TWI395257B - 在高深寬比微機電系統中寬溝槽及窄溝槽之形成 - Google Patents

Description

在高深寬比微機電系統中寬溝槽及窄溝槽之形成

本發明大體上係關於微機電(MEM)裝置，且更特定言之，係關於一種用於製造MEM裝置之方法。

許多裝置及系統包括多種數量及類型之感應器。各種數量及類型之感應器用於執行多種監視及/或控制功能。微加工及其它微製造技術中的進步已使得能夠製造各種各樣的微機電(MEM)裝置，包括多種類型之感應器。因此，近年來，使用MEM感應器建構了用於執行監視及/或控制功能的許多感應器。

在多種應用中使用的一特定類型之MEM感應器係一陀螺儀。一MEM陀螺儀用於量測一物件的角速率，且可由一絕緣體上矽(silicon－on－insulator)晶圓建構，該晶圓包括一基板層、一上覆於該基板層的犧牲層及一上覆於該犧牲層的有效層。溝槽被蝕刻入該有效層內，且在某些情況下底切該有效層，以形成除其它組件部分之外之一計量質量及電容元件。該計量質量由一或多個懸掛彈簧有彈性地懸掛，且當該MEM陀螺儀經歷一方向或速度變化時能夠沿至少三個正交軸其中之一或多個軸而移動。該電容元件感應該計量質量之位移，且將該位移轉換為一具有一與角速率相關之參數量值的電訊號。

通常，形成計量質量及電容元件的溝槽具有大體上相等的寬度；然而，某些MEM裝置(諸如高深寬比MEM陀螺儀)可需要溝槽不具有相等的寬度。舉例而言，在一強電訊號為較佳的情況下，則電容元件可較佳由一窄溝槽相互隔開。若一具有提昇之敏感度的MEM陀螺儀係較佳的，則可需要一寬溝槽環繞計量質量，因為該敏感度視該計量質量振盪的振幅而定的。

在一於相同基板上形成窄溝槽及寬溝槽的習知過程中，首先以一預定圖案在基板有效層上沈積光阻。該圖案包括由窄間隙及寬間隙相互隔開的組件部分。在沈積該光阻後，未被該光阻保護的材料被蝕刻去除。結果，在基板形成窄溝槽及寬溝槽。

然而，因為該材料以根據該溝槽之寬度而定的速率將被蝕刻去除，故自該寬溝槽較自該窄溝槽移除更多的材料。另外，當根據需要將該寬溝槽完全蝕刻下時，該窄溝槽可能未被完全蝕刻。因此，若蝕刻兩種溝槽持續一可比數量之時間，例如直至完全蝕刻該窄溝槽，則蝕刻劑可蝕刻較所需材料更多之寬溝槽的材料，此可損害所得MEM裝置之品質。此外，該寬溝槽之形狀及輪廓可受完成窄溝槽蝕刻所需的時間增加之影響。因此，可能損害該MEM裝置之行為及效能。

除在MEM裝置中包含溝槽之外，亦可需要互連以電互連裝置之不同部分。該等互連形成橋接，且為正確形成需要平坦表面。然而，當前蝕刻技術不提供再填充溝槽同時亦能夠形成電互連之技術。

因此，需要具有一種解決上文提及之缺點之一或多個缺點的製造一MEM裝置之方法。具體言之，需要具有一種方法，使用該方法可在相同晶圓上形成具有大體上相等深度的寬溝槽及窄溝槽兩者。此外，需要具有一種實施相對簡單且不昂貴之方法。本發明解決了此等需要之一或多個需要。此外，自隨後之詳細說明及所附之申請專利範圍，與所附圖式及先前技術領域及背景技術結合，本發明其它所需之特性及特徵將變得顯而易見。

本發明以下之詳細說明實質上僅為例示性的，且不期望限制本發明或應用及本發明之使用。此外，不期望受本發明之先前技術領域、背景技術、發明內容或以下之實施方式中出現的表述或暗示之任何原理限制。就此而言，儘管在一加速度計之情況下描繪及描述本發明，應瞭解本發明至少可用於包括形成於一基板中之窄溝槽及寬溝槽的眾多裝置其中之任一裝置。

