TWI232847B - A MEMS encapsulated structure and method of making same - Google Patents

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1232847 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般關係一封裝微電機系統（MEM㈨及製造該封 裝微電機系統的方法。較特別地係，本發明一般關係於具 有與一核心材料不同的電、機械及/或磁性質的材料之封裝 層之微電機系統結構，其中該封裝微電機系統結構可由互 補金屬氧化物半導體（CMOS)相容方法製造。 【先前技術】 一般使用微電機系統結構的例子為射頻（RF)開關，該射 頻開關用於各種微波及微米波應用，例如可調諧預選器及 頻率合成器。半導體射頻開關比較大且粗，例如16χΐ6陣列 的400 in3,造成該陣列的包裝尺寸相對較大。微加工射頻 開關大幅減少該種射頻開關陣列的封裝尺寸，例如降至'工 in3 〇 圖1顯不一般使用的射頻開關100，其形成作為單石積體 微電機系統開關，該開關包括一基板1〇2、一支撐1〇4、及 固定於該支撐104的一端之一撓性懸樑1〇6。該懸樑1〇6具有 在其非支摟端之電接點112,接觸該基板1〇2之表面上的底層 接點114。電接點114一般連接一射頻輸入訊號及形成一射^ 開關的一射頻輸入埠，而電接點112形成一射頻輸出埠。 射頻開關100由懸樑106之上表面形成的場板122及位於 基板102之表面上的接地板124之間的靜電力驅動。場板連 接直ml (DC)電壓源，而接地板124連接接地。如圖1所示， O:\89\89455.DOC4 1232847 如果不施加電壓於場板122，電接‘點112與電接點114分開， 其定義為接點打開或開關關閉狀態。不過，如果施加適當 DC電壓於場板122，撓性懸樑1〇6由靜電力彎曲造成電接點 U2接觸電接點114，其定義為接點閉合或開關打開狀態。 接點閉合或開關打開狀態容許射頻輸入訊號電連接射頻輸 出埠。如果消除場板122的施加電壓，因懸樑1〇6材料的固 無^丨生懸樑1 〇 6回歸接點斷開或開關關閉狀態。 、不過，當切換打開及關閉的次數太多時，懸樑受限於機 械疲乏及應力。有時，由於機械應力延長，懸樑將會變形 及因而受電接點的靜摩擦力限制。 一另外，傳統射頻開關使用二氧化石夕、多晶石夕或甚至一複 合石夕金屬合金作為該懸樑材料，會有較高插人損失，結果 減少射頻開關的敏感性。 另外’傳統微電機系統射頻開關一般使用無電鍍金或銅 之多晶㈣。不過’使用無電鍍金在傳統cm〇s製造過程中 :有問題’因為通常沒有作沉積多晶矽或其他相似材料的 準備’―旦處理線的後端，例如鑛銅，便會發生問題。由 於沒有作後續線前端處理的準 1有…、迅鍍產生非常粗糙的 銅結構，其不能防止氧化、電遷移、及擴散。 【發明内容】 考慮前述及其他問題及值 、 j嗖夂得統方法的缺點，本發明的一 點為提供一形成由多材 一^ 、成之一射頻開關之封裝微| 糸'、、充’其具有互補電及機 及&械性質，例如在延長操作中会 金屬疲乏及應力、防止靜摩 奸卑彳祭力、及減少插入損失。 O:\89\89455.DOC4 1232847 本毛明的另外優點為提供具有不同開 機系統結構，>，封裝懸樑、具有 ^之封裝微電 封裝懸標、固定於兩端之封裝樑、及之 或更多電絕緣封裝長度之封裝樑。 具有— 容納許多開關接點及接地板及各 对1微電機系統 在位於（例如）封裝標底相介電層種上開關接點及接地板配置 ^發明的另外優點為提供—封裝微電㈣統結構形成一 t圈’其中該核心材料或該封裝材料包括—鐵磁材料 以加強感應性能。 本發明的另外優點為提供一制 促種I k封裝微電機系統結構 的方法並與CMOS相容方法相容。 本發明的額外優點為提供_種製造封裝微電機系統結構 的方法，其料封裝微電機“結構制各種時金屬如 ，金、鉑、鈀、銦、鎢、氮化鎢、鉬、氮化鈕、鈦、氮化 及鎳並谷°午銑化封裝内的銅層及防止後續處理中氧 化、電遷移及銅擴散。 為了獲仔上述及其他優點，根據本發明的例示性具體實 施例，本文揭露一種製造一封裝微電機系統的方法，其包 括形成一介電層於半導體基板上，圖案化該介電層之上表 面以形成一第一溝渠，在該第一溝渠内形成一釋放材料， 圖案化該釋放材料以形成一第二溝渠，形成一包括該第二 溝渠内的侧壁之第一封裝層，形成一核心層於該第一封裝 層内，及形成一第二封裝層位於該核心層之上，其中該第 一封裝層係連接該第一封裝層的側壁。 O:\89\89455.DOC4 -9- 1232847 上根據本發明的另—例示性具體實施例，胃第—封裝層及 該第二封裝層由阻擋金屬製&，其選自包括金、鉑、二、 銦、鎢、氮化鎢、鈕、氮化鈕、鈦、氮化鈦、及鎳之群組 ，而該核心層則由半導體介電材料製成。 根據本發明的另—例示性具體實施例，本封裝微電機系 統的製造方法進-步包括形成介於該第—封裝層及該核心 層之間的一金屬層。 