[發明專利]微機電系統（MEMS）元件的用于改善可靠性的介電包覆

在審

• 申請號: 201711452186.4
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108264015A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: S·J·雅各布斯;M·N·斯櫻;K·J·泰勒
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;趙蓉民

本申請涉及微機電系統(MEMS)元件的用于改善可靠性的介電包覆。在所描述的示例中，一種形成微機電器件的方法包括：在襯底上形成(102)包括導電層的第一金屬層；在第一金屬層上形成(104)第一介電層，其中第一介電層包括一個或多個單獨的介電層；在第一介電層上形成(106)犧牲層；在犧牲層上形成(108)第二介電層；在第二介電層上形成(110)第二金屬層；以及移除(112)犧牲層以便在第二介電層與第一介電層之間形成間隔。移除犧牲層使得第二介電層能夠在至少一個方向上相對于第一介電層移動。

技術領域

本發明總體涉及微機電系統(MEMS)。

背景技術

MEMS器件的特征可能在于其小尺寸，因為大多數MEMS器件的尺寸在1mm以下，并且MEMS器件可用于打印機頭、微型熱交換器、高清投影儀、壓力傳感器和紅外應用。例如，在測試和操作期間，MEMS器件和射頻(RF)MEMS器件可表現出多種故障機制，包括介電充電、靜摩擦或粘附，以及磨損和碎片形成。出于可靠性考慮，此類故障可能妨礙和/或延遲RFMEMS器件的釋放(release)，因為故障機理可能在可靠性測試期間致使各種操作參數偏離規格。

發明內容

在所描述的示例中，一種形成微機電器件的方法包括：在襯底上形成包括導電層的第一金屬層；在第一金屬層上形成第一介電層，其中第一介電層包括一個或多個單獨的介電層；在第一介電層上形成犧牲層；在犧牲層上形成第二介電層；在第二介電層上形成第二金屬層；以及移除犧牲層以便在第二介電層與第一介電層之間形成間隔。移除犧牲層使得第二介電層能夠在至少一個方向上相對于第一介電層移動。

在另一個示例中，該方法還包括：經由原子層沉積(ALD)或等離子體增強型化學氣相沉積(PECVD)來形成第一介電層，以及經由原子層沉積(ALD)或等離子體增強型化學氣相沉積(PECVD)來形成第二介電層；以及在第一介電層上使用光致抗蝕劑來形成犧牲層。第一介電層包括第一層亞化學計量的氮化硅SiN_x。另外，第一介電層包括在第一層亞化學計量的氮化硅SiN_x上形成的第二層Al₂O₃。第二介電層包括Al₂O₃并且具有從1埃至500埃的厚度。在至少一個示例中，該方法還包括：在第一介電層上使用光致抗蝕劑來形成犧牲層，以及通過使用含氟等離子體的蝕刻來移除光致抗蝕劑。第二金屬層包括鋁鈦合金。第一金屬層還包括至少一個阻擋層，該至少一個阻擋層設置在導電層的第一側上、導電層的第二側上或導電層內。在一些示例中，在沒有阻擋層的情況下形成第一金屬層。

在另一個示例中，一種形成微機電器件的替代性方法包括：在襯底上形成包括導電層的金屬層；在第一金屬層上形成第一介電層，其中第一介電層包括第一多個通孔；在第一介電層上形成犧牲層；形成第二金屬層；移除犧牲層；以及在多個表面上形成第二介電層。多個表面包括第一介電層、第二金屬層的第一側和第二金屬層的第二側。在至少一個示例中，形成第二金屬層包括在第二金屬層中形成第二多個通孔，并且第二金屬層通過第二多個通孔與第一金屬層接觸。另外，該方法包括：經由原子層沉積(ALD)或等離子體增強型化學氣相沉積(PECVD)來形成第一介電層，以及經由原子層沉積(ALD)或等離子體增強型化學氣相沉積(PECVD)來形成第二介電層；以及在第二介電層上使用光致抗蝕劑來形成犧牲層，以及經由通過含氟等離子體的蝕刻來移除犧牲層。第一介電層包括亞化學計量的氮化硅SiN_x膜，第二介電層包括Al₂O₃并且具有從1埃至500埃的厚度，并且第二金屬層包括鋁鈦合金。