CN103563057A - 硅化物微机械设备及制造其的方法 - Google Patents

硅化物微机械设备及制造其的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103563057A
CN103563057A CN201280026268.1A CN201280026268A CN103563057A CN 103563057 A CN103563057 A CN 103563057A CN 201280026268 A CN201280026268 A CN 201280026268A CN 103563057 A CN103563057 A CN 103563057A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon layer
silication
layer
cavity
described silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280026268.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103563057B (zh
Inventor
M·A·吉罗恩
E·A·约瑟夫
刘菲
章贞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Core Usa Second LLC
GlobalFoundries Inc
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of CN103563057A publication Critical patent/CN103563057A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103563057B publication Critical patent/CN103563057B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00642—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for improving the physical properties of a device
    • B81C1/0065—Mechanical properties
    • B81C1/00666—Treatments for controlling internal stress or strain in MEMS structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00912—Treatments or methods for avoiding stiction of flexible or moving parts of MEMS
    • B81C1/0092—For avoiding stiction during the manufacturing process of the device, e.g. during wet etching
    • B81C1/00952—Treatments or methods for avoiding stiction during the manufacturing process not provided for in groups B81C1/00928 - B81C1/00944
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0094—Switches making use of nanoelectromechanical systems [NEMS]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
    • H01H2001/0078—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS] with parallel movement of the movable contact relative to the substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Contacts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种制造例如MEMS或NEMS开关的机电设备的方法。该方法包括提供布置在绝缘层之上的硅层，绝缘层布置在硅衬底上；从绝缘层释放硅层的一部分，使得其至少部分地悬浮在绝缘层中的空腔之上；在至少硅层的释放部分的至少一个表面上沉积金属（例如，Pt），并且利用热工艺，利用沉积的金属完全硅化至少硅层的释放部分。该方法消除了硅化物引起的对释放Si构件的应力，因为整个Si构件都硅化了。此外，在形成完全硅化的材料之后，不使用常规的湿化学蚀刻，由此减少造成硅化物腐蚀和增加静摩擦的可能性。