現在進行描述，首先參看圖1，描繪了一例示性微機電(MEM)裝置100的一俯視圖。以一簡化形式展示的MEM裝置100為一慣性速率感應器，諸如一陀螺儀，並包括一活動區域103及一場區域105。活動區域103包括安置於兩組感應電極104與兩組驅動電極106間的一計量質量102。此等組件之每一者形成於一基板110上。場區域105包括較佳圍繞計量質量102、感應電極104、驅動電極106及形成於活動區域103中的其它組件安置的一電絕緣層129。在一例示性實施例中，複數個結合襯墊113亦形成於基板110上，且互連115在場區域105上延伸以將結合襯墊113電耦接至計量質量102、感應電極104及驅動電極106其中至少一者。

計量質量102經由一錨114錨定至基板110，但由懸掛彈簧108部分地懸掛於基板110上。感應電極104包括固定感應電極指狀物112及一第一與第二複數個移動感應電極指狀物116，且驅動電極106包括一第一與第二複數個移動驅動電極指狀物118及固定驅動電極指狀物120。該第一與第二複數個移動感應電極指狀物116自計量質量102延伸，並與固定感應電極指狀物112交錯，指狀物112經由錨140及143錨定至基板110。該第一與第二複數個移動驅動電極指狀物118亦自計量質量102延伸，並經組態以與每一固定驅動電極指狀物120交錯，指狀物120經由錨142錨定至基板110。

圖2為一MEM裝置100沿線2－2截取的橫截面圖。如圖2所示，計量質量102、感應電極104及驅動電極106形成於SOI(絕緣體上半導體)晶圓124上。如通常所知，SOI晶圓124包括一基板層126、一有效層128及一安置於基板層126與有效層128間的一第一犧牲層130。計量質量102、感應電極104及驅動電極106都形成於有效層128中。當被耦接至基板層126時，計量質量102亦部分地自其釋放以懸掛於基板層126上。具體言之，在一釋放過程中，計量質量102及其移動驅動電極指狀物118(圖1)及移動感應電極指狀物116藉由經由形成於計量質量102中之蝕刻孔移除計量質量102部分之下的第一犧牲層130之部分而被部分地底切。此底切形成一釋放溝槽132，並自基板層126釋放計量質量102之部分。驅動電極106及感應電極104經由形成於犧牲層130中的錨140、142、143保持固定至基板層126。

如圖1及2所示建構的MEM裝置100被實施為一電容型陀螺儀。即，當裝置100經歷一角速率之變化並藉由例如在固定與移動驅動電極106間施加一電壓而振盪時，歸因於懸掛彈簧101之彈性，計量質量102將移動。歸因於沿驅動軸所施加的力與輸入角速度的相互作用所得的Coriolis加速度由懸掛彈簧101傳輸至計量質量102之外部部分。該等懸掛彈簧之設計使得僅將該Coriolis加速度傳輸至該計量質量之外部部分，並由移動感應電極指狀物116量測。移動驅動電極指狀物118連接至計量質量102，且將因此移動與計量質量102相同之距離。就此而言，寬驅動間隙134較佳形成於移動驅動電極指狀物118與固定驅動電極指狀物120間，以提供計量質量102可在其中移動的足夠大之空間，如圖1所示。

固定感應電極指狀物112及鄰近的移動感應電極指狀物116共同形成一可變差動電容器。舉例而言，當MEM感應器100經歷一角速率變化時，每一移動感應電極指狀物116將向鄰近的固定感應電極指狀物112其中之一移動，並自鄰近的固定感應電極指狀物112之另一者移開。移動感應電極指狀物116移動的距離將導致固定感應電極指狀物112與移動感應電極指狀物116間電容的一比例變化。為放大指示該電容變化之訊號，在固定感應電極指狀物112與移動感應電極指狀物116間較佳形成窄感應間隙138。

已從一結構觀點上描述了一MEM裝置100之一實施例，現將描述形成所描述之MEM裝置100的特定較佳方法。在此時應適當參看圖3－12。應瞭解為解釋之清晰性及簡易性將使用一晶圓124之一簡化橫截面圖描繪及描述該方法。形成於晶圓124中之組件的定位僅係代表性的，且不一定與圖1或2中描繪之相同組件的定位一致。進一步應瞭解，該方法適用於可被實施的多種其它MEM感應器其中任何一種。另外應瞭解，儘管為方便使用一特定順序之步驟描述了該方法，該方法亦可以一不同順序或使用與下文描述不同類型之步驟執行。

