KR20210028073A - Mems 콤 액추에이터에서의 보호를 위한 자기 정렬된 유전체 라이너 구조물 - Google Patents
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Abstract
일부 실시예에서, 본 개시 내용은 콤(comb) 구조물을 포함하는 미세 전자 기계 시스템(microelectromechanical system; MEMS) 콤 액추에이터에 관한 것이다. 콤 구조물은 제1 재료를 갖는 지지층 및 지지층의 제1 표면으로부터 제1 방향으로 멀어지게 연장되는 복수의 돌출부를 포함한다. 복수의 돌출부는 또한 제1 재료로 제조된다. 복수의 돌출부는 지지층의 제1 표면에 평행한 제2 방향을 따라 분리된다. MEMS 콤 액추에이터는, 지지층의 제1 표면 및 복수의 돌출부의 외부면을 연속적으로 그리고 완전히 덮는 유전체 라이너 구조물을 더 포함할 수 있다. 유전체 라이너 구조물은 복수의 돌출부 중 적어도 2개의 돌출부의 최상면을 연속적으로 연결하는 연결부를 포함한다.
Description
관련 출원에 대해 참조
본 출원은 2019년 8월 30일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/894,033호의 이익을 주장하며, 그 내용은 인용에 의해 그 전부가 본 명세서에 통합된다.
미세 전자 기계 시스템(microelectromechanical systems; MEMS) 디바이스는 현대 디바이스(예를 들면, 스마트 스피커, 보청기, 카메라 디바이스)에서 점점 일반화되고 있다. 많은 MEMS 디바이스는 센서 또는 액추에이터로 분류될 수 있다. MEMS 센서는 외부 조건(예를 들어, 음파, 광, 자기 신호)의 존재를 감지하고 처리하기 위해 이를 전기 신호(예를 들어, 전압, 전류)로 변환시킨다. MEMS 액추에이터는 전기 신호(예를 들어, 전압, 전류)를 이용하여 외부 조건(예를 들어, 음파, 광, 자기 신호)을 생성한다. 고속의 저전력 소비 MEMS 액추에이터를 위한 유망한 후보는 정전기 원리를 이용하여 전기 신호에 기초한 기계적 움직임을 생성하는 MEMS 콤 액추에이터(MEMS comb actuator)이다.
본 개시 내용의 양상은 첨부한 도면들과 함께 읽을 때 하기의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 업계의 표준적 관행에 따라, 다양한 피처들(features)은 실제 크기대로 도시되지 않는 것을 주목해야 한다. 실제로, 다양한 피처의 치수는 논의의 명료화를 위해 임의로 증가되거나 감소될 수 있다.
도 1은 유전체 라이너 구조물에 의해 연속적으로 덮인 반도체 돌출부를 포함하는 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 구조물의 일부 실시예의 사시도를 도시한다.
도 2와 도 3은 도 1의 사시도에 대응하는 일부 실시예의 단면도를 도시한다.
도 4는 유전체 라이너 구조물에 의해 연속적으로 덮인 반도체 돌출부를 포함하는 MEMS 콤 구조물의 일부 다른 실시예의 사시도를 도시한다.
도 5와 도 6은 도 4의 사시도에 대응하는 일부 실시예의 단면도를 도시한다.
도 7a 내지 도 7c는 동작 중 제1 MEMS 콤 구조물 및 제2 MEMS 콤 구조물의 위치에 대한 일부 실시예의 다양한 도면을 도시하며, 제1 MEMS 콤 구조물의 유전체 라이너 구조물은 제2 MEMS 콤 구조물의 유전체 라이너 구조물과 접촉하지 않는다.
도 8a 내지 도 8c는 동작 중 제1 MEMS 콤 구조물 및 제2 MEMS 콤 구조물의 위치에 대한 일부 다른 실시예의 다양한 도면을 도시하며, 제1 MEMS 콤 구조물의 유전체 라이너 구조물은 제2 MEMS 콤 구조물의 유전체 라이너 구조물과 접촉하지 않는다.
도 9a 내지 도 20은 자기 정렬 공정(self-aligned process)을 통해 유전체 라이너 구조물로 라이닝된 반도체 돌출부를 포함하는 MEMS 콤 구조물을 형성하는 방법의 일부 실시예의 다양한 도면을 도시한다.
도 21은 도 9a 내지 도 20에 도시된 방법에 대응하는 일부 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 1은 유전체 라이너 구조물에 의해 연속적으로 덮인 반도체 돌출부를 포함하는 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 구조물의 일부 실시예의 사시도를 도시한다.
도 2와 도 3은 도 1의 사시도에 대응하는 일부 실시예의 단면도를 도시한다.
도 4는 유전체 라이너 구조물에 의해 연속적으로 덮인 반도체 돌출부를 포함하는 MEMS 콤 구조물의 일부 다른 실시예의 사시도를 도시한다.
도 5와 도 6은 도 4의 사시도에 대응하는 일부 실시예의 단면도를 도시한다.
도 7a 내지 도 7c는 동작 중 제1 MEMS 콤 구조물 및 제2 MEMS 콤 구조물의 위치에 대한 일부 실시예의 다양한 도면을 도시하며, 제1 MEMS 콤 구조물의 유전체 라이너 구조물은 제2 MEMS 콤 구조물의 유전체 라이너 구조물과 접촉하지 않는다.
도 8a 내지 도 8c는 동작 중 제1 MEMS 콤 구조물 및 제2 MEMS 콤 구조물의 위치에 대한 일부 다른 실시예의 다양한 도면을 도시하며, 제1 MEMS 콤 구조물의 유전체 라이너 구조물은 제2 MEMS 콤 구조물의 유전체 라이너 구조물과 접촉하지 않는다.
도 9a 내지 도 20은 자기 정렬 공정(self-aligned process)을 통해 유전체 라이너 구조물로 라이닝된 반도체 돌출부를 포함하는 MEMS 콤 구조물을 형성하는 방법의 일부 실시예의 다양한 도면을 도시한다.
도 21은 도 9a 내지 도 20에 도시된 방법에 대응하는 일부 실시예의 흐름도를 도시한다.
하기의 개시 내용은 제공되는 특허 대상의 상이한 피처들을 구현하기 위한 다수의 상이한 실시예들 또는 예시들을 제공한다. 컴포넌트들 및 배열들(arrangements)의 특정 예시는 본 개시 내용을 단순화시키기 위해 이하에서 설명된다. 물론, 이것들은 단지 예이고, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들면, 이하의 설명에서 제2 피처 위에 또는 제2 피처 상에 제1 피처의 형성은, 제1 피처와 제2 피처가 직접 접촉해서 형성되는 실시예를 포함하고, 추가적인 피처가 제1 피처와 제2 피처 사이에 형성될 수 있어서 제1 피처와 제2 피처가 직접 접촉될 수 없는 실시예를 또한, 포함할 수 있다. 또한, 본 개시 내용은 다양한 예시들에서 참조 번호들 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이 반복은 간략함과 명료함을 위한 것이고, 논의되는 다양한 실시예들 및/또는 구성들 간의 관계를 본질적으로 지시하지는 않는다.
또한, "밑에", "아래에", "더 낮은", "위에", "상부에" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에서 도시되는 바와 같이 하나의 요소 또는 피처와 다른 요소(들) 또는 피처(들) 간의 관계를 설명하도록 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 이용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에서 묘사된 방위에 추가적으로 사용 또는 동작 중인 디바이스의 상이한 방위들을 포괄하도록 의도된다. 장치는 다르게(90도 회전되거나 또는 다른 배향으로) 배향될 수 있고, 본 명세서에서 사용된 공간적으로 상대적인 기술어들은 마찬가지로 상응하게 해석될 수 있다.
미세 전자 기계 시스템(microelectromechanical system; MEMS) 콤 액추에이터는 예를 들어, 자이로스코프 또는 휴대폰 카메라의 광학 이미지 안정화 시스템과 같은, 디바이스에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, MEMS 콤 액추에이터는, 동작 동안 전기 신호에 따라 서로를 향해 이동하고 서로로부터 멀어지게 이동하는 제1 콤 구조물과 제2 콤 구조물을 포함한다. 제1 콤 구조물은 제1 지지층 및 제1 지지층으로부터 바깥쪽으로 연장되는 돌출부를 포함할 수 있다. 또한, 유전체 라이너 구조물은 제1 콤 구조물 위에 배열되어, 돌출부의 외부면 및 제1 지지층의 표면을 연속적으로 덮을 수 있다. 유전체 라이너 구조물은, 돌출부의 가장 가까운 이웃이 서로 제1 거리만큼 이격되도록 실질적으로 얇다. 제1 거리는 MEMS 콤 액추에이터의 동작 동안 제2 콤 구조물의 돌출부가 제1 콤 구조물의 돌출부의 가장 가까운 이웃들 사이에 끼워지도록 충분히 크다. 유전체 라이너 구조물은 또한 각각의 돌출부를 서로 전기적으로 격리시키기에 충분히 두껍기 때문에, 돌출부 각각은 동작 중에 자신의 정전기 전위를 갖는다.
콤 구조물을 형성하기 위해, 기판은 트렌치 구조물을 형성하도록 패터닝될 수 있으며, 각 트렌치 구조물은 기판의 돌출부에 의해 이격된다. 제1 유전체층은 기판 위에 그리고 트렌치 구조물 내에 퇴적될 수 있다. 반도체 재료(예를 들어, 폴리실리콘)은 각각의 트렌치 구조물 내에 형성되어 지지층으로부터 돌출하는 돌출부를 형성할 수 있으며, 반도체 재료를 포함하는 돌출부는 트렌치 구조물 내에 있고 기판의 돌출부에 의해 분리된다. 일부 실시예들에서, 기판의 돌출부들 바로 위에 놓인 제1 유전체층의 부분들이 제거될 수 있고, 제2 유전체층은 반도체 재료의 돌출부의 노출된 표면들 위에 형성될 수 있다. 이어서, 패터닝 공정을 통해 기판의 돌출부들 바로 위에 놓인 제1 및/또는 제2 유전체층들이 선택적으로 제거될 수 있다.
그러나, 제1 및/또는 제2 유전체층의 제거는 반도체 재료의 돌출부 상에 과잉 유전체 재료를 초래할 수 있고 그리고/또는 반도체 재료의 돌출부 상에 유전체 재료의 매우 얇거나 불연속적인 코팅을 야기할 수 있다. 반도체 재료의 돌출부 상에 과잉 유전체 재료가 존재하면, 과잉 유전체 재료는 MEMS 콤 액추에이터의 동작 중에 대향하는(opposing) 콤 구조물과 충돌할 수 있다. 또한, 반도체 재료의 돌출부 상에 유전체 재료의 매우 얇거나 불연속적인 코팅이 있는 경우, 반도체 재료의 돌출부는 진행되는 제조 단계(예를 들어, 기판 패터닝) 동안 보호되지 않을 수 있고, 그리고/또는 MEMS 콤 액추에이터의 동작 동안 반도체 재료의 돌출부가 서로 전기적으로 절연되지 않을 수 있어서, 반도체 재료의 각 돌출부가 독립적인 정전기 전위를 갖게 한다.