Description

硅化物微机械设备及制造其的方法
技术领域
本发明的示例性实施例总体上涉及小型机电设备，例如开关，并且更具体地，涉及微机电系统（MEMS）以及涉及纳米机电系统（NEMS）与设备。
背景技术
MEMS涉及非常小的电驱动机械设备的技术。总的来说，MEMS利用NEMS和纳米技术集中到纳米级。MEMS有时候被称为微型机器或者微型系统技术（MST）。MEMS包括大小在1至100微米之间的组件，而MEMS设备的大小通常可以从大约20微米到更大。NEMS设备还更小。在MEMS设备的尺寸规模，经典物理学的标准结构不是总有用，NEMS设备更是如此。至少由于大表面积与体积之比，例如静电与润湿的表面效果会比例如惯性或热质量的体积效果占优势。
MEMS和NEMS可以利用通常用于制作电子设备的半导体设备制造技术来制造。这些技术包括光刻构图、溅射、蒸发、湿式和干式蚀刻。
发明内容
在其第一方面，本发明的示例性实施例提供了一种制造机电设备的方法。该方法包括：提供布置在绝缘层之上的硅层，所述绝缘层布置在硅衬底上；从绝缘层释放硅层的一部分，使得其至少部分地悬浮在绝缘层中的空腔之上；在至少硅层的释放部分的至少一个表面上沉积金属；以及利用所沉积的金属完全硅化至少硅层的释放部分。
在其另一方面，本发明的示例性实施例提供了一种包括活动部分的开关，该活动部分包括配置成当开关被启动时在两个固定点之间进行电连接的触点。至少该触点是由完全硅化的材料组成的。
在其另一方面，本发明的示例性实施例提供了一种制造机电设备的方法。该方法包括：提供布置在绝缘层之上的硅层，所述绝缘层布置在衬底上；从绝缘层释放硅层的一部分，形成至少部分地悬浮在绝缘层中所形成的空腔之上的硅构件；在至少该硅构件的至少一个表面上沉积金属；以及对其上沉积了金属的硅构件应用热工艺，形成完全硅化的构件。在该方法的执行过程中，在形成完全硅化的构件之后，不使用湿化学蚀刻工艺进一步处理设备。
附图说明
图1是可以利用起始SOI晶片并利用本发明的示例性实施例构造的（对称）NEMS开关的一种非限制性实施例的顶部放大图。
图2A-2D，统称为图2，示出了根据本发明示例性实施例的示例性初始工艺流程。
图3A-3E，统称为图3，示出了形成包括NEMS设备一部分的硅化悬浮（释放）构件的第一工艺流程变体。
图4A-4C，统称为图4，示出了形成包括NEMS设备一部分的硅化悬浮（释放）构件的第二工艺流程变体。
图5A和5B，统称为图5，示出了形成包括NEMS设备一部分的硅化悬浮（释放）构件的第三工艺流程变体。
图6A-6E，统称为图6，示出了形成包括NEMS设备一部分的硅化悬浮（释放）构件的第四工艺流程变体。
图7是可以利用图2-6的工艺制造的NEMS设备的放大俯视图。
具体实施方式
NEMS（和MEMS）在存储器和其它应用中用作开关会是有利的。例如，与晶体管相比，机电开关会减小待机泄漏电流而且有可能会呈现出改进的亚阈值行为。但是，为了把NEMS用作开关，大控制栅极电压（一般是几十伏）和总体的可靠性是需要解决的两个问题。
绝缘硅片（SOI）衬底可以用于NEMS应用。已经经过证明，可以利用SOI晶片实现互补金属氧化物半导体（CMOS）和NEMS技术的协同集成（co-integration）。
硅化物可以被认为是硅与另一种元素例如金属的化合物，例如二元化合物。硅化物（包括硅化铂（PtSi））的使用可以显著改进NEMS的可靠性。而且，与SOI NEMS相比，硅化物NEMS可以呈现出卓越的机械属性。例如，高可靠性PtSi原子力显微镜（AFM）传导尖端（Conducting tip）显示它们可以承受高电流（>1mA）。
但是，存在与制造硅化物NEMS结构相关联的问题。例如，一个问题涉及硅化物引起的对Si的应力，导致在释放（即，从NEMS设备的一部分的起始SOI晶片释放）后，NEMS结构的含Si部分的弯曲。另外，作为例子，当在释放期间或者释放之后应用时，常规的湿化学蚀刻（例如，基于氢氟（HF）酸的湿化学蚀刻）会侵袭硅化物，导致腐蚀。总的来说，由于会导致NEMS静摩擦的增加，因此湿化学蚀刻对于获得NEMS释放和后续处理是不利的。静摩擦通常可以定义为造成与另一个主体接触的一个主体开始移动所需的力。
本文所公开的是避免至少与由于硅化物引入到Si构件中的额外应力、硅化物腐蚀和NEMS静摩擦相关的问题的工艺流程与结构。
应当指出，本发明的教导本身不限于NEMS设备的制造，而是也可以应用到MEMS设备的制造，而且一般地说可以应用到许多小型机电系统与设备的制造。
图1是利用SOI晶片可以利用本发明的示例性实施例构造的（对称）NEMS开关10的一种示例性且非限制性实施例的顶部放大视图。所示出的结构可以形成为具有小于5μm2的总面积。开关10包括输入端子12、输出端子14及控制电极或端子16和18（分别指示为Vdd和GND）。向端子16和18施加适当的控制输入导致未启动状态与启动状态之间至少部分活动的导电结构20的屈曲（运动）。当处于启动状态时（开关接通），在输入端子12与输出端子14之间经结构20的导电部分建立导电路径，其中该导电部分物理接触输入端子12和输出端子14。
