應(yīng)變結(jié)構(gòu)及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種應(yīng)變結(jié)構(gòu)及其制作方法，該方法至少包括以下步驟：S1：提供一襯底，在所述襯底表面自下而上依次形成一犧牲層及一第一應(yīng)力層；S2：將所述第一應(yīng)力層圖形化，形成橋狀結(jié)構(gòu)；所述橋狀結(jié)構(gòu)包括形成于所述犧牲層表面的一對(duì)基座及連接該一對(duì)基座的至少一根橋梁；S3：在一對(duì)所述基座表面形成第二應(yīng)力層；S4：采用濕法腐蝕去除所述橋梁下方及所述基座相向兩端下方的犧牲層，以使所述橋梁及一對(duì)所述基座相向兩端懸空，該懸空的兩端卷曲使所述橋梁拉伸，得到應(yīng)變結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以給一定范圍內(nèi)的任意材料施加高張應(yīng)力，方法簡(jiǎn)單有效、與半導(dǎo)體工藝兼容，具有成本低，且制作速度快的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】應(yīng)變結(jié)構(gòu)及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)變結(jié)構(gòu)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體器件尺寸的縮小，傳統(tǒng)的體硅材料正接近其物理極限，近年來(lái)，很多研究小組提出利用高載流子遷移率的新材料來(lái)取代傳統(tǒng)的硅材料來(lái)制作晶體管，以延續(xù)摩爾定律的發(fā)展。對(duì)于應(yīng)變S1、SiGe等半導(dǎo)體,應(yīng)力會(huì)改變材料的能帶結(jié)構(gòu)，降低載流子的有效質(zhì)量，減小聲子的散射等，從而提高載流子的遷移率，改善MOS器件的性能；對(duì)于應(yīng)變Ge也是適用。Ge由于其高的空穴遷移率而受到廣泛關(guān)注。通過(guò)對(duì)Ge施加張應(yīng)力，Ge中電子和空穴的遷移率會(huì)得到大大提升，提高器件的性能。并且應(yīng)變Ge還可以應(yīng)用于光電器件。
[0003]硅基光電集成在近年來(lái)的迅速發(fā)展被認(rèn)為能夠有效延續(xù)摩爾定律的延伸。目前，阻礙硅基光電集成技術(shù)的主要障礙是如何解決與硅基兼容的光源問(wèn)題。當(dāng)Ge薄膜的張應(yīng)力到達(dá)?2%，Ge就會(huì)由原來(lái)的間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋?，用?lái)制作激光器，就可以滿足光電集成的要求。
[0004]制備張應(yīng)變Ge有許多方法:1.利用Ge與Si的熱膨脹系數(shù)的差異在Si上直接外延Ge，可以得到?0.3%的張應(yīng)變；2.利用II1- V族材料作為緩沖層，可以得到大張應(yīng)力的Ge。但是由于外延II1- V族材料需要MBE或者M(jìn)0CVD，價(jià)格昂貴，生長(zhǎng)速度慢，從而增加了成本。
[0005]此外，對(duì)于氧化物、金屬等，應(yīng)變可以改變其相變點(diǎn)等特殊的特性，如VO2 ;或者應(yīng)變可以改變導(dǎo)電性等，可以滿足各種應(yīng)用。但是應(yīng)變氧化物、應(yīng)變金屬的制作同樣面臨種種問(wèn)題。
[0006]因此，提供一種新的應(yīng)變結(jié)構(gòu)及其制作方法實(shí)屬必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)變結(jié)構(gòu)及其制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中難以制備高張應(yīng)變材料、且制備速度慢、成本高的問(wèn)題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，至少包括以下步驟:
[0009]S1:提供一襯底，在所述襯底表面自下而上依次形成一犧牲層及一第一應(yīng)力層；
