CN104860258B - 具有红外线吸收结构层的氮化铝装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有红外线吸收结构层的氮化铝装置，揭露一种微机电系统装置，其包含第一硅基板，该第一硅基板包含：操作层，该操作层包含第一表面和第二表面，该第二表面包含腔孔；绝缘层，沉积在该操作层的该第二表面上方；装置层，具有第三表面和第四表面，其中，该第三表面接合于该绝缘层；压电层，沉积于该装置层的该第四表面上方；金属导电层，设置在该压电层上方；接合层，设置在一部分该金属导电层上方；以及间隔，形成在该第一硅基板上；其中，该第一硅基板是接合至第二硅基板，该第二硅基板包含：金属电极，组构用以在该第一硅基板上所形成的该金属导电层与该第二硅基板之间形成电性连接。

Description

具有红外线吸收结构层的氮化铝装置

优先权主张

本专利申请是部分连续申请，其主张美国专利申请编号第13/687,304号及美国临时专利申请编号第61/880,110号的优先权，该美国专利申请的申请日为2012年11月28日，其发明名称为“MEMS DEVICE AND PROCESS FOR RF AND LOW RESISTANCE APPLICAITONS”，而该美国临时专利申请的申请日为2013年9月19日，其发明名称为“ALUMINUM NITRIDE(AlN)DEVICES WITH IR ABSORPTION STRUCTURAL LAYER AND METHOD OF FABRICATINGTHE SAME”。前述申请的所有内容并入本文，以作为参考之用。

技术领域

本发明是关于一种微机电(micro-electro-mechanical,MEMS)装置、用于射频(Radio Frequency,RF)与低寄生(parasitic)应用的MEMS装置、以及制作具有红外线吸收结构层的氮化铝(AlN)装置的方法。

背景技术

微机电系统(MEMS)是一种广为使用的科技，其可将微电子电路和机械结构整合在单一芯片上，从而显着地低制作成本和芯片尺寸。对于可在低寄生应用中利用的具成本效益的解决方案，有很强的需求。

发明内容

下文呈现说明书的简化总结，以提供说明书的一些态样的基本了解。此总结并非说明书的广泛综述，既不打算识别说明书的关键或重要组件，也不打算描述任何范围特定成说明书的任何实施例或权利要求的任何范围。它的唯一目的仅在于，以简单的形式，呈现说明书的一些概念，以作为将于稍后呈现的更详细描述的序文。

揭露一种用于低寄生应用的MEMS装置。在第一态样中，该MEMS装置包含MEMS晶圆和绝缘层，该MEMS晶圆包含具有一个或多个腔孔的操作晶圆，该操作晶圆含有第一表面和第二表面，该绝缘层沉积于该操作晶圆的该第二表面上。该MEMS装置也包含装置层，该装置层具有第三和第四表面，该第三表面接合于该操作晶圆的该第二表面的该绝缘层；以及金属导电层，在该第四表面上。该MEMS装置也包含互补式金属氧化物半导体(CMOS)晶圆，其接合至该MEMS晶圆。该 CMOS晶圆包含至少一个金属电极，以使该至少一个金属电极与至少一部分该金属导电层之间形成电性连接。

在第二态样中，MEMS装置包含MEMS基板，该MEMS基板包含可移动部分及一个或多个间隔，该一个或多个间隔从该基板伸出(protruding)；沉积于该一个或多个间隔上的铝层。该MEMS基板包含电性导电扩散阻障层，设置于该铝层的顶部；以及锗层，设置于该电性导电扩散阻障层的顶部。该MEMS装置还包含CMOS基板，耦接至该MEMS基板，且含有至少一个电极及一个或多个铝垫。该一个或多个间隔是利用该一个或多个铝垫与该锗层之间的共晶点(eutectic point)，而接合至该一个或多个铝垫。

在第三态样中，装置包含具有MEMS装置的第一基板。该MEMS装置包含硅可移动组件及压电组件，以使当施加电压时，在该压电组件上引发应变(strain)。该装置也包含具有至少一个电子电路的第二基板、以及设置用以将该第一基板接合至该第二基板的电性连接。从该MEMS装置至该电子电路的电性连接提供电压给该压电组件。

在另一个实施例中，揭露和描述一种MEMS装置，该MEMS装置可包含第一硅基板，该第一硅基板可包含：操作层，包含第一表面和第二表面，其中，该第二表面可包含腔孔；绝缘层，沉积于该操作层的该第二表面上方；装置层，具有第三表面和第四表面，其中，该第三表面接合至该绝缘层；压电层，沉积于该装置层的该第四表面上方；金属导电层，设置于该压电层上方；接合层，设置于一部分该金属导电层上方；以及间隔，形成在该第一硅基板上；其中，该第一硅基板是接合至第二硅基板，该第二硅基板包含：金属电极，组构用以在该第一硅基板上所形成的该金属导电层与该第二硅基板之间形成电性连接。