根据本发明示例性实施例的一方面，至少导电结构20的电接触部分完全硅化（由此避免硅材料的任何弯曲或者其它变形），而且，在开关10的制造过程中，活动的导电结构20在被硅化之前从起始SOI晶片释放。因此，在从起始SOI晶片释放活动的导电结构20（以及活动的导电结构20的硅化）之后不需要执行湿蚀刻处理。由此，通过避免使用湿化学蚀刻，由于存在腐蚀、污染和其它不期望产物的可能性减小或消除了，因此也避免了静摩擦问题。
现在参考图2A-2D，示出了根据本发明示例性实施例的示例性初始工艺流程。可以指出，尽管显示形成了单个释放构件，但是在实践当中，可以同时形成大量这种释放构件。
在图2A中，提供了起始SOI晶片30。SOI晶片30包括衬底（例如，Si）32、隐埋绝缘体或隐埋氧化物（BOX）层34（例如SiO2）、以及Si覆盖层36。衬底32可以具有任何合适的厚度。BOX34可以具有在例如大约100nm至大约200nm范围内的厚度，其中大约140nm是一个合适的值。Si层36可以具有在例如大约50nm至大约100nm范围内的厚度，其中大约80nm是一个合适的值。
应当指出，这些厚度仅仅是示例性的，因为本发明的实施例也可以利用极薄的SOI（ETSOI）晶片来实践，其中BOX层可以具有大约50nm或更小的厚度，而且其中Si覆盖层可以具有大约10nm或更小的厚度。
在图2B中，将在其中制造NEMS结构的Si层36薄化到大约20nm至大约50nm范围内的期望厚度，其中大约30nm是一个合适的值。薄化的Si层被指定为36a。
在图2C中，Si层36a被遮蔽并构图并且使用反应性离子蚀刻（RIE）工艺来选择性地除去Si层36a的一部分，以勾画期望的NEMS结构。在图2C中，勾画好的部分被指定为38而且可以对应于例如将形成图1中所示活动导电结构20的一部分的部分。这个工艺还形成可以被称为通过薄化的Si层36a的开口或小孔36b的部分。
在图2D中，执行蒸汽HF工艺，通过小孔36b完全除去勾画好的部分38下面的底层BOX材料，由此在BOX材料中形成空腔并且从BOX层34释放勾画好的部分38（在图2D中，没有示出释放后的勾画好的部分38与Si层36a之间的连接区域）。蒸汽HF蚀刻工艺的结果也用来底切Si层36a下面BOX层34的材料到某个距离，由此使BOX空腔远离小孔36b的侧壁34a凹进去。
图2可以被认为是说明了实际硅化工艺的前体处理步骤，其中硅化工艺将在图3、4、5和6中找到的几个实施例（工艺流程变体）中描述。
图3A-3E示出了形成包括NEMS设备（例如图1中所示开关20）一部分的完全硅化的悬浮（释放）构件的第一工艺流程变体（实施例）。在图3A中，沉积碳层40，使其覆盖图2D中所绘出的结构并且填充由于蒸汽HF蚀刻工艺导致的勾画好的且被释放的部分38下面的空穴。根据合适前体，例如乙炔或乙烯的化学蒸汽沉积或者等离子增强化学蒸汽沉积是沉积碳层40的合适技术。在碳沉积工艺过程中，条件可以是：785W高频RF，6托（Torr），550℃，600sccm C3H6，326scm He。在图3B中，碳层40被回蚀，例如通过使用基于氧气或氢气的等离子，以便显露Si层36a的顶部表面和勾画好的Si释放部分38。在回蚀工艺中，条件可以是：1）30mTorr/700Ws/300Wb/260NH3/NSTU（反向）：3/CSTUi8/15-15（无CHF3）；2）4mTorr/400Ws/100Wb/100N2/14O2/20Ar/2C2H4。在图3C中，执行例如铂（Pt）的金属的选择性原子层沉积，用Pt层42覆盖Si层36a的暴露表面和勾画好的Si释放部分38。沉积的Pt的厚度优选地足以使底层的Si材料在后续的热处理中被完全消耗和硅化。作为一个非限制性例子，而且如果假设释放部分38的Si厚度是在大约20nm至大约50nm的范围内，则Pt层42的厚度可以在大约15nm至大约40nm的范围内。在图3D中，剩余的碳层40通过例如使用基于氧气或氢气的等离子被除去，而且碳去除条件可以与以上为图3B碳回蚀工艺所示出的那些条件相同。在图3E中，执行反应退火工艺，从而完全硅化对应于具有Pt层42的勾画好的Si释放部分38的悬浮NEMS结构。反应退火还完全硅化了Si层36a。反应退火可以利用以下条件执行：500℃在N2中30秒，然后600℃在O2中60秒。更一般地说，反应退火可以在大约300℃至大约750℃范围内的温度和相应调节的时间执行。
因此，结果产生的NEMS结构具有完全硅化的悬浮（释放）构件50B和完全硅化的固定构件50A（该构件可以形成电极或者其它导电特征）。“完全硅化”意味着基本上没有残余的Si，因为Si已经与金属（在这个例子中是Pt）反应，形成了硅化物（在这个例子中是PtSi）。从而克服了与应力引起的（部分地）悬浮硅化Si柱或构件的弯曲相关的问题，因为最初形成释放部分38的Si已经基本上完全被PtSi代替了。此外，在释放后不使用湿化学处理（图2D），由此避免了硅化物的任何降级并且还降低了发生额外静摩擦的可能性。