根據本發明的另—例示性具體實施例，該金屬層包括連 接5亥弟二封裝層的側壁。 根據本發明的另一例示性具體實施例，形成該金屬層包 括>儿積一初始金屬層，其包括該第一封裝層上的側壁，沉 積一阻擋層於該至少第一封裝層及該初始金屬層的側壁之 曝路表面上，移除位於該初始金屬層之側壁上的阻擋層， 及凹陷該初始金屬層的側壁及黏附在該初始金屬層的側壁 之阻擋層部份。 根據本發明的另一例示性具體實施例，金屬層包括選自 銅金及紹的材料群組之高導電性金屬。 根據本發明的另一例示性具體實施例，形成該核心層包 括沉積一阻擋層於該至少第一封裝層及該金屬層的曝露表 面上’沉積一半導體介電材料於該阻擋層上，拋光該半導 體’丨笔材料至该阻擋層之位準，及凹陷該半導體介電材料 至一位準低於該釋放材料之上表面以形成一核心層。 根據本發明的另一例示性具體實施例，本封裝微電機系 統的製造方法進一步包括形成至少一開關接點及至少一接 O:\89\89455.DOC4 -10- 1232847 電層部份 地板，其位於形成該第—溝渠之底部表面的該介 上0 根據本發明的另-例示性具體實施例，移除該釋放 造成在該第-溝渠之底部表面上形成懸襟，其包括至少今 第一封裝層、該核心層、及該第二封裝層。 ，=康：！明的另一例示性具體實施例，移除該釋放材料 &成在溝渠之底部表面上形成兩端支撐的懸摔。 根據本發明的另一例示性具體 笙-、n以丄 a弟一溝渠及該 弟一溝知形成具有兩端之一線圈 « ^ ΚΙ ^ ^ ^ 其中形成一封裝感 應線圈及料簡輯料造成該封㈣騎圈心介電層 的下部份之上及兩端由該介電層較高的部份支撐。 根據本發明的另一例 兮第1… ”H鈿例，該第-封裝層及 :弟：封衣層包括一鐵磁材料及該核心層包括—半導體介 電材料或一金屬。 、 ，據树明的另—例示性具體實施例，該第一封裝層及 该第一封裝層包括一半導 包括-鐵磁材料。 ％材枓或—金屬及該核心層 根據本發明的另一例示性呈 以夕自八语 ，、體貝^例，一種製造微電機

糸統多層金屬封裝結構的方法，其包括形成-基本介電層 於半導體基板上，圄索介今I 、聋泪…目案化絲本介電層之上表面以形成-溝木，忒溝糸内形成一 第-介電層，圖宰材料内形成一 渠之長軸的兩分離、ρ / :層以形成至少沿該第-溝 -金屬層ιΓ 少兩分離溝渠内形成一第 "¥一介電層於該至少第-金屬層之上， O:\89\89455.DOC4 -11- 1232847 圖案化該第二介電層以形成接 且同時保留該兩側溝竿/ 五屬層之兩側溝渠 成-第二金屬層於該; = 介電層之中心部份，形 裝結構部份的第二介電層區域除圍繞多層金屬封 形成-第三介電層於該放材料填充該區域， 中心部份之上，圖幸化兮第：'屬層及該第二介電層的 相對應於該第一金屬厣 苒木以形成 -第-八^ 及接觸該第二金屬層，形成 弟二金屬層於該第二介帝 $成 二介電層錢供通道 耗遠弟 徂夕a a 材科’及移除釋放材料以运 供多層金屬封裝結構，並 柯枓以提 層。 八糸邛份分離並重疊該第一介電 根據本發明的另一例示性 二金屬層及第三…各包括 例’弟一金屬層、第 私， 包括—阻擋金屬，其選自包括全 、鉑、鈀、銦、鴒、条#如 ㈡匕祜金 嫣鼠化嫣、！旦、氮化 及鎳之群組。 風鼠化鈦、 ::本發明的另一例示性具體實施例， 點及至少—接步包括形成至少一開關接 一介電層部份上面。 叫町"亥弟 根據本發明的另一例 成在該第一溝竿之底部表面:、體只施例，移除釋放材料造 再木之底。卩表面上形成懸樑。 根據本發明的另—例元w 成在該第一溝^广邱# '、體只施例’移除釋放材料造 成在“ “之底部表面上形成兩端支撐的懸摔。 根據本發明的另-例示性具體實施例，該第—溝渠形成 O:\89\89455.DOC4 •12- 1232847 一具有兩端的線圈圖宰， 人昆旺 茶弟一金屬層、第二金屬層及第三 至屬層各包括一鐵磁材料。 、:豕本U的另一例示性具體實施例，移除釋放材料造 /成感應線圈在介電層的下部份之上，其中該感應線圈 係兩端支擇。 ，據本發明的另一例示性具體實施例，一種製造包括一 電絕緣金屬封裝之微電機 衣试包械系統多層金屬封裝結構的方法， ”包括形成一第一介電声 人包曰於+導體基板上，圖案化該第一 介黾層之上表面以形成一第一 卜 弟溝渠，在該第一溝渠内形成 一釋放材料，圖案化該釋 I卫 评风材枓之上表面以形成沿該第一 溝朱之長軸的至少兩分離第二 人η成人 再木^成一弟一金屬層於 该至y兩分離第二溝渠 ^ 内形成一弟二介電層於該至少第 至屬層上面，圖幸JL· ^ ^ * H案化…兩分離第二溝渠之每-個上 的弟二介電層以形成接觸該 孟屬層之兩側溝渠且同時 保邊違寻兩側溝渠之間的第二 "電層的中心部份，形成一 屬層於用於該至少兩分離溝渠之每一個的該等二側 ^内’移除圍繞多層金屬封裝結構部份的第二介電層區 域，用釋放材料填充該區域， 曰 說一入懷 成弟二介電層於該至少 弟一至屬層及該第二介電層的中心部 坌二八恭 之上’圖案化在該 弟二"电層内的一第三溝渠，其對 奋m & 、成弟一金屬層的圖 案及接觸該第二金屬層，形成一第二 矛—金屬層於該第二、、盖準 内，圖案化該第三介電層以提供通 -“ l 主4釋放材料，及移 除釋放材料以提供多層金屬封裝結 重疊該第一介電層。 