依据又一个实施例，是揭露机器/处理器可实作的方法，包含：沉积绝缘层在操作层上方，该操作层包含第一表面和第二表面，其中，该第二表面包含腔孔，而该绝缘层是形成在该操作层的该第二表面上；将装置层的第一表面接合至该绝缘层；沉积压电层在该装置层的第二表面上；沉积金属导电层在该压电层上方；部分地沉积接合层于该金属导电层上方；在该装置层的该第二表面上形成间隔；以及，在该金属导电层与硅基板之间建立电性连接。

依据另外的态样及/或实施例，是揭露一种MEMS装置，包含：第一硅基板，接合至第二硅基板，该第二硅基板包含：电极，在该第二硅基板上，并且电性接触该第一硅基板上所设置的导电层；在该第一硅基板上该导电层是设置在该第一硅基板上的压电层上方；在该第一硅基板上的该压电层是沉积在装置层上方，该装置层包含间隔，形成在该第一硅基板上；以及，该第一硅基板上的该装置层是接合至介电层，该介电层是沉积在该第一硅基板上的操作层的表面，该表面包含腔孔。

接下来的描述和附加的图式提出说明书的特定例示态样。然而，这些态样只是各种方式中说明书的原则所可能采用的一些指示。说明书的其它优点和新颖特征，当与图式一起考虑时，可从接下来的详细描述，而变得明显。

附图说明

本揭露的各种态样、实施例、目的及优点，在考虑接下来的详细描述，并连同伴随的图式后，将变得明显，其中，相同的编号在全文中表示相同的部件，并且其中：

图1A例示依据第一实施例的MEMS结构的剖面图。

图1B例示依据第二实施例的MEMS结构的剖面图。

图2例示依据第三实施例的MEMS结构的剖面图。

图3例示依据第四实施例的MEMS结构的剖面图。

图4例示依据第五实施例的MEMS结构的剖面图。

图5为用来将压电层加入至MEMS结构的程序的流程图。

图6例示依据第六实施例的MEMS结构的剖面图。

图7例示依据第七实施例的MEMS结构的剖面图。

图8例示依据第八实施例的MEMS结构的剖面图。

图9A-图9K例示依据第九实施例的MEMS结构的剖面图。

图10例示依据第十实施例的MEMS结构的剖面图。

图11例示依据第十一实施例的MEMS结构的剖面图。

图12(a)(i)、图12(a)(ii)、图12(b)(i)、及图12(b)(ii)例示依据第十二实施例的MEMS结构的剖面图。

图13A-图13H例示依据第十三实施例的MEMS结构的剖面图。

图14A-图14C例示依据第十四实施例的MEMS结构的剖面图。

具体实施方式

一个或多个实施例现在参考图式来加以描述，其中，相同的编号在全文中是表示相同的组件。在接下来的描述中，为了解释的目的，提出不同的特定细节，以为了提供不同实施例的深入了解。然而，很明显的，即使没有这些特定细节，例如，没有应用至任何特别的网络环境或标准，不同的实施例仍可实行。在其它例子中，已知的结构和装置是以方块图的形式显示，以为了以额外细节来促进描述该实施例。

主要揭露是关于一种微机电系统(MEMS)装置，尤是关于一种用于射频(RF)和低寄生应用的MEMS装置。呈现接下来的描述，以使本领域中具有通常技术者得以制造和使用本发明，并且具有专利应用及其需要的上下文。针对该描述的实施例和本文所描述的一般原理和特征的不同修正，对于本领域的熟习技术者而言， 将变得明显。因此，本发明并不打算被限制在所显示的实施例，而是应符合与本文所描述的原理和特征一致的最宽广范围。

在该描述的实施例中，微机电系统(MEMS)是指使用像是半导体的程序并且展现机械特性(例如，移动或变形的能力)而制作的一种结构或装置。MEMS通常、但没有总是与电性讯号互动。MEMS装置包含，但不限于回转仪、加速度计、磁力计、压力传感器、以及射频组件。含有MEMS结构的硅晶圆是称为MEMS晶圆。

在该描述的实施例中，MEMS装置可指实作成微机电系统的半导体装置。MEMS结构可指可为较大MEMS装置的部件的任何特征。工程处理过的绝缘体上硅(ESOI)晶圆可指在该硅装置层或基板下方具有腔孔的SOI晶圆。操作晶圆通常是指用作承载件的较厚基板，该承载件是用于绝缘体上硅晶圆中的较薄硅装置基板。操作基板及操作晶圆可互换。

在该描述的实施例中，腔孔是指开孔或基板晶圆中的凹部，而封闭体(enclosure)则可指完全封闭的空间。接合腔室(bond chamber)是指一片接合设备中的封闭体，该晶圆接合程序在该接合设备中进行。该接合腔室中的大气决定该接合晶圆中所密封的大气。

此外，依据本发明的系统和方法描述一种RF MEMS装置、传感器、及致动器，其包含，但不限于开关、共振器、及可调电容器，其可密封具与集成电路接合，该集成电路可使用电容性感测和静电性、磁性、或压电式致动。