图4A-4C示出了形成包括NEMS设备（例如图1中所示开关20）一部分的硅化的悬浮（释放）构件的第二工艺流程变体（实施例）。在图4A中，利用自组装单分子膜（self-assembled monolayer,SAM），例如十八烷基三氯硅烷ODTS SAM，执行氧化物钝化步骤。就像已知的，选择性区域ALD可以使用SAM作为ALD生长阻止掩模层。SAM钝化表面来抗衡ALD生长，使得膜只沉积在没有SAM的区域上。SAM可以从液相或气相通过吸附到固态表面自发地形成。可以参考例如J.Phys.Chem.C.2008年112卷第15791-15795页上E.
Figure BDA0000425416930000061
等人所写的Selective Area Atomic Layer DepositionUsing Poly(methyl methacrylate)Films as Mask Layers。
在图4A的例子中，绝缘层34的侧壁34A具有在其上形成的SAM。SAM可以是例如以上提到的十八烷基三氯硅烷ODTS SAM的聚合物或者任何合适的材料。在图4B中，执行选择性ALD Pt沉积。在这个例子中，并且与图3D相反，除了形成SAM的侧壁34A之外，Pt层42在所有暴露的表面上形成。在图4C中，执行反应退火工艺（例如，N2气氛中的快速热退火（RTA）），从而完全硅化对应于具有Pt层42的勾画好的Si释放部分38的悬浮NEMS结构。反应退火还完全硅化Si层36a，以及Si衬底32中其上沉积了Pt层42的底层部分。反应退火可以利用以下条件执行：500℃在N2中30秒，然后600℃在O2中60秒。更一般地说，反应退火可以在大约300℃至大约750℃范围内的温度和相应调节的时间执行。应当指出，SAM将选择性地沉积到BOX而且因此将阻止金属（Pt）沉积在BOX的侧壁上。
在图4C的反应退火工艺之后，SAM可以利用以下条件从BOX侧壁除去：1）30mTorr/700Ws/300Wb/260NH3/NSTU（反向）：3/CSTUi8/15-15（无CHF3）；2）4mTorr/400Ws/100Wb/100N2/14O2/20Ar/2C2H4。
因而，除了在完全硅化的悬浮（释放）构件50B下面的完全硅化的导电区域50C，结果产生的NEMS结构还具有完全硅化的悬浮（释放）构件50B和完全硅化的固定构件50A。因为侧壁34A没有暴露给Pt ALD，所以不需要从硅化的固定构件50A或者硅化的悬浮（释放）构件50B到完全硅化的导电区域50C的直接电路径。就像在图3的实施例中一样，因而克服了与悬浮的硅化Si柱或构件的弯曲相关的问题，因为最初形成释放部分38的Si已经完全被PtSi代替了。此外，在释放后不使用湿化学处理（图2D），由此避免了PtSi的任何降级并且还降低了静摩擦发生的可能性。
图5A和5B示出了形成包括NEMS设备（例如图1中所示开关20）一部分的硅化的悬浮（释放）构件的第三工艺流程变体。图5所示的工艺在某些方面与图4所示的工艺相似，因为二者都是以作为图2所示处理步骤的结果产生的结构开始。但是，在图5A中，Pt层42不是像图4B中那样由ALD形成，而是由Pt蒸发工艺形成。因此，Pt沉积只在那些直接暴露给蒸发的Pt流的表面上发生，而且，在这种情况下，随后，勾画好的Si释放部分38充当掩模来抑制Pt在Si衬底32的底层表面上沉积。因此，Pt层42在层36a的顶表面、释放部分38和Si衬底中通过小孔36b暴露的那部分表面上形成。由于凹进去的氧化物的存在（这是在图2D中所执行处理的结果），BOX34的侧壁34a基本上也没有沉积的Pt。在图5B中，执行反应退火工艺，从而完全硅化对应于具有Pt层42的勾画好的Si释放部分38的悬浮NEMS结构。反应退火还完全硅化Si层36a，以及Si衬底32中其上沉积了Pt层42的底层部分。就像前面一样，反应退火可以利用以下条件执行：500℃在N2中30秒，然后600℃在O2中60秒。更一般地说，反应退火可以在大约300℃至大约750℃范围内的温度和相应调节的时间执行。
因而，除了位于完全硅化的悬浮（释放）构件50B两侧上小孔36b下面的两个完全硅化的导电区域50C，结果产生的NEMS结构还具有完全硅化的悬浮（释放）构件50B和完全硅化的固定构件50A。因为凹进去的侧壁34A没有暴露给Pt蒸发流，所以不需要从硅化的固定构件50A或者硅化的悬浮（释放）构件50B到完全硅化的导电区域50C的直接电路径。就像在图3和4的实施例中，因而克服了与悬浮的硅化Si柱或构件的弯曲相关的问题，因为最初形成释放部分38的Si已经完全被Pt硅化物代替了。此外，在释放后不使用湿化学处理（图2D），由此避免了PtSi的任何降级并且还降低了静摩擦发生的可能性。