其係-部份分離並 O:\89\89455.DOC4 -13- 1232847 :艮據本發明的另—例示性 二金屬層及笫弟金屬層、第 、鉑、鈀、銦、破〃 “屬，其選自包括金 月趙 氮化鶴、组、氮化起、鈦、奇几 及鎳之群組。 欽虱化鈦、 根據本發明^2 _ . 币， 的另一例示性具體實施例，一種fy ! 4 电絶緣金屬封穿 #氣绝包括〆 、之U电機系統多層金屬 一步包括··形成至少衣、、、口構的方法進 少兩分離第二溝泪之危加支 接地板在形成至 根據本發明的另一 上面。 成在該第一、、盖泪—— 移除釋放材料造 弟溝渠之底部表面上形成懸樑。 根據本發明的2 _ ^ ^ 的另一例示性具體實施例，移除釋# & 成在該第—料 ㈣釋放材料造 ,p ^ 底口「表面上形成兩端支樓的懸樑。 、發明的另一例示性具體 包括形成於基板上的一介電声，A包括機糸統 及至少一厚… "層*包括-厚度較薄的部份 予又較厚的部份，一封裝懸樑之 較薄的介電層i1 鈿在厚度 -層Μ上由至少一部份厚度較厚的介 二封裝_樑_層，及在該封裝層内形成：核: 示性具體實施例’該封裝微電㈣ /匕括形成於該封裝層及該核心層之間的一金屬層 及开ν成於该金屬層及該核心層之間的_阻擒層。 二：ft明的另一例示性具體實施例，該金屬層及該阻 田h匕括連接該封裝層的側壁。 “康本^月的另一例示性具體實施例，本封裝微電機系 O:\89\89455.DOC4 -14- 1232847 、、先進步包括至少一開關接點及|少一接地板，其位於具 有厚度較薄的介電層部份上面。 根據本發明的另一例示性具體實施例，封裝樑包括一封 衣°卩知’其包括該封裝層及該核心層；及一電絕緣部份， 其包括該核心層及不含該封裝層。 根據本發明的另一例示性具體實施例，本封裝樑形成一 線圈圖案及包括一鐵磁材料之核心層或封裝層。 【實施方式】 二參考本發明的圖2A-7B，以下本發明的各例示性具體實施 例。兒月封I微電機系統及製造封裝微電機系統的方法。 般來4，本發明的優點為製造封裝微電機系統結構， 其中違封裝材料具有核心材料的互補電、機械及/或磁性質 豆例如，本方法容許使用懸樑製造微電機系統射頻開關， ^具有二氧切核心材料圍繞-金屬封裝。該結構提供可 弓曲乂谷σ午導私金屬封裝及微電機系、统身士頻開關的豆他 開關接點之間的電接觸之機械強度耐用樑。另夕卜，微電機 糸統射頻開關利用兩端^的樑，包括金屬封裝長度沿彼 此電絕緣之樑容許（例如）金屬封裝的第-長度接觸控制電 =金屬封裝的第二長度接觸射頻輸人訊號。另外，封裝 Μ電機系統結構形成一咸庫绩 珉4應線圈’其中核心材料或封裝材 枓匕括一鐵磁材料以加強性能。 體電層2°4較理想係由二氧切製成，在半導 體基板202上面形成。在各例示性具體 術熟悉的介電材料，例如氮化矽 ，、他本技 央、鈦酸鋇銷、鈦酸 O:\89\89455.DOC4 -15- 1232847 鋇、鈦酸鳃、鈦酸鋇及鈦酸鳃組合、及甚至是有機化合物 ，例如聚醯亞胺，只要能用傳統（：^1〇3製造方法圖案化的材 料便可使用。介電層204的厚度範圍，例如從幾百埃（人）至 幾微米（/χηι)。 在各例示性具體實施例中，介電層2〇4由本技術熟知的方法 圖案化，例如電漿蝕刻、離子磨光或反應離子蝕刻（反正），以 形成一溝渠於介電層2〇4的上表面如圖2A所示。在各例示性 具體實施例中，介電層204的溝渠深度範圍約從〇·5 至約3 Mm，寬度約從！5 μηι至約1〇〇 μιη，及長度約從2〇从茁至二⑼ 。然後在本溝渠内形成微電機系統結構的封裝部份。 在對應至介電層204上表面的溝渠底部，形成至少一開關 接點及至少一接地板，本溝渠容許不同數量的開關接點及 接地板及不同的接觸開關組態。 在各例示性具體實施例中，不移除圍繞溝渠的一或兩端 的介電層204以形成一或更多封裝微電機系統結構的支撐 並與底層介電層204分離。 參考圖2A，釋放材料212沉積在圖案化介電層2〇4的溝渠 内。可以使用許多釋放材料，例如光阻劑、聚酸亞胺、非 晶碳、聚（甲基丙烯酸甲脂）、聚對二甲苯基、降冰片烯基材 料，例如BF Goodrich的統一防蝕聚合物、鑽石型碳、及siLK ，一種由Dow Chemicals製造及由聚合樹脂製成的半導體介 電。在各例示性具體實施例中，可使用其他己知的釋放材 料’而釋放材料的選擇係根據釋放處理的要求。 然後釋放材料212藉由以下方法圖案化，如微影钱刻的 O:\89\89455.DOC4 -16- 1232847 CM〇S相容方法、RIE、及化學機械拋光（CMP),致使後續 形成的微電機系統結構的封裝部份與底層介電層2〇4分離。 在各例示性具體實施例中，如圖2A所示，第一封裝層222 >儿積在圖案化的釋放材料2 i 2的溝渠内，例如採用化學汽相 匕知負灑、或其他本技術熟知的方法。