图1A例示依据第一实施例的MEMS结构100的剖面图。图1A显示MEMS结构具有额外的金属在该硅结构层。该结构包含CMOS晶圆102，接合至MEMS晶圆104。该MEMS晶圆104包含硅装置层106，透过氧化物层109而熔解接合至操作晶圆108。MEMS铝110金属层加入至该硅装置层106。加入金属层较只有该硅装置层106，更能降低该MEMS结构的电阻性，使得它对于需要低寄生(例如，RF MEMS、劳仑兹力(Lorentz force)传感器等)的应用更具有吸引力。在此实施例中，CMOS晶圆102与MEMS晶圆104之间的连接是透过该硅间隔(stand-off)112创造，该硅间隔112使用由锗111和铝113所形成的铝-锗共晶接合。除了该间隔112外，该金属层117承载大部分的电流。在实施例中，由绝缘材料(例如，氧化硅或氮化硅)所构成的间隔件114可置放在底部金属层117，以降低静摩擦，并进而控制该顶部金属层110与该底部金属层117之间的间隙。

图1B例示依据第二实施例的MEMS结构100’的剖面图。图1B显示具有额外绝缘层112a和绝缘层112b的MEMS结构，该绝缘层112a是沉积在该MEMS铝110上，而该绝缘层112b是沉积在该底部电极117上，以防止短路，并进而于该可移动MEMS结构(其由该硅装置层106、MEMS铝110及绝缘层112a所组成)与该CMOS晶圆102上的该电极接触时，创造良好的电容性间隙。

图2例示依据第三实施例的MEMS结构200的剖面图。图2显示类似于图1A的MEMS结构。然而，在此实施例中，该CMOS晶圆102’与该MEMS晶圆104’之间的 该电性连接，透过该CMOS晶圆102’上的该CMOS铝204与该MEMS晶圆104’上的该MEMS铝110’之间的实体接触而发生，其中，该CMOS铝204与该MEMS铝110’由该CMOS晶圆102’上的锗206和CMOS铝113’与该MEMS晶圆104’上的该MEMS铝110’之间的该共晶反应所创造的铝-锗层所连接。此实施例的一个可能冒险是该锗206与该MEMS铝110’的选择性氧化反应(preferential reaction)(由于它就是直接沉积在该层上)，其与该CMOS铝113’可能具有不足的反应。该不足的反应可导致不良的接合与临界的(marginal)电性连接。

图3例示依据第四实施例的MEMS结构300的剖面图。图3显示与图2相同的MEMS结构，除了阻障层302是沉积在该MEMS铝110”与锗206’之间。该阻障层302是电性导电的，并且透过实体接触而与与铝电性接触。该阻障层302的目的是防止该MEMS铝110”与锗206’之间的共晶反应，而留下锗206’与该CMOS铝113”共晶反应。一个这种阻障层可为氮化钛。在该共晶反应期间，该CMOS铝113”将与锗206’混合，以创造与该MEMS铝110”上的该阻障层302的电性接触和实体接合，从而在该CMOS晶圆102”与MEMS晶圆104”之间创造电性接触。

图4例示依据第五实施例的MEMS结构400的剖面图。图4显示与图3相同的MEMS结构，但具有沉积于该MEMS铝110”’与硅装置层106”’之间的绝缘层402，从而将该硅与该金属予以电性绝缘。该绝缘层402在不希望在该硅层中承载任何电性讯号(例如，在RF应用中，其中，在该硅中的讯号传输会产生能量耗损)的案例中是需要的。在此实施例中，在RF频率时，该MEMS铝110”’仍然可透过该绝缘层402，而与电容性地耦接至该硅装置层106”’。为了达成充分绝缘，该绝缘层必需充足地厚，以最小化电容，或者该硅必需具有充分的电阻性，以最小化与其耦接的电性讯号。

图5为加入金属和压电层至MEMS结构的程序的流程图。该程序开始于工程处理过的SOI502。第一金属层(金属1)透过步骤504而沉积于该装置硅表面上，接着透过步骤506进行该压电层沉积(例如，氮化铝或PZT)图案化和蚀刻。接着，透过步骤508，将第二金属层(金属2)沉积于该晶圆上，以作为该压电层的顶部电极，并且提供金属1与该CMOS基板之间的电性接触。透过步骤510，将锗层沉积在金属1上，并且予以图案化，以将锗垫定义在会进行至CMOS的接合的区域中。接着，透过步骤512，该MEMS晶圆接合至CMOS晶圆，以使锗垫与该CMOS上的铝垫进行共晶反应，以在该CMOS铝与MEMS金属2之间创造电性和实体接触。

图6例示依据利用压电层的第六实施例的MEMS结构600的剖面图。加入压电层602使应用的范围包含听觉共振器和过滤器以及压电致动(piezo-actuated)的装置。为了运作，该压电层602通常需要底部电极604和顶部电极606。该底部电极604可包含第一金属层(金属1)(例如，铝、钌、钨、钼或铂)。在其它实施例中，硅装置层可用作底部电极604。该顶部电极606及互连610是由第二金属层(金属2)(例如，铝)组成。该顶部电极606及互连610使用铝锗接合，而与该CMOS铝垫608作出实体 和电性接触。该底部电极604可与该互连610作出实体和电性接触，从而连接至该CMOS晶圆。电位可施加在顶部电极606与该底部电极604之间、或在个别的顶部电极606之间。这些电位创造电场，以在压电材料内引发应变。