[0010]S2:將所述第一應(yīng)力層圖形化，形成橋狀結(jié)構(gòu)；所述橋狀結(jié)構(gòu)包括形成于所述犧牲層表面的一對(duì)基座及連接該一對(duì)基座的至少一根橋梁；
[0011]S3:在一對(duì)所述基座表面形成第二應(yīng)力層；
[0012]S4:采用濕法腐蝕去除所述橋梁下方及所述基座相向兩端下方的犧牲層，以使所述橋梁及一對(duì)所述基座相向兩端懸空，該懸空的兩端卷曲使所述橋梁拉伸，得到應(yīng)變結(jié)構(gòu)。
[0013]可選地，所述第二應(yīng)力層具有張應(yīng)力，一對(duì)所述基座懸空的兩端向上卷曲。
[0014]可選地，所述第二應(yīng)力層具有壓應(yīng)力，一對(duì)所述基座懸空的兩端向下卷曲。[0015]可選地，所述第一應(yīng)力層的材料為金屬、氧化物或半導(dǎo)體；所述第二應(yīng)力層的材料包括金屬、氧化物及半導(dǎo)體中的一種或多種。
[0016]可選地，所述第二應(yīng)力層為單層或復(fù)合層結(jié)構(gòu)。
[0017]可選地,所述第一應(yīng)力層的材料為金屬T1、Cr、Pt、Au、Ag、Pd、Fe,或氧化物A1203、2110、5@4、510、5102，或半導(dǎo)體51、66、111-乂族化合物、31!^1_!￡，其中 0〈χ〈1 ;所述第二應(yīng)力層的材料包括金屬 T1、Cr、Pt、Au、Ag、Pd、Fe、Co、Ni，或氧化物 Al2O3' Zn。、Si3N4' SiO、SiO2,或半導(dǎo)體^、(^、111-乂族化合物、3込661_!￡中的一種或多種，其中0〈χ〈1。
[0018]可選地，所述第一應(yīng)力層與所述第二應(yīng)力層的材料不同。
[0019]可選地，所述橋梁為納米線、微米線或納米薄膜。
[0020]可選地，所述基座為方形、矩形、梯形、圓形或橢圓形。
[0021]可選地，所述犧牲層的材料選自Si02、Si3N4、Ge、光刻膠、PDMS及PMMA中的一種，且所述犧牲層與所述第一應(yīng)力層及第二應(yīng)力層采用不同的材料。
[0022]本發(fā)明還提供另一種應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，至少包括以下步驟:
[0023]S1:提供一襯底，在所述襯底表面自下而上依次形成一犧牲層及一第一應(yīng)力層；
[0024]S2:在所述第一應(yīng)力層表面形成第二應(yīng)力層，并將所述第二應(yīng)力層圖形化，形成一對(duì)基板；
[0025]S3:將所述第一應(yīng)力層圖形化，形成橋狀結(jié)構(gòu)；所述橋狀結(jié)構(gòu)包括形成于所述犧牲層表面的一對(duì)基座及連接該一對(duì)基座的至少一根橋梁；所述基座位于所述基板下方且與所述基板重合或部分重合；`
[0026]S4:采用濕法腐蝕去除所述橋梁下方及所述基座相向兩端下方的犧牲層，以使所述橋梁及一對(duì)所述基座相向兩端懸空，該懸空的兩端卷曲使所述橋梁拉伸，得到應(yīng)變結(jié)構(gòu)。
[0027]本發(fā)明還提供一種應(yīng)變結(jié)構(gòu)，包括:
[0028]襯底；
[0029]形成于所述襯底表面的犧牲層；
[0030]圖形化的第一應(yīng)力層，形成于所述犧牲層表面；該圖形化的第一應(yīng)力層為橋狀結(jié)構(gòu)；所述橋狀結(jié)構(gòu)包括一對(duì)基座及連接該一對(duì)基座的至少一根橋梁；
[0031]形成于所述基座表面的第二應(yīng)力層；
[0032]所述橋梁及一對(duì)所述基座相向兩端懸空，且該懸空的兩端卷曲，所述橋梁呈拉伸狀態(tài)。
[0033]可選地，一對(duì)所述基座懸空的兩端向上卷曲或向下卷曲。
[0034]可選地，所述橋梁為納米線、微米線或納米薄膜。
[0035]可選地，所述第一應(yīng)力層的材料為金屬、氧化物或半導(dǎo)體；所述第二應(yīng)力層的材料包括金屬、氧化物及半導(dǎo)體中的一種或多種。
