專利名稱：微機(jī)電系統(tǒng)器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-MechanicalSystem，簡稱MEMS) 器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
MEMS包括形成在基板上的集成微型器件，如機(jī)械、光學(xué)和熱傳感部件，該基板是由 固態(tài)材料制成的單層或復(fù)合層。MEMS可以使用現(xiàn)有的晶片批量處理技術(shù)制造，以便在固態(tài) 基板(如硅晶片)上形成上述微型器件，這些微型器件的尺寸從納米級(jí)到毫米級(jí)。這些MEMS 器件用于在微尺寸上進(jìn)行傳感控制，并發(fā)揮各種機(jī)械、光學(xué)或化學(xué)功能，既可以作為獨(dú)立的 單個(gè)單元發(fā)揮作用，也可以制成陣列，在微尺寸內(nèi)協(xié)同產(chǎn)生總體效果。這種MEMS器件可以 應(yīng)用于但不限于加速度計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器、化學(xué)和流量傳感器，微型光學(xué)器件、光學(xué) 掃描儀、液體流量控制器件、化學(xué)傳感和化學(xué)運(yùn)載系統(tǒng)以及生物傳感器等。進(jìn)一步地，多個(gè)MEMS器件可以在統(tǒng)一的處理中與支持集成電路(Integrated Circuit，簡稱IC)器件一起制造同一個(gè)半導(dǎo)體基板上形成集成硅器件，即集成MEMS。這 種位于一個(gè)單一芯片解決方案中的集成MEMS與獨(dú)立MEMS和支持IC相分享的傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 相比，不僅大大減小了尺寸、重量及功耗，而且還提高了應(yīng)用系統(tǒng)的性能。MEMS器件的制造過程與IC的制造過程具有許多相同的處理步驟。尤其是形成 MEMS器件的過程會(huì)涉及到在基板表面(如硅晶片表面)沉積及使固態(tài)薄膜形成圖案，從而 制造出復(fù)雜的微型器件。這種固態(tài)薄膜材料可以使用但不限于二氧化硅、氮化硅、(多) 晶硅，無定形硅、鋁、銅、難熔金屬及其氧化物或氮化物等。然而，為使MEMS器件實(shí)現(xiàn)一定程度的機(jī)械、光學(xué)和熱的功能，需要空間分離所選 的用在MEMS器件中的微型構(gòu)造單元，以便在被分離元件和其他元件之間形成空隙或空腔。 通過對(duì)MEMS器件中的微型構(gòu)造單元進(jìn)行分離，能夠達(dá)到所需的一定程度的機(jī)械、熱、化學(xué) 或光學(xué)功能。例如，許多MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器包含兩個(gè)或更多空間分離且能夠相對(duì)移動(dòng)的微型 構(gòu)造單元。在許多MEMS器件中，空腔和懸空結(jié)構(gòu)單元僅需要通過晶片級(jí)微加工處理進(jìn)行制 造。在MEMS器件中的頂部構(gòu)造單元和底部構(gòu)造單元之間形成空隙或空腔的常用辦法是選 擇性地刻蝕固體犧牲層或單元。先將這種犧牲層形成在底部構(gòu)造單元上，然后作為下部物 理支撐基底實(shí)現(xiàn)對(duì)頂部構(gòu)造單元進(jìn)行沉積和形成圖案。在沉積犧牲層并形成頂部構(gòu)造單元之后，該犧牲層被最終選擇性地從頂部構(gòu)造單 元去除，完全去除或部分去除。通常，這種犧牲層的去除處理包括兩種濕刻和干刻。犧牲 層的濕刻去除處理中，微型結(jié)構(gòu)與載體晶片被浸入或暴露于液體化學(xué)浴液中，該浴液中包 含足夠的刻蝕劑，用于溶解或去除犧牲層。這種方法對(duì)于在幾十或幾百微米的大尺寸上形 成空腔或切口非常有效。在更小尺寸上，存在諸多缺點(diǎn)，從而限制了犧牲層的濕刻去除處理 在具有高精度和高器件密度的MEMS構(gòu)造單元微加工方面的應(yīng)用，且難以與主流IC制造過 程相兼容。為了克服這些缺點(diǎn)和限制，干刻處理通常使用氣體作為主要的刻蝕劑，而不需要濕的化學(xué)試劑或浴液，與濕刻處理相比具有較低的破壞性，因此允許在基板表面形成更小 的更精密的結(jié)構(gòu)，從而降低結(jié)構(gòu)受損的風(fēng)險(xiǎn)。形成犧牲層以及采用具有較佳刻蝕選擇性的干刻去除方案時(shí)被開發(fā)出來并應(yīng)用 于MEMS器件的制造過程中。一種有報(bào)導(dǎo)的方案是采用光刻膠作為犧牲層，先沉積頂部構(gòu)造 單元并對(duì)其形成圖案，然后干刻去除下部，通過氧氣離子灰化部分暴露作為犧牲層的光刻 膠層。