图7例示依据第七实施例的MEMS结构700的剖面图。图7显示与图6中相同的结构，并额外具有二氧化硅层702在该装置层硅106与金属层604”之间。该二氧化硅层702作为温度稳定层，以通过使用具有负扬氏温度系数(Young’s modulus temperaturecoefficient)的氧化硅来补偿(offset)具有正扬氏温度系数的硅，来改进该共振器或过滤器对于温度的频度稳定性，

图8例示依据第八实施例的MEMS结构800的剖面图。图8显示与图7中相同的结构，并额外具有图案化的底部电极604”。通过图案化该底部电极604”，多个电位可施加至该压电材料602的底部表面的不同区域，导致更多设计弹性和更有效率的装置。对于共振器应用而言，例如，在该压电结构的底部和顶部输入电性讯号的能力，导致较高的耦合效率。在进一步的实施例中，主题申请揭露微机电系统(MEMS)整合流程，以将工程处理过的基板上的氮化铝(AlN)和与锗化铝(AlGe)接合的顶部电极并入至互补式金属氧化物半导体(CMOS)晶圆/层/基板。

除了上述内容外，主题申请另描述MEMS整合流程，其包含开始晶圆/层/基板(例如，互补式金属氧化物半导体(CMOS)晶圆/层/基板、MEMS操作晶圆/层/基板、及/或MEMS装置晶圆/层/基板)及复数个掩膜层，例如，10层掩膜层，虽然具有通常技术者将体会到，也可使用较小或较大数目的掩膜层，而不致于不当地偏离主题揭露的一般性和范围。

一般而言，该MEMS操作晶圆/层/基板可予以图案化，而具有背侧对准标记层，用来在熔解接合后前至后对准(front-to-back alignment)。定义暂时的(suspended)MEMS结构的腔孔也可在该MEMS操作晶圆/层/基板的前侧予以蚀刻。该MEMS操作层(操作层)/晶圆/基板可接着氧化，并且继而熔解接合至MEMS装置层/晶圆/基板。

举例来说，该MEMS装置层/晶圆/基板可包含硅(Si)结构层，其可研磨至目标厚度，在该点上，氮化铝种子层可设置在该硅结构层的表面上，钼层可沉积在该氮化铝种子层上方，氮化铝堆栈层可沉积在该钼层上方，及/或二氧化硅间隔层可设置在该氮化铝堆栈层上。

该二氧化硅间隔层可在该MEMS装置层/晶圆/基板上蚀刻，以在该MEMS结构与该互补式金属氧化物半导体晶圆/层/基板之间提供分离(separation)。该氮化铝(AlN)堆栈层可接着通过二氧化硅硬掩膜而予以图案化，该二氧化硅硬掩膜具有结构、底部接点、及/或氮化铝顶部接点掩膜。此外，铝、钛、和锗可接着从底部至顶部依序沉积，并且图案化而具有锗垫和电极。该硅装置层可接着使用例如异向性蚀刻程序(其用来在层/晶圆/基板中创造深穿透(penetration)、陡侧孔(steep-sided hole)和沟槽，通常具有高深宽比，例如，深反应离子蚀刻(deep reactive ion etch, DRIE))予以图案化和蚀刻，以定义脱离结构(release structure)。一般而言，该结构与定义整个脱离结构的脱离层的接合是形成在上腔孔上。

底部腔孔可在该互补式金属氧化物半导体层/晶圆蚀刻，以清除该MEMS结构的面外(out-of-plane)移动(例如，接合硅和氮化铝堆栈层)或减幅控制(damping control)。该MEMS及互补式金属氧化物半导体晶圆/层/基板可接着使用铝-锗(Al-Ge)共晶接合予以接合，以创造该MEMS结构的周围密封以及该MEMS结构与互补式金属氧化物半导体电路之间的电性互连。之后，该接合的晶圆/层可在该MEMS侧予以薄化至希望的厚度，并且埠件(port)可形成在该MEMS晶圆/层的该研磨侧上，以创造接取(access)至该周围环境。之后，可使用例如切单程序(dicing process)，移除该MEMS晶圆层上的硅垂片(silicon tab)，以暴露该互补式金属氧化物半导体打线接合垫(wire-bond pad)。

依据先前及参考图9，例示MEMS装置900的剖面图。该MEMS900可包含操作晶圆/层/基板904，其可经图案化而具有背侧对准标记层，该背侧对准标记层将被在熔解接合后，利用于前至后对准。此外，操作晶圆/层/基板904的前侧可经蚀刻而形成腔孔902。如所绘示的，操作晶圆/层/基板904可由硅层/基板形成，腔孔902已经蚀刻而进入其内。对于含有腔孔902的该操作晶圆/层/基板904而言，二氧化硅层/基板906可沉积在该硅层/基板904上，从而覆盖硅层/基板904及形成于其内的腔孔902。由硅908所形成的基板/层可设置及/或沉积在二氧化硅层/基板906上方，并且熔解接合至该二氧化硅层/基板906。依据实施例，含有形成的腔孔902和二氧化硅层906的该操作晶圆/层/基板904可称为工程处理过的基板，并且为了此揭露的目的，可称为该MEMS操作层。

