相互侵占。通常，侧壁在缝隙300处相互接触，所述缝隙320为没有被化学键合的界面。沟槽的侧轮廓可以是凹角的(reentrant)或在底部比在顶部更宽。在制造处理期间，凹角轮廓能够帮助防止形成在梁200的远侧部分220和近侧部分240之间行进的硅纵梁，形成在梁200的远侧部分220和近侧部分240之间行进的硅纵梁将防止形成有效的电绝缘。因为凹角轮廓在顶部比在底部更窄，所以在绝缘沟槽的底部完全氧化之前，绝缘沟槽的顶部在缝隙320处闭合。闭合顶部能够在绝缘接合部300的下半部中形成空隙340。
[0005]具有上述微型梁结构的MEMS装置在各种环境条件下操作。例如，MEMS装置能够承受温度变化、湿度暴露和机械冲击。除了梁和衬底之间被电绝缘之外，每根梁必须具有足够的机械强度，以便在承受机械冲击时不会出现故障，以适当地行使功能。然而，缝隙320和空隙340降低了绝缘接合部300和梁200整体的机械性能。在将力施加到梁200时，缝隙320和空隙340允许整根梁弯曲或者铰接转动。冲击事件产生的力可能导致梁200偏斜，并且所产生的应变可能会导致梁200断裂并且导致MEMS装置失效。
[0006]因此，需要能够更好地承受机械冲击的改进的MEMS装置。

【发明内容】

[0007]本发明的实施例提供能够更好地承受机械冲击的改进的MEMS装置。[0008]在一个实施例中，微机电装置能够包括衬底、梁和绝缘接合部。梁能够相对于衬底的表面悬置。绝缘接合部能够位于梁的第一部分和第二部分之间，并且能够具有非直线形的形状。
[0009]在一个实施例中，制造具有非直线形绝缘接合部的微机电装置的方法能够包括:在衬底中形成非直线形的绝缘沟槽；用介电材料填充绝缘沟槽；和形成相对于衬底的表面悬置的梁。
[0010]在另一个实施例中，微机电装置能够包括衬底、梁和绝缘接合部。梁能够相对于衬底的表面悬置。绝缘接合部能够位于梁的第一部分和第二部分之间。绝缘接合部能够具有第一部分、第二部分和位于第一部分和第二部分之间的桥接部分。绝缘接合部的第一部分和第二部分中的每一个都可以具有缝隙和空隙，而桥接部分能够是实心的。
[0011 ] 在一个实施例中，制造具有带桥接部分的绝缘接合部的微机电装置的方法能够包括:在衬底中形成第一绝缘沟槽和第二绝缘沟槽；和通过热氧化衬底来利用介电材料填充第一绝缘沟槽和第二绝缘沟槽。在热氧化之后，衬底的位于第一绝缘沟槽和第二绝缘沟槽之间的部分是氧化物。所述方法还能够包括形成相对于衬底的表面悬置的梁。
[0012]在一个实施例中，计算机程序产品能够包括计算机可读的存储介质，所述计算机可读的存储介质包含指令，如果在计算装置上执行这些指令，则所述指令限定了微机电装置，所述微机电装置具有衬底、相对于衬底的表面悬置的梁和位于梁的第一部分和第二部分之间的绝缘接合部。绝缘接合部能够具有非直线形形状。
[0013]在另一个实施例中，计算机程序产品能够包括计算机可读的存储介质，所述计算机可读的存储介质包含指令，如果在计算装置上执行指令，则所述指令限定了微机电装置，所述微机电装置具有衬底、相对于衬底表面悬置的梁和位于梁的第一部分和第二部分之间的绝缘接合部。绝缘接合部能够包括第一部分、第二部分和位于绝缘接合部的第一部分和第二部分之间的桥接部分。桥接部分能够是实心的。
[0014]将参照附图在下文详细描述本发明的其它特征和优势以及本发明的多个实施例的结构和操作。应当注意的是，本发明并不局限于在此描述的具体实施例。在此呈现的实施例仅仅为了说明目的。根据本文中所包含的教导，其它实施例对于相关领域中的技术人员将是显而易见的。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]包含在本文中并且形成本说明书的一部分的附图图解了本发明，并且与说明书一起还用于解释本发明的原理，并且使得相关领域中的技术人员能够制造和使用本发明。
[0016]图1是根据已知绝缘处理制造的具有绝缘接合部的微机电系统装置的梁的透视图；
[0017]图2是图1的梁的沿着线2-2获得的剖视图；
[0018]图3是具有弧形绝缘接合部的微机电系统装置的梁的透视图；
