[發明專利]微機械開關低應力氮氧化硅橋膜的制備方法

無效

• 申請號: 200710176081.0
• 申請日: 2007-10-19
• 公開（公告）號: CN101159199A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 劉澤文;胡光偉;劉理天;李志堅
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01H49/00
• 分類號: H01H49/00;B81C5/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于半導體器件及集成電路制作技術領域，特別涉及射頻微機械串聯接觸式開關的制作方法，旨在降低開關的驅動電壓。

背景技術

在射頻微機械開關中，串聯接觸式介質橋開關是其中重要的一類。使用介質制作開關橋膜，可以自然獲得上電極和接觸金屬之間的電學隔離。作為開關的關鍵功能部件，介質橋膜的應力是影響器件性能，尤其是開關驅動電壓的重要因素。一般而言，介質橋具備一定低值的張應力是理想狀態：張應力過大，會導致驅動電壓過高，甚至引起橋膜破裂而失效；應力為零，或者呈現為壓應力，可能使橋膜在沒有外加驅動時塌陷而導致器件失效。

等離子增強化學氣相淀積(PECVD)法由于具有淀積溫度低、淀積膜針孔密度小、均勻性好、臺階覆蓋性好等優點，是制備開關介質橋膜的首選工藝。然而PECVD生成的薄膜，大多呈現較大的應力值，例如生成的氮化硅薄膜具有較大的張應力，而氧化硅薄膜具有較大的壓應力。因此如何控制薄膜應力成為決定開關驅動電壓的關鍵因素。

目前常用方法是多層復合膜法，其結構如圖1所示，具體制作方法如下：

在微機械開關制備介質橋膜過程中，用PECVD方法先淀積一層張應力的氮化硅層a，再淀積一層應應力的氧化硅層b，然后淀積一層張應力的氮化硅層a。

它通過多層膜間的應力平衡來達到多層膜整體低應力的目的。但是，這種方法需要多次淀積，增加了工藝的復雜性，而且多層膜間的應力平衡點不容易精確控制。

發明內容

本發明的目的是克服已有技術之不足，提出微機械開關低應力氮氧化硅橋膜的制備方法，在保證工藝簡單的基礎上，得到低應力的單層介質橋膜，降低開關的驅動電壓。

本發明的制備方法如下：

在制備微機械開關的介質橋膜的步驟中，采用等離子增強化學氣相淀積(PECVD)方法，在常規的工藝條件下(包括淀積溫度、射頻功率、頻率等其他工藝條件不變)，通過調節反應氣體流量比，一次淀積制備出氮氧化硅介質層，所述的反應氣體由硅烷、氨氣和氧化二氮組成。

所述調節反應氣體流量比為5-15％硅烷(氬氣稀釋)∶氨氣∶氧化二氮＝25-40∶8-16∶5-10sccm(每分鐘標準毫升，氮氣標定)。

本發明的理論依據是：在常規工藝條件下，PECVD生成的氮化硅薄膜具有較大的張應力，而氧化硅薄膜具有較大的壓應力。因此，適當調節淀積過程中氮和氧的成分，生成氮氧化硅，可得到低壓力的介質薄膜。

本發明的特點及有益效果：

采用上述方法，可以通過一次淀積的方法得到低應力的開關橋膜，在保證工藝簡單的基礎上，降低開關的驅動電壓。

附圖說明

圖1為已有制備開關介質橋膜常用多層復合膜法結構示意圖。

圖2為制作本發明的氮氧化硅橋膜的微機械串聯接觸式開關的一種實施例流程圖。

圖2(1)為氧化后的剖面圖

圖2(2)為制備凸點后的剖面圖

圖2(3)為濺射銅種籽層后的剖面圖

圖2(4)為電鍍后的剖面圖

圖2(5)為濺射金后的剖面圖

圖2(6)為正膠剝離后的剖面圖

圖2(7)為去除剩余種籽層后的剖面圖

圖2(8)為形成下電極上絕緣層后的剖面圖

圖2(9)為旋涂并固化犧牲層后的剖面圖

圖2(10)為濺射金層并淀積氮氧化硅層后的剖面圖

圖2(11)為氮氧化硅層、金層刻蝕成帶孔橋膜后的剖面圖

圖2(12)為側向鉆蝕法刻蝕金層的剖面圖

圖2(13)為釋放犧牲層后的剖面圖

具體實施方式

本發明的微機械開關低應力氮氧化硅橋膜的制備方法結合附圖及實施例詳細說明如下：

在制備微機械開關的介質橋膜的步驟中，采用PECVD(等離子增強化學氣相淀積)方法，采用常規的工藝條件(即淀積溫度、射頻功率、頻率等其他工藝條件)的情況下，調節反應氣體(硅烷、氨氣、氧化二氮)流量比，一次淀積制備出氮氧化硅介質層；所述反應氣體及流量比為：用氬氣稀釋成5-15％的硅烷∶氨氣∶氧化二氮＝(25-40)∶(8-16)∶(5-10)sccm(每分鐘標準毫升，氮氣標定)。

實現本發明的低應力氮氧化硅橋膜的制備方法可結合已有的串聯接觸式介質橋開關的制備方法及各制備步驟，只需將已有的制備介質橋膜的步驟用本發明方法取代即。也可以對其它制備步驟進行改進，以取得更加理想的效果。