第一封裝層222 的厚度範圍例如約從5G Am_a。第—封裝層222形成封 裝，電機系統結構的外封裝表面的_部份。在各例示性具 體只鈿例中，第一封裝層222包括一阻擋材料防止後來沉積 的金屬層232發生氧化、電遷移、及/或擴散。在各例示性 具體實施例中，第一封裝層222由貴金屬製成，例如金、姑 、鈀及銦、或耐火金屬，例如鎢、氮化鎢、鈕、氮化鈕、 鎳、及其他本技術熟知的金屬及合金。 參考圖2A，金屬層232沉積於第一封裝層222内。在各例 不性具體實施例中，金屬層232的金屬為高導電性，例如銅 或至及包括其他金屬如紹、或本技術熟知的金屬合金。 金屬層的範圍約從400 A至1500 A。金屬層232係由一晶種 加迅鑛金屬’或由本技術熟知的其他技術，例如化學汽相 沉積、電漿加強汽相沉積及蒸發形成。 在各例示性具體實施例中及如圖2A所示，第一封裝層222 及金屬層232包括約等於介電層2〇4及釋放材料212的曝露 上表面之高度的側壁。第一封裝層222及金屬層232的侧壁 高度由（例如）各層的個別沉積及/或圖案化方法、或由本技 術熟知的其他方法例如CMP決定。或者如圖2A所示，在各 例示性具體實施例中，金屬層232的斷面為矩形，即是金屬 O:\89\89455.DOC4 -17- 1232847 層232的側壁不必加工處理。‘ 圖B在各例示性具體實施例中，一或更多介電層 例如可沉積在金屬層232及第—封裝層222的曝露表面上， =也可以沉積在分離層212及介電層綱上使用，例如化學 飞相^儿積或其他本技術之方法。在各例示性具體實施例中 ，此類第一介電層，如圖2B所示，形成一阻擋層M2以阻止 姓刻處理。阻撞層252的厚度例如可約為 A。較理想地 係阻擔層252由氮切形成，但其他為本技術所熟知能阻擒 敍刻的介電材料也可以使用。 在各例不性具體實施例中，此類第二介電層形成核心層 2其具有自第一封裝層222不同的機械及/或電性質。核 心層242沉積於阻擋層252上面，如圖2β所示。核心層242 的厚度範目，例如從5〇〇 AW _或更多。在各例示性具體 實施例中，核心層242由二氧化矽或其他介電材料製成，例 如為本技術所熟知的氮化矽。 參考圖2C，在各例示性具體實施例中的核心層242，例如 由CMP抛光至阻擋層252的深度，該阻擋層覆蓋介電層2〇4 及釋放材料212的上表面。在各例示性具體實施例中，核心 層242本身使用CMP、RIE及本技術熟知的其他方法拋光至 低於介電層204及釋放材料212的上表面的高度以形成具有 矩形斷面之核心層2 4 2。 參考圖2D，核心層242的一部份，具有核心層242的側壁 使用例如RIE或本技術熟知的其他方法凹陷。在各例示性具 體實施例中，移除核心層242的側壁如圖2Ε)所示，凹陷深度 O:\89\89455.DOC4 -18- 1232847 約為250 A至700 A。本凹陷深度提供後來沉積第二封裝層 262的空間’形成封裝結構的頂部部份。 苓考圖2E ’在各例示性具體實施例中，可從介電層2〇4 、釋放材料212、第_封裝層222、金屬層232及金屬層232 的内側壁之上表面移除在凹核心層242的高度上面曝露的 阻擋層252。移除阻擋層252可藉由例如RIE或本技術熟知的 其他方法。 參考圖2F，在各例示性具體實施例中，形成第一封裝層 222内金屬層232之側壁的部份金屬層232可使用（例如佴 U刻或本技術熟知的其他#刻方法移&。移除金屬層 232的側壁’例如形成一凹陷深度約250 A至700人，相對應 於凹核〜層242的珠度。本金屬層232的凹陷深度也提供後來 沉積第二封裝層262的空間，以形成封裝結構的頂部部份。 在各例示性具體實施例中，金屬層232本身抛光以形成具 有矩形斷面（未顯示）之金屬層232,在第一封裝層222上面形 成並在核心層242的下面。該金屬層實際不連接以後沉積的 第二封裝層262。 參考圖2G，在各例示性具體實施例中，沉積第二封裝層 犯在第-封裝層222、核心層⑷、（如需要）金屬層232及阻 擋層252的曝露表面上。在各例示性具體實施例中，第二封 裝層加由第-封裝層222相同的材料製成或由其他阻擔材 ㈣成’包括但不限於貴金屬、鎢、氮化鎢、氮化钽、鈦 、氮化鈦及鎳。在各例示性具體實施例中，第二封裝層加 可用例如凹核心層242上的深度填充及覆蓋凹阻擔層二及 O:\89\89455.DOC4 -19- 1232847 凹金屬層232至高度約等於或大於釋放材料212及介電層 204的上表面高度。 參寺圖2H，第二封裝層262例如紅⑽抛光至深度相對應 於介電層204及釋放材料212的上表面。如上述，利用那些 例示性具體實施例’便可製成封裝微電㈣統結構的封裝 麥考圖21，然後移除釋放材料212以製造（例如卜封穿， 樑覆蓋及分離介電層204的底層部份。如果封襄微電機_ 結構上沒有可氧化的材料曝露，則（例如）釋放材料212藉由 ^露於氧氣電漿而移除。