参考图9B，其绘示MEMS装置900的进一步剖面图，除了以上所注意的含有蚀刻腔孔902的硅层/基板904、二氧化硅层/基板906(含有蚀刻的腔孔902的硅层/基板904及二氧化硅层/基板906可形成并可称为该MEMS操作层/晶圆/基板)、以及由硅所形成的基板/层908，二氧化硅间隔S916可通过例如在蚀刻及/或形成二氧化硅间隔S916前连续在硅基板/层908上方沉积氮化铝种子层S910、钼层S912、及氮化铝堆栈层S914。该额外的沉积或设置层(其包含在硅基板/层908上方的该氮化铝种子层S910、钼层S912、氮化铝堆栈层S914、及二氧化硅间隔S916)可称为该MEMS装置层/晶圆/基板及/或压电层/晶圆/基板。

硅基板层908可为该MEMS装置层的该硅结构层，该MEMS操作层(例如，含有蚀刻的腔孔902的硅层/基板904及二氧化硅层/基板906)可已经熔解接合至该MEMS装置层/晶圆/基板(例如，硅结构基板/层908、氮化铝种子层S910、钼层S912、氮化铝堆栈层S914、以及间隔S916)。应注意到，在熔解接合该MEMS操作层至该MEMS装置层之前，该MEMS操作层可通常已经氧化，并且在沉积该氮化铝种子层S910、钼层S912、氮化铝堆栈层S914、及由二氧化硅所形成的间隔S916之前，该MEMS 装置层的该硅结构层/基板908可已经研磨至目标或预定厚度。间隔S916通常是形成在该MEMS装置层上，以提供该MEMS结构与晶圆/层/基板之间的分离。

图9C-9E提供例示MEMS装置900的进一步剖面图，该MEMS装置900包含以上图9A-9B所描述的该层。在图9C中，结构可予以定义，并且可通过先沉积或设置二氧化硅硬掩膜918于该氮化铝堆栈层S914及间隔S916上方，接着再蚀刻通过二氧化硅硬掩膜918，以定义该结构并且雕刻出来分离底部电极S920。如所观察到的，该蚀刻程序蚀刻层/基板(其分别由二氧化硅硬掩膜918、氮化铝914、钼912、及氮化铝种子层910形成)至该硅结构层/基板908。在图9D中，可创造底部电极接点922。在图9E中，在二氧化硅层918上所蚀刻的开孔可予以实施，以定义氮化铝顶部接点S924，并且避免来自于该垫的不必要HBAR共振。如在图9C-9E中所绘示的，可通过藉由二氧化硅硬掩膜918而图案化氮化铝堆栈层，来定义该结构及雕刻出该底部电极S920、创造底部电极接点S922、及定义氮化铝顶部接点S924。

如图9F中所例示的，沉积铝和钛层S926，以为了顶部电极材料沉积的目的，并且接着锗层S928是沉积在该铝和钛层S926上方，以使锗垫S928和电极S930可如图9G-H中所绘示的予以图案化。该装置层可以光阻层932覆盖，并且使用深反应离子蚀刻(DRIE)予以图案化和蚀刻，以定义脱离结构，如图9I中所绘示的。只有该结构与脱离层的结合可定义该腔孔902中的完整脱离结构934(见图9J)。

如图9J中所绘示的，蚀刻腔孔938进入CMOS晶圆936，以允许清除面外移动MEMS结构S934及/或减幅控制，并且之后该CMOS晶圆936及MEMS装置晶圆940使用铝-锗共晶接合予以接合，以在MEMS结构934和CMOS电路周围创造密封，并且形成接合晶圆942。该共晶接合的晶圆942接着可在例如该MEMS晶圆侧予以薄化至预定或希望的厚度，并且埠件可形成在该MEMS晶圆942的研磨侧上，以创造至周围环境的接取(access)，如图9K中所绘示的。此外，使用切单程序移除该MEMS晶圆942上的硅垂片，以暴露互补式金属氧化物半导体打线接合垫。

依据先前及图10中所例示的额外实施例，在定义结构及雕刻出分离底部电极S920之后，如图9C所例示的，但在创造底部电极接点S922之前，如图9D中所绘示的，可实施部分硅蚀刻，其中，结构硅层908(例如，该MEMS装置晶圆的该结构硅层)可部分地被进一步蚀刻1002。可实施该部分蚀刻1002，以部分地薄化该硅装置层(例如，结构硅层908)。该部分蚀刻1002可以结构层掩膜，并通过硅蚀刻或硅深反应离子蚀刻来加以完成。应注意的是，对于那个先前实施用以定义结构和雕刻出分离底部电极S920(如以上参考图9C所说明的)而言，该部分蚀刻1002是额外的蚀刻。额外地及/或另外地，部分蚀1002及定义结构及雕刻出分离底部电极S920所实施的该蚀刻(如图9C中所绘示的)，可以单一动作完成，而没有不当及/或不必要偏离主题揭露的意图和一般性。

