一種形成至少一個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）腔體（60b）的方法包括：在布線層（14）和襯底（10）上方形成第一犧牲腔體層（18）。該方法還包括在第一犧牲腔體層上方形成絕緣體層（40）。該方法還包括在絕緣體層上執(zhí)行反向鑲嵌回蝕刻工藝。該方法還包括平坦化絕緣體層和第一犧牲腔體層。該方法還包括將第一犧牲腔體層排放或剝離為MEMS的第一腔體（60b）的平面表面。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及制造方法，特別是涉及平面腔體微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)、制造和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的方法。
技術(shù)介紹
集成電路中所采用的集成電路開(kāi)關(guān)可以由固態(tài)結(jié)構(gòu)(例如，晶體管)或者無(wú)源布線 (MEMS)形成。因?yàn)镸EMS開(kāi)關(guān)的近乎理想的隔離以及其在IOGHz以及更高頻率上的低插入損耗(即阻抗)，所以通常采用MEMS開(kāi)關(guān)，MEMS開(kāi)關(guān)的近乎理想的隔離是將其用于功率放大器(PA)的模式轉(zhuǎn)換的無(wú)線通訊應(yīng)用的關(guān)鍵需求。MEMS開(kāi)關(guān)可用于多種應(yīng)用，主要為模擬和混合信號(hào)應(yīng)用。一個(gè)這樣的示例是移動(dòng)電話芯片，其包含用于為每個(gè)廣播模式調(diào)諧的電路和功率放大器(PA)。芯片上的集成開(kāi)關(guān)將PA連接到適當(dāng)?shù)碾娐罚瑥亩恍枰總€(gè)模式具有一個(gè) PA。取決于特定的應(yīng)用和工程標(biāo)準(zhǔn)，MEMS結(jié)構(gòu)可具有許多不同的形式。例如，MEMS可以由懸臂梁結(jié)構(gòu)的形式實(shí)現(xiàn)。在懸臂結(jié)構(gòu)中，通過(guò)施加致動(dòng)電壓(actuation voltage)將懸臂(一個(gè)端部固定的懸置電極)拉向固定電極。通過(guò)靜電力將懸置電極拉向固定電極所需的電壓稱為拉入電壓(pull-involtage)，其取決于幾個(gè)參數(shù)，包括懸置電極的長(zhǎng)度、懸置電極和固定電極之間的間隔或間隙以及懸置電極的彈簧常數(shù)，懸置電極的彈性常數(shù)是材料及其厚度的函數(shù)。可選擇地，MEMS梁可以為橋式結(jié)構(gòu)，其中兩個(gè)端部被固定。MEMS可采用多種不同工具以多種方式制造。然而，一般而言，采用這些方法和工具來(lái)形成具有微米級(jí)尺寸的小結(jié)構(gòu)，開(kāi)關(guān)尺寸約為5微米厚、100微米寬及200微米長(zhǎng)。此夕卜，用于制造MEMS的很多方法、即技術(shù)，是選自集成電路(IC)技術(shù)。例如，幾乎所有的MEMS都構(gòu)建在晶片上，并且實(shí)現(xiàn)在晶片的頂部上通過(guò)光刻工藝圖案化的材料薄膜中。具體而言，MEMS的制造采用三個(gè)基本的構(gòu)建階段(building block): (i )在襯底上沉積材料薄膜，(ii )通過(guò)光刻成像在上述膜的頂部上施加圖案化的掩模，以及(iii)相對(duì)于掩模，選擇性地蝕刻上述膜。例如，在MEMS懸臂式開(kāi)關(guān)中，固定電極和懸置電極通常米用一系列傳統(tǒng)的光亥IJ、蝕刻和沉積工藝制造。在一個(gè)示例中，在形成懸置電極后，一層犧牲材料(例如，由Microchem, Inc.制造的旋涂聚合物PMGI)沉積在MEMS結(jié)構(gòu)下方以形成腔體以及沉積在MEMS結(jié)構(gòu)上方以形成腔體。MEMS上方的腔體用于支撐蓋(例如，SiN圓頂)的形成，以密封MEMS結(jié)構(gòu)。然而，這造成幾個(gè)缺點(diǎn)。例如，已知使用諸如PMGI的旋涂聚合物形成的MEMS腔體是非平面的。然而，非平面的MEMS腔體帶來(lái)問(wèn)題，包括例如光刻聚焦深度的可變性以及因電介質(zhì)破裂引起的封裝可靠性。另外，使用旋涂聚合物形成的MEMS腔體需要在低溫下處理，以避免回流或者損壞聚合物；并且聚合物可能在排放后在腔體中留下有機(jī)(即含碳)殘留物。因此，現(xiàn)有技術(shù)中存在克服上述缺陷和限制的需要
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在本專利技術(shù)的第一方面中，一種形成至少一個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)腔體的方法包括在布線層和襯底上方形成第一犧牲腔體層。該方法還包括在第一犧牲腔體層上方形成絕緣體層。該方法還包括在絕緣體層上執(zhí)行反向鑲嵌回蝕刻工藝。該方法還包括平坦化絕緣體層和第一犧牲腔體層。該方法還包括將第一犧牲腔體層排放或剝離為MEMS的第一腔體的平面表面。在本專利技術(shù)的另一方面中，一種方法包括選擇下布線層上的布線之間的布線間隔。該方法還包括在襯底上形成具有選擇的布線間隔的布線。該方法還包括在布線上形成犧牲硅層。該方法還包括在犧牲硅層上形成絕緣體層。該方法還包括執(zhí)行反向鑲嵌工藝，使得絕緣體層的邊緣與犧牲硅層交疊。該方法還包括基于選擇的布線間隔而選擇平坦化絕緣體層和犧牲硅層的蝕刻速率。該方法還包括基于選擇的蝕刻速率而平坦化絕緣體層和犧牲硅層，從而最小化在犧牲硅層上形成的凹坑以及形成平坦化的犧牲硅層。該方法還包括在平坦化的絕緣體層和犧牲硅層上形成附加層，包括電極和通過(guò)通孔接觸平坦化的硅層的第二犧牲硅層。該方法還包括在附加層之一中提供排放孔，以暴露第二犧牲硅層。該方法還包括排放犧牲硅層和第二犧牲硅層，以至少形成下平面腔體和上腔體。在本專利技術(shù)的另一方面中，一種減少硅層中的凹坑的方法，該硅層用于MEMS結(jié)構(gòu)，該方法包括確定形成在硅層上的布線之間的間隔。該方法還包括蝕刻氧化物層達(dá)到預(yù)定量，以最小化硅層的可變性。