或者如果封裝微電機系統結^上 =1觀曝露’使用例如H2/c〇2/c⑽州 有枝釋放材料。該種氣體混合物用於熟知的咖技術。 ^例示性具體實施例中，如圖3A所示，介電層2〇4圍繞 封装裇的一端形成以提供一 ，該等第—及第二封裝層22二广在，裝懸樑中 核心層-則由介電材料製成。如一所=二 屬=裝懸_如可提供金屬封裝的電絕緣長度，心核 心層延長通過懸樑長度。 電祆 於=6純所示，—封裝微電機系統結構的例示性具體實 結構。 彳法衣成夕層金屬封裝微電機系統 在各例示性具體實 層圖案化成為一溝渠 其上形成封裝微電機 O:\89\89455.DOC4 施例中’在半導體基板上形成的介電 。溝渠内沉積單層的釋放材料，並於 系統結構。如果釋放材料從溝渠内移 -20- 1232847 除’封裝微電機系統結構即由底層介電層分離。在各例示 性具體實施例中，第一金屬層612如圖6B所示，使用例如 RIE或本技術熟知的其他方法沉積及圖案化以形成微電機 系統結構的封裝部份的第一金屬層。 茶考圖6D-E，在各例示性具體實施例中之第二層包括第 二介電層624及第二金屬層622，其可使用傳統光罩方法形 成。第二介電層624在第一金屬層612上面形成。在各例示 性具體實施例中，圖案化該第二介電層624以形成兩側溝渠 ，其接觸第一金屬層612並保留第二介電層024的中心部份 於兩側溝木之間。然後第二金屬層622於該等兩側溝渠中形 成。 / 、^。例不性具體實施例中，圍繞部份多層金屬封裝結 的第一 w %層624需要釋放的區域利用本技術熟知的各 方法移除。然後，這些區域用釋放材料填充。 參考圖6F-H ’在各例示性具體實施例中 方法形成-第三金屬層632。形成第三介電層於至= 屬層622及第二介電層624的中心部份的上面。在 具體實施例中，m安& #斤_人& 1不 圖案化泫弟三介電層以形成對應於爷第 金屬層⑴的圖案之另一溝準，一』°亥弟 接觸篦_八租 /、中弟二介電層的另一溝 --屬層624。然後第三金屬層6 該圖案化溝渠内形成。 —；丨屯層 在各例不性具體實施例中，第三介 提供圍繞多厣今屬步圖案化 夕層孟屬封裝微電機系統結構的 通道。移除韁访从a, J貝外釋放材料 以放開多層金屬封裝微電機系統結 O:\89\89455.DOC4 -21- 1232847 部份分離並重疊第一介電層如圖3A所示。 如圖6A-H所不，-包括金屬封裝之電絕緣長度的封裝微 電機系統結構的例示性具體實施例也可由⑽⑽目容方法 製成多層金屬封裝微電機系統結構。 在各例示性具體實施例中，-第—溝渠在半導體基板上 形成的基本介電層中圖案化。第一溝渠内沉積一釋放材料 ，並於其上形成封裝微電機系統結構。在各例示性具體實 施例中，在釋放材料之上表面圖案化以形成沿第一溝渠之 長軸的至少兩分離溝渠。或者，在釋放材料上形成一介電 層且圖案化以形成沿第一溝渠之長轴的至少兩分離溝渠。 如圖6C所示，第一金屬層612於兩分離溝渠内形成以便接 觸一第一介電層614。 麥考圖6D-E，在各例示性具體實施例中，一第二層包括 一第二介電層624及-第二金屬層622可使用傳統光罩方法 形成。第二介電層624在第一金屬層612上面形成及第一介 電層部份形成金屬封裝結構的接觸絕緣部份。在各例示性 具财施例中，第二介電層624在兩分離溝渠上圖案化，其 包括第-金屬層612以形成接觸第—金屬層612的兩側溝渠 亚保留兩側溝渠之間的第二介電層624的中心部份。第二金 屬層622於該等兩分離溝渠之每一個的該等兩側溝渠内形 成。 2各例示性具體實施例中，圍繞部份多層金屬封裝結構 的第二介電層624需要釋放的面積利用本技術熟知的各種 方法移除。然後這些面積用釋放材料填充。 O:\89\89455.DOC4 -22- 1232847 參考圖6F-H，在各例示性具體 t β 一&- 她例中，使用傳統光罩 方法开/成-弟三金屬層632。第三介電層形成於至少第二金 屬層622及第二介電層624的中心 曰诚— > 丨切的上面。在各例示性 具體貫她例中，圖案化該第三介電 尽以形成對應於螻篦一 金屬層012的圖案之其他分離溝渠，人、 一甲邊弟二介電層的其 他分離溝渠接觸第二金屬層624。 一人 …、傻弟二金屬層632於第 二』I電層的圖案化分離溝渠内形成。 在各例示性具體實施例中，第三介電層進一步圖案化以 提供圍繞多層金屬封裝微電㈣統結構的額外釋放材料的 通運。移除釋放材料以放開多層金屬封裝微電機系統結構 ，一部份分離並重疊第一介電層，如圖沾和兄所示。 f各例示性具體實施例中，如圖4A所示，各種射頻開關 組態的一或更多開關接點402或接地板4〇4可位於介電層 2〇4上封裝懸樑41〇下，或位於相對應於封裝懸樑Μ]的電絕 緣長度之一或更多開關接點4〇2或接地板4〇4的位置。 在各例示性具體實施例中，懸樑包括一或更多電絕緣封裝 4伤’为別覆盖接地板404及開關接點々ο]，如圖4B所示。 在各例示性具體實施例中，樑51〇沿其總長封裝，其兩端 由介電層204支撐如圖5A所示。