在进一步额外态样或实施例中，如图11中所例示的，可于蚀刻该MEMS晶圆942的研磨侧上的埠件944(见例如，图9K)之后，实施额外的动作。依据此态样，红 外线(IR)吸收层1102可沉积在该MEMS操作晶圆940的背部上。如此例示的，该红外线(IR)吸收层1102不仅可设置在该MEMS操作晶圆940的背部上，也可在先前蚀刻的埠件944中。

依据进一步揭露的态样或实施例，如图12中所例示的，可采用额外的及/或另外的间隔916形成技术。如图12(a)(i)中所例示的，硅层908可沉积在该MEMS操作层/晶圆/基板(例如，含有腔孔902的硅层/晶圆/基板904及二氧化硅层/基板906)上方，并且之后该沉积的硅层可部分地蚀刻，以形成间隔S916，因此，参考回图9A并且图图12(a)(i)中所例示的，间隔S916可已经从该MEMS装置层或压电层/晶圆/基板的该结构硅层908形成了。或者，如图12(a)(ii)中所绘示的，不要部分蚀刻进而结构硅层908，结构硅层908可由二氧化硅层覆盖，并且之后，该沉积的二氧化硅层可予以图案化，以创造或形成间隔S916，如图12(a)(ii)中所例示的。

之后，并且仍然参考图12，可实现沉积压电堆栈层1202，如参考图9C-9K中所描述和例示的，分别绘示在图12(b)(i)及12(b)(ii)中。在图12(b)(i)的上下文中，将观察到该接下来的压电堆栈层1202，如参考图9C-9K中所描述的，是覆盖硅间隔S916，而包含该压电堆栈层1202(如参考图9C-9K所揭露的)的该连续层却覆盖在二氧化硅间隔S916上方，参考图12(b)(ii)。

图13例示与参考图9A-9K所描述和揭露不一样的额外及/或另外的程序流程。在此案例中，并且如图13(a)中所绘示的，而且已经参考图12(a)(i)所描述的，可通过图案化及/或部分地蚀刻结构硅层908，来形成硅间隔S916。之后，先前参考图9B所描述的该压电层堆栈(例如，氮化铝种子层S910、钼层912、及氮化铝堆栈层914)可减少至只有氮化铝层1302，其中，氮化铝层1302是覆盖含有该形成的硅间隔S916的该结构硅层908的顶部，并且予以图案化。如图13B-13H中所例示的，含有硅间隔S916的该结构硅层908可使用作为底部电极。在图13C中，该氮化铝层1302可被铝和钛层1306覆盖。如参考图13C所将要注意的，在1304于氮化铝层1302中图案化将被该铝和钛层1306填充。

在图13D中，可定义锗垫1308，其中，锗层可被铝和钛层1306覆盖，以形成该锗垫1308。此外，在图13E中，该先前沉积的铝和钛层1306可选择性图案化，以定义铝和钛垫1310，并且暴露该下方的氮化铝层1302。在图13F中，二氧化硅硬掩膜1312可沉积在定义的锗垫1308、铝和钛垫1310、及暴露的氮化铝层1302上方，并且实施蚀刻或图案化，以定义该结构1314。

一旦结构1314已经被定义，CMOS晶圆936便可以类似于图9J的上下文中所描述和图13G中所例示的方式，而共晶地接合至该MEMS装置晶圆1316。此外，在完成将该CMOS晶圆936共晶接合至该MEMS装置晶圆1316后，端口件1318可形成在该MEMS装置晶圆1316的研磨侧或表面上，如图13H所例示的。

现在参考图14A-14C，并且一开始先参考图14A，以为了在不同的蚀刻及/或图案化阶段(其可被采用来建造依据实施例所描述的微机电装置)提供保护给侧壁 1402，并且，如图14B中所例示的，二氧化硅层1404可予以沉积，以覆盖图9E的上下文中所描述的该层。在检查图14B时，将观察到该二氧化硅层1404已经沉积，并且遮盖该侧壁1402连同底部电极S920及该底部电极接点922。此外，在检查图14B时，将会观察到该沉积的二氧化硅层1404也将已经遮盖该氮化铝顶部接点924。二氧化硅层1404的沉积和图案化提供隔离。一旦该二氧化硅层1404已经如图14B所例示的沉积，该二氧化硅层1404可进行空白反应离子蚀刻，以创造侧壁保护1406。

依据先前该主题申请在一个或多个不同实施例及态样中揭露一种MEMS装置，包含：第一硅基板，包含：操作层，包含第一表面及第二表面，该第二表面包含腔孔；绝缘层，沉积于该操作层的该第二表面上方；装置层，具有第三表面和第四表面，其中，该第三表面接合至该绝缘层；压电层，沉积在该装置层的该第四表面上方；金属导电层，设置在该压电层上方；接合层，设置在一部分该金属导电层上方；以及，间隔，形成在该第一硅基板上；其中，该第一硅基板是接合至第二硅基板，该第二硅基板包含：金属电极，组构用以在该第一硅基板上所形成的该金属导电层与该第二硅基板之间形成电性连接。