記住上述背景，並首先參看說明了活動區域103之一部分的圖3，可見該方法之較佳開始材料144為SOI晶圓124。或者，開始材料144可係多種其它物品之任一，包括具有一基板層126、一有效層128及一插入之第一犧牲層130的物品。無論特定類型之開始材料為何，基板層126及有效層128各自較佳由矽製成，儘管應瞭解此等層可由其它材料製成。應瞭解，有效層128可(例如)為磊晶矽，或可形成MEM感應器元件的任何其它材料。第一犧牲層130較佳由一諧如氧化矽、摻雜氧化物及摻雜矽酸鹽玻璃(僅舉出一些)之材料製成，其易被蝕刻以自基板層126釋放至少某些感應器元件。應瞭解，當獲得時，開始材料144可包括基板層126、有效層128及第一犧牲層130，或此等層之一或多者可作為整個方法之部分而形成。儘管本文未描繪場區域105，應瞭解，在相關聯之有效層128上較佳沈積、圖案化及蝕刻一電絕緣材料諧如例如氮化矽，以形成電絕緣層129(圖2中所示)。

轉至圖4，已獲得(或製備)開始材料144後，隨後圖案化及蝕刻有效層128，以在其中界定一窄溝槽區域146及一寬溝槽區域148。在隨後步驟中，窄溝槽區域146形成固定及移動感應電極指狀物112及116，且寬溝槽區域148形成移動及固定驅動電極指狀物118及120。應瞭解，可使用多種圖案化及蝕刻方法之任一種；然而，在一較佳實施例中，使用一乾反應性離子蝕刻(DRIE)方法。無論所使用之特定方法為何，其導致產生形成於有效層128中的複數個溝槽150、152、154及156，該等溝槽界定單獨感應器元件之結構特徵。溝槽150、152、154及156各自較佳具有大體上相等之寬度，並各自提供至第一犧牲層130之通路。儘管在圖4中僅說明了四個溝槽150、152、154及156，應瞭解，至少部分地選擇所使用之溝槽150、152、154及156的數量以實施釋放該等感應器元件之所要順序及/或時序。

一旦形成溝槽150、152、154及156之後，如圖5中更清晰所示，在有效層128之上及溝槽150、152、154及156的側壁160、162、164及166上沈積一犧牲材料，以形成一第二犧牲層158，以使得溝槽150、152、154及156不被密封。在一例示性實施例中，該第二犧牲層158包含等形覆蓋溝槽150、152、154及156之所有表面的氧化矽或正矽酸四乙酯(“TEOS”)。然而，應瞭解，可使用現已知或將來開發的包括(例如)氮化物材料的多種適合之材料其中之任一材料實施第二犧牲層158。

此後，且參看圖6，在溝槽150、152、154及156之每一溝槽上及第二犧牲層158之部分上沈積(或形成)一第三犧牲層168。第三犧牲層168可包含多種類型之易可蝕刻材料其中之任一材料，諸如氧化物，諸如SiO₂ 或正矽酸四乙酯(TEOS)，或玻璃材料諸如磷矽酸鹽玻璃(PSG)、硼矽鹽玻璃(BSG)、硼磷矽鹽玻璃(BPSG)及未摻雜矽玻璃(USG)。此外，應瞭解，在某些實施例中第三犧牲層168可包含與第二犧牲層158相同之材料。然而，在較佳實施例中，第三犧牲層168為磷矽酸鹽玻璃(PSG)。儘管如此，進一步應瞭解，對於一所給定之應用第三犧牲層168之材料的準確選擇可視(例如)多種感應器組件之組合及在執行計量質量104釋放時在MEM裝置100上存在的其它結構特徵、所使用之特定蝕刻劑及該蝕刻劑對此等特徵或組件之材料之選擇性的因素而定。較佳，沈積第三犧牲層168，使得溝槽150、152、154及156被密封但不被填充。就此而言，可在第二犧牲層158上首先沈積第三犧牲層168，且隨後回流以密封溝槽150、152、154及156。在其它實施例中，可較佳不填充溝槽150、152、154及156。

儘管第二及第三犧牲層158、168在本文中被描述為單獨地沈積，應瞭解，層158、168可或者被組合為一單一等形犧牲層。在該情況下，該組合層較佳由在後繼釋放過程期間容易被蝕刻的材料製成，諸如PSG或摻雜TEOS。另外，可使用多種習知技術其中之任一技術沈積該組合層，諸如藉由低壓化學氣相沈積(“CVD”)或其它CVD技術。