본 개시 내용의 다양한 실시예는 충분한 전기적 및 구조적 보호를 위해 콤 구조물의 각 돌출부를 연속적으로 덮는 유전체 라이너 구조물을 갖는 콤 구조물을 형성하는 방법을 제공한다. 예를 들어, 본 개시 내용의 일부 실시예에서, 제1 유전체층으로 덮이는 기판 위에 지지층 및 돌출부를 형성한 후, 제1 유전체층의 일부를 제거하기 전에 제2 유전체층이 돌출부 위에 형성된다. 제2 유전체층의 형성 후에, 기판 위에 놓인 제1 및/또는 제2 유전체층의 일부를 제거하기 위해 평탄화 공정(예를 들어, 화학적 기계적 평탄화(chemical mechanical planarization; CMP))가 수행된다. 평탄화 공정 후, 제1 유전체층 및 제2 유전체층의 윗면들은 실질적으로 동평면이거나, 즉 서로 정렬될 수 있다. 그 다음, 기판 위에 제3 유전체층이 형성되는데, 이는 실질적으로 동평면인 제1 및 제2 유전체층 위에서의 제3 유전체층의 형성으로 인해 실질적으로 평면일 수 있다. 다시 말해서, 제3 유전체층은 실질적으로 동평면인 제1 및 제2 유전체층과 자기 정렬될 수 있어, 제3 유전체층은 실질적으로 평면이다. 일부 실시예들에서, 패터닝 공정은 기판 위에 놓인 제3 유전체층의 부분들을 선택적으로 제거하기 위해 수행된다. 이어서 기판이 릴리스(release)될 수 있다. 제1 유전체층 및 제2 유전체층의 윗면은 제3 유전체층의 형성 전에 정렬되고 제3 유전체층은 제1 및 제2 유전체층에 자기 정렬되기 때문에, 제3 유전체층의 패터닝 공정은 일부 실시예에서 보다 제어 가능해질 수 있다.
따라서, 평탄화 공정을 수행하고 여분의 유전체층(예를 들어, 제3 유전체층)을 추가함으로써, 제1, 제2, 및 제3 유전체층을 포함하는 결과적인 유전체 라이너 구조물은 보다 균일하고 제어 가능한 두께를 가지며, 동작 중에 콤 구조물의 돌출부를 전기적으로 그리고 구조적으로 보호하기 위해 보다 신뢰성 있는 MEMS 콤 액추에이터를 초래한다.
도 1은 MEMS 콤 구조물의 일부 실시예의 사시도(100)를 도시하며, 여기서 MEMS 콤 구조물의 적어도 2개의 돌출부는 유전체 라이너 구조물에 의해 연결된 최상위면을 갖는다.
도 1의 MEMS 콤 구조물(101)은 지지층(102) 및 지지층(102)으로부터 제1 방향(x)으로 연장되는 돌출부(104)를 포함한다. 일부 실시예에서, 지지층(102)과 돌출부(104)는 동일한 제1 재료를 포함하고, 지지층(102)과 돌출부(104)는 유전체 라이너 구조물(106)에 의해 덮여있다. 따라서, 도 1의 사시도(100)에서, MEMS 콤 구조물(101)의 돌출부(104)는 이중선 브래킷(double line bracket)에 의해 지시된 바와 같이 보이지 않으며, 돌출부(104)는 유전체 라이너 구조물(106) 아래에 있는 것으로 이해될 것이다. 일부 실시예에서, 지지층(102)과 돌출부(104)의 제1 재료는 반도체 재료를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 지지층(102)과 돌출부(104)는 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)은 예를 들어, 실리콘 질화물, 실리콘 이산화물 등과 같은 유전체 재료를 포함한다. 따라서, 유전체 라이너 구조물(106)은 MEMS 콤 구조물(101)의 동작 동안 돌출부들(104) 사이에 전기적 격리를 제공하기 위해 절연체를 포함하여, 각 돌출부(104)는 동작 동안 개별 정전기 전위를 유지할 수 있다.
일부 실시예에서, 돌출부(104)는 적어도 제1 돌출부(104a), 제2 돌출부(104b) 및 제3 돌출부(104c)를 포함한다. 제1 돌출부(104a), 제2 돌출부(104b) 및 제3 돌출부(104c)는 제1 방향(x)과는 다른 제2 방향(y)으로 서로 이격될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 제1 방향(x)은 제2 방향(y)에 수직이다. 일부 실시예에서, 제1 돌출부(104a)는 제1 거리(d1)만큼 제2 돌출부(104b)로부터 분리될 수 있고, 제2 돌출부(104b)는 동일한 제1 거리(d1)만큼 제3 돌출부(104c)로부터 분리될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 거리(d1)는 돌출부들(104) 사이에서 변할 수 있다.
또한, 도 1의 MEMS 콤 구조물(101)의 일부 실시예에서, 돌출부(104) 중 적어도 2개는, 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)에 의해 서로 연속적으로 연결되는 최상위면(104T)을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)는, 제1 돌출부(104a)의 최상위면(104T)을 제2 돌출부(104b)의 최상위면(104T)에 연결한다. 일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)는 제3 돌출부(104c)와 이격되어 있다. 제1 방향(x)과 다르고 제2 방향(y)과 다른 제3 방향(z)은 돌출부(104)의 최상위면(104T)의 법선(normal) 방향일 수 있다. 일부 실시예에서, 제3 방향(z)은 제1 및 제2 방향(x, y)에 수직이다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 돌출부(104a, 104b)를 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)와 함께 연결함으로써, 제1 및 제2 돌출부(104a, 104b)의 정전기력이 증가되며, 이는 특정 응용에서 바람직할 수 있다. 또한, 돌출부(104)의 최상위면(104T)은 이중선 화살표로 표시된 바와 같이 사시도(100)로부터 보이지 않을 수 있으며, 돌출부(104)의 최상위면(104T)은 유전체 라이너 구조물(106) 아래에 있는 것으로 이해될 것이다.
도 2와 도 3은 도 1의 단면 라인 AA'에 대응할 수 있는 MEMS 콤 구조물의 일부 실시예의 단면도(200 및 300)를 각각 도시하며, 여기서 유전체 라이너 구조물이 돌출부를 완전히 그리고 연속적으로 덮는다.
도 2의 단면도(200)에 도시된 바와 같이, 제1 재료를 포함하는 돌출부(104)가 보이고, 유전체 라이너 구조물(106)은 각 돌출부(104)의 외부면을 완전히 그리고 연속적으로 덮는다. 또한, 돌출부들(104) 사이의 제1 거리(d1)는 제2 방향(y)으로 측정될 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 돌출부(104)의 외부면들 사이에서 측정될 수 있다. 일부 실시예에서, 단면도(200)로부터, 유전체 라이너 구조물(106)은, 돌출부(104)의 외부면을 둘러싸는 유전체 라이너 구조물(106)의 최소 두께인 제1 두께(t1)를 가질 수 있다. 제1 두께(t1)는, 콤 구조물이 돌출부(104) 사이에 충분한 전기적 격리를 여전히 제공하면서도 콤 구조물이 기계적으로 기능하도록(예를 들어, 전기 신호에 따라 돌출부(104)의 굽힘 또는 이동) 충분히 얇을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제1 두께(t1)는 대략 0.5 마이크로미터와 대략 1 마이크로미터 사이의 범위에 있다. 제1 두께(t1)에 대한 다른 값이 또한 본 개시 내용의 범위 내에 있음을 이해할 것이다.
일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)은 제3 돌출부(104c)의 최상위면(104T) 상에 배열되는 최상부(106t), 제3 돌출부(104c)의 제1 측벽(104f)을 곧바로 따라 배열되는 제1 측벽부(160f), 제3 돌출부(104c)의 제2 측벽(104s)을 곧바로 따라 배열되는 제2 측벽부(106s), 및 제3 돌출부(104c)의 최하면(104B) 아래에 배열되는 바닥부(106b)를 포함한다. 제3 방향(z)은 제3 돌출부(104c)의 최하면(104B) 및 최상위면(104T)의 법선 방향일 수 있고, 제2 방향(y)은 제3 돌출부(104c)의 제1 측벽(104f) 및 제2 측벽(104s)의 법선 방향일 수 있다. 또한, 제1 측벽(104f), 제2 측벽(104s), 최상위면(104T) 및 최하면(104B)은 서로 연속적으로 연결될 수 있다. 유전체 라이너 구조물(106)의 최상부(106t) 및 바닥부(106b)는 유전체 라이너 구조물(106)의 제1 측벽부(106f) 및 제2 측벽부(106s)에 의해 서로 결합될 수 있다. 또한, 제1 측벽부(106f)는 제3 돌출부(104c)에 의해 제2 방향(y)으로 제2 측벽부(106s)로부터 분리될 수 있고, 최상부(106t)는 제3 돌출부(104c)에 의해 제3 방향(z)으로 바닥부(106b)로부터 분리될 수 있다. 제1 측벽부(106f) 및 제2 측벽부(106s)의 최상위면은 제3 돌출부(104c)의 최상위면(104T) 위에 있지 않고, 제1 측벽부(106f) 및 제2 측벽부(106s)의 최저면은 제3 돌출부(104c)의 최하면(104B) 아래에 있지 않다.
일부 실시예에서, 평탄화 공정을 수행함으로써 그리고 자기 정렬 제조 공정 동안 유전체 라이너 구조물(106)을 형성하기 위해 여분의 유전체층을 추가함으로써, 제3 돌출부(104c)와 제4 돌출부(104d) 사이의 제1 거리(d1)는 제3 방향(z)에 걸쳐 측정될 때 실질적으로 일정할 수 있다. 다시 말해서, 예를 들어, 최상부(106t)로부터 측정될 때의 제1 거리(d1)는 바닥부(106b)로부터 측정될 때의 제1 거리(d1)와 실질적으로 동일할 수 있으며, 이 거리는 또한 제1 측벽부(106f)로부터 측정될 때의 제1 거리(d1)와 실질적으로 동일할 수 있다. 제3 방향(z)에 걸쳐 실질적으로 일정한 제1 거리(d1)는 일부 실시예에서 유전체 라이너 구조물(106)이 너무 얇은 부분 또는 너무 두꺼운 부분을 포함하지 않음을 나타낸다. 또한, 유전체 라이너 구조물(106)을 형성하기 위한 자기 정렬된 제조 공정은, 제1 측벽부(106f)의 외부면이 실질적으로 동평면이거나 최상부(106t)의 제1 외부면과 정렬되고, 제2 측벽부(106s)의 외부면이 실질적으로 동평면이거나 최상부(106t)의 제2 외부면과 정렬되는 것을 보장한다. 이러한 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)은 제조 및 동작 동안 MEMS 콤 구조물(101)의 돌출부(104)를 전기적으로 그리고 구조적으로 보호하는 데 있어서 보다 신뢰성이 있다.
