[發明專利]多晶立方相碳化硅微機電系統諧振器件及其制作方法

無效

• 申請號: 200710178327.8
• 申請日: 2007-11-28
• 公開（公告）號: CN101447775A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 王亮;寧瑾;孫國勝;王雷;趙萬順;趙永梅;劉興昉
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H03H9/17
• 分類號: H03H9/17;H03H3/02;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，具體涉及一種立方相碳化硅材料微機電系統諧振器件及其制作方法。

背景技術

射頻微電子機械系統是近年出現的新研究領域，利用微機電系統技術制作各種用于無線通訊的射頻器件或系統，包括各種無源器件如：片上高品質因子值諧振器，濾波器，微開關，微型天線以及電感、電容等。射頻微電子機械系統技術可望實現無源器件和集成電路的高度集成，使制作集信息采集、處理、傳播于一體的系統集成芯片成為可能。

目前在國際上半導體硅是射頻微電子機械系統制造的主要材料之一，但是硅器件難以在高于250℃的溫度下運行，因此在高溫場合直接使用硅器件是不現實的。并且硅器件不適于在強的輻射環境以及強腐蝕環境等惡劣的條件下工作。

具有閃鋅礦結構的立方相碳化硅材料因高熔點、高熱導率、高臨界擊穿電場等優異的物理和電學性質，成為高溫器件的首選材料。Sundararajan等人的研究表明立方相碳化硅薄膜具有理想的微米/納米機械及摩擦特性，另外，立方相碳化硅薄膜還具有高硬度和高楊氏模量等優點，其高楊氏模量特性使立方相碳化硅射頻微電子機械系統器件與相同結構尺寸的硅器件和鎵砷器件相比具有更高的工作頻率。加之可以在硅襯底上低成本生產，這為立方相碳化硅在高溫、輻射、腐蝕等苛刻環境下具有強適應性的射頻微電子機械系統器件開辟了廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種立方相碳化硅材料微電子機械系統諧振器件及其制作方法，所述器件為一種靜電感應激勵方式的諧振器件，振動模式為橫向振動和縱向振動。當輸入激勵信號頻率與器件的固有頻率接近時器件發生振動，當激勵信號頻率與器件諧振頻率一致時器件振動幅度最大。本器件輸出端可以通過檢測電容信號的變化得到器件的諧振頻率，諧振時器件輸出端的感應信號最強，并且輸出端感應信號的頻率與器件振動頻率相一致，從而起到信號選頻作用。具體包括：

一種立方相碳化硅材料微機電系統諧振器件，其特征在于，所述諧振器件是一種靜電感應激勵方式的諧振器，振動模式為橫向振動和縱向振動，其包括：

一襯底10；

制作在襯底10上的第一隔離層11；

制作在第一隔離層11上的第二隔離層12；

制作在第二隔離層12上的一犧牲層13；

制作在犧牲層13上的一工作材料層14；

制作在工作材料層14的一歐姆接觸電極15，其面積小于工作材料層。

進一步，所述襯底10為硅、或為藍寶石、或為碳化硅、或為氮化鎵、或為砷化鎵材料。

進一步，所述第一隔離層11為二氧化硅、或為硅、或為多晶硅、或為氮化硅材料，其厚度為300納米～2000納米。

進一步，所述第二隔離層12為氮化硅、或為二氧化硅、或為硅、或為多晶硅材料，其厚度為100納米～400納米。

進一步，所述犧牲層13為二氧化硅材料、或為磷硅玻璃材料、或為硼硅玻璃材料，或為聚酰亞胺材料，其厚度為1微米～6微米。

進一步，所述工作材料層14為立方相多晶碳化硅、或為立方相非晶碳化硅、或為立方相單晶碳化硅材料。

進一步，所述歐姆接觸電極15為鎳、或為鋁、或為金、或為鈦、或為鋁/鈦、或為鉑材料。

進一步，所述工作材料層14結構為交叉手指狀結構或者平板結構，振動模式為橫向振動或者縱向振動。

一種立方相碳化硅材料微機電系統諧振器件的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)在襯底10上利用熱氧化設備或薄膜沉積設備生長第一隔離層11；

2)在第一隔離層11上利用薄膜沉積設備生長第二隔離層12；

3)在第二隔離層12上利用薄膜沉積設備生長犧牲層13；

4)在犧牲層13上利用薄膜沉積設備生長工作材料層14；

5)在工作材料層14上利用濺射設備或蒸發設備制作歐姆接觸電極15；

6)利用半導體刻蝕設備形成工作材料層14的形狀；

7)利用半導體刻蝕設備或者濕法腐蝕工藝、設備去除犧牲層13；

8)進行管芯分割，最后封裝在管殼上，制成立方相碳化硅材料微機電系統諧振器件。