但使用光刻膠作為犧牲層的缺點(diǎn)在于對(duì)于頂部構(gòu)造單元的機(jī)械支撐力較差、對(duì)于進(jìn) 行薄膜處理的溫度耐受性較低、以及會(huì)產(chǎn)生殘留化學(xué)氣體溢出等。在現(xiàn)有技術(shù)中可用作犧 牲層的其他無機(jī)材料可以解決光刻膠產(chǎn)生的上述問題，但這些材料均為異種材料或者其干 刻去除處理在滿足給定選擇性要求的前提下不能與IC加工過程相兼容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種MEMS器件及其制造方法，通過使用多層堆疊碳膜作為犧牲層在 固態(tài)基板上形成懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)。本發(fā)明一實(shí)施例提供一種MEMS器件，包括位于基板上方的懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)，其 特征在于所述懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)包括錨定部，接合于所述基板的頂表面上；懸空部，位于所述基板的頂表面上方，具有與所述基板相平行的基面，該基面與所 述基板的頂表面之間具有基本間隙；其中，所述懸空部包括第一凹部，與所述基板的頂表面之間具有第一垂直間隙，所 述第一垂直間隙小于所述基本間隙。本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種制造上述MEMS器件的方法，其中該方法包括在基板上沉積第一碳膜；對(duì)所述第一碳膜進(jìn)行光刻構(gòu)圖，以去除該第一碳膜上與懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)的第一 凹部對(duì)應(yīng)的第一犧牲預(yù)去除部；在進(jìn)行光刻構(gòu)圖后的所述第一碳膜上共形地沉積第三碳膜；對(duì)所述第三碳膜進(jìn)行光刻構(gòu)圖，以形成一開孔，暴露所述基板的錨定部；在所述第一碳膜及第三碳膜形成的堆疊結(jié)構(gòu)上沉積并光刻構(gòu)圖所述懸空薄膜微 型結(jié)構(gòu)；去除所述第一碳膜及第三碳膜。本實(shí)施例通過采用碳膜形成的堆疊結(jié)構(gòu)作為犧牲層制成了 MEMS器件，與采用光 刻膠作為犧牲層的現(xiàn)有技術(shù)相比，碳膜犧牲層能夠?yàn)閼铱諛?gòu)造單元的沉積和光刻構(gòu)圖提供 更強(qiáng)健的機(jī)械及物理支撐力。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根 據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明一實(shí)施例所述MEMS器件的截面視圖2a、2b、2c和2d為本發(fā)明一實(shí)施例所述MEMS器件制造方法中間過程的截面視 圖；圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例所述MEMS器件的截面視圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖1為本發(fā)明一實(shí)施例所述MEMS器件500的截面視圖，該MEMS器件500包括使 用多層碳膜(即第一碳膜110、第二碳膜120和第三碳膜130)作為下部的犧牲層而制成的 位于基板100上的懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200。圖中所示MEMS器件500省略了一些現(xiàn)有MEMS 器件中使用的構(gòu)造單元，例如，圖中所示的懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200雖然物理性地懸空于基 板100之上，但其仍然可以與基板100進(jìn)行電性連接，因此，該基板100中還可以進(jìn)一步包 括集成電路。具體地，如圖1所示，所述MEMS器件500中包含的懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200可以采用 在半導(dǎo)體制造工藝中應(yīng)用的薄膜沉積和構(gòu)圖等工藝制成在基板100(如半導(dǎo)體基板)上。通 過這樣的處理，該懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200的主體上形成有與基板100幾何平行的基面(base plane) 205。