[發明專利]微機械結構和用于制造微機械結構的方法

有效

• 申請號: 201880070217.6
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN111315916B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: B·維森特
• 申請（專利權）人: 史派克托里提克有限公司
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/34;H01L21/02;H01L37/02;H01L41/316;C23C28/04
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 桑傳標

本發明涉及一種微機械結構，該微機械結構包括：基板(1)；粘附層(3)，所述粘附層(3)沉積在所述基板(1)上；第一金屬層(4)，所述第一金屬層(4)沉積在所述粘附層(3)上；鐵電層(5)，所述鐵電層(5)沉積在所述第一金屬層(4)上且具有鋯鈦酸鉛，并且所述鐵電層(5)的鉛濃度隨著與所述第一金屬層(4)的距離的增大而以階梯式降低，以使得所述鐵電層(5)具有多個再生層(13)，各再生層(13)中的鉛濃度分別是均勻的；以及第二金屬層，所述第二金屬層沉積在所述鐵電層(5)上。

說明書

本發明涉及一種微機械結構和用于制造微機械結構的方法。

鐵電層可以應用于不同的應用領域，因此可以利用鐵電層的介電、壓電和/或熱電性能。鐵電層的典型應用是電容器、致動器、存儲介質或熱電探測器。

由于氣相沉積工藝具有高度的再現性，鐵電層通常通過氣相沉積工藝來制造。例如，氣相沉積工藝可以采用化學蒸汽沉積(CVD，chemical vapour deposition)方法或物理蒸汽沉積(PVD，physical vapour deposition)方法。例如，氣相沉積工藝或濺射法可以用于PVD工藝。

用于鐵電層的特征參數是其壓電系數或其熱電系數。壓電系數描述了鐵電層從電能到機械能的轉換效率，熱電系數描述了鐵電層從電磁輻射能到電能的轉換效率。

例如，熱電層可以是鋯鈦酸鉛(PZT)。如果鋯鈦酸鉛通過PVD工藝沉積在硅片上，人們會注意到鐵電層的厚度和熱電系數隨著晶片變化。這可能會導致其中涂覆有PZT的晶片的一部分不適合于所需的應用，例如，由于熱電系數不夠高。這導致必須將晶片的該部分作為廢棄物進行清理，而這降低了PVD工藝的產量。

因此，本發明的目的是提供一種微機械結構和用于制造微機械結構的方法，用于降低鐵電層的熱電系數隨基板的變化。

根據本發明的微機械結構包括：基板；粘附層，該粘附層沉積在基板上；第一金屬層，該第一金屬層沉積在粘附層上；鐵電層，該鐵電層沉積在第一金屬層上并且包括鋯鈦酸鉛；以及第二金屬層，該第二金屬層沉積在鐵電層上，其中，鐵電層的鉛濃度隨著與第一金屬層的距離的增大而以階梯式降低，以使得鐵電層包括多個再生層(Teilschicht)，其中各再生層中的鉛濃度分別是均勻的。

因此，令人驚訝地發現，根據本發明的微機械結構中鐵電層的熱電系數的變化基本上較小，就好像整個鐵電層中的鉛濃度是均勻的一樣。因此，在制造根據本發明的微機械結構的過程中，有益的是，將不得不被清理廢的棄物產生的較少或不會產生這種廢棄物。

優選地，再生層的厚度為100nm至900nm，特別為400nm至600nm，尤其為500nm。在這些厚度時，鐵電層的厚度和熱電系數的變化特別小。

優選地，鐵電層的厚度為200nm至5000nm。在這些厚度時，鐵電層的厚度和熱電系數的變化特別小。

優選地，鐵電層具有高于1.5*10^-4C/(m²K)、特別是高于2.0*10^-4C/(m²K)的熱電系數。

優選地，在鐵電層中，對于鉛濃度c(Pb)，鋯濃度c(Zr)和鈦濃度c(Ti)來說：c(Pb)/(c(Zr)+c(Ti))為0.9至1.0，c(Zr)/(c(Zr)+c(Ti))為0.1至0.3。利用這些值有助于獲得高的熱電系數，同時所獲得的熱電系數的變化特別小。

優選地，微機械結構為紅外光傳感器。可選地或另外地，微機械結構為致動器。

在根據本發明的用于制造微機械結構的方法中，鐵電層通過濺射工藝、特別是通過共焦濺射工藝來沉積的。