[0019]图4是具有工字状绝缘接合部的微机电系统装置的梁的透视图；
[0020]图5是具有波状绝缘接合部的微机电系统装置的梁的透视图；
[0021]图6A-6H图解了制造具有非直线形绝缘接合部的微机电系统装置的示例性方法；
[0022]图7是形成在衬底中的波状绝缘沟槽的透视图；[0023]图8是形成在衬底中的弧形绝缘沟槽的透视图；
[0024]图9是形成在衬底中的工字状绝缘沟槽的透视图；
[0025]图10是具有带桥接部分的绝缘接合部的微机电系统装置的梁的透视图；
[0026]图11是图10的梁的沿着线11-11获得的剖视图；
[0027]图12是具有带桥接部分的绝缘接合部的微机电系统装置的另一根梁的透视图；
[0028]图13是具有带桥接部分的绝缘接合部的微机电系统装置的又一根梁的透视图；
[0029]图14是形成在衬底中的两条直线绝缘沟槽的透视图；
[0030]图15是形成在衬底中的四条直线绝缘沟槽的透视图；
[0031]图16是形成在衬底中的两条工字状绝缘沟槽的透视图；
[0032]图17A-17C图解了制造具有带桥接部分的绝缘接合部的微机电系统装置的示例性方法的一部分。
[0033]下文中给出的详细描述在与附图结合时，将使本发明的特征和优势变得更加显而易见，在所述附图中，相同的附图标记表示对应的元件。在附图中，相同的附图标记基本表示相同、功能相近和/或结构相似的元件。
【具体实施方式】
[0034]应当指出的是，在说明书中提及的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等均表示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或者特性，但是并不是每个实施例都必须包括该特定的特征、结构或者特性。而且，该用于不一定指代同一实施例。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或者特性时，认为本领域的一名技术人员能够结合明确描述以及没有描述的其它实施例来实施这些特征、结构或者特性。
[0035]如上所述，本发明涉及一种具有绝缘接合部的微机电系统装置，其具有改进的机械性能，以更好地承受机械冲击。首先，描述根据本发明的实施例的具有非直线形绝缘接合部的微机电系统装置和制造这种微机电系统装置的方法。其次，描述根据本发明的实施例的具有绝缘接合部(该绝缘接合部具有桥接部分)的微机电系统装置和制造所述微机电系统装置的方法。第三，解释了具有非直线形绝缘接合部和桥接部分的微机电系统装置和制造所述微机电系统装置的方法的软件实现。
[0036]具有非直线形绝缘接合部的微机电系统装置
[0037]在一个实施例中，微机电系统装置能够包括衬底、梁和绝缘接合部，所述绝缘接合部具有非直线形形状。共同参照图3-6，梁200悬置在衬底(未示出)的表面上方。梁200能够具有远侧部分220和近侧部分240。近侧部分240能够连接到衬底，以例如以悬臂的方式支撑梁200。梁200和衬底能够由例如硅或者其它适当的材料制成。非直线形绝缘接合部能够通过增大梁的刚性来提高梁200的机械特性。提高梁的刚性有助于防止梁断裂。
[0038]绝缘接合部300位于梁200的远侧部分220和近侧部分240之间。绝缘接合部300能够使远侧部分220与近侧部分240电绝缘。绝缘接合部300能够具有缝隙320和内部空隙(未示出)。当从上方观察时，绝缘接合部300具有非直线形形状。例如，绝缘接合部能够具有弧形形状(如图3中所示)、I状(如图4所示)、波状(例如,如图5所示的之字状或者锯齿式样)、曲线状或者其它非直线形形状。
[0039]有利地，非直线形形状相对于图2中图解的直线形绝缘接合部增加了绝缘接合部300的刚度。刚度增加能够防止产生过大的应变，并且最终防止梁200断裂。另外，非直线形形状能够在绝缘接合部300的侧壁之间提供额外的机械互锁。
[0040]绝缘接合部能够由一种或多种绝缘介电材料制成，所述绝缘介电材料例如是二氧化硅或者其它适当的介电材料。