또한, 일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)의 제1 측벽부(106f) 및 제2 측벽부(106s)는 각각, 제1 두께(t1) 측정이 제3 방향(z)에 걸쳐 수행될 때 실질적으로 일정한 제2 방향(y)으로 측정된 제1 두께(t1)를 가질 수 있다. 제3 돌출부(104c)는 제2 및 제4 돌출부(104b, 104d) 사이에 배열될 수 있고, 제4 돌출부(104d)는 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)로부터 분리될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)는 유전체 라이너 구조물(106)의 최상부(106t)의 최상면(top surface) 위에 있는 최상면을 갖는다. 자기 정렬된 제조 공정의 평탄화 공정으로 인해, 일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)의 최상부(106t)의 최상면은 실질적으로 평면이다. 또한, 일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)의 최상면은 또한 자기 정렬된 제조 공정의 평탄화 공정으로 인해 실질적으로 평면이다. 따라서, 동작 동안, 유전체 라이너 구조물(106)은 MEMS 콤 구조물(도 1의 101)의 돌출부(104)를 충분히 덮고 보호할 수 있다.
도 3의 단면도(300)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)의 최상부(106t)는, 각각 최상부(106t)의 제1 둥근 표면(304) 및 최상부(106t)의 제2 둥근 표면(306)을 통해, 유전체 라이너 구조물(106)의 제1 측벽부(106f)의 최외 측벽(308) 및 유전체 라이너 구조물(106)의 제2 측벽부(106s)의 최외 측벽(310)에 결합되는 최상위면(302)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)는 둥근 표면을 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 제3 방향(z) 대 제2 방향(y)에 의해 정의된 축들의 세트(a set of axes)에 대하여, 제1 및 제2 둥근 표면(304, 306)은 단면도(300)로부터 오목한 형상이다.
또한, 일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)은 제1 측벽부(106f)의 최외 측벽(308)과 제2 측벽부(106s)의 최외 측벽(310) 사이에서 제2 방향 y로 측정된 제2 거리(d2)를 포함할 수 있다. 제2 거리(d2)는 제1 측벽부(106f)의 최외 측벽(308)과 제2 측벽부(106s)의 최외 측벽(310) 사이의 최대 거리일 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)의 최상부(106t)는 제2 방향(y)으로 측정된 최상부(106t)의 최대 거리인 제3 거리(d3)를 포함할 수 있다. 제3 거리(d3)는 최상부(106t)의 최외 측벽들 사이에서 그리고 제2 방향(y)으로 측정될 수 있다. 일부 실시예에서, 제3 거리(d3)는 제2 거리(d2)와 대략 동일하다. 또한, 제3 돌출부(104c)는 유전체 라이너 구조물(106)에 의해 완전하고 연속적으로 덮인다.
도 4는 유전체 라이너 구조물의 연결부에 의해 서로 결합된 적어도 2개의 돌출부를 포함하는 MEMS 콤 구조물의 일부 대안적인 실시예의 사시도(400)를 도시한다.
일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)는, 제1 및 제2 돌출부(104a, 104b) 위에 배열된 유전체 라이너 구조물(106)의 다른 부분과 실질적으로 동평면인 제1 측벽면(402)을 갖는다. 제1 방향(x)은 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)의 제1 측벽면(402)의 법선 방향이다.
도 5는 도 4의 단면 라인 BB'에 대응할 수 있는 MEMS 콤 구조물의 일부 실시예의 단면도(500)를 도시한다.
도 5의 단면도(500)에 도시된 바와 같이, MEMS 콤 구조물의 돌출부(104)는 지지층(102)의 제1 표면(102f)으로부터 제1 방향(x)으로 돌출된다. 제1 방향(x)은 지지층(102)의 제1 표면(102f)의 법선 방향일 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 돌출부(104)는 각각 지지층(102)에 연속적으로 연결된다. 또한, 일부 실시예에서, 제1 거리(d1)는 제2 거리(d2)보다 클 수 있다.
도 6은 도 4의 단면 라인 CC'에 대응할 수 있는 MEMS 콤 구조물의 일부 실시예의 단면도(600)를 도시한다.
도 6의 단면도(600)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)는 제1 측벽면(402)을 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 방향(x)은 연결부(106c)의 제1 측벽면(402)의 법선 방향이다. 일부 실시예에서, MEMS 콤 구조물(도 4의 101)의 제1 돌출부(104a) 상의 유전체 라이너 구조물(106)은 제1 측벽(602)을 포함하고, 지지층(102)의 제2 돌출부(104b)상의 유전체 라이너 구조물(106)은 제2 측벽(604)을 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 방향(x)은 제1 돌출부(104a) 상의 유전체 라이너 구조물(106)의 제1 측벽(602) 및 제2 돌출부(104b)상의 유전체 라이너 구조물(106)의 제2 측벽(604)의 법선 방향일 수 있다. 일부 실시예에서, 연결부(106c)의 제1 측벽면(402), 제1 돌출부(104a)상의 유전체 라이너 구조물(106)의 제1 측벽(602) 및 제2 돌출부(104b)상의 유전체 라이너 구조물(106)의 제2 측벽(604)은 실질적으로 동평면이다. 다른 실시예에서, 연결부(106c)의 제1 측벽면(402)은, 도 6의 단면도(600)로부터 제1 돌출부(104a) 상의 유전체 라이너 구조물(106)의 제1 측벽(602) 및 제2 돌출부(104b) 상의 유전체 라이너 구조물(106)의 제2 측벽(604) 위 또는 아래에 있을 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는, 제1 방향으로 서로 멀어지고 서로를 향해 이동하는 제1 콤 구조물 및 제2 콤 구조물을 포함하는 MEMS 콤 액추에이터의 일부 실시예의 다양한 도면(700A 내지 700C)을 도시한다.
도 7a의 사시도(700A)에 도시된 바와 같이, MEMS 콤 액추에이터의 일부 실시예에서, 제1 콤 구조물(701)은 제1 방향(x)으로 제2 콤 구조물(702)을 대면하도록 배열된다. 이러한 실시예에서, 제1 콤 구조물(701)의 돌출부(104)는 제2 콤 구조물(702)의 돌출부(104) 사이에 끼워지도록 구성된다. 동작 동안, 전기 신호(예를 들어, 전압, 전류)가 제1 및/또는 제2 콤 구조물(701, 702)에 인가될 수 있고, 제1 및/또는 제2 콤 구조물(701, 702)은 전기 신호에 의해 제1 및 제2 콤 구조물(701, 702) 내에서 생성된 정전기력에 응답하여 이동할 수 있다. 일부 실시예에서, 전기 신호(예를 들어, 전압, 전류)가 지지층(102) 및 이에 따라 돌출부(104)에 인가된다. 따라서, 일부 실시예에서, 전기 신호원 및 제어 회로는 제1 및 제2 콤 구조물(701, 702)에 결합될 수 있다.
또한, 일부 실시예에서, 제1 콤 구조물(701) 및 제2 콤 구조물(702)은 지지 기판(704) 위에 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 지지 기판(704)은 예를 들어, 트랜지스터와 같은, 다양한 다른 반도체 디바이스를 포함할 수 있으며, 따라서 지지 기판(704)은 벌크 CMOS 기판이거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 콤 구조물(701)은 지지 기판(704)에 직접 고정될 수 있는 반면, 제2 콤 구조물(702)은 스프링 구조물(706)에 의해 지지 기판(704)에 결합될 수 있다. 그러한 실시예에서, 제2 콤 구조물(702)은, 제1 및/또는 제2 콤 구조물(701, 702)에 인가된 전기 신호에 따라 스프링 구조물(706)을 통해 제1 방향(x)으로 제1 콤 구조물(701)를 향하여 그리고 제1 콤 구조물(701)로부터 멀어지게 이동할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 콤 구조물(701)은, 또한 제1 및 제2 콤 구조물(701, 702) 모두가 동작 중에 서로를 향하여 그리고 서로로부터 멀어지도록 이동할 수 있도록, 추가 스프링 구조물에 의해 지지 기판(704)에 결합될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 콤 구조물(701)은 연결부(106c)를 포함하는 유전체 라이너 구조물(106)을 포함하여, 도 1 및/또는 도 4의 MEMS 콤 구조물(101)과 유사한 특징을 나타낸다. 일부 실시예에서, 제2 콤 구조물(702)은 연결부(106c)를 포함하지 않는 유전체 라이너 구조물(106)을 포함하는 반면, 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 제2 콤 구조물(702)은 또한 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)를 포함할 수 있다. 제1 콤 구조물(701) 상에 유전체 라이너 구조물(106)을 형성하고 제2 콤 구조물(702) 상에 유전체 라이너 구조물(106)을 형성하기 위해, 여분의 유전체층을 추가하는 것과 평탄화 공정을 포함하는 자기 정렬 제조 공정으로 인해, 유전체 라이너 구조물(106)은 제1 및 제2 콤 구조물(701, 702)의 돌출부(104)에 전기적 및 구조적 보호를 제공하기 위해 제1 및 제2 콤 구조물(701, 702)의 돌출부(104)를 완전히 덮는다.
도 7b는 도 7a의 단면 선 CC'에 대응할 수 있는 MEMS 콤 액추에이터의 일부 실시예의 단면도(700B)를 도시하며, 여기서 제1 콤 구조물(701) 및 제2 콤 구조물(702)은 제1 위치에 있다.
도 7c는 도 7a의 단면 선 CC'에 대응할 수 있는 MEMS 콤 액추에이터의 일부 실시예의 단면도(700C)를 도시하며, 여기서 제1 콤 구조물(701) 및 제2 콤 구조물(702)은 제2 위치에 있다.
따라서, 도 7b 및 도 7c는 동작 중 제1 및 제2 콤 구조물(701, 702)의 위치를 도시하며, 제1 및 제2 콤 구조물들(701, 702)은, 제1 및/또는 제2 콤 구조물들(701, 702)에 인가된 전기 신호들(예를 들어, 전압, 전류)에 따라 제1 방향(x)으로 서로를 향해서 그리고 서로로부터 멀어지게 이동한다.
도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 빗 구조물(701, 702)의 돌출부(104)는 각각 제2 거리(d2)와 동일한 최대 거리를 가지며, 제1 및 제2 콤 구조물(701, 702)의 돌출부(104)는 각각 제1 거리(d1)만큼 이격되어 있다. 제1 및 제2 콤 구조물(701, 702)이 각각 도 7a 및 도 7b의 제1 위치와 제2 위치 사이를 이동할 때, 제1 콤 구조물(701)의 돌출부(104)와 제2 콤 구조물(702)의 돌출부(104) 사이의 충돌을 방지하도록, 제1 거리(d1)는 제2 거리(d2)보다 크다. 일부 실시예에서, 제1 콤 구조물(701)의 제1 거리(d1)는 제2 콤 구조물(702)의 제1 거리(d1)와 상이할 수 있고, 제1 콤 구조물(701)의 제2 거리(d2)는 제2 콤 구조물(702)의 제2 거리(d2)와 상이할 수 있다.
