[發(fā)明專利]IV族襯底上的III-N MEMS結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580080280.4
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN107667069B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H·W·田;S·達(dá)斯古普塔;S·K·加德納;R·皮拉里塞泰;M·拉多薩夫列維奇;S·H·宋;R·S·周
• 申請（專利權(quán)）人: 英特爾公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;G01L1/18;G01L1/22
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;韓宏

公開了用于在IV族襯底(例如，硅、硅鍺或鍺襯底)上形成III族材料?氮化物(III?N)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)的技術(shù)。在一些情況下，該技術(shù)包括在襯底上、以及任選地在淺溝槽隔離(STI)材料上形成III?N層，然后通過蝕刻來釋放III?N層以形成懸置于襯底上方的III?N層的自由部分。該技術(shù)可以包括例如使用濕法蝕刻工藝，其選擇性地蝕刻襯底和/或STI材料，但不蝕刻III?N材料(或者以顯著地較慢的速率蝕刻III?N材料)。可以在III?N層上形成壓阻元件，例如，以檢測III?N層的自由/懸置部分中的振動或撓曲。因此，可以使用該技術(shù)來形成MEMS傳感器，例如，加速度計、陀螺儀和壓力傳感器。

背景技術(shù)

微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)涉及極小器件的技術(shù)，例如由尺寸為1微米(或更小)到100微米量級的部件構(gòu)成的器件。同樣，MEMS器件能夠從沒有移動元件的相對簡單的結(jié)構(gòu)，變化到具有例如在集成微電子器件控制下的多個移動元件的極復(fù)雜系統(tǒng)。典型地，MEMS器件具有至少一個有某種機(jī)械功能的元件，無論該元件是否能夠移動。MEMS器件被認(rèn)為是第一級封裝的管芯級部件，并且包括壓力傳感器、加速度計、陀螺儀、麥克風(fēng)、數(shù)字鏡面顯示器、微流體器件等。可以被定義為換能器的MEMS傳感器和致動器是將一種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量的器件。在MEMS傳感器的背景下，該器件通常將測量的機(jī)械信號轉(zhuǎn)換成電信號。基于MEMS的傳感器(例如，加速度計、陀螺儀、壓力傳感器等)用于很寬范圍的應(yīng)用中，例如在移動電子設(shè)備、汽車電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、無線設(shè)備、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、計算機(jī)外圍設(shè)備(例如，噴墨墨盒)用戶接口的領(lǐng)域中，并且一般用于檢測三維空間中的位移。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的各個實施例形成集成電路的方法。

圖2A-C、圖3A-C、圖4A-B、圖5、圖6A-C和圖7示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的各個實施例，在執(zhí)行圖1的方法時形成的示例結(jié)構(gòu)。需注意，圖2A-C、圖3A-C、圖4A-B和圖6A-C示出了集成電路結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D，而圖5和圖7示出了集成電路結(jié)構(gòu)的頂部正視圖。

圖8是透射電子顯微鏡(TEM)圖像，示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例形成的集成電路結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D。

圖9示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的各個實施例的移動計算平臺的片上系統(tǒng)(SoC)實施方式的功能方框圖。

圖10示出了根據(jù)本公開內(nèi)容各個實施例，以使用本文所公開的技術(shù)形成的集成電路結(jié)構(gòu)或器件實現(xiàn)的計算系統(tǒng)。

具體實施方式

公開了用于在IV族襯底(例如，硅、硅鍺或鍺襯底)上形成III族材料-氮化物(III-N)的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)的技術(shù)。根據(jù)實施例，該技術(shù)包括在襯底上以及任選地在淺溝槽隔離(STI)材料上形成III-N層，然后通過蝕刻釋放III-N層以形成懸置于襯底上方的III-N層的自由部分。在一些情況下，使用濕法蝕刻工藝，該工藝選擇性地蝕刻襯底和/或STI材料，但不蝕刻III-N材料(或者以顯著地較慢的速率蝕刻III-N材料)。可以在III-N層上形成壓阻元件，例如，以檢測III-N層的自由/懸置部分中的振動或撓曲。因此，可以使用該技術(shù)來形成MEMS傳感器，例如，加速度計、陀螺儀和壓力傳感器。根據(jù)本公開內(nèi)容，許多變型和配置將顯而易見。

總體概述

當(dāng)MEMS器件可以連同集成電路(例如，各種微電子器件)一起被并入硅(Si)襯底上時，例如，在片上系統(tǒng)(SoC)實施方式中，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的潛力增大了。此外，使用III族材料-氮化物(III-N)材料用于MEMS器件有特定益處。例如，氮化鎵(GaN)是一種高帶隙材料(帶隙為3.4eV)，其具有大的彈性模量、高的壓電和壓阻系數(shù)以及化學(xué)惰性，使得GaN對于MEMS器件應(yīng)用具有吸引力。然而，針對III-N MEMS器件的當(dāng)前方案不能與Si互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件集成于單個片上系統(tǒng)(SoC)實施方式中。