[0036]如上所述，本發(fā)明的應(yīng)變結(jié)構(gòu)及其制作方法，具有以下有益效果:本發(fā)明通過(guò)在橋狀結(jié)構(gòu)的基座上形成提供應(yīng)力的薄膜，將橋梁及一對(duì)基座相向兩端下方的犧牲層腐蝕掉后，所述橋梁及一對(duì)基座相向兩端懸空，由于所述基座表面的第二應(yīng)力層存在應(yīng)力，就會(huì)帶著所述基座懸空的端部卷曲使所述橋梁拉伸，形成張應(yīng)變材料，得到應(yīng)力結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的應(yīng)力結(jié)構(gòu)的制作方法可以給一定范圍內(nèi)的任意材料施加張應(yīng)力，方法簡(jiǎn)單有效、與半導(dǎo)體工藝兼容，具有成本低，且制作速度快的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有高張應(yīng)力，能夠提高器件的各種性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1顯示為本發(fā)明的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法的工藝流程圖。
[0038]圖2顯示為本發(fā)明的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法中在襯底上依次形成犧牲層及第一應(yīng)力層后的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0039]圖3顯示為本發(fā)明的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法中將第一應(yīng)力層圖形化形成橋狀結(jié)構(gòu)后的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0040]圖4顯示為本發(fā)明的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法中在一對(duì)基座表面形成第二應(yīng)力層后的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0041]圖5顯示為本發(fā)明的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0042]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0043]SI ~S4步驟
[0044]I襯底
[0045]2犧牲層
[0046]3第一應(yīng)力層
[0047]4基座
[0048]5橋梁
[0049]6第二應(yīng)力層
【具體實(shí)施方式】
[0050]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0051]請(qǐng)參閱圖1至圖5。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0052]實(shí)施例一
[0053]本發(fā)明提供一種應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，請(qǐng)參閱圖1，顯示為本發(fā)明的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法的工藝流程圖，至少包括以下步驟:
[0054]步驟S1:提供一襯底，在所述襯底表面自下而上依次形成一犧牲層及一第一應(yīng)力層；
[0055]步驟S2:將所述第一應(yīng)力層圖形化，形成橋狀結(jié)構(gòu)；所述橋狀結(jié)構(gòu)包括形成于所述犧牲層表面的一對(duì)基座及連接該一對(duì)基座的至少一根橋梁；
[0056]步驟S3:在一對(duì)所述基座表面形成第二應(yīng)力層；
[0057]步驟S4:采用濕法腐蝕去除所述橋梁下方及所述基座相向兩端下方的犧牲層，以使所述橋梁及一對(duì)所述基座相向兩端懸空，該懸空的兩端卷曲使所述橋梁拉伸，得到應(yīng)變結(jié)構(gòu)。
[0058]首先請(qǐng)參閱圖2，執(zhí)行步驟S1:提供一襯底1，在所述襯底I表面自下而上依次形成一犧牲層2及一第一應(yīng)力層3。
[0059]具體的，所述襯底I為常規(guī)的半導(dǎo)體襯底，如S1、Ge、II1-V族化合物材料等，本實(shí)施例中，所述襯底I優(yōu)選為Si襯底。