그럼에도 불구하고, 제1 및 제2 콤 구조물(701, 702)의 유전체 라이너 구조물(106) 및 제1 및 제2 콤 구조물(701, 702)의 돌출부(104)는, MEMS 콤 액추에이터의 동작 동안 제1 및 제2 콤 구조물(701, 702) 사이의 충돌을 피하도록 설계된다. 예를 들어, 적어도 도 13a 및 도 13b에서 유전체 라이너 구조물(106)을 형성하는 방법은, 돌출부(104)가 유전체 라이너 구조물(106)에 의해 완전히 덮이는 것을 보장하기 위해 제1 유전체층(도 13b의 1002) 위에 제2 유전체층(도 13b의 1302)을 형성하는 것을 포함한다. 또한, 적어도 도 14a 및 도 14b에서, 유전체 라이너 구조물(106)을 형성하는 방법은 돌출부(104) 상에 과량의 제1 및/또는 제2 유전체층이 존재하지 않도록 하는 평탄화 공정을 포함한다. 평탄화 공정 후, 제1 유전체층의 윗면은 실질적으로 제2 유전체층의 윗면과 실질적으로 동평면이거나 이와 정렬된다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 제1 콤 구조물(701)의 유전체 라이너 구조물(106)을 형성할 때 과량의 제1 및/또는 제2 유전체층(도 14b의 1002, 1302)은, 제1 콤 구조물(701)의 유전체 라이너 구조물(106)이 제2 콤 구조물(702)의 유전체 라이너 구조물(106)과 충돌하게 할 것이다. 도 14a 및 도 14b에서 에칭 공정 대신에 평탄화 공정이 사용되기 때문에, 너무 많은 제1 및/또는 제2 유전체층(도 14b의 1002, 1302)의 제거가 방지될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제1 콤 구조물(701)의 유전체 라이너 구조물(106)를 형성할 때 제1 및/또는 제2 유전체층(도 14b의 1002, 1302)이 너무 얇은 경우, 제1 콤 구조물(701)의 유전체 라이너 구조물(106)은 제1 콤 구조물(701)의 돌출부들(104) 사이에 충분한 전기적 격리를 제공하지 않을 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는, 제3 방향으로 서로 멀어지고 서로를 향해 이동하는 제1 콤 구조물 및 제2 콤 구조물을 포함하는 MEMS 콤 액추에이터의 일부 다른 실시예의 다양한 도면(800A 내지 800C)을 도시한다.
도 8a의 사시도(800A)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 제1 콤 구조물(701) 및 제2 콤 구조물(702)은 전기적 신호(예를 들어, 전압, 전류)에 따라 제3 방향(z)으로 서로를 향해서 그리고 서로부터 멀어지게 이동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제1 기계적 지지 구조물(802)은 제1 콤 구조물(701)의 지지층(102)에 결합되고, 제2 기계적 지지 구조물(804)은 제2 콤 구조물(702)의 지지층(102)에 결합된다. 제1 및/또는 제2 기계적 지지 구조물(802, 804)은 도 7a의 스프링 구조물(706)과 유사한 스프링 구조물, 도 7a의 지지 기판(704)과 유사한 지지 기판, 또는 일부 다른 구조물이거나 이를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 제1 및/또는 제2 기계적 지지 구조물(802, 804)은 MEMS 콤 액추에이터의 동작 중에 제1 또는 제2 콤 구조물(701, 702) 중 적어도 하나가 제3 방향(z)을 따라 이동하도록 구성된다.
도 8b는 도 8a의 단면 선 AA'에 대응할 수 있는 MEMS 콤 액추에이터의 일부 실시예의 단면도(800B)를 도시하며, 여기서 제1 콤 구조물(701) 및 제2 콤 구조물(702)은 제1 위치에 있다.
도 8c는 도 8a의 단면 선 AA'에 대응할 수 있는 MEMS 콤 액추에이터의 일부 실시예의 단면도(800C)를 도시하며, 여기서 제1 콤 구조물(701) 및 제2 콤 구조물(702)은 제2 위치에 있다.
도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 제1 거리(d1)가 제2 거리(d2)보다 크기 때문에, 제1 콤 구조물(701)의 돌출부(104)가 제2 콤 구조물(702)의 돌출부(104)와 충돌하지 않으면서, 제1 및 제2 콤 구조물(701, 702)이 제3 방향(z)으로 제1 및 제2 위치 사이를 이동할 수 있다. 또한, 제1 콤 구조물(701)의 유전체 라이너 구조물(106) 및 제2 콤 구조물(702)의 유전체 라이너 구조물(106)을 형성하기 위해 자기 정렬 제조 공정 동안 평탄화 공정을 수행하고 여분의 유전체층을 추가함으로써, 제1 콤 구조물(701)의 돌출부들(104) 사이의 제1 거리(d1)는 제3 방향(z)에 걸쳐 측정될 때 실질적으로 일정할 수 있고, 제2 콤 구조물(701)의 돌출부들(104) 사이의 제1 거리(d1)는 제3 방향(z) 전체에 걸쳐 측정될 때 실질적으로 일정할 수 있다. 또한, 제1 콤 구조물(701)의 유전체 라이너 구조물(106) 및 제2 콤 구조물(702)의 유전체 라이너 구조물(106)을 형성하기 위해 자기 정렬 제조 공정 동안 평탄화 공정을 수행하고 여분의 유전체층을 추가함으로써, 제1 콤 구조물(701)의 유전체 라이너 구조물(106)은 제1 콤 구조물(701)의 돌출부(104)의 외부면을 완전히 덮고, 제2 콤 구조물(702)의 유전체 라이너 구조물(106)은 제2 콤 구조물(702)의 돌출부(104)의 외부면을 완전히 덮는다. 따라서, 평탄화 공정 및 여분의 유전체층의 형성을 포함하는 자기 정렬 제조 공정은, 제1 및 제2 콤 구조물(701, 702)의 유전체 라이너 구조물(106)이, 동작 중에 제1 콤 구조물(701)과 제2 콤 구조물(702) 사이의 충돌을 방지하기에 여전히 충분히 얇은 반면, 돌출부(104) 사이에 충분한 전기적 격리를 제공하기에 충분히 두꺼운 것을 보장한다.
도 9a 내지 도 20은 자기 정렬된 공정을 사용하여 MEMS 콤 액추에이터의 MEMS 콤 구조물을 형성하는 방법의 일부 실시예의 다양한 도면(900A 내지 2000)을 도시한다. 도 9a 내지 도 20은 방법과 관련하여 설명되지만, 도 9a 내지 도 20에 개시된 구조물들은 이러한 방법에 한정되지 않고, 대신에 이 방법에 독립된 구조물로서 독립될 수 있음을 알 것이다.
도 9a의 사시도(900A)에 도시된 바와 같이, 기판(902)이 제공된다. 일부 실시예들에서, 기판(902)은 반도체 본체(예를 들어, 실리콘, CMOS 벌크, 게르마늄, 실리콘-온 절연체 등)를 포함할 수 있다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 트렌치 구조물(904)은 예를 들어, 포토리소그래피 및 제거(예를 들어, 습식 에칭, 건식 에칭 등) 공정을 통해 기판(902)에 형성된다. 기판(902)의 돌출부(906)는 제2 방향(y)으로 트렌치 구조물(904)을 서로 분리시킨다. 일부 실시예에서, 기판(902)은 트렌치 구조물(904)로부터 멀어지게 제1 방향(x)으로 연장되는 지지부(908)를 더 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 제1 방향(x)은 상기 제2 방향(y)에 실질적으로 수직이다.
도 9b는 도 9a의 단면 선 AA'를 따라 도 9a의 기판(902)의 일부 실시예의 단면도(900B)를 도시한다.
도 9b의 단면도(900B)에 도시된 바와 같이, 기판(902)의 트렌치 구조물(904)은 제3 방향(z)으로 기판(902)의 최상위면(902T)으로부터 기판(902)의 최하면(902B)까지 연장된다. 그러나, 일부 실시예에서, 트렌치 구조물(904)은 기판(902)을 관통해 완전히 연장되지 않는다. 일부 실시예에서, 기판(902)의 최상위면(902T) 및 기판(902)의 최하면(902B)은, 제2 방향(y)에 수직인 제3 방향(z)에 실질적으로 수직인 평면과 동평면일 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 트렌치 구조물(904)은 기판(902)의 돌출부(906)에 의해 제2 방향(y)으로 서로 이격될 수 있다.
도 10a의 사시도(1000A)에 도시된 바와 같이, 제1 유전체층(1002)이 기판(902) 위에 형성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제1 유전체층(1002)은 기판(902)의 돌출부(906) 위에 그리고 기판(902)의 트렌치 구조물(904) 내에 형성되며, 여기서 트렌치 구조물(904)은 기판(902)의 내부면에 의해 정의될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 유전체층(1002)은 예를 들어, 질화물(예를 들어, 실리콘 질화물) 또는 산화물(예를 들어, 실리콘 산화물)과 같은, 유전체 재료를 포함한다. 일부 다른 실시예에서, 제1 유전체층(1002)은 예를 들어, 실리콘 산질화물, 탄화물(예를 들어, 실리콘 탄화물), 로우-k 산화물(예를 들어, 탄소 도핑된 산화물, SiCOH) 등을 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 유전체층(1002)은 열 산화 및/또는 퇴적 공정(예를 들어, 화학 기상 퇴적(chemical vapor deposition; CVD), 물리 기상 퇴적(physical vapor deposition; PVD), 플라즈마 강화 CVD(plasma enhanced CVD; PE-CVD), 원자 층 퇴적(atomic layer deposition; ALD) 등)에 의해 형성될 수 있다.
도 10b는 도 10a의 단면도 AA'에 대응할 수 있는 일부 실시예의 단면도(1000B)를 도시한다.
도 10b의 단면도(1000B)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 제1 유전체층(1002)은, 기판(902)의 돌출부(906) 및 트렌치 구조물(904)을 컨포멀하게 덮는 제1 두께(t1)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 두께(t1)는 예를 들어, 대략 0.5 마이크로미터와 대략 1 마이크로미터 사이의 범위에 있다. 제1 두께(t1)의 다른 값이 또한 본 개시 내용의 범위 내에 있음을 이해할 것이다.
도 11a의 사시도(1100A)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 반도체 재료(1102)가 제1 유전체층(1002) 위에 형성된다. 일부 실시예에서, 제1 유전체층(1002)은 실리콘 이산화물을 포함하고 반도체 재료(1102)는 예를 들어, 폴리실리콘을 포함한다. 이러한 실시예에서, 반도체 재료(1102)는 에피택셜 성장 공정에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 반도체 재료(1102)는 물리 기상 퇴적(PVD) 또는 화학적 기상 퇴적(CVD) 공정을 위한 챔버 내에서 형성될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 반도체 재료(1102)는 저압 CVD(low pressure CVD; LPCVD) 챔버 내에 형성될 수 있다. 반도체 재료(1102)에 대한 다른 재료 및 퇴적 공정도 본 개시의 범위 내에 있음을 이해할 것이다.
도 11b는 도 11a의 단면도 AA'에 대응할 수 있는 일부 실시예의 단면도(1100B)를 도시한다.
도 11b의 단면도(1100B)에 도시된 바와 같이, 반도체 재료(1102)는 기판(902)의 트렌치 구조물(904)을 완전히 채운다. 또한, 일부 실시예에서, 반도체 재료(1102)는 기판(902)의 최상위면(902T) 위에 형성된다. 반도체 재료(1102)는 제1 유전체층(1002)에 의해 기판(902)으로부터 분리될 수 있다.