隨後，在寬溝槽區域148中，例如在溝槽154與156間形成一開口170，以藉此暴露有效層128的一表面，如圖7所示。可使用多種習知技術其中之任一技術形成開口170。例如，可在第三犧牲層168之上將一光阻沈積為一圖案，其中該圖案包括一受保護部分與一未受保護部分。隨後，蝕刻第三犧牲層168材料與第二犧牲層中未被該光阻保護的部分以形成開口170。

如圖8所示，在形成開口170後，移除安置於溝槽154與156間的來自有效層128之材料，以形成一空腔172。可使用多種熟知方法其中之任一方法形成有效層128。在一例示性實施例中，有效層128經受一各向同性氣蝕處理。舉例而言，在有效層128為矽的實施例中，其可與一諧如二氟化氙之氣體接觸，且該氣體穿過開口170以蝕刻有效層128材料。在另一例示性實施例中，在有效層128上使用一各向同性濕式蝕刻方法。該濕式蝕刻劑可為氫氧化鉀、氫氧化四甲基銨或其它相似化學藥品之溶液。

隨後，圖9中所示的一第四犧牲層174沈積(或形成)至至少第三犧牲層168及空腔172的壁上。在一特定較佳實施例中，第四犧牲層174包含與第三犧牲層168相同之材料，且為PSG。然而，與第三犧牲層168一樣，應瞭解，可使用現今已知或將來開發的多種適合之材料其中之任一材料實施第四犧牲層174。

在第四犧牲層174沈積之後，可在晶圓124上形成一互連。在一例示性實施例中，且如圖10所示，一第一接觸開口176及一第二接觸開口178形成穿過第二、第三及第四犧牲層158、168及174，以暴露有效層128之一部分。應瞭解，儘管如圖所示係在活動區域103中執行，但該等接觸開口之形成可額外在場區域105中執行。儘管第一及第二接觸開口176及178被描繪為形成於窄溝槽區域146中，但應瞭解，其可形成於晶圓124可需要一互連之任何其它部分中。隨後，可在沈積中摻雜或在沈積後摻雜的一例如多晶矽180之頂層沈積於第四犧牲層174之上並沈積至第一及第二接觸開口176、178內。如圖11所示，多晶矽180包括暴露第四犧牲層174之表面的複數個蝕刻孔184。可將蝕刻孔184蝕刻至已沈積之多晶矽180內。

在一例示性實施例中，結合襯墊形成於矽180上。就此而言，例如PSG之另一層犧牲材料(未說明)沈積於多晶矽180之上。將開口蝕刻至該已沈積層內，以界定該等結合襯墊之定位。隨後，將金屬沈積於第三層之一部分之上並沈積至該等開口內，以界定該等結合襯墊。

在任一情況下，第一、第二、第三及第四犧牲層130、158、168、174都被選擇性蝕刻。多種蝕刻方法可用於蝕刻去除前述的該等層及材料。舉例而言，可使用一氣相蝕刻方法。在另一例示性實施例中，使用一種使用一濕蝕刻溶液(諧如一氫氟酸(HF)水溶液)的濕式蝕刻方法。在任一情況下，氣體或溶液被引入多晶矽180之頂層或上文所述的未說明之犧牲材料中的蝕刻孔184中。應瞭解，可實施額外方法步驟以完成該裝置之形成。然而，使得本發明形成或理解本發明不需要此等額外步驟之說明，且其將因此不進一步對其描述。

在移除第一、第二、第三及第四犧牲層130、158、168、174之所選擇部分後，所得裝置100形成，如圖12所示。材料之移除在懸掛元件192間形成組成窄感應間隙138的窄溝槽186及188，且在固定元件194間形成一組成寬驅動間隙134的寬溝槽190(圖1中所示)。應理解，窄溝槽186及188分別形成自溝槽150及152，而寬溝槽190形成自溝槽154及156。寬溝槽190具有一大於窄溝槽186、188之寬度的溝槽寬度。該裝置亦包括一安置於有效層126之上的一互連182。

如先前所提及，儘管上述MEM裝置100為一陀螺儀，本文描述之製造方法不限於陀螺儀或任何其它類型之感應器，而是亦適用於多種MEM裝置其中任何之一種裝置，該等MEM裝置包括由一或多個彈簧可移動懸掛的某些類型之結構，且包括形成於其中的寬溝槽及窄溝槽。該等裝置之非限制性實例包括多種類型之加速度計及開關、光學MEM系統組件及使用驅動及感應電極的其它MEM系統裝置。