樑510覆蓋位於介電層2〇4 上面的一或更多開關接點402或接地板404以便形成射頻開 關之各種組態。 在各例示性具體實施例中，一樑具有一些封裝部份5 12 的電絕緣長度，其兩端由介電層2〇4支撐如圖5B所示。一或 更多開關接點402或接地板404的位置可相當於一或更多封 O:\89\89455.DOO -23- 1232847 緣長度以便形成射頻開關之各種組態。例如， 觸-控:=統結構的電絕緣金屬封裝部份的第—長度接 射頻輸=:而電絕緣金屬封裝部份的第二長度接觸一 且心’―封裝微電機系統結構的-例示性 二:：例：據熟悉本技術者明瞭的本製造方法及其修改 在久ΓΓ應線圈卿，如上述及如圖⑷或示。 在各例不性且轉告 構的封裝部份的介電層綱形成微電機系統結 圈700的内端7〇3, Γ於感應線圈的外端701及感應線 ^ ^ ^ ，口圖7A所示。圖7B顯示封裝層705封裝

的内J 7機系統感應線圈的外端7G1及内端703之間 的内核心層707。 J 為了提供強化電感特性， 可由鐵磁材料製成，：1 或内核心層703之- M ^ 、上 /、他層由具有互補物理特性，例如 :又及/或间導電率的材料製成。使用的鐵磁材料包括 rr高導合金、8_錄及鐵合金’·鎳、-、二 及各種氮化物金屬：；=二銅、组、金，；

Mif iU 1如減组、聽鈦，可用來提供互 補物理特衫微電機1_料®的封裝部份。 示性具體實施例中，一或更多鐵磁材料 =L可位於介電層204的表面上、位於微電機系統應 、、泉圈的封i部份的下 a 感應線圈的封裝部份心電流經過該微電機系統 $便&成微電機系統感應線圈的封裝 O:\89\89455.DOC4 -24- 1232847 部伤機械變形。續擔〗+ 0 "忒栈械變形可用來形成感應起動開關。 雖然本發明已就較佳例示性具體實施例加以說明，但孰 悉本技術者應明白，太& …、 本^明可在所附申請專利範圍的精神 及範疇内進行修改。 【圖式簡單說明】 上述及其他優點及特徵參考下列本發明的較佳具體實施 例的詳細說明及附圖便可更加明瞭，其中： 圖1顯示一傳統微電機系統射頻開關； 圖2A顯示本發明一例示性具體實施例，一圖案化介電層 204内形成一溝渠；一釋放材料212形成於該溝渠内；一第 一封裝層222形成於該釋放材料212内；及一金屬層232形成 於該第一封裝層222内； 圖2B顯示本發明一例示性具體實施例，一阻擋層252及一 核心層242沉積於金屬層232、第一封裝層222、釋放材料212 、及介電層204上面； 圖2C顯示本發明一例示性具體實施例，拋光核心層242 至阻擋層252之一深度。 圖2D顯示本發明一例示性具體實施例，凹陷核心層242 ; 圖2E顯示本發明一例示性具體實施例，凹陷阻擋層252 ; 圖2F顯示本發明一例示性具體實施例，凹陷金屬層232 ; 圖2G顯示本發明一例示性具體實施例，沉積一第二封裝 層262在釋放材料212 '第一封裝層222、金屬層232、阻擋 層252、及核心層242上面； 圖2H顯示本發明一例示性具體實施例，拋光第二封裝層 O:\89\89455.DOC4 -25- 1232847 262 ； 圖21顯示本發明一例示性具體實施例，移除釋放材料212 ; 圖3 A顯示本發明一例示性具體實施例之一導電封裝懸樑； 圖3 B顯示本發明一例示性具體具施例之兩導電封裝長度 ’其藉由核心層242之一長度電隔離该一封裝長度而分離； 圖3 C顯示本發明一例示性具體實施例之兩導電封裝長度 ，其藉由介電材料之一長度及連續核心層242電隔離該兩封 裝長度而分離； 圖4 A顯示本發明一例示性具體實施例之封裝懸樑41 〇，其 覆蓋接地板404及開關接點402 ; 圖4B顯示本發明一例示性具體實施例之封裝懸樑的兩電 導封裝長度，其藉由介電材料之一長度而分離，其中一封裝 長度覆蓋接地板404及另外一封裝長度覆蓋開關接點4〇2 ; 圖5 A顯示本發明一例示性具體實施例之兩端支樓的封裝 懸樑’其中封裝樑覆蓋兩接地板404及一開關接點4〇2 ; 圖5 B顯示本發明一例示性具體實施例的封懸樑，其由介 電材料的兩長度分離三導電封裝長度並覆蓋兩接地板4〇4 及兩開關接點402 ; 圖6A顯示本發明一例示性具體實施例的_多層金屬封裝 微電機系統結構，其由CMOS相容方法製造； 圖沾顯示本發明一例示性具體實施例之圖6A多層金屬 封裝微電機系統結構的第一層的俯視圖； 圖6C顯示本發明一例示性具體實施例之圖6A多層金屬 封裝微電機系統結構的第一層的側視圖； O:\89\89455.DOC4 -26- 1232847 圖6D顯不本發明一例示性具體實施例之圖6a多層金屬 封裝微電機系統結構的第二層的俯視圖； 圖6E顯不本發明一例示性具體實施例之圖6a多層金屬 封衣彳放％機系統結構的第一及第二層的側視圖； 圖6F顯不本發明一例示性具體實施例之圖6a多層金屬 封裝微電機系統結構的第三層的俯視圖； 圖6G顯不本發明一例示性具體實施例之圖6A多層金屬 封裝微電機系統結構的第一，第二及第三層的側視圖； 圖6H顯示本發明一例示性具體實施例之圖6A多層金屬 封裝微電機系統結構的斷面圖； 圖7A顯示本發明一例示性具體實施例的一封裝微電機系 統結構形成一感應線圈的平面圖； 圖7B顯不本發明一例示性具體實施例的一封裝微電機系 稱开》成一感應線圈的部份斷面圖。 