도 12a의 사시도(1200A)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 제1 제거 공정이 수행되어 반도체 재료(1102)의 윗부분을 제거한다. 일부 실시예들에서, 제1 제거 공정은 제3 방향(z)으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 제1 제거 공정은 수직 에칭이거나 이를 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 제1 제거 공정은 반도체 재료(1102)의 일부를 제거하지만 제1 유전체층(1002)을 제거하지는 않는다. 따라서, 일부 실시예에서, 제1 유전체층(1002)은 제1 제거 공정 후에 실질적으로 변하지 않은 상태로 유지된다.
일부 실시예들에서, 제1 제거 공정 후에, MEMS 콤 구조물(101)이 형성되고 기판(902)의 지지 부분(908) 상에 지지층(102) 및 제1 방향(x)으로 지지층(102)으로부터 멀어지게 연장되는 돌출부(104)를 포함한다. MEMS 콤 구조물(101)의 돌출부(104)는 기판(902)의 돌출부(906)에 의해 서로 이격되어있다. MEMS 콤 구조물(101)의 지지층(102) 및 돌출부(104)는 반도체 재료(1102)를 포함한다.
도 12b는 도 12a의 단면 선 AA'에 대응할 수 있는 일부 실시예의 단면도(1200B)를 도시한다.
도 12b의 단면도(1200B)에 도시된 바와 같이, 제1 제거 공정 후, 반도체 재료(1102)의 최상위면(1102T), 즉 MEMS 콤 구조물(도 12a의 101)의 돌출부(104)의 최상위면(104T)은 기판(902)의 최상위면(902T) 아래에 있다. 또한, 제1 제거 공정 후에, 제1 유전체층(1002)의 일부는 반도체 재료(1102)에 의해 완전히 덮지 않는다.
도 13a의 사시도(1300A)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 제2 유전체층(1302)은 MEMS 콤 구조물(101)의 반도체 재료(1102) 위에 형성된다. 일부 실시예에서, 제2 유전체층(1302)은 또한 제1 유전체층(1002) 위에 형성된다. 일부 실시예에서, 제2 유전체층(1302)은 예를 들어, 질화물(예를 들어, 실리콘 질화물) 또는 산화물(예를 들어, 실리콘 산화물)과 같은 유전체 재료를 포함한다. 일부 다른 실시예에서, 제2 유전체층(1302)은 예를 들어, 실리콘 산질화물, 탄화물(예를 들어, 실리콘 탄화물), 로우-k 산화물(예를 들어, 탄소 도핑된 산화물, SiCOH) 등을 포함한다. 따라서, 일부 실시예에서, 제2 유전체층(1302)은 제1 유전체층(1002)과 동일한 유전체 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 유전체층(1002)은 열 산화 및/또는 퇴적 공정(예를 들어, 화학 기상 퇴적(CVD), 물리 기상 퇴적(PVD), 플라즈마 강화 CVD(PE-CVD), 원자 층 퇴적(ALD) 등)에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 제2 유전체층(1302)은 제1 유전체층(1002)과 동일한 단계를 사용해 형성된다.
도 13b는 도 13a의 단면 선 AA'에 대응할 수 있는 일부 실시예의 단면도(1300B)를 도시한다.
도 13b의 단면도(1300B)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 제2 유전체층(1302)은 MEMS 콤 구조물(도 13a의 101)의 돌출부(104) 위에 그리고 제1 유전체층(1002) 위에 형성된다. 다른 실시예에서, 제2 유전체층(1302)은 MEMS 콤 구조물(도 13a의 101)의 돌출부(104) 바로 위에 형성될 수 있고 제1 유전체층(1002) 바로 위에는 형성되지 않을 수 있다. 예를 들어, 이러한 실시예에서, 제2 유전체층(1302)은 열 산화 공정에 의해 형성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 일부 실시예에서, 제2 유전체층(1302)의 형성 후에, MEMS 콤 구조물(도 13a의 101)의 돌출부(104)는 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302)에 의해 완전히 둘러싸일 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302)은 동일한 재료를 포함하므로, 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302) 바로 사이에 있는 계면(1304)은 구별되지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 유전체층(1302)은, 제2 유전체층(1302)의 형성 후 기판(902)의 최상위면(902T) 위에 윗면들을 갖는다.
도 14a의 사시도(1400A)에 도시된 바와 같이, 기판(902)의 최상위면(902T) 위에 배열되는 제1 유전체층(1002) 및/또는 제2 유전체층(1302)의 일부를 제거하기 위해 평탄화 공정이 수행된다. 일부 실시예에서, 평탄화 공정은 화학 기계적 폴리싱(chemical mechanical polishing; CMP) 공정이거나 이를 포함한다. 다른 평탄화 공정이 본 개시의 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다. 평탄화 공정 후, 제2 유전체층(1302)은 기판(902)의 최상위면(902T)과 실질적으로 평면이다. 일부 실시예들에서, CMP 공정의 결과로서, 예를 들어, 제2 유전체층(1302)은 일부 디싱(dishing) 및/또는 스크래칭(scratching)을 포함할 수 있다.
도 14b는 도 14a의 단면 선 AA'에 대응할 수 있는 일부 실시예의 단면도(1400B)를 도시한다.
도 14b의 단면도(1400B)에 도시된 바와 같이, 평탄화 공정은, 기판(902)의 최상위면(902T) 바로 위에 배열된 제2 유전체층(1302)의 부분을 제거한다. 또한, 일부 실시예에서, 평탄화 공정은 기판(902)의 최상위면(902T) 바로 위에 배열된 제1 유전체층(1002)의 부분을 제거한다. 따라서, 제1 유전체층(1002)은 평탄화 공정 후에 제2 유전체층(1002)의 윗면과 그리고 기판(902)의 최상위면(902T)과 실질적으로 동평면이거나 정렬되는 윗면을 갖는다.
MEMS 콤 구조물(도 14a의 101)의 돌출부(104) 위에 제2 유전체층(1302)을 형성함으로써, MEMS 콤 구조물(도 14a의 101)의 돌출부(104)는 제1 유전체층(1002)의 상부를 제거하기 위해 사용되는 평탄화 공정으로부터 보호된다. 또한, 평탄화 공정을 수행함으로써, 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302)은, MEMS 콤 구조물(도 14a의 101) 주위에 실질적으로 균일한 최종 유전체 라이너 구조물을 형성하기 위해, 후속 처리 단계에서 제어 및 신뢰성을 향상시키는 실질적으로 평면인 윗면을 갖는다. 따라서, 유전체 라이너 구조물을 형성하기 위한 도 9a 내지 20의 방법은 적어도 도 13b의 제2 유전체층(1302)의 형성 및 도 14b의 평탄화 공정으로 인해 자기 정렬된 제조 공정인데, 그 이유는 도 13b의 제2 유전체층(1302)의 형성 및 도 14b의 평탄화 공정은, 최종 유전체 라이너 구조물이, 돌출부(104)의 전기적 격리 및 구조적 보호를 제공하기 위해 MEMS 콤 구조물(도 14a의 101)의 돌출부(104)에 비해 너무 얇지 않고 너무 두껍지 않은 것을 보장하기 때문이다. 또한, 도 14b에서, 평탄화 공정 후에, 제1 유전체층(1002), 제2 유전체층(1302)은 기판(902)의 최상위면(902T) 위로 연장되지 않으므로, 기판(902)의 트렌치 구조물(도 1000b의 904)에서 자기 정렬된다.
도 15a의 사시도(1500A)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 제3 유전체층(1502)은 MEMS 콤 구조물(101) 위에 형성된다. 이러한 실시예에서, 제3 유전체층(1502)은 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302) 위에 형성된다. 일부 실시예에서, 제3 유전체층(1502)은 예를 들어, 질화물(예를 들어, 실리콘 질화물) 또는 산화물(예를 들어, 실리콘 이산화물)과 같은, 유전체 재료를 포함한다. 일부 다른 실시예에서, 제3 유전체층(1502)은 예를 들어, 실리콘 산질화물, 탄화물(예를 들어, 실리콘 탄화물), 로우-k 산화물(예를 들어, 탄소 도핑된 산화물, SiCOH) 등을 포함한다. 따라서, 일부 실시예에서, 제3 유전체층(1502)은 제1 유전체층(1002) 및 제2 유전체층(1302)과 동일한 유전체 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, 제3 유전체층(1502)은 열 산화 및/또는 퇴적 공정(예를 들어, 화학 기상 퇴적(CVD), 물리 기상 퇴적(PVD), 플라즈마 강화 CVD(PE-CVD), 원자 층 퇴적(ALD) 등)에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 제1, 제2 및 제3 유전체층(1002, 1302, 1502)은 동일한 공정을 사용하여 형성된다. 다른 실시예에서, 제1, 제2 및/또는 제3 유전체층(1002, 1302, 1502)은 상이한 공정들에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302)은 열 산화 공정에 의해 형성될 수 있는 반면, 제3 유전체층(1502)은 PE-CVD 공정에 의해 형성된다.
도 15b는 도 15a의 단면 선 AA'에 대응할 수 있는 일부 실시예의 단면도(1500B)를 도시한다.
일부 실시예들에서, 제3 유전체층(1502)은, 도 14b의 평탄화 공정에 의해 야기된 제1 및/또는 제2 유전체층들(1002, 1302) 상의 디싱 및/또는 스크래칭의 전부 또는 일부를 덮고 그리고/또는 채울 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 도 15b의 제3 유전체층(1502)의 윗면은, 도 14b의 평탄화 공정 후 및 도 15b의 제3 유전체층(1502)의 형성 전에, 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302)의 상부면보다 적은 스크래치 및/또는 적은 디싱을 갖는다.
도 15b의 단면도(1500B)에 도시된 바와 같이, 제3 유전체층(1502)은 기판(902)의 최상위면(902T) 위에 형성된다. 또한, 일부 실시예에서, 제3 유전체층(1502)은 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302) 위에 또한 형성된다. 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302)은 실질적으로 동평면이기 때문에, 일부 실시예에서, 제3 유전체층(1502)은 제3 유전체층(1502)의 형성 후에 실질적으로 평면일 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 제3 유전체층(1502)은 실질적으로 동평면인 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302)과 자기 정렬될 수 있어, 제3 유전체층(1502)은 실질적으로 평면이다. 다른 실시예들에서, 제3 유전체층(1502)은 기판(902)의 최상위면(902T) 바로 위에 형성될 수 있지만, 제1 및 제2 유전체층들(1002, 1302) 바로 위에는 형성되지 않을 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제1, 제2 및 제3 유전체층(1002, 1302, 1502)은 동일한 재료를 포함하기 때문에, 제3 유전체층(1502)과 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302) 사이에 있는 계면(1504)은 구별되지 않을 수 있다. 유사하게, 제1 유전체층(1002)과 제2 유전체층(1302) 사이에 있는 계면(1304)은 구별되지 않을 수 있다.
도 16a의 사시도 1600A에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 마스킹 구조물(1602)은 MEMS 콤 구조물(101)의 바로 위에 배열된다. 마스킹 구조물(1602)은 포토리소그래피 및 제거(예를 들어, 에칭) 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 마스킹 구조물(1602)은 포토레지스트 재료 또는 하드 마스크 재료를 포함한다.
도 16b는 도 16a의 단면 AA'에 대응할 수 있는 일부 실시예의 단면도(1600B)를 도시한다.