[0041]在另一个实施例中，绝缘接合部300的空隙(未示出)还能够由填充材料填充。填充材料可以例如是掺杂或者不掺杂的多晶娃或者任何其它适当的填充材料。在一个示例中，绝缘接合部300包括限定空隙的介电材料制成的薄层和填充该空隙的填充材料。
[0042]具有非直线形绝缘接合部300的梁200可以具有以下设计参数:宽度W、长度L、高度H和分段宽度Ws。分段宽度％通常为约Ιμπι至2μηι。分段宽度Ws可以远小于I μ m至
2μ m。然而，由于标准光刻和蚀刻技术的限制，最小的分段宽度Ws通常为约I μ m,并且最大分段宽度％通常限制为最小化所需的热氧化，这最小了化了制造成本。绝缘接合部300的宽度W通常大于被绝缘的梁的宽度。
[0043]参照图3，绝缘接合部300的曲率半径可以决定长度L。曲率半径越小，绝缘接合部300的长度L变得越大。曲率半径优选为弧状绝缘接合部300的宽度W的至少一半。
[0044]在一个实施例中，制造具有非直线形绝缘接合部的微机电系统装置的方法可以包括:在衬底上形成非直线形的绝缘沟槽；用介电材料填充这些绝缘沟槽；以及，形成梁，所述梁相对于衬底的表面悬置。填充有介电材料的绝缘沟槽位于第一梁部分和第二梁部分之间。
[0045]图6A-6H图解了根据一个实施例的制造微机电系统装置的示例性方法。具体地，图6A-6B图解了在例如硅晶片的衬底中形成非直线形绝缘沟槽的示例性方法。(硅)晶片102可以设置有介电层104，所述介电层104优选地为二氧化硅(氧化物)。氧化物层104是在随后的绝缘沟槽蚀刻过程中保护晶片102的硅表面的掩蔽层。然后，将抗蚀剂106施加(spun)到晶片上，并且使用任何适当并且标准的光刻技术限定非直线形绝缘沟槽图案110。使用反应离子蚀刻将非直线形绝缘抗蚀剂图案110转移到掩蔽层104，从而暴露出硅表面112。非直线形绝缘沟槽图案110可以具有弧形形状(如图8所示)、工字状(如图9所示)、波状(图7所示)、曲线形状或者任何其它适当的非直线形形状。任何适当形式光刻都可以用于限定非直线形绝缘沟槽图案110，例如，照相光刻、电子束光刻、压印光刻和任何其它适当形式的光刻。
[0046]接下来，能够通过使用任何适当形式的蚀刻在晶片102中形成非直线形绝缘沟槽114，例如，通过使用循环的蚀刻和沉积序列(其重复直到已经达到期望的深度为止)、使用高蚀刻率和高选择性的深反应离子蚀刻或者使用任何其它适当形式的蚀刻。能够控制蚀亥IJ，使得沟槽的侧轮廓是凹角的或者渐缩的，其中，沟槽的顶部116比沟槽的底部118窄。凹角的轮廓确保通过防止硅纵梁而在后续处理中实现良好的电绝缘。尽管绝缘沟槽的图解的侧轮廓是凹角的，但是非直线形绝缘沟槽114的侧轮廓能够具有任何适当的形状。在蚀刻完非直线形绝缘沟槽114之后，通常通过使用氧等离子体或者湿法化学移除抗蚀剂层106和掩蔽层104。
[0047]在在衬底102中形成非直线形沟槽114之后，能够用绝缘介电材料(例如二氧化硅或者其它适当的绝缘介电材料)填充沟槽。图6C图解了填充非直线形绝缘沟槽114的示例性方法，所述示例性方法能够在非直线形沟槽114中产生绝缘接合部120，并且能够在硅晶片102的底部表面112上沉积介电材料层122以及在沟槽的侧壁124和底部126上沉积介电层。能够在高温条件下氧化硅晶片102。这种氧化处理消耗了衬底的硅表面，以形成二氧化硅。由这个处理产生的体积膨胀致使非直线形绝缘沟槽114的侧壁124相互侵占，最终在116处封闭沟槽开口。在填充沟槽期间，通常不完全填充非直线形绝缘沟槽114，从而在非直线形绝缘沟槽114中产生缝隙128和空隙130。尽管在图6C中图解了空隙130，但是能够想到的是，在侧壁124之间可以不形成空隙，并且缝隙128沿着非直线形绝缘沟槽114的大体整个高度延伸。
[0048]在一个实施例中，在喉部116处，在侧壁124上的介电材料中没有间隙。因此，每个介电侧壁124的厚度必须大于喉部116的宽度的一半，以便确保没有间隙。
[0049]尽管热氧化在上文中被描述为用于利用介电材料填充沟槽，但是还能够使用诸如化学气相沉积(CVD)技术的其它适当的技术。
