[發明專利]微機電系統裝置及其制造方法

在審

• 申請號: 202010589548.X
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN112141998A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 陳亭蓉
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/00;B81B7/02
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

一種微機電系統裝置及其制造方法，制造微機電系統裝置的方法包括在基底層上形成壓電薄膜及金屬薄膜的堆疊，其中壓電薄膜及金屬薄膜交替配置。方法亦包括在壓電薄膜及金屬薄膜的堆疊中形成第一溝槽。方法進一步包括在第一溝槽的側壁形成至少一個孔隙。此外，方法包括在至少一個孔隙中形成間隔結構。方法進一步包括在間隔結構的形成之后，在第一溝槽中形成接觸件。

技術領域

本公開是關于微機電系統裝置及微機電系統裝置的制造方法。

背景技術

半導體集成電路(integrated circuit，IC)產業經歷了快速的成長。在集成電路發展的過程中，普遍增加了功能密度(亦即，每個芯片面積的內連接裝置數量)，而減少了幾何尺寸(亦即，使用生產制程可創建的最小組件(或線路))。此種按比例縮小的制程通?？赏ㄟ^增加生產效率及減低相關成本來提供效益。然而，如此按比例縮小亦伴隨著并入此等集成電路的裝置設計及制造復雜性增加，且為了實現此等進步，裝置設計需要類似的發展。

隨著功能密度的演進，微機電系統(micro-electromechanical systems，MEMS)裝置的發展導致了全新的裝置及結構，此等裝置及結構的尺寸遠低于從前可達到的尺寸。微機電系統裝置為形成具有機械及電子特征的微結構的技術。微機電系統裝置可包括實現機械功能性的多個元件(例如，可移動元件)。此外，微機電系統裝置可包括各種感應器，此等感應器感應各種機械信號，例如壓力、慣性力等，并將機械信號轉換成相應的電子信號。

微機電系統應用包括運動感應器、壓力感應器、列印機噴頭等。其他微機電系統應用包括慣性感應器，例如用于量測線性加速度的加速度計，以及用于量測角速度的陀螺儀。此外，微機電系統應用可擴展到聲音應用，例如微機械超聲波換能器等。

發明內容

一種制造微機電系統裝置的方法，方法包括在基底層上形成壓電薄膜及金屬薄膜的堆疊，其中壓電薄膜及金屬薄膜以交替方式配置。方法包括在壓電薄膜及金屬薄膜的堆疊中蝕刻第一溝槽。方法包括在第一溝槽的側壁形成孔隙。方法包括在孔隙中形成間隔結構。方法包括在形成間隔結構之后，在第一溝槽中形成接觸件。

一種制造微機電系統裝置的方法，方法包括在基底層上沉積第一壓電薄膜，并在第一壓電薄膜的第一頂部部分中形成非晶形結構。方法包括在第一壓電薄膜的第一頂部部分上形成第一金屬薄膜，并圖案化第一金屬薄膜以暴露第一壓電薄膜的第一頂部部分。方法包括在第一壓電薄膜中蝕刻第一溝槽。方法包括在第一溝槽的側壁形成第一孔隙，其中第一孔隙位于第一頂部部分，并在第一孔隙中形成間隔結構。方法包括在第一溝槽中形成接觸件。

一種微機電系統裝置，包括基底層、形成在基底層上的壓電薄膜和金屬薄膜的堆疊、間隔結構和接觸件。壓電薄膜和金屬薄膜以交替方式配置。金屬薄膜各個包括相鄰于壓電薄膜的側壁的遠端部分，且金屬薄膜的遠端部分中至少一者不與壓電薄膜接觸。間隔結構相鄰于不與壓電薄膜接觸的遠端部分中至少一者。接觸件覆蓋壓電薄膜及金屬薄膜的堆疊的側壁并覆蓋基底層的一部分。

附圖說明

當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述中可以最好地理解本公開的各方面。應注意，根據工業中的標準方法，各種特征未按比例繪制。實際上，為了清楚地討論，可任意增加或減少各種特征的尺寸。

圖1是根據本公開的一些實施例，微機電系統裝置的截面圖；

圖2是根據本公開的一些實施例，圖1中所示微機電系統裝置的區域M1的放大截面圖；

圖3至圖10是根據本公開的一些實施例，在制造方法各個階段中微機電系統裝置的截面圖；

圖11是根據本公開的一些實施例，圖10中所示微機電系統裝置的區域M2的放大截面圖；

圖12和圖13是根據本公開的一些實施例，在制造方法各個階段中微機電系統裝置的截面圖；