图6A至6E示出了形成包括NEMS设备（例如图1中所示开关20）一部分的硅化的悬浮（释放）构件的第四工艺流程变体。图6中所示的工艺以作为图2中所示处理步骤的结果产生的结构开始。但是，应当指出，在这个实施例中，图2D的干HF蒸汽蚀刻工艺得到控制，从而导致很少或者没有Si层36a下面BOX34的底切。在图6A中，Pt层42是通过溅射形成的。因此，Pt沉积只发生在直接暴露给溅射的Pt流的那些表面上，而且勾画好的Si释放部分充当掩模来抑制Pt在Si衬底32底层表面上沉积。在这个例子中，Pt层42在层36a的顶表面、释放部分38、Si衬底32中通过小孔36b暴露的那部分表面上，而且还在BOX空腔的侧壁34a上形成。在图6B中，执行反应退火工艺，从而完全硅化对应于具有Pt层42的勾画好的Si释放部分38的悬浮NEMS结构。反应退火还完全硅化Si层36a，以及Si衬底32中其上沉积了Pt层42的底层部分。反应退火可以利用以下条件执行：500℃在N2中30秒。更一般地说，反应退火可以在大约300℃至大约750℃范围内的温度和相应调节的时间执行。
在图6C中，不从反应退火室除去晶片，以600℃在O2中60秒，或者650℃在O2中30秒，执行第二次退火。在O2中的这种快速热退火选择性地只在PtSi上而不在BOX侧壁34a上形成的未反应Pt上形成薄SiO2保护性氧化物层60。就此而言，可以参考AppliedPhysics Letters88,142114(2006)上Z.Zhang,、S.-L.Zhang与M.
Figure BDA0000425416930000091
Robust所写的Scalable Self-Aligned Platinum SilicideProcess。
在图6D中，执行反应性离子蚀刻工艺，从BOX侧壁34a除去（不受保护的）Pt。RIE工艺不影响保护性SiO2层60下面的PtSi材料。在图6E中，第二（干）蒸汽HF工艺用于除去保护性SiO2层60。
图7示出了可以利用图2-6的工艺制造的NEMS设备70的放大的顶视图。设备70制造成包括源极（S）72、漏极（D）74和栅极（G）76。附连到源极72的是能够屈曲并且可以充当开关触点的延长的导电完全硅化构件78。
在不背离本发明范围与主旨的情况下，许多修改与变化都会对本领域普通技术人员变得显而易见。例如，可以使用不同的材料、金属（例如，除Pt之外还可以利用例如Ni、W、Er、Yb、Ti、Co）、厚度、处理步骤和参数，而且因此可以形成除PtSi之外的其它硅化物。另外，示例性实施例不限于MEMS中或NEMS设备与结构中开关的制造。
如本领域技术人员将认识到的，本发明的各方面可以体现为用于控制如以上在图2-6中讨论过的SOI晶片处理的系统、方法或计算机程序产品。因而，本发明的各方面可以采取在一种或多种计算机可读介质中体现的计算机程序产品的形式，计算机可读介质上具有计算机可读程序代码。可以使用一种或多种计算机可读介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电、磁、光、电磁、红外线或者半导体系统、装置或设备，或者以上所述的任意合适组合。计算机可读存储介质的更具体例子（非穷尽列表）将包括以下：具有一条或多条电线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦可编程只读存储器（EPROM或者闪存存储器）、光纤、便携式光盘只读存储器（CD-ROM）、光学存储设备、磁性存储设备或者以上所述的任意合适组合。在本文档的背景下，计算机可读存储介质可以是可以包含或者存储由指令执行系统、装置或设备使用或者与其结合使用的程序的任何有形介质。
本文所使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例而不是要作为本发明的限制。如本文所使用的，除非上下文明确地另外指出，否则单数形式“一”、“一个”和“这个”是要也包括复数形式。还应当理解，当在本说明书使用时，术语“包括”和/或“包含”规定了所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但是并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组的存在或添加。
以下权利要求中所有方式或步骤加功能元素的对应结构、材料、动作及等价物都是要包括用于结合具体所述的其它所述元素执行所述功能的任何结构、材料或行为。已经为了说明和描述给出了本发明的描述，但这不是详尽的或者要把本发明限定到所公开的形式。实施例的选择和描述是为了最好地解释本发明的原理及其实践应用，并使本领域普通技术人员能够理解本发明具有适于预期特定使用的各种修改的各种实施例。
因此，当结合附图和所附权利要求一起阅读时，根据以上的描述，各种修改与适应都会对相关领域技术人员变得显而易见。但是作为一些例子，其它相似或等价的数学表达式的使用可以被本领域技术人员使用。但是，所有这些和相似的对本发明教导的修改都将属于本发明的范围。