[0050]图6D-6G图解了示例性的表面调节步骤和金属图案形成步骤,所述示例性表面调节步骤和金属图案形成步骤能够在形成相对于衬底表面悬置的梁之前实施。特别地，在图6D中，为了移除缝隙128处的凹痕132，可以使该表面平坦化，以形成用于随后的光刻和沉积步骤的平坦表面136。在图6E中，第二光刻步骤打开过孔，以制备与下面的硅102接触。第二光刻步骤通过如下方式进行:曝光并在表面136上的抗蚀剂层142中形成过孔开口140的图案，并且将所述图案转移到下面的介电层138。在光刻之后，硅被植入在区域144中，以在介电层138的表面上在硅和金属层之间的欧姆接触。在硅被植入到区域144中之后，移除抗蚀剂142。
[0051]在图6F中，沉积例如铝的金属层148。金属覆盖介电材料138的表面136，并且均匀地覆盖在绝缘接合部120上。金属层148填充过孔(via) 140并且在区域144处接触硅的植入区域，从而将金属电连接到硅，以便形成欧姆接触。否则，金属层148通过介电层138与衬底硅102绝缘。在图6G中示出了第三光刻步骤(粗金属图案成形)。抗蚀剂层150喷涂到金属层148的顶部表面上。抗蚀剂形成图案，以提供不希望有金属的开口区域152。抗蚀剂中的开口 152通过湿法化学蚀刻或者反应离子蚀刻转移到金属层148。在氧化层138的表面136处停止蚀刻。移除开口 152处的金属使金属区域156与金属区域158在各个梁元件的顶部上分开。在微电子机械机构需要多个互连路径并且所述多个互连路径位于所述微电子机械结构上的情况下，这是非常重要的。在其它实施例中，可以省略或改变上文中描述的图6D-6G中的步骤中的任意一个。例如，尽管在上文中描述了粗金属图案成形，但是金属层148能够被形成图案并且蚀刻，以便限定金属轨迹，所述金属轨迹的宽度小于后续形成的梁的宽度。
[0052]最后，能够形成相对于衬底表面悬置的梁。图6H图解了形成相对于衬底表面悬置的梁的示例性方法。如图6H所示，能够使用抗蚀剂层160施加最后的第四光刻步骤，所述抗蚀剂层160被形成图案，以限定梁结构的阵列，梁结构的阵列连接起来以形成整个微结构。抗蚀剂图案可以被传递通过金属层148(如果使用粗金属图案形成的话，例如使用反应离子蚀刻)，然后被传递通过介电层138 (例如使用反应离子蚀刻)。继而，抗蚀剂层、金属层(如果使用粗金属图案成形的话)和介电层用作另一个深硅沟槽蚀刻的蚀刻掩模，其包围将形成有绝缘接合部120的梁结构。为了产生(或者释放)悬置在衬底表面上的梁166，钝化介电层沉积在晶片上并且沉积在深结构沟槽中。从沟槽底部移除介电层，并且实施各向同性的硅蚀刻，以便底切(undercut)梁结构并且产生在梁和衬底102之间在硅梁166下方延伸的腔168。通过接触区域144形成从金属区域或互连件156至硅梁166的远侧部分的电连接，从而允许硅梁连接到适当的电路，以在致动或者感测应用中用作电容器。
[0053]在另一个实施例中，非直线形绝缘沟槽114部分填充有介电材料，使得在非直线形绝缘沟槽114的介电侧壁124之间存在空隙。位于介电侧壁124之间的空隙能够由填充材料填充，所述填充材料可以例如是掺杂多晶硅或者无掺杂多晶硅或者任何其它适当的材料。例如，薄介电层能够形成在非直线形绝缘沟槽114中，从而在侧壁上的介电层之间留有空隙或者沟槽。然后，诸如多晶硅的填充材料能够形成在位于介电侧壁之间的空隙中，以填充绝缘沟槽114的其余部分。
[0054]尽管图3-9图解了包括非直线形绝缘接合部的单根释放的梁，但是应当理解的是，微机电系统装置可以由任意数量这样的梁制成，这些梁相互连接或者连接到衬底，以提供完整的装置功能。
[0055]具有带桥接部分的绝缘接合部的微机电系统装置
[0056]在另一个实施例中，微机电系统装置能够包括衬底、梁和绝缘接合部，所述绝缘接合部使梁的一部分与衬底电绝缘。绝缘接合部能够具有:第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分中的每一个均具有缝隙和空隙；和位于第一部分和第二部分之间的实心桥接部分。梁能够悬置在衬底表面上方。实心桥接部分能够通过增加梁的刚度来提高梁的机械特性。提高梁的刚度有助于防止梁断裂。