為了與基板100進(jìn)行物理性連接，該懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200至少包括與基板 100的頂表面106上的錨定部160物理性接合的錨定部250，以及位于所述基板100的頂表 面106上方且與基板100之間形成有空隙從而形成有下部空腔的懸空部260。、盡管懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200的主體由膜薄結(jié)構(gòu)形成，并具有平行于基板100的基 面205，但本實(shí)施所述懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200也可以包含相對(duì)于下部的基板100具有不同垂 直間隙的不同部分。在一種可選實(shí)施例中，所述懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200可以包括第一凹部 210和第二凹部220，分別相對(duì)于基板100的頂表面106具有第一垂直間隙151和第二垂直 間隙152。此時(shí)，在懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200上，第二凹部220的第二垂直間隙152被設(shè)置為 小于第一凹部210的第一垂直間隙151，而第一垂直間隙151被設(shè)置為小于懸空部260的基 面205相對(duì)于基板100的頂表面106所具有的基本間隙150。這種不均勻的結(jié)構(gòu)可在由第一碳膜110、第二碳膜120和第三碳膜130等碳膜形成 的多層犧牲層的輔助下，采用包括薄膜沉積和構(gòu)圖等一系列處理步驟形成在圖1所示的懸 空薄膜微型結(jié)構(gòu)200的底表面206上，且位于相對(duì)平坦的基板100上方。從而在基板100 的頂表面上方形成了兩種不同的表面凹陷和垂直間隙，即相對(duì)于基本間隙150而言的第一 垂直間隙151和第二垂直間隙152，進(jìn)而形成不均勻的薄膜結(jié)構(gòu)。圖2a、2b、2c和2d為顯示形成上述懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200的處理步驟的截面視 圖。為了制造相對(duì)于基板100具有三種不同間隙，即第一垂直間隙151、第二垂直間隙152 和基本間隙150的懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200，在沉積懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200并對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖之 前，沉積三層碳膜，即第一碳膜110、第二碳膜120和第三碳膜130作為堆疊的犧牲層，隨后 進(jìn)行構(gòu)圖(如圖1所示)。在本發(fā)明實(shí)施例中，上述碳膜，即第一碳膜110、第二碳膜120或第三碳膜130，可以為非結(jié)晶或結(jié)晶結(jié)構(gòu)，具體可以通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma-Enhanced Chemical Vapor D印osition，簡稱PECVD)工藝進(jìn)行沉積，當(dāng)采用非結(jié)晶結(jié)構(gòu)的碳膜時(shí)，其 沉積過程例如可以在350 450°C的反應(yīng)溫度下進(jìn)行。具體可以采用如下方法進(jìn)行沉積 將基板100放置于反應(yīng)室中；向該反應(yīng)室中導(dǎo)入含碳的制程氣體，并導(dǎo)入用于強(qiáng)化碳膜的 熱屬性的層強(qiáng)化劑氣體；通過將等離子射頻(Radio Frequency，簡稱RF)電源耦合至再進(jìn) 入路徑的外部，在該再進(jìn)入路徑中產(chǎn)生再進(jìn)入環(huán)形RF等離子電流，其中，該再進(jìn)入路徑包 括與該基板重疊的制程區(qū)；將射頻等離子偏壓電源或偏壓電壓耦合至該基板100。所述第 一碳膜110、第二碳膜120或第三碳膜130可以包含少于9%的氫。如圖2a所示，在基板100上沉積第一碳膜110，具體地，在基板100，優(yōu)選半導(dǎo)體基 板(如硅晶片)的頂部均勻沉積第一碳膜110后；此后，對(duì)第一碳膜110進(jìn)行光刻構(gòu)圖，以 去除與懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200 (圖1)的第一凹部210對(duì)應(yīng)的第一犧牲預(yù)去除部161，其中該 第一犧牲預(yù)去除部161是刻除部，即沒有被顯影光刻膠保護(hù)的部分。