已提供用於在一包括一基板層、一有效層及一至少部分安置於其間的第一犧牲層的基板上在一高深寬比微機電(MEM)裝置上形成寬溝槽及窄溝槽兩者之方法。在一實施例中，且僅作為實例，該方法包括以下步驟：在有效層中形成一第一溝槽、一第二溝槽及一第三溝槽，每一溝槽具有一開口及界定大體上相等的第一溝槽之寬度之側壁，在該有效層之一表面及該等溝槽每一者之側壁上形成一第二犧牲層，在該第二犧牲層上形成一第三犧牲層並以該第三犧牲層密封該等溝槽每一者之開口，在該第三犧牲層及該第一溝槽與該第二溝槽間的第二層中中形成一蝕刻孔以暴露該有效層之一部分，自該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層移除材料以形成一具有側壁及一開口的空腔，在該第三犧牲層及該空腔之側壁上形成一第四犧牲層並以該第四犧牲層密封該空腔及其開口，及移除該第二、第三及第四犧牲層以暴露該第三溝槽並由該第一及該第二溝槽在該有效層中形成一第四溝槽，該第四溝槽具有界定一較該第一溝槽寬度更大的第二溝槽寬度的側壁。

或者，形成該第一溝槽、該第二溝槽及該第三溝槽之步驟包含使用一深反應性離子蝕刻方法蝕刻該有效層。在又一實施例中，將形成該第二犧牲層及形成該第三犧牲層之步驟組合，且該第二犧牲層及該第三犧牲層係一單一層。在另一實施例中，該第三犧牲層包含由玻璃及氧化物組成的群中選擇的至少一材料。在又一實施例中，該第三及第四溝槽具有大體上相等的溝槽深度。在又一實施例中，該第三犧牲層及第四犧牲層包含相同之材料。在又一實施例中，該第一犧牲層包含與該第三犧牲層相同之材料。在又一實施例中，形成該第三犧牲層之步驟包含在覆蓋於該有效層之表面的該第二犧牲層之一部分上沈積一犧牲材料，並回流該犧牲材料，以塗覆覆蓋於該等溝槽之側壁的該第二犧牲層之一部分並密封該等溝槽之開口。在又一實施例中，形成該孔的步驟包含以一圖案在該第三犧牲層上沈積光阻，其中該圖案包括一受保護部分及一未受保護部分，且蝕刻該未受保護部分之該第二及第三犧牲層，以形成暴露該有效層之孔。在又一實施例中，自該第一溝槽與第二溝槽間的該有效層移除材料的步驟包含在該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層材料上執行一氣相蝕刻。在又一實施例中，自該第一溝槽與第二溝槽間的該有效層移除材料的步驟包含在該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層材料上執行一濕式蝕刻。

或者，該方法可進一步包含在形成該第四犧牲層之步驟後形成穿過該第二犧牲層、該第三犧牲層及該第四犧牲層的一第一接觸開口及第二接觸開口，且在該第三犧牲層上沈積一互連材料並以該互連材料填充該第一接觸開口及第二接觸開口以形成一互連的步驟。在另一實施例中，該方法可進一步包含形成一鄰近該第三溝槽的第五溝槽，該第五溝槽具有一開口及界定一與該第一溝槽寬度大體上相等之寬度之側壁，移除接近該第三溝槽及該第五溝槽的該第一犧牲層之一部分，以由該第三溝槽與該第五溝槽間的有效層之材料形成一懸掛元件。

在另一例示性實施例中，提供一種用於在一包括一安置於一第一犧牲層之上的有效層的基板上形成一寬溝槽及一窄溝槽之方法，該有效層具有一表面。該方法包括以下步驟：蝕刻穿過該有效層的一第一溝槽及一第二溝槽以暴露該第一犧牲層之一表面，每一溝槽具有一開口、側壁(界定一第一溝槽寬度)及大體上相等且均一的第一溝槽寬度，氧化該有效層之該表面及該第一溝槽及第二溝槽之側壁，在該等已氧化之表面上沈積一犧牲材料以形成一第二犧牲層，以該第二犧牲層之至少一部分密封該等溝槽之開口，蝕刻一孔穿過該第二犧牲層之一部分及該已氧化之表面以暴露該有效層之一部分，自該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層移除材料以形成一具有側壁之空腔，在該第二犧牲層及該空腔之側壁上沈積另一犧牲材料以形成一第三犧牲層，以該第三犧牲層之至少一部分密封該空腔，且移除該第二犧牲層、第三犧牲層及來自該有效層之已氧化表面的材料以在該有效層中由該第一及該第二溝槽形成一第三溝槽，該第三溝槽具有一界定一較該第一溝槽寬度更大之第二溝槽寬度的側壁。