[0057]参照图10-13，其图解了具有带桥接部分390的绝缘接合部300的微机电系统装置100的示例性实施例，梁200能够悬置在衬底(未示出)表面上方。梁200能够具有远侧部分220和近侧部分240。近侧部分240能够机械连接到衬底，以便例如以悬臂的方式支撑梁200。梁200和衬底能够例如由硅或者其它适当的材料制成。
[0058]绝缘接合部300位于梁200的远侧部分220和近侧部分240之间。绝缘接合部300能够使梁200的远侧部分220与梁200的近侧部分240以及衬底电绝缘。绝缘接合部300能够具有第一部分360和第二部分380。第一部分360和第二部分380中的每一个均可以具有缝隙320和内部空隙340 (见图11，其图解了图10中的微机电系统装置100沿着线11-11获得的剖视图)。绝缘接合部300还能够具有桥接部分390。桥接部分390基本是实心的，桥接部分390不像在第一部分360和第二部分380那样具有内部空隙或者缝隙。绝缘接合部300能够由例如二氧化硅的介电材料制成。绝缘接合部300可以具有多于两个的绝缘接合部部分，例如当需要更宽的梁200时。
[0059]在一个实施例中，桥接部分390毗邻梁200的远侧部分220和近侧部分240。有利地，当梁200弯曲时，所产生的应变从近侧部分240通过实心桥接部分390传递至远侧部分220。因为应变行进通过桥接部分390而不是行进通过具有空隙340的第一部分360或者第二部分380，所以梁200更为坚固并且能够更好地避免断裂。
[0060]在一个实施例中，第一部分360和第二部分380的缝隙垂直于梁。例如，图10图解了这样的绝缘接合部300，所述绝缘接合部300具有第一部分360和第二部分380，所述第一部分360和第二部分380相互直线对准并且垂直于梁200。因此，第一部分360和第二部分380的缝隙320也垂直于梁200。在另一个实施例中，第一部分360和第二部分380的缝隙320平行于梁200。例如，图12图解了四条缝隙320，所述四条缝隙320平行于梁200延伸的方向。当需要更宽的梁时，可以包括额外的绝缘接合部部分。
[0061]在一个实施例中，绝缘接合部也可以包括多于两个的具有缝隙320的部分，例如三个部分、四个部分、五个部分等等。例如，图12图解了具有第一部分360、第二部分380、第三部分362和第四部分382的绝缘接合部300。桥接部分390位于每个部分之间，并且每个部分均具有缝隙320。
[0062]在一个实施例中，缝隙320能够具有线状或者直线状或者非线状，例如，T字状、工字状、弧形、波状、曲线状、任何其它非线状或者它们的任意组合。在另一个实施例中，缝隙320可以是线状或者非线状的任意组合。例如，缝隙320可以包括位于两个T字状缝隙的凸缘之间的线状缝隙。
[0063]图13图解了具有非直线状缝隙320的绝缘接合部300的示例。第一部分360和第二部分380均具有T字状的缝隙320，并且绝缘接合部300的桥接部分390位于缝隙320的平行于梁200的两个部分之间。
[0064]在另一个实施例中，绝缘接合部300还能够包括位于第一绝缘部分360和第二绝缘接合部部分380的空隙中的填充材料。填充材料例如可以是掺杂或者非掺杂多晶硅或者任何其它适当的填充材料。在一个实施例中，绝缘接合部300包括限定空隙的介电材料薄层和填充该空隙的填充材料。
[0065]在一个实施例中，制造如上所述的具有桥接部分的微机电装置的方法可以包括:在衬底中形成第一绝缘沟槽和第二绝缘沟槽；通过热氧化利用介电材料填充第一绝缘沟槽和第二绝缘沟槽；以及，形成梁，所述梁相对于衬底表面悬置。在热氧化之后，衬底的位于第一绝缘沟槽和第二绝缘沟槽之间的部分包括氧化物。