式代表符號說明】 102 基板 104 支撐 106 撓性懸樑 112 、 114 、 402 電接點 122 場板 124 、 404 接地板 202 半導體基板 204 介電層 212 釋放材料 O:\89\89455.DOC4 -27- 1232847 222 232 242 252 262 410 、 412 、 510 、 612 614 622 624 632 700 701 703 705 707 第一封裝層 金屬層 核心層 阻擋層 第二封裝層 512 封裝懸樑 第一金屬層 第一介電層 第二金屬層 第二介電層 第三金屬層 感應線圈 内端 外端 封裝層 内核心層 O:\89\89455.DOC4 -28-

Claims (1)

1232847 拾、申請專利範圍： L 一種封裝微電機系統（MEMS)的製造方法，其包括 在一半導體基板上形成一介電層； 在孩介電層之上表面圖案化以形成一第一溝渠· 在該第一溝渠内形成一釋放材料； 在該釋放材料之上表面圖案化以形成〜第二溝泪· 在忒第二溝渠槽内形成一第一封裝；，一 包括複數個側壁； …昂-封裝層 在該第一封裝層内形成一核心層；及 在該核心層上形成一第二封裝層， 該第-封裝層的侧壁。 卑-封裳層連接 2. 如申請專利範圍第丄項之製造封裝微電機系統的方法，並 中孩第一封裝層及該第二封裝 ’、 衣贋各包括一阻擋金屬，並 :自包括金、銘、免、錮、鎢、氮化鶬、叙、氮化赵:、 :、氮化鈇、及鎳之群組’及該核心層包括一半導體介 笔材料。 3.如申請專利範圍第丄項之製造封裝微電機系統的方法，進 -步包括在該第一封裝層及該核心層之間成一金屬層。 •如申請專利範圍第3項之製造封裝微電機系統的方法，其 中該金屬層包括連接第二封震層的複數個例壁。 5.如申請專利範圍第4項之製造封裳微電機系統的方法’其 中形成該金屬層包括： 沉積-包括第一封裝層上的側壁之初始金屬層； 沉積-阻擋層於該至少第—封裝層及該初始金屬層之 O:\89\89455.DOC5 I232847 該等侧壁的曝露表面上； （ 移除位於該初始金屬層 <居寺側壁上的阻檔層；及 凹陷該初始金屬厣 > 兮！71 、、、斤 ㈢ <邊寺侧壁及黏附在該初始金屬層 (孩寺側壁的阻擋層部份。 6, 如申请專利範圍第3項之製 ,, "封裝破電機系統的方法，其 中孩金屬層包括一選白4 、 W i及銘之群組的高導電性金 屬。 7. 如申請專利範圍第3 ^ ^ ^ 表、對裝被電機系統的方法，其 中形成該核心層包括： 沉積一阻擋層於該至少第一 , 十裝層及該金屬層的曝露 表面上； /儿和半導體介電材料於該阻擋層上· 將該半導體介電材料削平至阻擒^;及 亥半導體介電材料陷 竹凹土一位準低於釋放材料之上 表面。 8. 如^請專利範園第1项之製造封裝微電機系統的方法’進 =包㈣成至少—開關接點及至少-接地板，其位於 嫩弟-溝渠之底部表面的介電層部份上。 9· 7請專利範圍第1項之製造封裝微電機系統的方法，其 ,t私繼材料造成形成包括該等至少第一封裝層、核 t層、及弟一封裝層之縣模，作少、、 足心梂位在孩第一溝渠之底部表 面上。 10·如申請專利範圍第1項 由m 封裝微電機系統的方法，其 中私除釋放材料造成形成一縣 成心祆其兩端支撐在第一溝 O:\89\89455.DOC5 -2- 1232847 渠之底部表面上。 11. 12. 13. 14. 如申請專·園第4 中： 封裝微電機系統的方法，其 ’其中形成:封裝:Γ:圈渠形:具有兩端之-線圈圖案 ==成封裝感應線圈位於介電層 刀一上及在兩端由介電層的較高部份支撑。 如申明專利範園第丨項之製 ^ 訂裝祕電機系統的方法，其 中邊弟一封裝層及該第二封 ^ P匕括一鐵磁材料及該核 “層包括一 +導體介電材料或金屬。 如申請專利範圍第丨項之製造封 ,^ .. ^ H對裝#電機系統的方法，其 中孩罘一封裝層及該第二封裝居 、 十一入η二、、 表贗包括-半導體介電材料 或互屬及该核心層包括一鐵磁材料。 -種：電機系統(魏)的多層金屬封敦結構的 法，其包括： 在半導體基板上形成一第一介電層； 在第一介電層之上表面圖案化以形成_溝渠； 在該溝渠内形成一釋放材料； 在遠釋放材料上形成一第一金屬層； 在至少該第一金屬層上形成一第二介電層 圖案化該第二介電層以形成兩側溝裏，該等兩侧“ 接觸第一金屬利時保留該等兩側溝I之間的第二介電 層的中心部份； 在該等兩側溝渠内形成一第二金屬層； O:\89\89455.DOC5 -3- 1232847 移除圍繞多層金屬封裝結構部份的將釋放之第二介電 層區域； 用釋放材料填充該區域； 形成一第三介電層於該至少第二金屬層及該第二介電 層的中心部份上； 圖案化違苐二介電層内的另一溝渠，其對應於該第一 金屬層的圖案，該另一溝渠接觸該第二金屬層； 在該第三介電層的另一溝渠内形成一第三金屬層，· 圖案化該第三介電層以提供至釋放材料的通道；及 移除釋放材料以提供多層金屬封裝結構，一部份分離 並重疊該第一介電層。 