如圖2b所示，在進(jìn)行光刻構(gòu)圖后的所述第一碳膜110上共形地沉積第二碳膜120 ； 然后，對(duì)第二碳膜120進(jìn)行光刻構(gòu)圖，以去除與懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200的第二凹部220對(duì)應(yīng) 的第二犧牲預(yù)去除部162，其中該第二犧牲預(yù)去除部162也是刻除部，即沒有被顯影光刻膠 保護(hù)的部分。此時(shí)，先前已被暴露的第一犧牲預(yù)去除部161上在去除及暴露第二犧牲預(yù)去 除部162之后仍然覆蓋有第二碳膜120。接著，如圖2c所示，在進(jìn)行光刻構(gòu)圖后的所述第二碳膜120上共形地沉積第三碳 膜130，使其共形地覆蓋基板100的整個(gè)區(qū)域，包括處于不同垂直凹陷形式的第一犧牲預(yù)去 除部161和第二犧牲預(yù)去除部162 ；然后，對(duì)所述第三碳膜130進(jìn)行光刻構(gòu)圖，以形成一開 孔230，暴露所述基板100的錨定部160，而使位于第一犧牲預(yù)去除部161和第二犧牲預(yù)去 除部162上殘留的碳膜在開孔300的形成過程中保持完好。如圖2d所示，由第一碳膜110、第二碳膜120及第三碳膜130構(gòu)成的堆疊結(jié)構(gòu)上沉 積并光刻構(gòu)圖懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200，以最終形成所需的平面幾何圖案，此時(shí)仍然留有用于 對(duì)各層碳膜，如第一碳膜110、第二碳膜120及第三碳膜130進(jìn)行灰化處理的開口。最后，去 除所述第一碳膜110、第二碳膜120及第三碳膜130。具體地，可以采用氧氣等離子灰化工 藝或氮?dú)獾入x子灰化工藝選擇性地去除下部犧牲層，包括第一碳膜110、第二碳膜120及第 三碳膜130。例如，所述第一碳膜110、第二碳膜120或第三碳膜130可以在包含有由等離 子電源產(chǎn)生的等離子的反應(yīng)室中由選擇性刻蝕制程氣體去除，該選擇性刻蝕制程氣體包括 氧氣或氮?dú)?。通過上述步驟，在懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200的懸空部260的下部形成空腔，該懸空部 260與基板100物理分離，而錨定部250使懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200與基板100保持錨定連 接。因此，如圖1和圖2d中共同顯示的，在懸空部260的下部，懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200的第 一凹部210和第二凹部220具有不同的間隙，即第一垂直間隙151、第二垂直間隙152以及 基本間隙150。由三層連續(xù)的碳膜犧牲層形成的第一垂直間隙151被設(shè)置為小于基本間隙 150，且第二垂直間隙152被設(shè)置為小于第一垂直間隙151。使用氧氣等離子灰化工藝或氮?dú)獾入x子灰化工藝，使被激發(fā)為等離子態(tài)的氧氣或 氮?dú)饪涛g劑進(jìn)入由上述碳膜構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)外部的開口，可以去除第一碳膜110、第二碳膜 120及第三碳膜130，另外，在進(jìn)行構(gòu)圖時(shí)用到的光刻膠可以采用濕法剝離脫膜(剝離)或其他類似方法去除。在另一實(shí)施例中，上述實(shí)施例所述MEMS器件500中的懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200可 以被簡化為在其懸空部260上僅僅具有兩個(gè)垂直間隙，即第一垂直間隙151和基本間隙 150，具體地，所述懸空部260可以僅包括第一凹部210而不具有所述第二凹部220。因此，相 應(yīng)地，制造這種簡化了的MEMS器件500的方法也將有所簡化，省略了有關(guān)第二碳膜120的 步驟。該方法具體包括方法包括在基板100上沉積第一碳膜110 ；對(duì)所述第一碳膜110進(jìn) 行光刻構(gòu)圖，以去除該第一碳膜110上與懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200的第一凹部210對(duì)應(yīng)的第 一犧牲預(yù)去除部161 ；在進(jìn)行光刻構(gòu)圖后的所述第一碳膜110上共形地沉積第三碳膜130 ； 對(duì)所述第三碳膜130進(jìn)行光刻構(gòu)圖，以形成一開孔230，暴露所述基板100的錨定部160 ；在 所述第一碳膜110及第三碳膜130形成的堆疊結(jié)構(gòu)上沉積并光刻構(gòu)圖所述懸空薄膜微型結(jié) 構(gòu)200 ；去除所述第一碳膜110及第三碳膜130，從而制造出上述簡化的MEMS器件500。