[0066]在一个实施例中，除了在衬底102中形成至少两个绝缘沟槽114之外，形成绝缘沟槽、通过热氧化利用介电材料填充绝缘沟槽以及形成相对于衬底表面悬置的梁的步骤基本与上文中参照图6A-6H所描述的一样。例如，在抗蚀剂106中限定至少两个沟槽图案110(例如使用任何适当的光刻技术)，将沟槽图案110转移到掩蔽层104，然后例如通过蚀刻在衬底102中形成绝缘沟槽114。在从上方观察时，沟槽图案110可以具有任何适当的形状，例如诸如直线的线状或者诸如弧形、工字状、波状、曲线状的非直线形形状或者任何其它适当的非直线形形状。图14-16图解了在衬底102中形成至少两个绝缘沟槽114的示例性实施例。
[0067]因此，当通过热氧化利用介电材料填充绝缘沟槽114时，位于每个绝缘沟槽114之间的衬底部分115 (图14-16)转变成氧化物，例如，当衬底是硅时转变成二氧化硅，以形成绝缘接合部300的桥接部分390。在一个实施例中，桥接部分390不具有缝隙320或者空隙340，这是因为如图11所示，位于每个绝缘沟槽114之间的整个衬底部分115都转变成氧化物，所述图11示出了图10中的绝缘接合部300沿着线11-11获得的剖视图。确定每个沟槽之间的宽度Wt，使得整个部分115都转变成氧化物，且同时也产生了允许容易地进行后续处理的布局。如果宽度Wt较大，则部分115将不会完全转变成氧化物，并且因为残留的传导硅缘，绝缘接合部300将不能起到电绝缘体的作用。然而，如果宽度Wt太小，则将限制氧化物的总量，从而产生使得后续处理难以进行并且使MEMS装置弱化的布局。
[0068]在一个实施例，悬置梁形成为使得绝缘接合部300的桥接部分390毗邻梁200的远侧部分220和近侧部分240。例如，在上文中在图6H中描述的第四光刻步骤中，抗蚀剂层160可以形成图案，以限定梁，所述梁与绝缘接合部的桥接部分390对准，并且梁图案能够转移到抗蚀剂层、金属层和介电层。因此，当例如通过各向同性的硅蚀刻从衬底释放梁200时，桥接部分390位于梁200的远侧部分220和梁200的近侧部分240之间。
[0069]图17A-17C图解了在制造如图12和15中所图解的微机电系统装置时形成绝缘沟槽和利用介电材料填充绝缘沟槽的实施例。如图17A所示，在抗蚀剂106中限定四个沟槽图案110 (例如使用任何适当的光刻技术)。沟槽图案110转移到掩蔽层104，然后在衬底102中形成绝缘沟槽114(例如通过蚀刻)。当从上方观察时，沟槽图案110可以具有直线或者线状，并且可以具有凹角侧轮廓或者其它适当的侧轮廓。在一个实施例中，各个绝缘沟槽114之间的部分115延伸至每个沟槽114的底部118，每个沟槽的所述底部118均通过各个沟槽114之间的部分115而分开。这种分开可以通过增加绝缘沟槽114之间的宽度Wt或者通过调整蚀刻使得绝缘沟槽114的底部118的宽度减小来实现。接下来，如图17C所示，通过热氧化利用介电材料填充绝缘沟槽114。衬底102的位于各个绝缘沟槽114之间的部分115转变成二氧化硅，以便形成绝缘接合部300的桥接部分390。因为每个部分115均延伸至绝缘沟槽114的底部118，因此桥接部分390延伸绝缘接合部300的整个高度，这增加了绝缘接合部300的整体强度。
[0070]在一个实施例中，绝缘沟槽114可以垂直于所形成的梁的方向，例如，图10中图解的装置100。在另一个实施例中，绝缘沟槽114可以平行于所形成的梁200的方向，例如，图12中图解的装置100。
[0071]在一个实施例中，制造具有桥接部分的绝缘接合部的方法还包括用填充材料填充由介电材料限定的空隙。填充材料可以例如是掺杂或者非掺杂的多晶硅或者任何其它适当的材料。例如，在绝缘沟槽114中可以形成薄介电层，从而在沟槽侧壁上的介电层之间留下空隙或者沟槽。然后，诸如多晶硅的填充材料可以形成在位于介电侧壁之间的空隙中，以填充绝缘沟槽114的剩余部分。
[0072]软件实现的示例
[0073]除了硬件实施上述微机电系统装置之外，还可以在软件中实施这种微机电系统装置，所述软件例如安装在计算机可使用(例如，可读)的介质中，所述计算机可使用的介质构造成存储软件(例如，计算可读的程序代码)。程序代码使得能够实施本发明的实施例，包括制造在此公开的微机电系统装置。