[0060]所述犧牲層2的材料選自Si02、Si3N4, Ge、光刻膠、PDMS及PMMA中的一種，且所述犧牲層的材料與所述第一應(yīng)力層及第二應(yīng)力層采用不同的材料。其中SiO2可采用熱氧化方法在Si襯底上直接形成，或采用化學(xué)氣相沉積在其它類型襯底上形成；Si3N4可利用低壓化學(xué)氣相沉積技術(shù)或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)在所述襯底上形成；PDMS(聚二甲基硅氧烷)是一種聚合物材料，與硅片之間具有良好的粘附性，可通過(guò)旋涂等方法形成于所述襯底上，PDMS易溶于甲苯等有機(jī)溶劑；PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)，溶于有機(jī)溶劑，如苯酚，苯甲醚等，可以通過(guò)旋涂可以形成良好的薄膜，具有良好的介電性能。本實(shí)施例中，所述犧牲層2優(yōu)選為SiO2，采用熱氧化方法直接在Si襯底上形成。
[0061]所述第一應(yīng)力層3的材料為金屬、氧化物或半導(dǎo)體，其中，金屬包括但不限于T1、Cr、Pt、Au、Ag、Pd或Fe ;氧化物包括但不限于A1203、ZnO> Si3N4、SiO或SiO2,半導(dǎo)體包括但不限于S1、Ge JI1- V族化合物或SixGei_x，其中0〈χ〈1。對(duì)于所述第一應(yīng)力層3的材料為金屬或氧化物，可以采用蒸發(fā)、濺射、外延等方法形成；對(duì)于所述第一應(yīng)力層3的材料為半導(dǎo)體，可采用化學(xué)氣相沉積、外延等方法形成。本實(shí)施例中，所述第一應(yīng)力層3的材料以Ge為例，優(yōu)選采用外延法形成。
[0062]然后請(qǐng)參閱圖3，執(zhí)行步驟S2:將所述第一應(yīng)力層3圖形化，形成橋狀結(jié)構(gòu)；所述橋狀結(jié)構(gòu)包括形成于所述犧牲層2表面的一對(duì)基座4及連接該一對(duì)基座4的至少一根橋梁5。
[0063]具體的，通過(guò)光刻及刻蝕工藝圖形化所述第一應(yīng)力層3。所述基座4的橫向?qū)挾却笥谒鰳蛄旱目v向?qū)挾?。所述橋?為納米線、微米線、納米薄膜或其它形狀，所述基座4在水平面上的投影為方形、矩形、梯形、圓形、橢圓形或其它形狀。本實(shí)施例中，所述橋梁5以納米線為例，其中，圖2中顯示了三根納米線的情形，當(dāng)然，所述橋梁5的數(shù)目可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況予以調(diào)整。
[0064]再請(qǐng)參閱圖4，執(zhí)行步驟S3:在一對(duì)所述基座4表面形成第二應(yīng)力層6。
[0065]具體的，所述第二應(yīng)力層6的材料包括金屬、氧化物及半導(dǎo)體中的一種或多種，其中，金屬包括但不限于T1、Cr、Pt、Au、Ag、Pd、Fe、Co及Ni,氧化物包括但不限于A1203、ZnO>Si3N4、SiO及SiO2 ;半導(dǎo)體包括但不限于S1、GeJI1- V族化合物及SixGei_x中的一種或多種，其中0〈χ〈1。所述第二應(yīng)力層6可以為單層或復(fù)合層結(jié)構(gòu)。
[0066]所述第二應(yīng)力層6對(duì)所述基座4施加壓應(yīng)力或張應(yīng)力。對(duì)于所述第二應(yīng)力層6的材料為金屬或氧化物，可以采用蒸發(fā)、濺射、外延等方法形成；對(duì)于所述第二應(yīng)力層6的材料為半導(dǎo)體，可采用化學(xué)氣相沉積、外延等方法形成。本實(shí)施例中，所述第二應(yīng)力層6的材料優(yōu)選為T1、Cr、Si3N4、SiO或SiO2，其中Ti或Cr采用蒸發(fā)或?yàn)R射法生長(zhǎng)，Si3N4、SiO或SiO2采用化學(xué)氣相沉積法形成。
[0067]一般來(lái)說(shuō)半導(dǎo)體材料采用化學(xué)氣相沉積方法是比較容易做成單晶的，通過(guò)調(diào)節(jié)生長(zhǎng)的參數(shù)或者改變生長(zhǎng)的方式也比較容易得到多晶；而對(duì)于金屬、氧化物等通常情況下很難做成單晶，一般都是多晶或非晶。