如申請專利範圍第14項之微電機系統多層金屬封裝結構 的製造方法，其中第—金屬1、第二金屬層及第三金屬 層各包括一阻擋金屬，其選自包括金m 1 、氮化鎢、钽、氮化钽、鈦、氮化鈦、及鎳之群組。 16·如申請專利範圍第14項之微電機系統多層金屬封裝結構 ’製k方法進一步包括形成至少一開關接點及至少一 矣也板其位於形成溝渠之底部表面的第一介電層部份 的::專仙1^14項〈微電機系統多層金屬封裝結1 造方法，其中移除釋放材料造成在該第-溝渠之力 部表面上形成一懸樑。 18.如申請專利範圍第14項之微 的製史古、表甘 幾系統多層金屬封裝結才 …’其中移除釋放材料造成形成一懸樑，其。 O:\89\89455.DOC5 1232847 端支撐在該第一溝渠之底部表面上。 • Γ t專利範圍第14項之微電機系統多層金屬封裝結構 姿氣迨方法，其中該第一溝渠形成一具有雨端之線圈圖 木，及孩等第一金屬層、第二金屬層及第三金屬層各包 括一鐵磁材料。 20·如=凊專利範圍第14項之微電機系統多層金屬封裝結構 的製造万法，其中移除釋放材料造成在該介電層的最低 p 6上形成一感應線圈，其中該感應線圈係兩端支撐。 21. 一種用於一微電機系統（Μ E M S)包括電絕緣金屬封裝之 多層金屬封裝結構的製造方法，其包括： 在一半導體基板上形成一第一介電層； 在该第一介電層之上表面圖案化以形成一第一溝渠； 在該第一溝渠内形成一釋放材料； 在遠釋放材料之上表面圖案化以形成沿第一溝渠之長 軸的至少兩分離第二溝渠； 在該至少兩分離第二溝渠内形成一第一金屬層； 在该至少第—金屬層上形成一第二介電層； 在孩至少兩分離第二溝渠之各溝渠上的第二介電層圖 案化以形成兩側溝渠，該等兩側溝渠接觸第一金屬層同 時保留兩側溝渠之間的第二介電層的中心部份； 在該至少兩分離溝渠之各溝渠的兩侧溝渠内形成一第 二金屬層； 移除圍繞多層金屬封裝結構邵份將釋放的第二介電, 區域， O:\89\89455.DOC5 -5- 1232847 用釋放材料填充該區域；. 在該至少第二金屬層及該第二介電層的中心部份上形 成一第三介電層； 一圖案化該第三介電層内的一第三溝渠，其對應於該第 一金屬層之圖案，該第三溝渠接觸該第二金屬層； 在該第三溝渠内形成一第三金屬層； 圖案化該第三介電層以提供至釋放材料的通道；及 移除釋放材料以提供多層金屬封裝結構，一部份分離 並重疊該第一介電層。 22.如申請專利範園第21項之用於—微電機系統包括電絕緣 金屬封裝之多層金屬封裝結構的製造方法，其中該等第 一金屬層、第二金屬層及第三金屬層各包括—阻擒金屬 ’其選自包括金、#、鈀、錮、鎢、氮化鎢、㉙、氮化 纽、鈦、氮化鈦、及鎳之群組。 2 3 ·如申请專利範圍第2 1項之用於一微電機系 域糸統包括電絕緣 金屬封裝之多層金屬封裝結構的製造方味 、r V /左，進一步包括 形成至少一開關接點及至少一接地板，其位於形成至少 兩分離第二溝渠之底部表面的介電層部份上。 24.如申請專利範圍第21項之用於一微電機系統包括電缚 金屬封裝之多層金屬封裝結構的製造方法甘丄 々古，其中移除赛 材料造成至少在該第一溝渠之底部表面上 7成一懸樣。 25·如申請專利範圍第21項之用於一微電機g y a Μ乐統包括電每 金屬封裝之多層金屬封裝結構的製造方& ^ 万去，其中移1¾ 放材料造成在該第一溝渠之底部表面上 、 /成一兩端屋 O:\89\89455.DOC5 -6- 1232847 的懸樑。 26· —種封裝微電機系統，其包括· 一介電層，其係在一 土板上形成’該介雷爲 、 份厚度較薄及至少一立 私層包括一邵 #份厚度較厚； 一封裝懸樑，其中今縣 肀邊懸樑之至少兩端之_ 的介電層部份上方由對 予度較潯 層支撐； 乂丨仞；度較厚的介電 一封裝層，封裝該封裝樑；及 一核心層，在該封裝層内形成。 27·如申請專利範圍第26項之 一 、 衣倣私機系統，進-步包括·· 至屬層，其在該封裝層、 邊孩心層又間形成；及 -阻擒層，其在該金屬層及該核心層之間形成。 28·如申請專利範園第26項之封裝微電機系統，其中金屬層 及該阻擒層包括連接至該封裝層的複數個例辟。 如申請專利範園第26項之封裝微電機系統，進二步包括： 在具有厚度較薄的介電層部份上之至少一開關接點及 至少一接地板。 3〇.如申請專利範圍第26項之封裝微電機系統，立中該封裝 懸樑包括—封裝部份，該封裝部份_該封裝層及該核 心層及-電絕緣部份，該雷絕緣部份包括該核心廣及不 含該封裝層。 31.如申請專利範園第26項之封裝微電機系統，並中該封裝 懸樑形成-線圈圖案及該核心層或該封裝層包括一 鐵磁材料。 O:\89\89455.DOC5 -7-