TW200426897A - Bump style MEMS switch - Google Patents

Description

200426897 玖、發明說明： C發明所屬技術領域】 發明背t 本發明通常與微機電系統開關有關。 5 【】 微機電系統（MEMS)開關是使用積體電路技術來製 造之尺寸非常小的機械開關。典型地，MEMS開關係使用 一尖端結構。該開關可以由一在一半導體基材上延伸之懸 臂所構成。在該懸臂的末端附近係為一具有一接觸的尖 10 端。當該懸臂朝向該半導體基材偏斜以使其電氣地接觸一 在基材上形成之接觸的時候，該尖端的接觸會形成一電氣 連接。 其他的MEMS開關可以使用一懸樑來取代替一懸 臂。在此，當該懸樑靜電地朝向基材偏斜的時候，在基材 15上方之可動機械元件同樣包含一會與基材上的接觸形成電 器連接之突起。 一個以尖端為基礎的開關之製造過程可能包含需特 定時間的蝕刻步驟。因為蝕刻步驟程序可是無法重覆實施 的，所以在大量製造時其係較佳的不要進行需特定時間的 2〇蝕刻步驟。其所使用之例如酸的原料，可能會隨時間改變 而姓刻層可會隨批次而不同。在大量製造時，可能會利用 I赠止層來減少該需特定時間的蝕刻步驟。然而，使用 餘刻停止層也產生相當敏感與複雜的加工流程。 因此，將需要提供一不同類型的MEMS開關。 5 200426897 Γ發明内容3 遷式簡要說$ ' 第1圖是本發明的一具體例在一製造初期的放大才既 ; 要圖不， 5 第2圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造步 驟之對應於第1圖的放大剖視圖； 第3圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造少 驟之對應於第2圖的放大剖視圖； _ 第4圖疋依據本發明之一具體例在一後來的製造少 10驟之對應於第3圖的放大剖視圖； 第5圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造少 驟之對應於第4圖的放大剖視圖； 第6圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造夕 驟之對應於第5圖的放大剖視圖； 15 第7圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造少 驟之對應於第6圖的放大剖視圖； 第8圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造夕 驟之對應於第7圖的放大剖視圖； 第9圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造步 2〇驟之對應於第8圖的放大剖視圖； 第1〇圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造夕 驟之對應於第9圖的放大剖視圖； 第11圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造少 驟之對應於第10圖的放大剖視圖；且 6 200426897 第1 2圖是一對應於第11圖的放大剖視圖，其顯示 了該開關。 H ]1 發明詳述 5 依據本發明的一些具體例，一微機電系統（MEMS) 開關係使用可以被稱為隆起之結構來形成。在一隆起結構 中’一大起係在基材上形成，而不需在該可偏斜懸臂或释 樑上形成此種的突起。如在此所使用的，”可偏斜構件，，這 個術語係代表一可以相對於基材移動以形成或切斷電氣接 10觸之延伸的懸樑或懸臂。雖然隨後敘述係以一懸臂式結構 采描述’本發明係可以適用於任何具有一可偏斜構件的 MEMS開關。 在本發明的一些具體例中，可以排除需特定時間的蝕 刻步驟的使用，這可以改善在大量製造時的重覆實施性。 15然而’本發明並不必然地被侷限於這些排除使用需特定時 間的姓刻步驟之具體例。 參照第1圖，一半導體基材1 〇可以被一例如氮化 石夕的層-人12所覆蓋，並使用例如圖案化和浸|虫作用之傳 統技術，而在其中界定一開口 14。在一具體例中，該結構 2〇可能暴露至一高溫氧化作用，以生長在第2圖中所顯示的 場氧化層式隆起16 。 參照第3圖，剩餘的層次12可以被移除而藉著例 如沈積作用形成一新的隔絕層15。在一具體例中，可以沈 積層次15而在二個例子中其可以是一中間層介電質 7 200426897 (ILD)或一中間溫度氧化物（ΜΤΟ)。 參照第4圖’在層次14上形成之一金屬層1 $，可 被圖案化羽敍刻以界定該所例示說明的圖案。在_個具_ 例中，該金屬層18可藉由濺散與圖案化作用而形成。在— 5 些情況中，層次18可以由金形成。 參照第5圖，可以沈積一平坦化層22。在一個具體 例中’層次22可以是光阻，而在另一個具體例令它可能 是旋轉塗敷玻璃。也可以使用包括會因應加熱而移除之材 料的其他犧牲材料。較佳地，在隆起16之上的層次22的 10厚度係小於在層18之上的厚度。 參照第6圖，開口 24可以使用光罩與蝕刻步驟來 穿過層次22而形成。之後，可以形成一晶核層2〇。在一 個具體例中，該晶核層2〇可以濺散沈積，並且可以是在 一具體例為金之非常薄的金屬層。 多知苐7圖，可以限定一用於後來的金屬電鐘作用 的禱模26。然後一金屬28可如第8圖所示的被電鍵在 晶核層22上。在一具體例中，金屬28也可以是金。 參照第9圖，可以移除鑄模26。然後，參照第！〇 圖’晶核層20的暴露部分可以被移除。之後，參照第^ 20 圖，層攻 9 0 —r 、j_ 人22可以被移除。在本發明的一個具體例中，層 2 ^ | ^ 以藉由加熱而移除。層次22可以是一個會崩解 並以蒸汽形式移除的犧牲材料。 。亥金屬28的其餘部分可用來作為一可偏斜構件。該 金屬 2 8 因應由部件1 8 a施加至該晶核層2 0的覆蓋 8 部分的靜電力，而朝向和遠離基材丨〇偏斜。因此，如第j 2 圖所示，該金屬28可被偏斜以使得該晶核層2〇與隆起 16上上的部件18b形成電氣接觸。因為該晶核層2〇和 部件18b可以是導體，其可以形成一電氣連接。 雖然隆起16係被例示說明成係由一場氧化層技術 所形成’隆起氧化& 16也可以由包括有沈積和濕浸餘之 其他的方式來形成。在本發明的一些具體例中，使用隆起 而不疋一太端結構可以減少或除去需特定時間的蝕刻步驟 可能會造成之重覆實施性的問題。單一犧牲層可用在一些 一體例而不給使用二個犧牲層。因為在一些具體例中只有 犧牲層，所以該犧牲層的移除可以更簡單。同時，在進 行互補型金屬氧化物半導體技術與MEMS技術的製造設 備中’其上具有金的晶圓的製造可能在一個隔絕區域中進 行。該隔絕區域可能有-有限組的設備。藉由將尖端結構 改為隆起結構，在晶圓被移到隔絕製造區域之前，可以在 非隔絕製造區域進行更多動作。因此，傳統的CMOS設備 可應用於能MEMS製程令。 雖然本發明已經依據有限數量的具體例來描述，習於 ㈣者將可瞭解其之許多的修改和變化。隨附的申請專利 犯圍係要涵蓋落入本發明的真實精神和範圍之所有的這些 修改和變化。 【圖式簡單說^明】 第1要圖示； 圖是本發明的一具體例在一 製造初期的放大概 200426897 第2圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造夕 驟之對應於第丨圖的放大剖視圖； 第3圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造少 驟之對應於第2圖的放大剖視圖； 第4圖疋依據本發明之一具體例在一後來的製造少 驟之對應於第3圖的放大剖視圖； 第5圖疋依據本發明之一具體例在一後來的製造少 驟之對應於第4圖的放大剖視圖； 第6圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造少 10驟之對應於第5圖的放大剖視圖； 第7圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造夕 驟之對應於苐6圖的放大剖視圖； 第8圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造少 驟之對應於第7圖的放大剖視圖； 15 第9圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造少 驟之對應於第8圖的放大剖視圖； 第10圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造多· 驟之對應於苐9圖的放大剖視圖； 第Π圖是依據本發明之一具體例在一後來的製造资 20 驟之對應於第1 〇圖的放大剖視圖；且 第12圖是一對應於第U圖的放大剖視圖，其顯系了 該開關。 200426897 【圖式之主要元件代表符號表】 10 半導體基材 18a 部件 12 氮化矽層 18b 部件 14 開口 20 晶核層 15 隔絕層 22 平坦化層 16 隆起 28 金屬 18 金屬層 26 鑄模