Claims (21)

1.一种制造机电设备的方法，包括：
提供布置在绝缘层之上的硅层，所述绝缘层布置在硅衬底上；
从所述绝缘层释放所述硅层的一部分，使得其至少部分地悬浮在所述绝缘层中的空腔之上；
在至少所述硅层的释放部分的至少一个表面上沉积金属；以及
利用沉积的金属完全硅化至少所述硅层的释放部分。
2.如权利要求1所述的方法，其中在释放所述硅层的一部分之后不执行湿化学蚀刻工艺。
3.如权利要求1或者2中任何一项所述的方法，其中释放是利用HF蒸汽执行的。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的方法，其中沉积金属包括沉积由碳组成的层，使得其填充空腔、除去所述由碳组成的层的一部分，从而暴露所述硅层的释放部分的顶表面和所述硅层的周围部分、利用原子层沉积以在暴露的顶表面上形成金属层、以及在完全硅化之前除去所述由碳组成的层的剩余部分。
5.如权利要求1至3中任何一项所述的方法，其中释放步骤形成空腔，使得所述硅衬底的底层顶表面在空腔的底部暴露，而且其中沉积金属包括对空腔的侧壁应用自组装单分子膜，并且利用原子层沉积，在所述硅层的释放部分的暴露表面、所述硅层的周围部分和所述硅衬底的暴露表面上但不在所述空腔的侧壁上形成金属层。
6.如权利要求1至3中任何一项所述的方法，其中释放步骤形成空腔，使得所述硅衬底的底层顶表面在空腔的底部暴露，而且其中沉积金属包括蒸发金属，以在所述硅层的释放部分的暴露表面、所述硅层的周围部分和所述硅衬底的不在所述硅层的释放部分下面的暴露表面上但不在所述空腔的侧壁上形成金属层。
7.如权利要求1至3中任何一项所述的方法，其中释放步骤形成空腔，使得硅衬底的底层顶表面在空腔的底部暴露，而且其中沉积金属包括溅射金属，以在所述硅层的释放部分的暴露表面、所述硅层的周围部分和所述硅衬底的不在所述硅层的释放部分下面的暴露表面上并且在空腔的侧壁上形成金属层，其中以完全硅化的方式硅化在所述硅层的释放部分、所述硅层的周围部分和所述硅衬底的不在所述硅层的释放部分下面的暴露表面上的溅射的金属，而且进一步包括选择性地只在完全硅化的表面上形成保护性氧化物层、从空腔的侧壁除去溅射的金属并且除去保护性氧化物层。
8.如权利要求1所述的方法，其中金属包括Pt、Ni、W、Er、Yb、Ti、Co中的一种，而且其中所述硅层的完全硅化的释放部分由PtSi、或NiSi、或WSi、或ErSi、或YbSi、或TiSi、或CoSi组成。
9.如权利要求1至7中任何一项所述的方法，其中完全硅化使用在大约300℃至大约750℃范围内执行的热工艺。
10.如权利要求9所述的方法，其中热工艺包括在氮保护气氛中加热之后在氧气氛中加热。
11.如权利要求7所述的方法，其中完全硅化使用包括在氮保护气氛中加热的热工艺，而且其中选择性地只在完全硅化的表面上形成保护性氧化物层包括在氧气氛中加热。
12.如权利要求4所述的方法，其中所述由碳组成的层是利用等离子除去的。
13.如前面任何一项权利要求所述的方法，其中所述硅层的释放部分形成MEMS或NEMS开关的活动电流导通部分的一部分。
14.一种包括活动部分的开关，所述活动部分包括配置成当开关被启动时在两个固定点之间进行电连接的触点，至少所述触点是由完全硅化的材料组成的。
15.如权利要求14所述的开关，其中所述完全硅化的材料由PtSi、或NiSi、或WSi、或ErSi、或YbSi、或TiSi、或CoSi组成。
16.如权利要求14或15中任何一项所述的开关，包括MEMS或NEMS开关。
17.一种制造机电设备的方法，包括：
提供布置在绝缘层之上的硅层，所述绝缘层布置在衬底上；
从所述绝缘层释放所述硅层的一部分，以形成至少部分地悬浮在所述绝缘层中的空腔之上的硅构件；
在至少所述硅构件的至少一个表面上沉积金属；
对其上沉积有金属的硅构件应用热工艺，以形成完全硅化的构件；其中
在形成完全硅化的构件之后，不使用湿化学蚀刻工艺进一步处理所述设备。
18.如权利要求17所述的方法，其中释放是利用HF蒸汽执行的。
19.如权利要求17或18中任何一项所述的方法，其中应用热工艺是在大约300℃至大约750℃范围内执行的。
20.如权利要求17至19中任何一项所述的方法，其中应用热工艺包括在氮保护气氛中加热之后在氧气氛中加热。
21.如权利要求17至20中任何一项所述的方法，其中金属包括Pt、Ni、W、Er、Yb、Ti、Co中的一种，而且其中所述完全硅化的构件由PtSi、或NiSi、或WSi、或ErSi、或YbSi、或TiSi、或CoSi组成。
CN201280026268.1A 2011-06-20 2012-06-01 硅化物微机械设备及制造其的方法 Active CN103563057B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/164,126 US8470628B2 (en) 2011-06-20 2011-06-20 Methods to fabricate silicide micromechanical device
US13/164,126 2011-06-20
PCT/US2012/040357 WO2012177374A1 (en) 2011-06-20 2012-06-01 Silicide micromechanical device and methods to fabricate same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103563057A true CN103563057A (zh) 2014-02-05
CN103563057B CN103563057B (zh) 2016-01-27