[0074]例如，这能够通过使用通用编程语言(例如C或者C++)、硬件描述语言(HDL，包括Verilog HDL、VHDL、Altera HDL (AHDL)等)或者其它可用的编程和/或简图捕捉工具(例如电路捕捉工具)实现。程序代码能够存储在任何已知的计算机可用的介质中，包括半导体、磁盘、光盘(例如CD-ROM、DVD-ROM)，并且作为计算机数据信号，所述计算机数据信号在计算机可使用(例如，可读)传输介质(例如，载波或者任何其它介质，包括数字、光学或者基于模拟的介质)中实施。这样，代码能够在通信网络中传输，所述通信网络包括互联网和内联网。应当理解的是，由上述系统和技术完成的功能和/或提供的结构能够在程序代码中实施，并且可以转换为作为制造微机电系统装置的一部分的硬件。
[0075]结论
[0076]尽管在上文中已经描述本发明的多种实施例，但是应当理解的是它们仅仅以示例的方式予以呈现而不作为限制。本领域中的技术人员应当理解的是，在不背离本发明的由随附权利要求限定的精神和范围的前提下可以对形式和细节作出多种改变。因此，本发明的广度和范围不应当受到上述示例性实施例中的任意一个的限制，而应当仅根据随后的权利要求和其等效物来限定。
[0077]应当理解的是，【具体实施方式】部分而不是
【发明内容】
和摘要部分意在于用于解释权利要求。
【发明内容】
和摘要部分可以阐述由本发明人想到的本发明的一个或多个但非全部示例性实施例，并且因此，
【发明内容】
和摘要部分并不旨在以任何方式限制本发明和随附权利要求。
【权利要求】
1.一种微机电装置，所述微机电装置包括: 衬底； 梁，所述梁相对于所述衬底的表面悬置，所述梁包括第一梁部分和第二梁部分；和位于所述第一梁部分和所述第二梁部分之间的绝缘接合部，所述绝缘接合部具有非直线形形状。
2.根据权利要求1所述的微机电装置，其中，所述非直线形形状是弧形、工字形或者波形。
3.根据权利要求1所述的微机电装置，其中，所述绝缘接合部包括介电材料。
4.根据权利要求3所述的微机电装置，其中，所述介电材料是二氧化硅。
5.根据权利要求3所述的微机电装置，其中，所述绝缘接合部还包括填充材料，所述填充材料位于由所述介电材料限定的空隙中。
6.根据权利要求5所述的微机电装置，其中，所述填充材料是掺杂或者不掺杂的多晶硅。
7.一种微机电装置，所述微机电装置包括: 衬底；梁，所述梁相对于所述衬底的表面悬置，所述梁包括第一梁部分和第二梁部分；和位于所述第一梁部分和所述第二`梁`部分之间的绝缘接合部，所述绝缘接合部具有第一绝缘接合部部分、第二绝缘接合部部分和第一实心桥接部分，所述第一实心桥接部分位于所述第一绝缘接合部部分和所述第二绝缘接合部部分之间，所述第一绝缘接合部部分和所述第二绝缘接合部部分中的每一个均具有缝隙。
8.根据权利要求7所述的微机电装置，其中，所述第一绝缘接合部部分和所述第二绝缘接合部部分中的每一个均还包括空隙。
9.根据权利要求7所述的微机电装置，其中，所述绝缘接合部还包括另外的实心桥接部分和具有缝隙的另外的绝缘接合部部分。
10.根据权利要求7所述的微机电装置，其中，所述第一实心桥接部分毗邻所述第一梁部分和所述第二梁部分。
11.根据权利要求7所述的微机电装置，其中，所述第一绝缘接合部部分的缝隙和所述第二绝缘接合部部分的缝隙垂直于所述梁。
12.根据权利要求7所述的微机电装置，其中，所述第一绝缘接合部部分的缝隙和所述第二绝缘接合部部分的缝隙平行于所述梁。
13.根据权利要求7所述的微机电装置，其中，所述第一绝缘接合部部分的缝隙和所述第二绝缘接合部部分的缝隙具有非直线形形状。
14.根据权利要求13所述的微机电装置，其中，所述非直线形形状是T字状。
15.根据权利要求7所述的微机电装置，其中，每个绝缘接合部部分均包括介电材料。
16.根据权利要求15所述的微机电装置，其中，所述介电材料是二氧化硅。
17.根据权利要求15所述的微机电装置，其中，所述绝缘接合部还包括位于每个绝缘接合部部分的空隙中的填充材料。
18.根据权利要求17所述的微机电装置，其中，所述填充材料包括掺杂或者不掺杂的多晶娃。
