[發(fā)明專利]通過引入碳阻擋減小MEMS靜摩擦

有效

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• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103864006A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·B·蒙特茲;R·F·斯蒂姆勒
• 申請（專利權(quán)）人: 飛思卡爾半導(dǎo)體公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 郭思宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及微機電系統(tǒng)（MEMS）的制造。更具體地說，涉及在形成MEMS器件期間通過碳阻擋層來減小MEMS器件中的靜摩擦。

背景技術(shù)

微機電系統(tǒng)（MEMS）器件是提供了有低于100微米尺寸特性的移動部件的微機電器件。這些移動部件均使用微加工技術(shù)形成。MEMS器件有孔、腔、通道、懸臂、膜等等。這些器件通常是基于硅材料，并使用各種技術(shù)來形成物理結(jié)構(gòu)以及釋放該結(jié)構(gòu)用于移動。

靜摩擦力通常是MEMS器件經(jīng)常發(fā)生的靜摩擦力。雖然任何立體物不滑動地彼此擠壓需要一些力（靜摩擦）的閾值來克服靜態(tài)結(jié)合，生成這種力的機制對于MEMS器件可以是不同的。當(dāng)帶有低于微米范圍內(nèi)的面積的兩個表面極為接近時，由于靜電和/或范德華力，表面可能會附著在一起。在這個規(guī)模的靜摩擦力也可與氫鍵或表面上的殘留污染相關(guān)聯(lián)。

對于MEMS器件，例如加速計，例如超程停止的表面在器件設(shè)計極限使用期間或在器件制造期間可以極為接近或接觸。在那些情況下，靜摩擦力可以導(dǎo)致MEMS器件部件（例如，蹺蹺板加速計機制）在適當(dāng)位置凍結(jié)，并變得不可用。避免這種極為接近的行程或接觸的傳統(tǒng)方法包括增加彈簧常數(shù)以及增加MEMS器件的各部分之間的距離。但是，這些方法可以降低器件對加速度的靈敏度，因此降低了MEMS器件的效用。因此，期望提供一種機制以用于減少MEMS器件的靜摩擦相關(guān)的相互作用，而不降低MEMS器件的靈敏度。

附圖說明

通過參照附圖，本發(fā)明可被更好的理解，并且其多個目的、特征，以及優(yōu)點對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說會非常清楚。

圖1是示出本領(lǐng)域中已知的加速計的橫截面圖的簡化方框圖。

圖2是示出在制作階段期間，位于MEMS加速計的末端的行程停止區(qū)域的橫截面圖的封閉的簡化方框圖。

圖3是示出在沉積第二多晶硅層之后的制作階段期間的行程停止區(qū)域的橫截面圖的簡化方框圖。

圖4是示出在可以在使用加速計期間或移除犧牲層期間發(fā)生的位置移除犧牲層之后的行程停止區(qū)域的橫截面圖的簡化方框圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例，示出在處理步驟期間的行程停止區(qū)域的橫截面圖的簡化方框圖。

圖6A、圖6B、圖7A、圖7B是根據(jù)本發(fā)明的實施例，示出通過包含阻擋層，對擴散到多晶硅層的碳的影響的示例二次離子質(zhì)譜測定法（SIMS）深度分辨率分布圖。

除非另有說明，不同附圖中使用的相同參考符號表示指示相同的物件。附圖不一定按比例繪制。

具體實施方式

本發(fā)明的實施例提供了一種用于通過減少源自基于TEOS的硅氧化膜的碳的數(shù)量來減小MEMS器件中的靜摩擦的機制，其中所述膜在制作期間可以在多晶硅表面上累積。在本發(fā)明的實施例中，碳阻擋材料膜在MEMS器件中的一個或多個多晶硅層和基于TEOS的氧化硅層之間沉積。該阻擋材料防止碳擴散到所述多晶硅，從而減少了在多晶硅表面上碳的累積。通過減少碳的累積，由于碳的存在造成的靜摩擦機率同樣被減小。

圖1是示出本領(lǐng)域中已知的蹺蹺板加速計的橫截面圖的簡化方框圖。加速計包括帶有絕緣層120的襯底110。襯底110可以例如是硅晶圓以及絕緣層120可以例如是氧化硅或氮化硅。在某些情況下，絕緣層120可以從襯底110熱生長或絕緣層可以被沉積。

固定電極130和135，連同行程停止區(qū)域140和145，形成于絕緣層120的頂部上。形成固定電極130和135的層以及行程停止區(qū)域140和145通常是多晶硅，并通過使用常規(guī)技術(shù)，包括應(yīng)用所需的圖案被形成。形成固定電極的層和行程停止區(qū)域也可替代地是非晶硅、氮化物、含有金屬的材料、另一種合適的材料等等，或它們的任意組合。介電層150被形成以將電極和行程停止區(qū)域與MEMS加速計的其它元件電隔離開。介電層150可以由多種材料，包括，例如，氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅等制成。