依据先前所描述的，该间隔可形成在该压电层上，并且可形成如该装置层上所沉积的硅层或二氧化硅层。此外及/或另外，该间隔可由该压电层上所沉积的二氧化硅形成。

此外，可图案化及蚀刻该压电层，以在该压电层中形成侧壁，其中，第一介电层可插置在该压电层与该金属导电层之间，而第二介电层可设置在该压电层的该侧壁上。此外，可在该操作层中形成开孔，以暴露该装置层，可使用该装置层中的孔洞来暴露该压电层，并且该装置层可包含孔隙。

依据揭露的态样，可选择性或部分地移除该装置层，该压电层在一个实施例中可包含氮化铝、或在另一实施例中可包含：氮化铝(AlN)种子层、底部金属层、及氮化铝(AlN)层。此外，红外线(IR)吸收层可沉积在一部分该装置层上、及/或该红外线(IR)吸收层可沉积在一部分该压电层上。

依据另一个实施例，描述和揭露一种方法。该方法可包含一序列机器可执行的操作，该操作可包含沉积绝缘在操作层上方，该操作层包含第一表面和第二表面，其中，该第二表面包含腔孔，而该绝缘层是形成在该操作层的该第二表面上；将装置层的第一表面接合至该绝缘层；沉积压电层在该装置层的第二表面上；沉积金属导电层在该压电层上方；部分地沉积接合层在该金属导电层上方；形成间隔在该装置层的该第二表面上；以及，在该金属导电层与硅基板建立电性连接。

另外的机器可执行方法操作可包含：沉积硅层或二氧化硅层以形成该间隔；沉积二氧化硅层以形成定位在该压电层上的间隔；图案化和蚀刻该压电层以形成侧壁；插置第一介电层在该压电层与该金属导电层之间；沉积第二介电层在该压电层的该侧壁上；通过该操作层中的第一开孔暴露该装置层；以及，透过该第一开孔及该装置层中的第二开孔暴露该压电层。

额外的机器可执行方法动作也可包含：选择性移除一部分该装置层；沉积红外线(IR)吸收层在该装置层的选择部分上；以及，沉积红外线(IR)吸收层在该压电层的选择部分上。

依据另外的实施例，该揭露描述一种微机电装置，其可包含：第一硅基板，接合至第二硅基板，该第二硅基板包含：电极，在该第二硅基板上，并且电性接触设置在该第一硅基板上的导电层；该第一硅基板上的该导电层是设置在该第一硅基板上的压电层上方；该第一硅基板上的该压电层是沉积在装置层上方，该装置层包含形成在该第一硅基板上的间隔；以及，该第一硅基板上的该装置层是接合至压电层，该压电层是沉积在该第一硅基板上的操作层的表面上，该表面包含腔孔。

如此申请所使用的，术语“或”是打算意指包含的“或”，而非排它的“或”。也就是，除非另外指明、或从上下文可清楚得知，否则“X采用A或B”是打算意指任何的自然包含排列(natural inclusive permutation)。也就是，如果X采用A；X采用B；或X兼采A和B，则“X采用A或B”在任何先前案例中均满足。此外，如此申请及附加的权利要求所使用的冠词“一”(a)及“一”(an)一般应解读为意指“一个或多个”，除非特别指明、或从上下文可清楚得知是关于单一形成。此外，本文中所使用的“耦接”这个字是意指直接或间接电性或机械耦接。此外，本文中所使用的“例子”及/或“范例”是意指作为例子、案例、或例示。本文中描述为“例子”及/或“范例”的任何态样或设计并不需要解读为较佳或比其它态样或设计更具有优点。反而是，使用范例这个字是打算以精简的方式呈现概念。

以上所描述的包含主题揭露的例子。当然，不可能为了描述主题标的而描述组件或方法的每一个想得到的结合，但应体会到可能有许多另外的主题揭露的结合与排列。因此，请求的主题标的是打算涵盖落在附加的权利要求的精神和范围内的所有这种改变、修正、及变化。

特别并且针对由以上描述的组件、装置、系统及类似者所实施的各种功能而言，用来描述这种组件的这些术语(包含对“器具”(means)的参考)是打算对应(除非另外指示)实施所描述的组件的指定功能的任何组件(例如，功能性等效物)，即使没有在结构上等效于该揭露的结构，该组件实施该等请求的主题标的的例示范例态样中的功能。

该等先前提及的系统已经在几个组件之间的互动方面加以描述。可体会到的是，这种系统及/或组件可包含那些组件或指定的次组件、一些该等指定的组件或次组件、及/或额外的组件，并且依据该先前的组件的各种排列和组合。次组件也可实作成与其它组件通讯耦接、而非包含在母组件(架构式)内的组件。此外，应注意到的是，一个或多个组件可组合成提供集合性功能的单一组件、或分割成几个个别的次组件，而且可设置任何一个或多个中层，以与这种次组件通讯地耦接， 以为了提供整合性功能。本文中所描述的任何组件也可与本文中没有特定描述的一个或多个其它组件互动。