19.根据权利要求7所述的微机电装置，其中，所述第一绝缘接合部部分和所述第二绝缘接合部部分中的每一个均包括至少两个缝隙。
20.一种制造微机电装置的方法，所述方法包括: 在衬底中形成非直线形绝缘沟槽； 用介电材料填充所述非直线形绝缘沟槽；和 形成相对于所述衬底的表面悬置的梁，所述梁包括位于所述非直线形绝缘沟槽的一侧上的第一梁部分和位于所述非直线形绝缘沟槽的另一侧上的第二梁部分。
21.根据权利要求20所述的制造微机电装置的方法，其中，用介电材料填充所述非直线形绝缘沟槽包括热氧化所述衬底。
22.根据权利要求20所述的制造微机电装置的方法，其中，所述绝缘沟槽具有弧形、工字形或者波形。
23.根据权利要求20所述的制造微机电装置的方法，所述方法还包括用填充材料填充由所述介电材料限定的空隙。
24.根据权利要求23所述的制造微机电装置的方法，其中，所述填充材料是掺杂或者不掺杂的多晶硅。
25.一种制造微机电装置的方法，所述方法包括: 在衬底中形成第一绝缘沟槽和第二绝缘沟槽； 通过热氧化所述衬底来利用介电材料填充所述第一绝缘沟槽和所述第二绝缘沟槽，由此，所述衬底的位于所述第一 绝缘沟槽和所述第二绝缘沟槽之间的第一部分包括氧化物；和 形成相对于所述衬底的表面悬置的梁，所述梁具有位于所述第一绝缘沟槽和所述第二绝缘沟槽的一侧上的第一梁部分，并且具有位于所述第一绝缘沟槽和所述第二绝缘沟槽的另一侧上的第二梁部分。
26.根据权利要求25所述的制造微机电装置的方法，其中，所述第一绝缘沟槽和所述第二绝缘沟槽垂直于所述梁。
27.根据权利要求25所述的制造微机电装置的方法，其中，所述第一绝缘沟槽和所述第二绝缘沟槽平行于所述梁。
28.根据权利要求25所述的制造微机电装置的方法，所述方法还包括在所述衬底中形成另外的绝缘沟槽。
29.根据权利要求25所述的制造微机电装置的方法，其中，所述第一绝缘沟槽和所述第二绝缘沟槽具有非直线形形状。
30.根据权利要求29所述的制造微机电装置的方法，其中，所述非直线形形状是T字状。
31.根据权利要求25所述的制造微机电装置的方法，其中，所述衬底的位于所述第一绝缘沟槽和所述第二绝缘沟槽之间的部分毗邻所述第一梁部分并且毗邻所述第二梁部分。
32.根据权利要求25所述的制造微机电装置的方法，所述方法还包括用填充材料填充由所述介电材料限定的空隙。
33.根据权利要求32所述的制造微机电装置的方法，其中，所述填充材料是掺杂或者不掺杂的多晶硅。
34.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可读的存储介质，所述计算机可读的存储介质包含指令，如果在计算装置上执行所述指令，则所述指令限定微机电装置，所述微机电装置包括: 衬底； 梁，所述梁相对于所述衬底的表面悬置，所述梁包括第一梁部分和第二梁部分；和 位于所述第一梁部分和所述第二梁部分之间的绝缘接合部，所述绝缘接合部具有非直线形形状。
35.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可读的存储介质，所述计算机可读的存储介质包含指令，如果在计算装置上执行所述指令，则所述指令限定微机电装置，所述微机电装置包括: 衬底； 梁，所述梁相对于所述衬底的表面悬置，所述梁包括第一梁部分和第二梁部分；和 位于所述第一梁部分和所述第二梁部分之间的绝缘接合部，所述绝缘接合部包括第一绝缘接合部部分、第二绝缘接合部部分和实心桥接部分，所述实心桥接部分位于所述第一绝缘接合部部分和所述第二绝缘接合部部分之间，所述第一绝缘接合部部分和所述第二绝缘接合部部分中的每一个均具有 缝隙。
【文档编号】H01L21/762GK103459304SQ201280015633
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年2月13日 优先权日:2011年2月14日
【发明者】C·W·布莱克梅, S·G·阿达姆斯, A·S·霍金, K·J·林奇, A·A·沙哈 申请人:凯奥尼克公司