[0068]所述第一應(yīng)力層3與所述第二應(yīng)力層6可以采用相同材料，通過(guò)調(diào)節(jié)生長(zhǎng)參數(shù)或改變生長(zhǎng)方式使二者之間應(yīng)力不匹配。本實(shí)施例中，所述第一應(yīng)力層3與所述第二應(yīng)力層6優(yōu)選為采用不同材料，使得所述第二應(yīng)力層6更容易對(duì)所述第一應(yīng)力層3產(chǎn)生壓應(yīng)力或張應(yīng)力，亦即對(duì)所述基座4施加壓應(yīng)力或張應(yīng)力。由于所述基座形成于所述犧牲層2表面，該應(yīng)力被束縛住。上述應(yīng)力包括熱應(yīng)力等。
[0069]最后請(qǐng)參閱圖5，執(zhí)行步驟S4:采用濕法腐蝕去除所述橋梁5下方及所述基座4相向兩端下方的犧牲層2，以使所述橋梁5及一對(duì)所述基座4相向兩端懸空，該懸空的兩端卷曲使所述橋梁5拉伸，得到應(yīng)變結(jié)構(gòu)。
[0070]本實(shí)施例中，所述犧牲層2采用二氧化硅，于本步驟中，采用HF溶液腐蝕掉所述橋梁5下方及所述基座4相向兩端下方的犧牲層，得到懸空結(jié)構(gòu)。由于所述基座4的橫向?qū)挾却笥谒鰳蛄旱目v向?qū)挾龋ㄟ^(guò)控制腐蝕時(shí)間，可以使得所述橋梁5完全懸空，而所述基座4部分懸空。在其它實(shí)施例中，若所述犧牲層為光刻膠，則可以采用顯影液等去除，若所述犧牲層PDMS或PMMA，則可以采用有機(jī)溶液去除。
[0071]具體的，若所述第二應(yīng)力層6具有張應(yīng)力，則一對(duì)所述基座4懸空的兩端向上卷曲；若所述第二應(yīng)力層6具有壓應(yīng)力，則一對(duì)所述基座懸空的兩端向下卷曲。本實(shí)施例中，優(yōu)選為使所述第二應(yīng)力層6具有張應(yīng)力，使得所述基座4懸空的端部向上卷曲，卷曲空間較大，有利于使所述橋梁5拉伸程度更高，具有更大的張應(yīng)力。
[0072]對(duì)于硅基張應(yīng)變Ge材料，可以使Ge器件的載流子遷移率增加，改善MOS器件的性能，同時(shí)高張應(yīng)變Ge材料的能帶發(fā)生轉(zhuǎn)變，可以提高Ge的發(fā)光性能，有利于其在光電器件方面的應(yīng)用。對(duì)于應(yīng)變S1、應(yīng)變SiGe等半導(dǎo)體，應(yīng)力會(huì)改變材料的能帶結(jié)構(gòu)，降低載流子的有效質(zhì)量，減小聲子的散射等，同樣可以提高載流子的遷移率，改善MOS器件的性能。對(duì)于應(yīng)變氧化物或應(yīng)變金屬，應(yīng)變可以改變其相變點(diǎn)等特殊特性，或者改變其導(dǎo)電性，適用于不同領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0073]至此，采用本發(fā)明的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法完成了應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作。本發(fā)明的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法通過(guò)在橋狀結(jié)構(gòu)的基座上形成提供應(yīng)力的薄膜，將橋梁及一對(duì)基座相向兩端下方的犧牲層腐蝕掉后，所述橋梁及一對(duì)基座相向兩端懸空，由于所述基座表面的第二應(yīng)力層存在應(yīng)力，就會(huì)帶著所述基座懸空的端部卷曲使所述橋梁拉伸，形成張應(yīng)變材料，得到應(yīng)力結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的應(yīng)力結(jié)構(gòu)的制作方法可以給一定范圍內(nèi)的任意材料施加張應(yīng)力，方法簡(jiǎn)單有效、與半導(dǎo)體工藝兼容，具有成本低，且制作速度快的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明制作的應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有聞張應(yīng)力，能夠提聞器件的各種性能。
[0074]實(shí)施例二