도 16b의 단면도(1600B)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 마스킹 구조물(1602)은 MEMS 콤 구조물(도 16a의 101)의 돌출부(104) 중 적어도 2개 위에 배열된다. 또한, 마스킹 구조물(1602)은 MEMS 콤 구조물(도 16a의 101)의 돌출부들(104) 중 적어도 두 개 위에 완전히, 연속적으로, 그리고 그 바로 위에 놓인다.
도 17a의 사시도(1700A)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 마스킹 구조물(1602) 바로 아래에 놓이지 않은 제3 유전체층(1502)의 부분을 제거하기 위해 제2 제거 공정이 수행된다. 일부 실시예에서, 제2 제거 공정 후에, 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302)의 일부는 제3 유전체층(1502)에 의해 노출되거나, 즉, 덮이지 않는다. 일부 실시예에서, 제2 제거 공정은 제3 방향(z)으로 수행된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제2 제거 공정은 수직 에칭이거나 이를 포함한다.
도 17b는 도 17a의 단면도 AA'에 대응할 수 있는 일부 실시예의 단면도(1700B)를 도시한다.
도 17b의 단면도(1700B)에 도시된 바와 같이, 제2 제거 공정 후에, 제3 유전체층(1502)의 일부는 마스킹 구조물(1602)과 기판(902)의 최상위면(902T) 사이에 남아 있다. 일부 실시예에서, 제2 제거 공정은, 제1 또는 제2 유전체층(1002, 1302)이 제2 제거 공정에 의해 제거될 위험이 있기 전에 종료된다. 그러나, 일부 다른 실시예에서, 제1 및/또는 제2 유전체층(1002, 1302)의 일부 상부는 제2 제거 공정의 결과로서 제거되는데, 그 이유는 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302)이 제3 유전체층(1502)과 동일한 재료를 포함하기 때문이다. 예를 들어, 이러한 다른 실시예에서, 제1 및/또는 제2 유전체층(1002, 1302)은, 제2 제거 공정 후에 둥근 표면(예를 들어,도 3의 304, 306)을 포함할 수 있다. 그러나, 도 14a 및 도 14b의 평탄화 공정으로 인해, 제3 유전체층(1502)은 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302)에 자기 정렬되어, 제3 유전체층(1502)은 실질적으로 평면이고 실질적으로 일정한 두께를 갖는다. 따라서, 제2 제거 공정은, 제1 및/또는 제2 유전체층(1002, 1302)의 상당한 제거 없이 제3 유전체층(1502)의 원하는 부분을 제거하도록 더 잘 제어될 수 있다. 다시 말해, 제2 제거 공정 이전에, 제1, 제2 및 제3 유전체층(1002, 1302, 1502)이 MEMS 콤 구조물(도 17a의 101)의 돌출부(104)를 완전히 그리고 연속적으로 덮었기 때문에, 제2 제거 공정 후에, 적어도 제1 및 제2 유전체층(1002, 1302)은 MEMS 콤 구조물(도 17a의 101)의 돌출부(104)를 여전히 충분히 덮고 보호한다. 따라서, 제2 제거 공정은 MEMS 콤 구조물(도 17a의 101)의 돌출부(104)를 노출시키지 않는다.
도 18a의 사시도(1800A)에 도시된 바와 같이, 마스킹 구조물(도 17a의 1602)이 제거된다. 일부 실시예에서, 마스킹 구조물(도 17a의 1602)은 습식 에칭 또는 건식 에칭에 의해 제거된다. 일부 실시예에서, MEMS 콤 구조물(101), 제1 유전체층(1002), 제2 유전체층(1302), 및 제3 유전체층(1502)은 마스킹 구조물(도 17a의 1602)의 제거에 의해 실질적으로 변하지 않고 유지된다.
도 18b는 도 18a의 단면 선 AA'에 대응할 수 있는 일부 실시예의 단면도(1800B)를 도시한다.
도 18b의 단면도(1800B)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 마스킹 구조물(도 17b의 1602)을 제거한 후, 제3 유전체층(1502)은 MEMS 콤 구조물의 돌출부(104) 중 적어도 2 개를 연결한다(도 18a의 101).
도 19a의 사시도(1900A)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 기판(도 18a의 902)은 제1, 제2 및 제3 유전체층(도 18a의 1002, 1302, 1502)으로부터 제거되어, MEMS 콤 구조물(101) 위에 배열된 유전체 라이너 구조물(106)을 형성한다. 유전체 라이너 구조물(106)은 제1, 제2, 및 제3 유전체층(도 18a의 1002, 1302, 1502)을 포함하고 MEMS 콤 구조물(101)의 돌출부(104)를 완전히 그리고 연속적으로 둘러싼다. 또한, 유전체 라이너 구조물(106)은, MEMS 콤 구조물(101)의 돌출부(104) 중 적어도 두 개를 서로 연속적으로 결합시키면서, 제1 방향(x)으로 연장되는 연결부(106c)를 포함할 수 있다. 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)는 제3 유전체층(도 18a의 1502)을 포함한다. 일부 다른 실시예에서, 연결부(106c)는 바람직하지 않으므로, 도 16a 및 도 16b에서 마스킹 구조물(도 16a의 1602)를 형성하는 단계는 생략될 수 있다.
일부 실시예에서, 기판(도 18a의 902)은 에칭 공정에 의해 제거된다. 그러한 실시예들에서, 에칭 공정은 습식 또는 건식 에칭일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 기판(도 18a의 902)은 제1 방향(x)에서의 수직 에칭에 의해 완전히 제거된다. 다른 실시예들에서, 기판(도 18a의 902)은 제3 방향(z)에서의 수직 에칭에 의해 부분적으로 제거될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기판(도 18a의 902)은 습식 에칭에 의해 완전히 제거될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 기판(도 18a의 902)은 MEMS 콤 구조(101)의 돌출부들(104) 사이에 배열되는 것에서 릴리스된다. 또한, MEMS 콤 구조물(101) 및 유전체 라이너 구조물(106)은 기판을 제거하는 동안 실질적으로 변하지 않고 유지된다(도 18a의 902).
도 19b는 도 19a의 단면도 AA'에 대응할 수 있는 일부 실시예의 단면도(1900B)를 도시한다.
도 19b의 단면도(1900B)에 도시된 바와 같이, 유전체 라이너 구조물(106)은 MEMS 콤 구조물(도 19a의 101)의 돌출부(104)의 외부면을 완전히 그리고 연속적으로 덮는다. 또한, 유전체 라이너 구조물(106)의 연결부(106c)는 MEMS 콤 구조물(도 19a의 101)의 적어도 두 개의 돌출부(104)의 윗면들을 연속적으로 연결한다.
도 20의 사시도(2000)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, MEMS 콤 구조물(101)은 지지 기판(704) 위에 배열되고 그리고/또는 이에 고정될 수 있고, 추가의 MEMS 콤 구조물(2002)에 대향하도록 MEMS 콤 액추에이터를 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 추가 MEMS 콤 구조물(2002)은 MEMS 콤 구조물(101)과 동일하거나 유사한 구조물을 포함한다. 일부 실시예에서, 스프링 구조물(706)은 추가 MEMS 콤 구조물(2002)을 지지 기판(704)에 결합시킨다. 또한, 일부 실시예(미도시)에서, MEMS 콤 구조물(101)은 스프링 구조물를 통해 지지 기판(704)에 결합될 수도 있다. 또한, 일부 실시예에서, 전기 신호 소스 및 제어 회로는 MEMS 콤 구조물(101) 및 추가의 MEMS 콤 구조물(2002) 각각에 결합될 수 있다. 따라서, 전기적 신호에 따라, MEMS 콤 구조물(101)과 추가의 MEMS 콤 구조물(2002)은, MEMS 콤 구조물(101)의 돌출부(104)와 추가의 MEMS 콤 구조물(2002) 사이의 정전기력에 응답하여 제1 방향(x)으로 서로를 향해 또는 서로 멀어지게 이동할 수 있다. 도 20에 도시된 MEMS 콤 액추에이터의 피처(예를 들어, 지지 기판(704), 추가 MEMS 콤 구조물(2002), 스프링 구조물(706) 등)의 다른 구조물/설계도 본 개시의 범위 내에 있음을 이해할 것이다.
추가 MEMS 콤 구조물(2002)의 돌출부(104)는 MEMS 콤 구조물(101)의 돌출부들(104) 사이에 끼워지도록 구성된다. MEMS 콤 구조물(101)의 유전체 라이너 구조물(106) 및 또한, 일부 실시예에서, 추가의 MEMS 콤 구조물(2002)을 형성하기 위해 사용되는 자기 정렬 공정으로 인해, 추가 MEMS 콤 구조물(2002)의 돌출부(104)와 MEMS 콤 구조물(101)의 돌출부(104) 사이의 충돌이 방지된다. 또한, 자기 조정 공정으로 인해, 추가 MEMS 콤 구조물(2002)의 돌출부(104) 및 MEMS 콤 구조물(101)의 돌출부(104)는 추가 MEMS 콤 구조물(2002)의 유전체 라이너 구조물(106) 및 MEMS 콤 구조물(101)의 유전체 라이너 구조물(106)에 의해 완전히 덮이며, 따라서, 추가 MEMS 콤 구조물(2002)의 돌출부(104)와 MEMS 콤 구조물(101)의 돌출부(104) 사이의 단락이 방지된다. 따라서, 도 9a 내지 19b에 설명된 바와 같이 자기 정렬된 공정에 의해 형성된 유전체 라이너 구조물(106)을 갖는 MEMS 콤 구조물(101)을 포함하는 결과적인 MEMS 콤 액추에이터는 더 신뢰성이 있다.
도 21은 MEMS 콤 액추에이터를 위한 콤 구조물를 형성하는 방법(2100)의 일부 실시예의 흐름도를 도시한다.
비록 방법(2100)이 이하에서 일련의 작용 또는 이벤트로서 예시되고 설명되지만, 그러한 작용 또는 이벤트의 도시된 순서는 제한되는 것으로 해석하지 않아야 한다. 예를 들어, 일부 동작은 상이한 순서들로 그리고/또는 본 명세서에서 도시되고 그리고/또는 설명되는 것으로부터 이탈하지 않고 다른 동작이나 이벤트와 함께 동시에 발생할 수 있다. 또한, 도시된 모든 동작은 본 명세서의 설명의 하나 이상의 양상이나 실시예를 구현할 것이 요구되지 않는다. 또한, 본 명세서에 묘사되는 하나 이상의 동작은 하나 이상의 별도의 동작 및/또는 단계(phases)로 실시될 수 있다.
동작(2102)에서, 기판 내의 트렌치 구조물이 형성된다. 각각의 트렌치 구조물은 기판의 최상위면으로부터 기판의 최하면을 향해 연장된다. 도 9a 및 도 9b는 동작(2102)에 대응하는 일부 실시예의 사시도(900A) 및 단면도(900B)를 각각 도시한다.
동작(2104)에서, 제1 유전체층이 기판의 최상위면 위에 형성된다. 제1 유전체층은 트렌치 구조물의 측벽을 규정하는 기판의 내부면을 덮는다. 도 10a 및 도 10b는 동작(2104)에 대응하는 일부 실시예의 사시도(1000A) 및 단면도(1000B)를 각각 도시한다.