另外，上述實(shí)施例所述MEMS器件500中的懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200也可以具有三個(gè) 以上的垂直間隙，均可以基于上述方法制造。只是不同之處在于每多一個(gè)垂直間隙，需要 多設(shè)置一層碳膜作為犧牲層。針對(duì)各種功能需求，懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200可以采用半導(dǎo)體制造中使用的膜沉 積工藝，如物理氣相沉積(Physical Vapor D印osition，簡稱PVD)或化學(xué)氣相沉積 (Chemical Vapor Deposition，簡稱CVD)，構(gòu)成單層或多層的不同固態(tài)材料，形成于如圖 2d所示的第一碳膜110、第二碳膜120及第三碳膜130的未被去除的殘留部的頂部。然后 使用光刻膠(或與其他材料相結(jié)合)作為刻蝕掩膜，采用對(duì)第一碳膜110、第二碳膜120及 第三碳膜130的殘留部具有高刻蝕選擇性的一步或多步工藝，對(duì)懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200的 沉積層進(jìn)行光刻構(gòu)圖。用于形成該懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200并產(chǎn)生所需的機(jī)械、光學(xué)和/或 化學(xué)功能的固態(tài)材料可以包括但不限于多晶硅、非晶態(tài)硅、單結(jié)晶硅，二氧化硅、氮化硅、 碳化硅、有機(jī)硅酸鹽玻璃、鎢、氮化鎢、碳化鎢、單質(zhì)鋁及鋁合金、氧化鋁、氮化鋁、碳化鋁、單 質(zhì)鉭及鉭合金、氧化鉭、單質(zhì)鈦及鈦合金、氮化鈦、氧化鈦、單質(zhì)銅及銅合金、氧化銅、釩及氧 化釩、金及鉬。某些含碳量低于60%的碳化物也是潛在的侯選物質(zhì)，如碳化硅、碳化鎢、碳 化鋁及氮化碳。需要注意的是用于形成MEMS器件500的前述方法不需要限定基板100的具體類 型或材料，只要該基板100能夠與上述制造工藝相兼容即可。在更寬范圍內(nèi)，該基板100可 以為固態(tài)晶片，包括從固態(tài)半導(dǎo)體、介電材料及導(dǎo)電材料中選擇的層。除此之外，上述碳膜 并不僅限用于犧牲刻蝕，也可以與其他膜結(jié)構(gòu)和材料一起，永久地留在MEMS器件中，以通 過其本身屬性發(fā)揮一定的熱、光學(xué)及電的功能。本實(shí)施例通過采用碳膜形成的堆疊結(jié)構(gòu)作為犧牲層制成了 MEMS器件，與采用光 刻膠作為犧牲層的現(xiàn)有技術(shù)相比，碳膜犧牲層能夠?yàn)閼铱諛?gòu)造單元的沉積和光刻構(gòu)圖提供 更強(qiáng)健的機(jī)械及物理支撐力；采用碳膜犧牲層后可以在相對(duì)較低的溫度下制造MEMS器件， 省略高溫處理步驟，因此可以使用在現(xiàn)有MEMS加工過程中會(huì)被高溫破壞的溫度敏感性材 料形成MEMS器件；另外，由于低溫刻蝕工藝不會(huì)影響此前形成的IC器件，因此能夠與IC加 工過程相兼容，從而形成近似于IC器件的MEMS結(jié)構(gòu)。圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例所述MEMS器件500的截面視圖，其中包括用于在懸空薄 膜微型結(jié)構(gòu)200和基板100之間產(chǎn)生靜電互動(dòng)作用的微型組件。在本實(shí)施例中，基板100包括底電極180、電氣焊盤185和驅(qū)動(dòng)電路190，在執(zhí)行上述有關(guān)第一碳膜110的步驟之前 的半導(dǎo)體制造工藝中制造成。所述底電極180和電氣焊盤185分別通過底電極互連線191 及電氣焊盤互連線195與驅(qū)動(dòng)電路190電連接。同時(shí)，所述懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)200包括電 連接的頂電極280和頂電極互連線291，也均與驅(qū)動(dòng)電路190電連接。進(jìn)一步地，位于懸空 薄膜微型結(jié)構(gòu)200上的頂電極互連線291還與電氣焊盤185電連接，從而使所述頂電極280 與基板100上的驅(qū)動(dòng)電路190電連接；因此，通過驅(qū)動(dòng)電路190對(duì)頂電極280和底電極180 充上相同極性或相反極性的電壓，即可產(chǎn)生排斥靜電力或吸引靜電力，從而使懸空部260 可以相對(duì)于基板100移動(dòng)。