在該方法之另一實施例中，該方法進一步包含在形成且沈積該第二犧牲材料之步驟後形成穿過該第一犧牲材料及該第二犧牲材料的一第一接觸開口及一第二接觸開口，且在該第二犧牲材料上沈積一互連材料並以該互連材料填充該第一接觸開口及第二接觸開口以形成一互連。或者，該方法可進一步包含蝕刻一穿過該有效層的第四溝槽，該第四溝槽具有一開口、側壁(界定一與該第一溝槽寬度大體上相等的寬度)，氧化該第四溝槽之側壁的表面，且移除該第二犧牲層、該第三犧牲層及來自該第四溝槽上該有效層已氧化之表面的材料，並包括該第四溝槽之側壁，其界定一與該第一溝槽寬度大體上相等的第二溝槽寬度。或者，該方法可進一步包含形成一鄰近該第四溝槽的第五溝槽，該第五溝槽具有一開口及側壁(界定一與該第一溝槽寬度大體上相等之寬度)，且移除該第四溝槽與該第五溝槽間該有效層之下的該第一犧牲層之一部分，以形成一懸掛元件。在另一實施例中，蝕刻該第一溝槽及該第二溝槽之步驟包含使用一深反應性離子蝕刻方法蝕刻該有效層。在又一實施例中，自該第一溝槽與第二溝槽間的該有效層移除材料的步驟包含在該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層材料上執行一氣相蝕刻。在又一實施例中，自該第一溝槽與第二溝槽間的該有效層移除材料的步驟包含在該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層材料上執行一濕式蝕刻。

在又一實施例中，提供一種用於在一包括一安置於一第一犧牲層之上的有效層的基板上形成一寬溝槽及一窄溝槽之方法，該有效層具有一表面。該方法包含以下步驟：在該有效層中形成一第一溝槽、一第二溝槽及第三溝槽，每一溝槽具有一開口及側壁(界定大體上相等的第一溝槽寬度)，氧化該有效層之該表面及該第一溝槽、第二溝槽及第三溝槽之側壁以形成一第二犧牲層，在該第二犧牲層上沈積一犧牲材料以形成一第三犧牲層，以該第三犧牲層之至少一部分密封該等溝槽之開口，蝕刻一孔穿過該第二及第三犧牲層之一部分以暴露該有效層之一部分，自該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層移除材料以形成一具有側壁之空腔，在該第三犧牲層及該空腔之側壁上沈積另一犧牲材料以形成一第四犧牲層，以該第四犧牲層之至少一部分密封該空腔，及移除該第二、第三及第四犧牲層以暴露該第三溝槽，並在該有效層中由該第一及第二溝槽形成一第四溝槽，該第四溝槽具有一界定一較該第一溝槽寬度更大之第二溝槽寬度的側壁。

雖然在前文詳細說明中已提供至少一例示性實施例，但應理解存在大量的變化。亦應瞭解，該(等)例示性實施例僅係實例，且不期望以任何方式限制本發明之範圍、適用性或組態。相反，前文之詳細說明將為熟悉此項技術者提供一實施該(等)例示性實施例之方便方法。應理解，在不背離於所附申請專利範圍及其法律等效物中闡述的本發明之範圍的情況下，在元件之功能及排列上可進行多種改變。