在本專利技術(shù)的另一方面中，提供一種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可確實(shí)地實(shí)施在機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，用于設(shè)計(jì)、制造或測(cè)試集成電路。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)包括本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，一種編碼在機(jī)器可讀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)上的硬件描述語(yǔ)言(HDL)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)包括在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中處理時(shí)產(chǎn)生MEMS的機(jī)器可執(zhí)行表示的元件，其包括本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，提供一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的方法，用于產(chǎn)生MEMS的功能設(shè)計(jì)模型。該方法包括產(chǎn)生MEMS的結(jié)構(gòu)元件的功能表示。在具體方面中，提供一種在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中用于產(chǎn)生MEMS的功能設(shè)計(jì)模型的方法。該方法包括產(chǎn)生在下布線層和襯底上方的犧牲腔體層的功能表示，下布線層在相鄰的布線之間具有選擇的間隔。該方法還包括產(chǎn)生在犧牲腔體層上方的絕緣體層的功能表示。該方法還包括產(chǎn)生采用在絕緣體層上方形成的抗蝕劑的反向鑲嵌工藝的功能表示。該方法還包括產(chǎn)生平坦化工藝的功能表示，所述平坦化工藝用于平坦化絕緣體層和犧牲腔體層，以形成MEMS的下腔體的平面表面。在本專利技術(shù)的另一方面中，一種平面微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括具有平面上表面的下腔體。該結(jié)構(gòu)還包括具有平面上表面的上腔體。該結(jié)構(gòu)還包括通孔，將上腔體連接至下腔體。該結(jié)構(gòu)還包括電極，該電極形成在上腔體和下腔體中，電極用作MEMS結(jié)構(gòu)的梁。該結(jié)構(gòu)還包括固定布線，該固定布線形成在梁下方的下腔體中。附圖說(shuō)明在以下詳細(xì)說(shuō)明中，通過(guò)本專利技術(shù)示例性實(shí)施例的非限定示例，參考所附的多個(gè)附圖描述本專利技術(shù)。圖I至圖23和圖26至圖33示出了根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的各種結(jié)構(gòu)和相關(guān)處理步驟；圖24a至圖24f示出 了采用根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例所示的工藝制造的MEMS裝置的頂部結(jié)構(gòu)圖；圖25示出了幾個(gè)形貌圖(即原子力顯微鏡數(shù)據(jù))，示出了硅凹坑(divot)深度與氧化物拋光的數(shù)據(jù)；圖34是半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、制造和/或試驗(yàn)中采用的設(shè)計(jì)過(guò)程的流程圖；以及圖35a示出了根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的減小或消除沉積硅中的氧化物接縫(由于引入形貌)的結(jié)構(gòu)和工藝(與示出氧化物接縫的圖35b相比)。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和制造方法，特別是涉及平面腔體(例如，平坦或平面的表面)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)、制造和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的方法。有利地，形成結(jié)構(gòu)的方法減少M(fèi)EMS結(jié)構(gòu)上的總應(yīng)力，并且減少M(fèi)EMS裝置的材料可變性。在實(shí)施例中，形成平面(例如，平坦或平面的表面)MEMS裝置的結(jié)構(gòu)和方法采用犧牲層來(lái)形成與MEMS梁相鄰的腔體。在進(jìn)一步實(shí)施例中，采用反向鑲嵌工藝形成兩級(jí)MEMS腔體，以形成平面(例如，平坦或平面的表面)結(jié)構(gòu)。除其它裝置之外，本專利技術(shù)的MEMS結(jié)構(gòu)例如可用作單線或雙線梁接觸開(kāi)關(guān)、雙線梁電容器開(kāi)關(guān)或者單雙線梁氣隙電感器。圖I示出了根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的起始結(jié)構(gòu)和相關(guān)處理步驟。在接下來(lái)的幾組段落中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)是MEMS電容器開(kāi)關(guān)，雖然所述方法和結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用于其它MEMS開(kāi)關(guān)，例如不采用MEMS電容器電介質(zhì)的歐姆接觸開(kāi)關(guān);MEMS加速本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：RT赫林，CV揚(yáng)斯，AK斯坦珀，EJ懷特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司，
類型：
國(guó)別省市：
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