동작(2106)에서, 반도체 재료가 제1 유전체층 위에 형성된다. 도 11a 및 도 11b는 동작(2106)에 대응하는 일부 실시예의 사시도(1100A) 및 단면도(1100B)를 각각 도시한다.
동작(2108)에서, 반도체 재료의 윗면이 제1 유전체층의 윗면 아래에 있도록 반도체 재료의 윗부분이 제거된다. 도 12a 및 도 12b는 동작(2108)에 대응하는 일부 실시예의 사시도(1200A) 및 단면도(1200B)를 각각 도시한다.
동작(2110)에서, 제2 유전체층이 반도체 재료 위에 형성된다. 도 13a 및 도 13b는 동작(2110)에 대응하는 일부 실시예의 사시도(1300A) 및 단면도(1300B)를 각각 도시한다.
동작(2112)에서, 기판의 최상위면을 노출시키기 위해 제1 유전체층 및/또는 제2 유전체층의 일부를 제거하기 위해 평탄화 공정이 수행된다. 도 14a 및 도 14b는 동작(2112)에 대응하는 일부 실시예의 사시도(1400A) 및 단면도(1400B)를 각각 도시한다.
동작(2114)에서, 제2 유전체층 및/또는 기판의 최상위면 위에 제3 유전체층이 형성된다. 도 15a 및 도 15b는 동작(2114)에 대응하는 일부 실시예의 사시도(1500A) 및 단면도(1500B)를 각각 도시한다.
동작(2116)에서, 제3 유전체층은 기판의 최상위면으로부터 제3 유전체층의 일부를 선택적으로 제거하도록 패터닝된다. 도 17a 및 도 17b는 동작(2116)에 대응하는 일부 실시예의 사시도(1700A) 및 단면도(1700B)를 도시한다.
동작(2118)에서, 반도체 재료를 둘러싸는 기판의 일부가 제거된다. 도 19a는 동작(2118)에 대응하는 일부 실시예들의 사시도(1900A)를 예증한다.
따라서, 본 개시 내용은, 제조 동안 각각의 돌출부를 성공적으로 보호하고 동작 동안 각 돌출부를 전기적으로 절연시키도록, 콤 구조물의 각 돌출부를 둘러싸는 균일한 유전체 라이너 구조물을 형성하기 위해, 자기 정렬된 공정을 사용하여 MEMS 콤 액추에이터를 위한 콤 구조물을 형성하는 방법에 대한 것이다. 예를 들어, 자기 정렬된 공정 동안 적어도 평탄화 공정을 수행함으로써 그리고 여분의 유전체층을 형성함으로써, 유전체 라이너 구조물은 동작 동안 또 다른 콤 구조물을 둘러싸는 또 다른 유전체 라이너 구조물과의 충돌을 방지하기에 충분히 얇고, 콤 구조물의 돌출부의 충분한 전기적 격리를 제공하기에 충분히 두껍다.
따라서, 일부 실시예에서, 본 개시 내용은, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터에 대한 것이고, MEMS 콤 액추에이터는, 콤 구조물; 및 유전체 라이너 구조물을 포함하고, 콤 구조물은, 제1 재료를 포함하는 지지층; 및 제1 재료를 포함하고, 지지층의 제1 표면으로부터 제1 방향으로 연장되는 복수의 돌출부를 포함하고, 복수의 돌출부는 지지층의 제1 표면에 평행한 제2 방향을 따라 분리되며, 유전체 라이너 구조물은 지지층의 제1 표면 및 복수의 돌출부의 외부면을 연속적으로 그리고 완전히 덮으며, 유전체 라이너 구조물은, 복수의 돌출부 중 적어도 2개의 돌출부의 최상위면들을 연속적으로 연결하는 연결부를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 개시 내용은, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터에 대한 것이고, 미세전자기계시스템(MEMS) 콤 액추에이터는, 콤 구조물; 및 콤 구조물 위에 배열된 유전체 라이너 구조물을 포함하고, 콤 구조물은, 반도체 재료를 포함하는 지지층, 및 반도체 재료를 포함하고, 지지층으로부터 제1 방향으로 연장되며, 제1 방향의 법선 방향인 제2 방향으로 서로 분리되는 제1 돌출부 및 제2 돌출부를 포함하고, 유전체 라이너 구조물은, 제1 돌출부의 제1 측벽을 완전히 덮는 제1 측벽부; 및 제1 돌출부의 제2 측벽을 완전히 덮는 제2 측벽부를 포함하고, 제1 측벽부 및 제2 측벽부는 제2 방향으로 측정된 각각의 균일한 두께를 가지며, 제1 돌출부를 둘러싸고 제2 방향으로 측정되는 유전체 라이너 구조물의 최대 거리는, 제1 돌출부를 등지는(face away) 제1 측벽부와 제2 측벽부의 외부 측벽들 사이에 있다.
또 다른 실시예에서, 본 개시 내용은 콤 구조물을 형성하는 방법에 대한 것이고, 본 방법은, 기판의 최상위면으로부터 기판의 최하면 쪽으로 연장되는 트렌치 구조물을 기판에 형성하는 단계; 기판의 최상위면 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계 - 제1 유전체층은 기판의 내부면에 의해 규정된 트렌치 구조물의 내부면을 덮음 -; 제1 유전체층 위에 반도체 재료를 형성하는 단계; 트렌치 구조물 내에 돌출부를 포함하는 콤 구조물을 형성하기 위해 반도체 재료의 윗부분을 제거하는 단계; 콤 구조물 위에 제2 유전체층을 형성하는 단계; 기판의 최상면을 노출시키도록 위해 제1 유전체층 및/또는 제2 유전체층의 일부를 제거하기 위해 평탄화 공정을 수행하는 단계; 제2 유전체층 및/또는 기판의 최상위면 위에 제3 유전체층을 형성하는 단계; 기판의 최상위면으로부터 제3 유전체층의 일부를 제거하기 위해 제3 유전체층을 패터닝하는 단계; 및 기판의 일부를 제거하는 단계를 포함한다.
전술된 설명은, 당업자가 본 개시 내용의 양상을 더 잘 이해할 수 있도록 다수의 실시예의 피처를 서술한다. 당업자는, 자신이 본 명세서에서 소개된 실시예의 동일한 목적을 수행하고 그리고/또는 동일한 이점을 달성하기 위한 다른 공정과 구조물을 설계하거나 수정하기 위한 기초로서 본 발명 개시 내용을 쉽게 이용할 수 있다는 것을 인식해야 한다. 또한, 당업자들은, 이러한 등가의 구성이 본 개시 내용의 취지 및 범위를 벗어나지 않으며, 자신들이 본 개시 내용의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화, 대체, 및 변경을 이룰 수 있음을 알아야 한다.
실시예들
실시예 1. 미세 전자 기계 시스템(microelectromechanical system; MEMS) 콤 액추에이터(comb actuator)에 있어서,
콤 구조물; 및
유전체 라이너 구조물
을 포함하고,
상기 콤 구조물은,
제1 재료를 포함하는 지지층; 및
상기 제1 재료를 포함하고, 상기 지지층의 제1 표면으로부터 제1 방향으로 멀어지게 연장되는 복수의 돌출부들
을 포함하고,
상기 복수의 돌출부들은 상기 지지층의 제1 표면에 평행한 제2 방향을 따라 분리되며,
상기 유전체 라이너 구조물은 상기 지지층의 제1 표면 및 상기 복수의 돌출부들의 외부면을 연속적으로 그리고 완전히 덮으며,
상기 유전체 라이너 구조물은, 상기 복수의 돌출부들 중 적어도 2개의 돌출부들의 최상위면을 연속적으로 연결하는 연결부를 포함하는 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터.
실시예 2. 실시예 1에 있어서,
상기 유전체 라이너 구조물의 연결부는 평면인 최상위면을 가지며,
상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향은 상기 연결부의 최상위면의 법선(normal) 방향인 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터.
실시예 3. 실시예 1에 있어서,
상기 유전체 라이너 구조물의 연결부는 상기 복수의 돌출부들 중 적어도 하나로부터 이격되어 있는 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터.
실시예 4. 실시예 1에 있어서,
상기 콤 구조물은,
상기 지지층의 제1 표면으로부터 상기 제1 방향으로 돌출하고, 상기 복수의 돌출부들로부터 제2 방향으로 이격된 제4 돌출부
를 더 포함하고,
상기 유전체 라이너 구조물은 상기 제4 돌출부의 외부면을 연속적으로 그리고 완전히 덮고,
상기 복수의 돌출부들 중 제3 돌출부는 상기 제4 돌출부와는 가장 가까이에 있는 이웃들이고,
상기 유전체 라이너 구조물의 제1 부분은 상기 제3 돌출부의 제1 측벽을 완전히 덮고,
상기 유전체 라이너 구조물의 제2 부분은 상기 제4 돌출부의 제2 측벽을 완전히 덮으며,
상기 제1 부분의 최외 측벽은 제1 거리만큼 상기 제2 부분의 최외 측벽으로부터 이격되고,
상기 제1 거리는 상기 제2 방향으로 측정되며,
상기 제1 거리는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 측정될 때 대략 일정한 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터.
실시예 5. 실시예 4에 있어서,
상기 유전체 라이너 구조물의 제3 부분은 상기 제4 돌출부의 제1 측벽을 덮고,
상기 유전체 라이너 구조물의 제3 부분은 상기 유전체 라이너 구조물의 제2 부분으로부터 상기 제2 방향으로 제2 거리만큼 이격되며,
상기 제2 거리는 상기 유전체 라이너 구조물의 상기 제2 부분의 최외 측벽과 상기 제3 부분의 최외 측벽 사이에서 측정되고,
상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 작은 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터.
실시예 6. 실시예 1에 있어서,
상기 유전체 라이너 구조물은 실리콘 이산화물을 포함하는 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터.
실시예 7. 미세 전자 기계 시스템(microelectromechanical system; MEMS) 콤 액추에이터에 있어서,
콤 구조물; 및
상기 콤 구조물 위에 배열된 유전체 라이너 구조물
을 포함하고,
상기 콤 구조물은,
반도체 재료를 포함하는 지지층; 및
상기 반도체 재료를 포함하고, 상기 지지층으로부터 제1 방향으로 멀어지게 연장되며, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 서로 분리되는 제1 돌출부와 제2 돌출부
를 포함하고,
상기 유전체 라이너 구조물은,
상기 제1 돌출부의 제1 측벽을 완전히 덮는 제1 측벽부; 및
상기 제1 돌출부의 제2 측벽을 완전히 덮는 제2 측벽부
를 포함하고,
상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부는 상기 제2 방향으로 측정된 각각의 균일한 두께를 가지며,
상기 제1 돌출부를 둘러싸고 상기 제2 방향으로 측정되는 상기 유전체 라이너 구조물의 최대 거리는, 상기 제1 돌출부를 등지는(face away) 상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부의 외부 측벽들 사이인 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터.