100．．．微機電裝置

101．．．懸掛彈簧

102．．．計量質量

103．．．區域

104．．．感應電極

105．．．場區域

106．．．電極

108．．．懸掛彈簧

110．．．基板

112．．．感應電極指狀物

113．．．結合襯墊

114．．．錨

115．．．互連

116．．．感應電極指狀物

118．．．電極指狀物

120．．．電極指狀物

122．．．孔

124．．．絕緣體上半導體晶圓

126．．．基板層

128．．．層

129．．．電絕緣層

130．．．犧牲層

132．．．釋放溝槽

134．．．間隙

138．．．窄感應間隙

140．．．錨

142．．．錨

143．．．錨

144．．．材料

146．．．窄溝槽區域

148．．．寬溝槽區域

150．．．溝槽

152．．．溝槽

154．．．溝槽

156．．．溝槽

158．．．犧牲層

160．．．側壁

162．．．側壁

164．．．側壁

166．．．側壁

168．．．犧牲層

170．．．開口

172．．．空腔

174．．．犧牲層

176．．．接觸開口

178．．．接觸開口

180．．．多晶矽

182．．．互連

184．．．蝕刻孔

186．．．窄溝槽

188．．．窄溝槽

190．．．寬溝槽

192．．．懸掛元件

194．．．固定元件

圖1為一圖1所示之MEM裝置之實體實施的俯視圖，該MEM裝置可根據本發明之例示性發明方法製造；圖2為一圖1中描繪之例示性MEM裝置沿線2－2截取的簡化橫截面圖；及圖3－12為圖1中所示之MEM裝置之簡化橫截面圖，說明了用於根據本發明之一實施例製造多種MEM裝置的多個例示性方法步驟。

100．．．微機電裝置

101．．．懸掛彈簧

102．．．計量質量

103．．．區域

104．．．感應電極

105．．．場效應電極

106．．．電極

108．．．懸掛彈簧

110．．．基板

112．．．感應電極指狀物

113．．．結合襯墊

114．．．錨

115．．．互連

116．．．感應電極指狀物

118．．．電極指狀物

120．．．電極指狀物

122．．．孔

134．．．間隙

138．．．窄感應間隙

140．．．錨

142．．．錨

134．．．間隙

138．．．窄感應間隙

140．．．錨

142．．．錨

143．．．錨

Claims (19)