上述用于制造MEMS器件的工藝均使用碳膜作為犧牲材料及構(gòu)圖材料。本發(fā)明所 述的具體應(yīng)用和舉例所公開的原理提供了實(shí)現(xiàn)采用各種方式及各種IC和MEMS結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)本 發(fā)明的基礎(chǔ)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以有多種變化。例如，上述第一碳膜110、第二碳膜120 及第三碳膜130可以采用相同的材料制造，或者也可以采用不同的材料制成。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過 程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序 在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括R0M、RAM、磁碟或者 光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡 管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然 可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精 神和范圍。
權(quán)利要求
一種微機(jī)電系統(tǒng)MEMS器件，包括位于基板(100)上方的懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)(200)，其特征在于所述懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)(200)包括錨定部(250)，接合于所述基板(100)的頂表面(106)上；懸空部(260)，位于所述基板(100)的頂表面(106)上方，具有與所述基板(100)相平行的基面(205)，該基面(205)與所述基板(100)的頂表面(106)之間具有基本間隙(150)；其中，所述懸空部(260)包括第一凹部(210)，與所述基板(100)的頂表面(106)之間具有第一垂直間隙(151)，所述第一垂直間隙(151)小于所述基本間隙(150)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其特征在于所述懸空部(260)進(jìn)一步包括第二凹 部(220)，與所述基板(100)的頂表面(106)之間具有第二垂直間隙(152)，所述第二垂直 間隙(152)小于所述第一垂直間隙(151)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其特征在于所述基板(100)包括底電極(180)、電氣焊盤(185)及驅(qū)動(dòng)電路(190)，所述底電極 (180)及所述電氣焊盤(185)分別通過底電極互連線(191)及電氣焊盤互連線(195)與所 述驅(qū)動(dòng)電路(190)電連接；所述懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)(200)包括電連接的頂電極(280)和頂電極互連線(291)；其 中，所述頂電極互連線(291)進(jìn)一步與所述電氣焊盤(185)電連接，使所述頂電極(280)與 所述驅(qū)動(dòng)電路(190)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一所述的MEMS器件，其特征在于所述基板(100)為固態(tài)晶 片，包括從固態(tài)半導(dǎo)體、介電材料及導(dǎo)電材料中選擇的層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一所述的MEMS器件，其特征在于用于形成所述懸空薄膜微 型結(jié)構(gòu)(200)的固態(tài)材料可以從以下材料中選擇多晶硅、非晶態(tài)硅、單結(jié)晶硅，二氧化硅、 氮化硅、碳化硅、有機(jī)硅酸鹽玻璃、鎢、氮化鎢、碳化鎢、單質(zhì)鋁及鋁合金、氧化鋁、氮化鋁、 碳化鋁、單質(zhì)鉭及鉭合金、氧化鉭、單質(zhì)鈦及鈦合金、氮化鈦、氧化鈦、單質(zhì)銅及銅合金、氧化 銅、釩及氧化釩、金、以及鉬。