[0075]本實(shí)施例與實(shí)施例一采用基本相同的技術(shù)方案，不同之處在于步驟S2與步驟S3的先后順序有所調(diào)整。實(shí)施例一中，首先將第一應(yīng)力層圖形化形成橋狀結(jié)構(gòu)，然后在橋狀結(jié)構(gòu)的基座上形成第二應(yīng)力層；而本實(shí)施例中，形成第一應(yīng)力層之后接著在所述第一應(yīng)力層表面形成第二應(yīng)力層，其中第二應(yīng)力層與后續(xù)將要形成的橋狀結(jié)構(gòu)的基座重合，然后再將所述第一應(yīng)力層圖形化形成橋狀結(jié)構(gòu)。該制作順序的調(diào)整并不影響最終形成的應(yīng)變結(jié)構(gòu)。
[0076]本發(fā)明還提供另一種應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，至少包括以下步驟:
[0077]步驟S1:提供一襯底，在所述襯底表面自下而上依次形成一犧牲層及一第一應(yīng)力層；
[0078]步驟S2:在所述第一應(yīng)力層表面形成第二應(yīng)力層，并將所述第二應(yīng)力層圖形化，形成一對(duì)基板；
[0079]步驟S3:將所述第一應(yīng)力層圖形化，形成橋狀結(jié)構(gòu)；所述橋狀結(jié)構(gòu)包括形成于所述犧牲層表面的一對(duì)基座及連接該一對(duì)基座的至少一根橋梁；所述基座位于所述基板下方且與所述基板重合或部分重合；
[0080]步驟S4:采用濕法腐蝕去除所述橋梁下方及所述基座相向兩端下方的犧牲層，以使所述橋梁及一對(duì)所述基座相向兩端懸空，該懸空的兩端卷曲使所述橋梁拉伸，得到應(yīng)變結(jié)構(gòu)。
[0081]本實(shí)施例中各步驟除了先后順序外，具體的實(shí)現(xiàn)方式或方法與實(shí)施例一基本相同，請(qǐng)參閱實(shí)施例一中相應(yīng)部分的描述，此處不再贅述。
[0082]實(shí)施例三
[0083]本發(fā)明還提供一種應(yīng)變結(jié)構(gòu)，請(qǐng)參閱圖5，顯示為該應(yīng)變結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，包括:
[0084]襯底I ;
[0085]形成于所述襯底I表面的犧牲層2 ；
[0086]圖形化的第一應(yīng)力層，形成于所述犧牲層2表面；該圖形化的第一應(yīng)力層為橋狀結(jié)構(gòu)；所述橋狀結(jié)構(gòu)包括一對(duì)基座4及連接該一對(duì)基座4的至少一根橋梁5 ；
[0087]形成于所述基座4表面的第二應(yīng)力層6 ；
[0088]所述橋梁5及一對(duì)所述基座4相向兩端懸空，且該懸空的兩端卷曲，所述橋梁5呈拉伸狀態(tài)。
[0089]具體的，一對(duì)所述基座4懸空的兩端向上卷曲或向下卷曲，所述橋梁5為納米線、微米線或納米薄膜。
[0090]所述第一應(yīng)力層的材料為金屬、氧化物或半導(dǎo)體，其中，金屬包括但不限于T1、Cr、Pt、Au、Ag、Pd或Fe ;氧化物包括但不限于A1203、ZnO、Si3N4、SiO或SiO2,半導(dǎo)體包括但不限于S1、Ge、II1- V族化合物或SixGei_x，其中0〈χ〈1。對(duì)于所述第一應(yīng)力層的材料為金屬或氧化物，可以采用蒸發(fā)、濺射、外延等方法形成；對(duì)于所述第一應(yīng)力層的材料為半導(dǎo)體，可采用化學(xué)氣相沉積、外延等方法形成。本實(shí)施例中，所述第一應(yīng)力層3的材料優(yōu)選為Ge，采用外延法形成。
[0091]所述第二應(yīng)力層6的材料包括金屬、氧化物及半導(dǎo)體中的一種或多種，其中，金屬包括但不限于T1、Cr、Pt、Au、Ag、Pd、Fe、Co及Ni,氧化物包括但不限于A1203、ZnO> Si3N4、SiO及SiO2 ;半導(dǎo)體包括但不限于S1、Ge、II1- V族化合物及SixGei_x中的一種或多種，其中0〈χ〈1。所述第二應(yīng)力層6可以為單層或復(fù)合層結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，所述第而應(yīng)力層6的材料優(yōu)選為 T1、Cr、Si3N4、Si0*Si02。