Family

ID=47352805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280026268.1A Active CN103563057B (zh) 2011-06-20 2012-06-01 硅化物微机械设备及制造其的方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US8470628B2 (zh)
CN (1) CN103563057B (zh)
DE (1) DE112012001813B4 (zh)
GB (1) GB2508305B (zh)
WO (1) WO2012177374A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106365104A (zh) * 2016-09-23 2017-02-01 杭州士兰集成电路有限公司 Mems器件制造方法及mems器件

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8470628B2 (en) * 2011-06-20 2013-06-25 International Business Machines Corporation Methods to fabricate silicide micromechanical device
US8440523B1 (en) * 2011-12-07 2013-05-14 International Business Machines Corporation Micromechanical device and methods to fabricate same using hard mask resistant to structure release etch
US8987845B2 (en) * 2012-11-09 2015-03-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for the prevention of suspended silicon structure etching during reactive ion etching
US9793080B2 (en) * 2013-08-23 2017-10-17 Inoso, Llc Electromechanical power switch integrated circuits and devices and methods thereof
US9837935B2 (en) * 2013-10-29 2017-12-05 Honeywell International Inc. All-silicon electrode capacitive transducer on a glass substrate
US10032635B2 (en) 2015-02-05 2018-07-24 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Thin film metal silicides and methods for formation

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6074890A (en) * 1998-01-08 2000-06-13 Rockwell Science Center, Llc Method of fabricating suspended single crystal silicon micro electro mechanical system (MEMS) devices
US6194678B1 (en) * 1999-12-15 2001-02-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Pressure switch
US20040248344A1 (en) * 2003-06-04 2004-12-09 Aaron Partridge Microelectromechanical systems, and methods for encapsualting and fabricating same
CN101077766A (zh) * 2006-02-20 2007-11-28 索尼株式会社 电子机械元件、电子电路装置及它们的制造方法
CN101118819A (zh) * 2006-08-04 2008-02-06 精工爱普生株式会社 Mems开关以及mems开关的制造方法
CN101164863A (zh) * 2006-10-20 2008-04-23 精工爱普生株式会社 Mems器件及其制造方法
CN101541489A (zh) * 2006-08-08 2009-09-23 南泰若股份有限公司 使用非易失性纳米管块的存储元件和交叉点开关及其阵列
WO2010112428A1 (fr) * 2009-03-30 2010-10-07 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Realisation d'un dispositif micro-electronique comportant un composant nems en silicium monocristallin et un transistor dont la grille est realisee dans la meme couche que la structure mobile de ce composant

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7071520B2 (en) 2000-08-23 2006-07-04 Reflectivity, Inc MEMS with flexible portions made of novel materials
DE10055421A1 (de) * 2000-11-09 2002-05-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Erzeugung einer mikromechanischen Struktur und mikromechanische Struktur
US6768403B2 (en) * 2002-03-12 2004-07-27 Hrl Laboratories, Llc Torsion spring for electro-mechanical switches and a cantilever-type RF micro-electromechanical switch incorporating the torsion spring
US7943412B2 (en) 2001-12-10 2011-05-17 International Business Machines Corporation Low temperature Bi-CMOS compatible process for MEMS RF resonators and filters
US6913942B2 (en) 2003-03-28 2005-07-05 Reflectvity, Inc Sacrificial layers for use in fabrications of microelectromechanical devices
US20060074890A1 (en) * 2004-10-06 2006-04-06 Manjula Sundharam Process for matching vendors and users of search engines so that more valuable leads are generated for vendors
US7835170B2 (en) * 2005-05-09 2010-11-16 Nantero, Inc. Memory elements and cross point switches and arrays of same using nonvolatile nanotube blocks
JP4791766B2 (ja) 2005-05-30 2011-10-12 株式会社東芝 Ｍｅｍｓ技術を使用した半導体装置
JP4988217B2 (ja) 2006-02-03 2012-08-01 株式会社日立製作所 Ｍｅｍｓ構造体の製造方法
US7369292B2 (en) * 2006-05-03 2008-05-06 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Electrode and interconnect materials for MEMS devices
JP2008119818A (ja) 2006-10-20 2008-05-29 Seiko Epson Corp Ｍｅｍｓデバイスおよびその製造方法
JP4737140B2 (ja) 2006-10-20 2011-07-27 セイコーエプソン株式会社 Ｍｅｍｓデバイスおよびその製造方法
DE102007031128A1 (de) 2007-06-29 2009-01-02 IHP GmbH - Innovations for High Performance Microelectronics/Institut für innovative Mikroelektronik MEMS-Mikroviskosimeter und Verfahren zu seiner Herstellung
US8319312B2 (en) 2007-07-23 2012-11-27 Wispry, Inc. Devices for fabricating tri-layer beams
FR2925887B1 (fr) * 2007-12-27 2010-06-11 Commissariat Energie Atomique Dispositif micromecanique ou nanomecanique a couche d'interface anti-collage
FR2925889B1 (fr) * 2007-12-27 2010-01-29 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation d'un dispositif micromecanique et/ou nanomecanique a butees anti-collage
US8063454B2 (en) * 2008-08-13 2011-11-22 Micron Technology, Inc. Semiconductor structures including a movable switching element and systems including same
US8093119B2 (en) 2009-06-24 2012-01-10 Solid State System Co., Ltd. CMOS microelectromechanical system (MEMS) device and fabrication method thereof
US8470628B2 (en) * 2011-06-20 2013-06-25 International Business Machines Corporation Methods to fabricate silicide micromechanical device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6074890A (en) * 1998-01-08 2000-06-13 Rockwell Science Center, Llc Method of fabricating suspended single crystal silicon micro electro mechanical system (MEMS) devices
US6194678B1 (en) * 1999-12-15 2001-02-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Pressure switch
US20040248344A1 (en) * 2003-06-04 2004-12-09 Aaron Partridge Microelectromechanical systems, and methods for encapsualting and fabricating same
CN101077766A (zh) * 2006-02-20 2007-11-28 索尼株式会社 电子机械元件、电子电路装置及它们的制造方法
CN101118819A (zh) * 2006-08-04 2008-02-06 精工爱普生株式会社 Mems开关以及mems开关的制造方法
CN101541489A (zh) * 2006-08-08 2009-09-23 南泰若股份有限公司 使用非易失性纳米管块的存储元件和交叉点开关及其阵列
CN101164863A (zh) * 2006-10-20 2008-04-23 精工爱普生株式会社 Mems器件及其制造方法
WO2010112428A1 (fr) * 2009-03-30 2010-10-07 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Realisation d'un dispositif micro-electronique comportant un composant nems en silicium monocristallin et un transistor dont la grille est realisee dans la meme couche que la structure mobile de ce composant