1. 一種用於在一基板上形成一高深寬比微機電(MEM)裝置之方法，該基板包括一基板層、一有效層及至少部分安置於其間的一第一犧牲層，該方法包含以下步驟：在該有效層中形成一第一溝槽、一第二溝槽及一第三溝槽，每一溝槽具有一開口及界定大體上相等的第一溝槽寬度之側壁；在該有效層之一表面及該等溝槽每一者之該等側壁上形成一第二犧牲層；在該第二犧牲層上形成一第三犧牲層並以該第三犧牲層密封該等溝槽每一者之該等開口；在該第一溝槽與該第二溝槽間該第二犧牲層及該第三犧牲層中形成一蝕刻孔，以暴露該有效層之一部分；自該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層移除材料以形成一具有側壁及一開口的空腔；在該第三犧牲層及該空腔之該等側壁上形成一第四犧牲層，並以該第四犧牲層密封該空腔及其開口；及移除該第二犧牲層、該第三犧牲層及該第四犧牲層以暴露該第三溝槽，並在該有效層中由該第一及該第二溝槽形成一第四溝槽，該第四溝槽具有界定一較該第一溝槽寬度更大之第二溝槽寬度的側壁。
2. 如請求項1之方法，其中形成該第一溝槽、該第二溝槽及該第三溝槽之該步驟包含使用一深反應性離子蝕刻方法蝕刻該有效層。
3. 如請求項1之方法，其中將形成該第二犧牲層及形成該第三犧牲層之該等步驟組合，且該第二犧牲層及該第三犧牲層為一單一層。
4. 如請求項1之方法，其中該第三及第四溝槽具有大體上相等的溝槽深度。
5. 如請求項1之方法，其中該第三犧牲層及第四犧牲層包含相同之材料。
6. 如請求項1之方法，其中形成該第三犧牲層之該步驟包含：在覆蓋於該有效層之該表面上的該第二犧牲層之一部分上沈積一犧牲材料；及回流該犧牲材料以塗覆覆蓋該等溝槽之該等側壁上的該第二犧牲層之一部分，且密封該等溝槽之該等開口。
7. 如請求項1之方法，其中形成該蝕刻孔之該步驟包含：以一圖案在該第三犧牲層上沈積一光阻，其中該圖案包括一受保護部分及一未受保護部分；及蝕刻該未受保護部分的該第二犧牲層及第三犧牲層，以形成暴露該有效層的該蝕刻孔。
8. 如請求項1之方法，其中自該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層移除材料之該步驟包含：在該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層材料上執行一氣相蝕刻。
9. 如請求項1之方法，其中自該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層移除材料之該步驟包含： 在該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層材料上執行一濕式蝕刻。
10. 如請求項1之方法，其進一步包含：在形成該第四犧牲層之該步驟後形成穿過該第二犧牲層、該第三犧牲層及該第四犧牲層的一第一接觸開口及一第二接觸開口；及在該第三犧牲層上沈積一互連材料並以該互連材料填充該第一接觸開口及第二接觸開口以形成一互連。
11. 如請求項1之方法，其進一步包含：形成一鄰近該第三溝槽的第五溝槽，該第五溝槽具有一開口及界定一與該第一溝槽寬度大體上相等之寬度之側壁；及移除接近該第三溝槽及該第五溝槽的該第一犧牲層之一部分，以由該第三溝槽與該第五溝槽間的該有效層之材料形成一懸掛元件。
12. 一種在一基板上形成一寬溝槽及一窄溝槽之方法，該基板包括一安置於一第一犧牲層上的有效層，該有效層具有一表面，該方法包含以下步驟：蝕刻穿過該有效層的一第一溝槽及一第二溝槽以暴露該第一犧牲層之一表面，每一溝槽具有一開口、界定一第一溝槽寬度之側壁及大體上相等且均一的第一溝槽寬度；氧化該有效層之該表面及該第一溝槽及第二溝槽之該等側壁； 在該等已氧化之表面上沈積一犧牲材料以形成一第二犧牲層；以該第二犧牲層之至少一部分密封該等溝槽之該等開口；蝕刻一孔穿過該第二犧牲層之一部分及該已氧化表面以暴露該有效層之一部分；自該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層移除材料以形成一具有側壁的空腔；在該第二犧牲層及該空腔之該等側壁上沈積另一犧牲材料以形成一第三犧牲層；以該第三犧牲層之至少一部分密封該空腔；及移除該第二犧牲層、該第三犧牲層及來自該有效層之該已氧化表面的材料以在該有效層中由該第一及該第二溝槽形成一第三溝槽，該第三溝槽具有界定一較該第一溝槽寬度更大之第二溝槽寬度的側壁。
13. 如請求項12之方法，其進一步包含：在沈積另一犧牲材料之該步驟後形成穿過該第二犧牲材料、該第三犧牲材料及該已氧化表面的一第一接觸開口及一第二接觸開口；及在該第三犧牲材料上沈積一互連材料並以該互連材料填充該第一接觸開口及第二接觸開口以形成一互連。
14. 如請求項12之方法，其進一步包含：蝕刻穿過該有效層的一第四溝槽，該第四溝槽具有一開口、界定一與該第一溝槽寬度大體上相等之寬度之側 壁；氧化該第四溝槽之該等側壁之該表面；及移除該第二犧牲層、該第三犧牲層及來自該第四溝槽上該有效層之該已氧化表面的材料並暴露該第四溝槽之一側壁，該側壁界定一與該第一溝槽寬度大體上相等之第二溝槽寬度。
15. 如請求項12之方法，其進一步包含：形成一鄰近該第四溝槽的第五溝槽，該第五溝槽具有一開口及界定一與該第一溝槽寬度大體上相等之寬度之側壁；及移除該第四溝槽與該第五溝槽間的該有效層之下的該第一犧牲層之一部分，以形成一懸掛元件。
16. 如請求項12之方法，其中蝕刻該第一溝槽及該第二溝槽之該步驟包含使用一深反應性離子蝕刻方法蝕刻該有效層。
17. 如請求項12之方法，其中自該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層移除材料之該步驟包含：在該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層材料上執行一氣相蝕刻。
18. 如請求項12之方法，其中自該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層移除材料之步驟包含：在該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層材料上執行一濕式蝕刻。
19. 一種在一基板上形成一寬溝槽及一窄溝槽之方法，該基 板包括一安置於一第一犧牲層上的有效層，該有效層具有一表面，該方法包含步驟：在該有效層中形成一第一溝槽、一第二溝槽及一第三溝槽，每一溝槽具有一開口及界定大體上相等的第一溝槽寬度之側壁；氧化該有效層之該表面及該第一溝槽、該第二溝槽及該第三溝槽之該等表面，以形成一第二犧牲層；在該第二犧牲層上沈積一犧牲材料以形成一第三犧牲層；以該第三犧牲層之至少一部分密封該等溝槽之該等開口；蝕刻一孔穿過該第二犧牲層及該第三犧牲層之一部分以暴露該有效層之一部分；自該第一溝槽與該第二溝槽間的該有效層移除材料以形成一具有側壁的空腔；在該第三犧牲層及該空腔之該等側壁上沈積另一犧牲材料以形成一第四犧牲層；以該第四犧牲層之至少一部分密封該空腔；及移除該第二犧牲層、該第三犧牲層及第四犧牲層以暴露該第三溝槽，並在該有效層中由該第一及該第二溝槽形成一第四溝槽，該第四溝槽具有界定一較該第一溝槽寬度更大之第二溝槽寬度的側壁。