실시예 8. 실시예 7에 있어서,
상기 콤 구조물은,
상기 반도체 재료를 포함하고, 상기 제1 방향으로 상기 지지층으로부터 멀어지게 연장되는 제3 돌출부
를 더 포함하고,
상기 제2 돌출부는 상기 제1 돌출부와 상기 제3 돌출부 사이에 배열되며,
상기 유전체 라이너 구조물은,
상기 제2 돌출부의 최상위면을 상기 제3 돌출부의 최상위면에 직접 연결하는 연결부
를 더 포함하고,
제3 방향은 상기 제2 돌출부 및 상기 제3 돌출부의 최상위면들의 법선 방향이고,
상기 제3 방향은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터.
실시예 9. 실시예 8에 있어서,
상기 연결부는 상기 제2 돌출부 및 상기 제3 돌출부의 최상위면들을 완전히 덮는 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터.
실시예 10. 실시예 7에 있어서,
상기 유전체 라이너 구조물은,
상기 제1 돌출부의 최상위면 상에 배열된 최상부
를 더 포함하고,
상기 최상부는 상기 유전체 라이너 구조물의 제1 측벽부를 제2 측벽부에 결합하고,
제3 방향은 상기 제1 돌출부의 최상위면의 법선 방향이며,
상기 제3 방향은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터.
실시예 11. 실시예 10에 있어서,
상기 제2 방향으로 측정된 상기 최상부의 최대 치수와 제2 거리는 동일하고,
상기 제2 거리는 상기 최대 거리와 거의 같은 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터.
실시예 12. 실시예 10에 있어서,
상기 유전체 라이너 구조물의 최상부는 상기 최상부의 최상위면을 상기 제1 측벽부의 외부 측벽에 결합하는 제1 둥근 표면을 포함하고,
상기 유전체 라이너 구조물의 최상부는, 상기 최상부의 최상위면을 상기 제2 측벽부의 외부 측벽에 결합하는 제2 둥근 표면을 더 포함하는 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터.
실시예 13. 실시예 7에 있어서,
상기 반도체 재료는 폴리실리콘을 포함하는 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터.
실시예 14. 콤 구조물을 형성하는 방법에 있어서,
기판의 최상위면으로부터 상기 기판의 최하면 쪽으로 연장되는 트렌치 구조물을 상기 기판 내에 형성하는 단계;
상기 기판의 최상위면 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계 - 상기 제1 유전체층은 상기 기판의 내부면에 의해 규정된 상기 트렌치 구조물의 내부면을 덮음 -;
상기 제1 유전체층 위에 반도체 재료를 형성하는 단계;
상기 트렌치 구조물 내에 돌출부들을 포함하는 상기 콤 구조물을 형성하기 위해 상기 반도체 재료의 윗부분을 제거하는 단계;
상기 콤 구조물 위에 제2 유전체층을 형성하는 단계;
상기 기판의 최상위면을 노출시키도록 상기 제1 유전체층 및/또는 상기 제2 유전체층의 유전체층의 일부를 제거하기 위해 평탄화 공정을 수행하는 단계;
상기 제2 유전체층 및/또는 상기 기판의 최상위면 위에 제3 유전체층을 형성하는 단계;
상기 기판의 최상위면으로부터 상기 제3 유전체층의 일부를 제거하기 위해 상기 제3 유전체층을 패터닝하는 단계; 및
상기 기판의 일부를 제거하는 단계
를 포함하는, 콤 구조물을 형성하는 방법.
실시예 15. 실시예 14에 있어서,
상기 제3 유전체층을 패터닝하는 단계는,
상기 돌출부들 중 적어도 2개의 돌출부 바로 위에 마스킹 구조물을 형성하는 단계;
상기 기판의 최상위면 위에 배열된 상기 제3 유전체층의 부분을 제거하기 위해 에칭 공정을 수행하는 단계 - 상기 제3 유전체층의 부분은 상기 마스킹 구조물에 의해 덮혀 있지 않음 -; 및
상기 마스킹 구조물을 제거하는 단계
를 포함하는 것인, 콤 구조물을 형성하는 방법.
실시예 16. 실시예 15에 있어서,
상기 에칭 공정을 수행한 후, 상기 마스킹 구조물 바로 아래에 있지 않은 상기 제1 유전체층, 상기 제2 유전체층, 및 상기 제3 유전체층의 최상위면들은 상기 기판의 최상위면 위로 연장되지 않는 것인, 콤 구조물을 형성하는 방법.
실시예 17. 실시예 14에 있어서,
상기 제2 유전체층을 형성하는 단계는 열 산화 공정을 포함하는 것인, 콤 구조물을 형성하는 방법.
실시예 18. 실시예 14에 있어서,
상기 제2 유전체층을 형성하는 단계는 화학 기상 퇴적 공정을 포함하는 것인, 콤 구조물을 형성하는 방법.
실시예 19. 실시예 14에 있어서,
상기 반도체 재료의 윗부분을 제거한 후, 상기 돌출부들의 최상위면은 상기 기판의 최상위면 아래에 있는 것인, 콤 구조물을 형성하는 방법.
실시예 20. 실시예 14에 있어서,
상기 제1 유전체층, 상기 제2 유전체층, 및 상기 제3 유전체층은 동일한 재료를 포함하는 것인, 콤 구조물을 형성하는 방법.
Claims (10)
- 미세 전자 기계 시스템(microelectromechanical system; MEMS) 콤 액추에이터(comb actuator)에 있어서,
콤 구조물; 및
유전체 라이너 구조물
을 포함하고,
상기 콤 구조물은,
제1 재료를 포함하는 지지층; 및
상기 제1 재료를 포함하고, 상기 지지층의 제1 표면으로부터 제1 방향으로 멀어지게 연장되는 복수의 돌출부들
을 포함하고,
상기 복수의 돌출부들은 상기 지지층의 제1 표면에 평행한 제2 방향을 따라 분리되며,
상기 유전체 라이너 구조물은 상기 지지층의 제1 표면 및 상기 복수의 돌출부들의 외부면을 연속적으로 그리고 완전히 덮으며,
상기 유전체 라이너 구조물은, 상기 복수의 돌출부들 중 적어도 2개의 돌출부들의 최상위면을 연속적으로 연결하는 연결부를 포함하는 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터. - 제1항에 있어서,
상기 유전체 라이너 구조물의 연결부는 평면인 최상위면을 가지며,
상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향은 상기 연결부의 최상위면의 법선(normal) 방향인 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터. - 제1항에 있어서,
상기 유전체 라이너 구조물의 연결부는 상기 복수의 돌출부들 중 적어도 하나로부터 이격되어 있는 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터. - 제1항에 있어서,
상기 콤 구조물은,
상기 지지층의 제1 표면으로부터 상기 제1 방향으로 돌출하고, 상기 복수의 돌출부들로부터 제2 방향으로 이격된 제4 돌출부
를 더 포함하고,
상기 유전체 라이너 구조물은 상기 제4 돌출부의 외부면을 연속적으로 그리고 완전히 덮고,
상기 복수의 돌출부들 중 제3 돌출부는 상기 제4 돌출부와는 가장 가까이에 있는 이웃들이고,
상기 유전체 라이너 구조물의 제1 부분은 상기 제3 돌출부의 제1 측벽을 완전히 덮고,
상기 유전체 라이너 구조물의 제2 부분은 상기 제4 돌출부의 제2 측벽을 완전히 덮으며,
상기 제1 부분의 최외 측벽은 제1 거리만큼 상기 제2 부분의 최외 측벽으로부터 이격되고,
상기 제1 거리는 상기 제2 방향으로 측정되며,
상기 제1 거리는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 측정될 때 일정한 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터. - 제1항에 있어서,
상기 유전체 라이너 구조물은 실리콘 이산화물을 포함하는 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터. - 미세 전자 기계 시스템(microelectromechanical system; MEMS) 콤 액추에이터에 있어서,
콤 구조물; 및
상기 콤 구조물 위에 배열된 유전체 라이너 구조물
을 포함하고,
상기 콤 구조물은,
반도체 재료를 포함하는 지지층; 및
상기 반도체 재료를 포함하고, 상기 지지층으로부터 제1 방향으로 멀어지게 연장되며, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 서로 분리되는 제1 돌출부와 제2 돌출부
를 포함하고,
상기 유전체 라이너 구조물은,
상기 제1 돌출부의 제1 측벽을 완전히 덮는 제1 측벽부; 및
상기 제1 돌출부의 제2 측벽을 완전히 덮는 제2 측벽부
를 포함하고,
상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부는 상기 제2 방향으로 측정된 각각의 균일한 두께를 가지며,
상기 제1 돌출부를 둘러싸고 상기 제2 방향으로 측정되는 상기 유전체 라이너 구조물의 최대 거리는, 상기 제1 돌출부를 등지는(face away) 상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부의 외부 측벽들 사이인 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터. - 제6항에 있어서,
상기 콤 구조물은,
상기 반도체 재료를 포함하고, 상기 제1 방향으로 상기 지지층으로부터 멀어지게 연장되는 제3 돌출부
를 더 포함하고,
상기 제2 돌출부는 상기 제1 돌출부와 상기 제3 돌출부 사이에 배열되며,
상기 유전체 라이너 구조물은,
상기 제2 돌출부의 최상위면을 상기 제3 돌출부의 최상위면에 직접 연결하는 연결부
를 더 포함하고,
제3 방향은 상기 제2 돌출부 및 상기 제3 돌출부의 최상위면들의 법선 방향이고,
상기 제3 방향은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터. - 제6항에 있어서,
상기 유전체 라이너 구조물은,
상기 제1 돌출부의 최상위면 상에 배열된 최상부
를 더 포함하고,
상기 최상부는 상기 유전체 라이너 구조물의 제1 측벽부를 제2 측벽부에 결합하고,
제3 방향은 상기 제1 돌출부의 최상위면의 법선 방향이며,
상기 제3 방향은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터. - 제6항에 있어서,
상기 반도체 재료는 폴리실리콘을 포함하는 것인, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 콤 액추에이터. - 콤 구조물을 형성하는 방법에 있어서,
기판의 최상위면으로부터 상기 기판의 최하면 쪽으로 연장되는 트렌치 구조물을 상기 기판 내에 형성하는 단계;
상기 기판의 최상위면 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계 - 상기 제1 유전체층은 상기 기판의 내부면에 의해 규정된 상기 트렌치 구조물의 내부면을 덮음 -;
상기 제1 유전체층 위에 반도체 재료를 형성하는 단계;
상기 트렌치 구조물 내에 돌출부들을 포함하는 상기 콤 구조물을 형성하기 위해 상기 반도체 재료의 윗부분을 제거하는 단계;
상기 콤 구조물 위에 제2 유전체층을 형성하는 단계;
상기 기판의 최상위면을 노출시키도록 상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층, 중 적어도 하나의 유전체층의 일부를 제거하기 위해 평탄화 공정을 수행하는 단계;
상기 제2 유전체층과 상기 기판의 최상위면, 중 적어도 하나 위에 제3 유전체층을 형성하는 단계;
상기 기판의 최상위면으로부터 상기 제3 유전체층의 일부를 제거하기 위해 상기 제3 유전체층을 패터닝하는 단계; 및
상기 기판의 일부를 제거하는 단계
를 포함하는, 콤 구조물을 형성하는 방법.
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