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106365104A (zh) * 2016-09-23 2017-02-01 杭州士兰集成电路有限公司 Mems器件制造方法及mems器件
CN106365104B (zh) * 2016-09-23 2018-11-30 杭州士兰集成电路有限公司 Mems器件制造方法及mems器件

Also Published As

Publication number Publication date
CN103563057B (zh) 2016-01-27
US20120318649A1 (en) 2012-12-20
GB2508305A (en) 2014-05-28
WO2012177374A1 (en) 2012-12-27
DE112012001813B4 (de) 2017-03-23
US20130020183A1 (en) 2013-01-24
DE112012001813T5 (de) 2014-02-06
US8470628B2 (en) 2013-06-25
GB201321010D0 (en) 2014-01-15
GB2508305B (en) 2015-07-08
US8993907B2 (en) 2015-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8440523B1 (en) Micromechanical device and methods to fabricate same using hard mask resistant to structure release etch
CN103563057B (zh) 硅化物微机械设备及制造其的方法
KR100834829B1 (ko) 멀티 비트 전기 기계적 메모리 소자 및 그의 제조방법
US8822970B2 (en) Phase-change memory device and flexible phase-change memory device insulating nano-dot
JP2016504761A (ja) 半導体デバイス、トランジスタ、およびセルフアライン・カーボン・ナノチューブ・トランジスタ、ならびにこれらを作製する方法
KR102311451B1 (ko) 반도체 디바이스 및 반도체 디바이스를 제조하는 방법
US8741700B1 (en) Non-volatile graphene nanomechanical switch
Boodhoo et al. Fabrication and characterisation of suspended narrow silicon nanowire channels for low-power nano-electro-mechanical (NEM) switch applications
TWI602284B (zh) 供非揮發性記憶體裝置的阻抗切換裝置及其形成方法
EP1955346B1 (en) Contact configurations for mems relays and mems switches and method for making same
TWI527220B (zh) 自對準碳化物源極／汲極場效電晶體
US8247319B1 (en) Method to enable the process and enlarge the process window for silicide, germanide or germanosilicide formation in structures with extremely small dimensions
US10777741B2 (en) Scaled nanotube electrode for low power multistage atomic switch
US9293687B1 (en) Passivation and alignment of piezoelectronic transistor piezoresistor
US10141408B2 (en) Method and arrangement for reducing contact resistance of two-dimensional crystal material
US20200373095A1 (en) Nanoelectromechanical devices with metal-to-metal contacts
JP2012015497A (ja) 交差した導電あるいは半導電アクセス・ラインのクロスバー・アレイの実現方法
CN104979397B (zh) 半导体器件及其形成方法
Choe et al. Fabrication and electrical characterization of graphene formed chemically on nickel nano electro mechanical system (NEMS) switch
WO2008069485A1 (en) The electronic devices using carbon nanotubes having vertical structure and the manufacturing method thereof
Cao et al. Sub-5 nm gap formation for low power NEM switches
Fu et al. A Self-Aligned Process to Fabricate a Metal Electrode-Quantum Dot/Nanowire-Metal Electrode Structure with 100% Yield
KR101015507B1 (ko) 탄소나노튜브를 이용한 반도체 소자의 배선 형성 방법 및 이 방법에 의해 제조된 반도체 소자

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20171115

Address after: Grand Cayman, Cayman Islands

Patentee after: GLOBALFOUNDRIES INC.

Address before: American New York

Patentee before: Core USA second LLC

Effective date of registration: 20171115

Address after: American New York

Patentee after: Core USA second LLC

Address before: American New York

Patentee before: International Business Machines Corp.