6.一種用于制造權(quán)利要求1 5中任所述微機(jī)電系統(tǒng)MEMS器件的方法，其特征在于該 方法包括在基板(100)上沉積第一碳膜(110)；對(duì)所述第一碳膜(110)進(jìn)行光刻構(gòu)圖，以去除該第一碳膜(110)上與懸空薄膜微型結(jié) 構(gòu)(200)的第一凹部(210)對(duì)應(yīng)的第一犧牲預(yù)去除部(161)；在進(jìn)行光刻構(gòu)圖后的所述第一碳膜(110)上共形地沉積第三碳膜(130)；對(duì)所述第三碳膜(130)進(jìn)行光刻構(gòu)圖，以形成一開孔(230)，暴露所述基板(100)的錨 定部(160)；在所述第一碳膜(110)及第三碳膜(130)形成的堆疊結(jié)構(gòu)上沉積并光刻構(gòu)圖所述懸空 薄膜微型結(jié)構(gòu)(200)；去除所述第一碳膜(110)及第三碳膜(130)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述在進(jìn)行光刻構(gòu)圖后的所述第一碳膜 (110)上共形地沉積第三碳膜(130)包括在進(jìn)行光刻構(gòu)圖后的所述第一碳膜(110)上共形地沉積第二碳膜(120)；對(duì)所述第二碳膜(120)進(jìn)行光刻構(gòu)圖，以去除該第二碳膜(120)上與所述懸空薄膜微 型結(jié)構(gòu)(200)的第二凹部(220)對(duì)應(yīng)的第二犧牲預(yù)去除部(162)；在進(jìn)行光刻構(gòu)圖后的所述第二碳膜(120)上共形地沉積第三碳膜(130)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述在所述第一碳膜(110)及第三碳膜 (130)形成的堆疊結(jié)構(gòu)上沉積并光刻構(gòu)圖所述懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)(200)包括在所述第一 碳膜(110)、第二碳膜(120)及第三碳膜(130)形成的堆疊結(jié)構(gòu)上沉積并光刻構(gòu)圖所述懸空 薄膜微型結(jié)構(gòu)(200)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述去除所述第一碳膜(110)及第三碳膜 (130)包括去除所述第一碳膜(110)、第二碳膜(120)及第三碳膜(130)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述第一碳膜(110)、第二碳膜(120)或 第三碳膜(130)在包含有由等離子電源產(chǎn)生的等離子的反應(yīng)室中由選擇性刻蝕制程氣體 去除，所述選擇性刻蝕制程氣體包括氧氣或氮?dú)狻?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述第一碳膜(110)、第二碳膜(120)或 第三碳膜(130)采用如下方法進(jìn)行所述沉積將所述基板放置在反應(yīng)室中；向所述反應(yīng)室中導(dǎo)入含碳制程氣體，并導(dǎo)入用于強(qiáng)化所述第一碳膜(110)、第二碳膜 (120)或所述第三碳膜(130)的熱屬性的層強(qiáng)化劑氣體；通過將等離子射頻RF電源耦合至再進(jìn)入路徑的外部，在該再進(jìn)入路徑中產(chǎn)生再進(jìn)入 環(huán)形RF等離子電流，其中，所述再進(jìn)入路徑包括與該基板重疊的制程區(qū)；以及將射頻等離子偏壓電源或偏壓電壓耦合至所述基板。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述第一碳膜(110)、第二碳膜(120)或 第三碳膜(130)包含小于9%的氫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微機(jī)電系統(tǒng)器件及其制造方法，其中該器件包括位于基板(100)上方的懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)(200)，其特征在于所述懸空薄膜微型結(jié)構(gòu)(200)包括錨定部(250)，接合于所述基板(100)的頂表面(106)上；懸空部(260)，位于所述基板(100)的頂表面(106)上方，具有與所述基板(100)相平行的基面(205)，該基面(205)與所述基板(100)的頂表面(106)之間具有基本間隙(150)；其中，所述懸空部(260)包括第一凹部(210)，與所述基板(100)的頂表面(106)之間具有第一垂直間隙(151)，所述第一垂直間隙(151)小于所述基本間隙(150)。本發(fā)明能夠?yàn)閼铱諛?gòu)造單元的沉積和光刻構(gòu)圖提供更強(qiáng)健的機(jī)械及物理支撐力。
文檔編號(hào)B81C1/00GK101898745SQ201010193859
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
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