此外，虽然主题揭露的特别特征已经在几个实作的一者方面有所揭露，但这种特征可与任何给定或特别应用所希望和有利的其它实作的一个或多个其它特征结合。此外，“包含”(includes)、“包含”(including)、“具有”(has)、“含有”(contains)、其变体、和其它类似的用字，是使用在详细的描述或权利要求中，这些用语是打算以类似于“包含”(comprising)的内含方式，以作为开放式转承用字，而没有排除其它额外或其它组件。

Claims (27)

1.一种微机电系统装置，包含：

第一硅基板，包含：

操作层，包含第一表面和第二表面，该第二表面包含腔孔；

绝缘层，沉积在该操作层的该第二表面上方；

装置层，具有第三表面和第四表面，其中，该第三表面接合于该绝缘层；

压电层，沉积在该装置层的该第四表面上方；

金属导电层，设置在该压电层上方；

接合层，设置在一部分该金属导电层上方；以及

间隔，形成在该第一硅基板上；

其中，该第一硅基板是接合于互补式金属氧化物半导体基板，该互补式金属氧化物半导体基板包含：

金属电极，组构用以在该第一硅基板上所形成的该金属导电层与该互补式金属氧化物半导体基板之间形成电性连接。

2.如权利要求1所述的装置，其中，该间隔是形成在该压电层上。

3.如权利要求1所述的装置，其中，该间隔是由沉积在该装置层上的硅层或二氧化硅层所形成。

4.如权利要求1所述的装置，其中，该间隔是由沉积在该压电层上的二氧化硅所形成。

5.如权利要求1所述的装置，其中，该压电层被图案化及蚀刻，以在该压电层中形成侧壁。

6.如权利要求5所述的装置，还包含第一介电层，在该压电层与该金属导电层之间。

7.如权利要求6所述的装置，还包含第二介电层，设置在该压电层的该侧壁上。

8.如权利要求7所述的装置，还包含开孔，在该操作层中，以暴露该装置层。

9.如权利要求8所述的装置，还包含孔洞，在该装置层中，以暴露该压电层。

10.如权利要求8所述的装置，还包含孔隙，在该装置层中。

11.如权利要求1所述的装置，其中，该装置层是选择性或部分移除。

12.如权利要求1所述的装置，其中，该压电层包含氮化铝。

13.如权利要求1所述的装置，其中，该压电层包含：氮化铝(AlN)种子层、底部金属层、以及氮化铝(AlN)层。

14.如权利要求1所述的装置，还包含红外线(IR)吸收层，沉积在一部分该装置层上。

15.如权利要求1所述的装置，还包含红外线(IR)吸收层，沉积在一部分该压电层上。

16.一种用于制造微电子系统装置的方法，包含：

沉积绝缘层于操作层上方，该操作层包含第一表面和第二表面，其中，该第二表面包含腔孔，而该绝缘层是形成在该操作层的该第二表面上；

将装置层的第一表面接合至该绝缘层；

沉积压电层于该装置层的第二表面上；

沉积金属导电层于该压电层上方；

部分地沉积接合层于该金属导电层上方；

形成间隔在该装置层的该第二表面上；以及

在该金属导电层与互补式金属氧化物半导体基板之间建立电性连接。

17.如权利要求16所述的方法，还包含沉积硅层或二氧化硅层，以形成该间隔。

18.如权利要求16所述的方法，还包含沉积二氧化硅层，以形成定位在该压电层上的间隔。

19.如权利要求16所述的方法，还包含对该压电层实施图案化和蚀刻，以形成侧壁。

20.如权利要求19所述的方法，还包含在该压电层与该金属导电层之间插置第一介电层。

21.如权利要求20所述的方法，还包含设置第二介电层于该压电层的该侧壁上。

22.如权利要求21所述的方法，还包含藉由该操作层中的第一开孔暴露该装置层。

23.如权利要求22所述的方法，还包含经由该第一开孔及该装置层中的第二开孔暴露该压电层。

24.如权利要求16所述的方法，还包含选择性移除一部分该装置层。

25.如权利要求16所述的方法，还包含沉积红外线(IR)吸收层于该装置层的选择部分上。

26.如权利要求16所述的方法，还包含沉积红外线(IR)吸收层于该压电层的选择部分上。

27.一种微机电装置，包含：

第一硅基板，接合于互补式金属氧化物半导体基板，该互补式金属氧化物半导体基板包含：

电极，在该互补式金属氧化物半导体基板上，并且电性接触设置在该第一硅基板上的导电层；

在该第一硅基板上的该导电层是沉积在该第一硅基板的压电层上方；

在该第一硅基板上的该压电层是沉积在装置层上方，该装置层包含形成在该第一硅基板上的间隔；以及

在该第一硅基板上的该装置层是接合至介电层，该介电层是沉积在该第一硅基板上的操作层的表面上，该表面包含腔孔。