Claims (1)

1. 200426897 拾、申請專利範圍： 1. 一種方法，其包含： 形成一微機電系統開關，其包括一設置在一半導體基 材上之可偏斜構件；與 5 在該基材中形成一電氣隆起，以與該構件電氣連接。 2. 如申請專利範圍第1項的方法，其包括使用場氧化技術來 形成該隆起的步驟。 3. 如申請專利範圍第1項的方法，其包括形成一係為絕緣體 之隆起的步驟。 10 4.如申請專利範圍第3項的方法，其包括形成一係為氧化物 之隆起的步驟。 5·如申請專利範圍第4項的方法，其包括形成一係為一生長 的氧化物之隆起的步驟。 6. 如申請專利範圍第3項的方法，其包括以一導體包覆該隆 15 起的步驟的步驟。 7. 如申請專利範圍第1項的方法，其包括在不使用需特定時 間的蝕刻過程下來形成該開關的步驟。 8. 如申請專利範圍第1項的方法，其包括在該基材與該構件 之間形成一犧牲層的步驟。 20 9.如申請專利範圍第8項的方法，其包括僅使用單一犧牲層 來形成該開關的步驟。 10. —種微機電系統，其包含： 一基材； 一可偏斜構件，其係形成在該基材上以朝向與遠離基 12 200426897 材而移動；與 一接觸，其係在該基材上朝向該可偏斜構而凸出形成 的。 11. 如申請專利範圍第10項的開關，其包括一包括有以一傳 5 導性層覆蓋的絕緣體之突起。 12. 如申請專利範圍第11項的開關，其中該絕緣體係為一場 氧化物。 13. 如申請專利範圍第10項的開關，其中該可偏斜構件係為 一懸樑。 10 14·如申請專利範圍第10項的開關，其中該可偏斜構件具有 一實質上為平面之下表面，且其係實質沒有向下的突起。 15. —種方法，其包含： 在一個半導體基材上形成一氮化矽層； 在該氮化矽層中形成一開口； 15 氧化以形成一對齊該開口的氧化物隆起；與 在該隆起上方形成一可偏斜構件，以朝向或遠離該隆 起而偏斜。 16. 如申請專利範圍第15項的方法，其包括在該基材與該可 偏斜構件之間形成一電機系統開關的步驟。 20 17.如申請專利範圍第15項的方法，其包括在該基材與該可 偏斜構件之間形成一犧牲層的步驟。 18. 如申請專利範圍第17項的方法，其包括移除該犧牲層以 界定該可偏斜構件之步驟。 19. 如申請專利範圍第18項的方法，其包括的只使用一犧牲 13 200426897 層來界定該可偏斜構件的步驟。 20.如申請專利範圍第15項的方法，其包括在不使用需特定 時間的蝕刻過程下形成該可偏斜構件的步驟。 14