[0092]所述第一應(yīng)力層3與所述第二應(yīng)力層6可以采用相同材料，也可以采用不同的材料。本實(shí)施例中，所述第一應(yīng)力層3與所述第二應(yīng)力層6優(yōu)選為采用不同材料，使得所述第二應(yīng)力層6更容易對(duì)所述第一應(yīng)力層3產(chǎn)生壓應(yīng)力或張應(yīng)力，亦即對(duì)所述基座4施加壓應(yīng)力或張應(yīng)力，使所述橋梁5拉伸程度更高，得到更大的張應(yīng)力。
[0093]本發(fā)明的應(yīng)變結(jié)構(gòu)中第一應(yīng)力層為橋狀結(jié)構(gòu)，且該橋狀結(jié)構(gòu)的橋梁及一對(duì)基座相向兩端懸空，由于橋狀結(jié)構(gòu)的基座上形成有提供應(yīng)力的薄膜(第二應(yīng)力層)，所述基座懸空的端部卷曲使所述橋梁拉伸，形成高張應(yīng)變材料。本發(fā)明的應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有高張應(yīng)力，適用于一定范圍內(nèi)的任意材料，能夠滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用，提高器件性能。
[0094]綜上所述，本發(fā)明的應(yīng)變結(jié)構(gòu)及其制作方法通過(guò)在橋狀結(jié)構(gòu)的基座上形成提供應(yīng)力的薄膜，將橋梁及一對(duì)基座相向兩端下方的犧牲層腐蝕掉后，所述橋梁及一對(duì)基座相向兩端懸空，由于所述基座表面的第二應(yīng)力層存在應(yīng)力，就會(huì)帶著所述基座懸空的端部卷曲使所述橋梁拉伸，形成張應(yīng)變材料，得到應(yīng)力結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的應(yīng)力結(jié)構(gòu)的制作方法可以給一定范圍內(nèi)的任意材料施加張應(yīng)力，方法簡(jiǎn)單有效、與半導(dǎo)體工藝兼容，具有成本低，且制作速度快的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明制作的應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有高張應(yīng)力，能夠提高器件的各種性能。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0095]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，至少包括以下步驟: S1:提供一襯底，在所述襯底表面自下而上依次形成一犧牲層及一第一應(yīng)力層； 52:將所述第一應(yīng)力層圖形化，形成橋狀結(jié)構(gòu)；所述橋狀結(jié)構(gòu)包括形成于所述犧牲層表面的一對(duì)基座及連接該一對(duì)基座的至少一根橋梁； 53:在一對(duì)所述基座表面形成第二應(yīng)力層； 54:采用濕法腐蝕去除所述橋梁下方及所述基座相向兩端下方的犧牲層，以使所述橋梁及一對(duì)所述基座相向兩端懸空，該懸空的兩端卷曲使所述橋梁拉伸，得到應(yīng)變結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述第二應(yīng)力層具有張應(yīng)力，一對(duì)所述基座懸空的兩端向上卷曲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述第二應(yīng)力層具有壓應(yīng)力，一對(duì)所述基座懸空的兩端向下卷曲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述第一應(yīng)力層的材料為金屬、氧化物或半導(dǎo)體；所述第二應(yīng)力層的材料包括金屬、氧化物及半導(dǎo)體中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述第二應(yīng)力層為單層或復(fù)合層結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的 應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述第一應(yīng)力層的材料為金屬 T1、Cr、Pt、Au、Ag、Pd、Fe，或氧化物 Al2O3' Zn。、Si3N4' SiO、SiO2,或半導(dǎo)體 S1、Ge、II1- V族化合物、SixGei_x，其中0〈x〈l ;所述第二應(yīng)力層的材料包括金屬T1、Cr、Pt、Au、Ag、Pd、Fe、Co、Ni，或氧化物 A1203、Zn。、Si3N4' SiO、SiO2，或半導(dǎo)體 S1、GeJI1- V族化合物、SixGe1I中的一種或多種，其中0〈χ〈1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、4、5或6所述的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述第一應(yīng)力層與所述第二應(yīng)力層的材料不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述橋梁為納米線、微米線或納米薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述基座為方形、矩形、梯形、圓形或橢圓形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述犧牲層的材料選自SiO2, Si3N4, Ge、光刻膠、PDMS及PMMA中的一種，且所述犧牲層與所述第一應(yīng)力層及第二應(yīng)力層采用不同的材料。
11.一種應(yīng)變結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，至少包括以下步驟: 51:提供一襯底，在所述襯底表面自下而上依次形成一犧牲層及一第一應(yīng)力層； 52:在所述第一應(yīng)力層表面形成第二應(yīng)力層，并將所述第二應(yīng)力層圖形化，形成一對(duì)基板； 53:將所述第一應(yīng)力層圖形化，形成橋狀結(jié)構(gòu)；所述橋狀結(jié)構(gòu)包括形成于所述犧牲層表面的一對(duì)基座及連接該一對(duì)基座的至少一根橋梁；所述基座位于所述基板下方且與所述基板重合或部分重合； 54:采用濕法腐蝕去除所述橋梁下方及所述基座相向兩端下方的犧牲層，以使所述橋梁及一對(duì)所述基座相向兩端懸空，該懸空的兩端卷曲使所述橋梁拉伸，得到應(yīng)變結(jié)構(gòu)。
12.—種應(yīng)變結(jié)構(gòu)，包括: 襯底； 形成于所述襯底表面的犧牲層； 圖形化的第一應(yīng)力層，形成于所述犧牲層表面；該圖形化的第一應(yīng)力層為橋狀結(jié)構(gòu)；所述橋狀結(jié)構(gòu)包括一對(duì)基座及連接該一對(duì)基座的至少一根橋梁； 形成于所述基座表面的第二應(yīng)力層； 其特征在于: 所述橋梁及一對(duì)所述基座相向兩端懸空，且該懸空的兩端卷曲，所述橋梁呈拉伸狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的應(yīng)變結(jié)構(gòu)，其特征在于:一對(duì)所述基座懸空的兩端向上卷曲或向下卷曲。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的應(yīng)變結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述橋梁為納米線、微米線或納米薄膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的應(yīng)變結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一應(yīng)力層的材料為金屬、氧化物或半導(dǎo)體；所述第二應(yīng) 力層的材料包括金屬、氧化物及半導(dǎo)體中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK103560157SQ201310583275
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】狄增峰, 母志強(qiáng), 郭慶磊, 葉林, 陳達(dá), 張苗, 王曦 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所