TWI616394B - 增強之微機電系統裝置及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
在一實施例中,一微機電裝置可包含一基板、一樑及一隔離接頭。該樑可相對於該基板之一表面懸垂。該隔離接頭可介於該樑之一第一部分與一第二部分之間,且可具有一非線性形狀。在另一實施例中,一微機電裝置可包含一基板、一樑及一隔離接頭。該樑可相對於該基板之一表面懸垂。該隔離接頭可介於該樑之一第一部分與一第二部分之間。該隔離接頭可具有一第一部分、一第二部分及介於該第一部分與該第二部分之一橋接部分。該隔離接頭之該第一部分及該第二部分各者可具有一接縫及一空隙,而該橋接部分則可為實心。
Description
本發明整體而言係關於微機電系統及裝置(MEMS裝置),且更明確而言係關於具有一整合之電隔離結構之MEMS裝置。
MEMS裝置係使用積體電路製造領域中廣為人知之技術在實質上微觀尺寸上製造之電氣及機械裝置。MEMS技術之當前商業應用主要在於壓力及慣性感測,例如,用於手持式裝置(例如,無線電話)之加速度計及陀螺儀。用於偵測加速度之一MEMS裝置之一通常實施案係使用懸臂樑之一陣列之一電容感測器,例如,如美國專利第6,342,430號及6,239,473號中所述而製造之MEMS裝置,該兩個申請案係以引用之方式併入本文中。
圖1示意性地圖解根據美國專利第6,342,430號及6,239,473號中所述之方法製造之一樑200。該樑200具有介於該樑之一遠端部分220與一近端部分240之間之一隔離接頭300。術語遠端及近端係指相對於與該樑自其懸垂之一基板(圖中未顯示)之一連接部的位置而言。該隔離接頭300打破該樑200之該遠端部分220與該近端部分240之間之電連接。該樑之該近端部分240可直接地或間接地連接至一基板(圖中未顯示)。例如,樑200可懸臂於該基板之一表面上,此允許該樑200移動或彎曲。當俯視時,該隔離接頭300係線性。
圖2係圖1之該隔離接頭300沿線2-2截取之一截面圖。該隔離接頭300可藉由在一基板(例如,一矽晶圓)中蝕刻一線性溝渠,且接著氧化該基板以製造氧化物(例如,二氧化矽)而形成。該氧化程序消耗該溝渠之矽側壁以形成二氧化矽,且該等側壁在轉變成二氧化矽時彼此侵蝕。一般地,該等側壁於接縫320處-未經化學結合之一介面-彼此接觸。該溝渠之側剖面在底部比在頂部更顯凹角或更寬闊。在該製程期間,一凹角剖面可有助於防止形成在該樑200之該遠端部分220與該近端部分240之間延伸之矽縱桁,該等矽縱桁將阻止有效的電隔離。由於一凹角剖面在頂部比在底部窄,因此在該隔離溝渠之該底部係完全地氧化之前,該隔離溝渠之頂部於接縫320處閉合。閉合該頂部可造成在該隔離接頭300之一下半體中形成一空隙340。
具有如上所述之一樑微結構之MEMS裝置在多種環境條件中操作。例如,MEMS裝置可經歷溫度變化、濕氣曝露及機械震動。除了在該樑與該基板之間係電隔離之外,各個樑必須具有充分的機械強度,以確保當經歷一機械震動時不會發生故障,可適當地發揮功能。然而,該接縫320及該空隙340損及該隔離接頭300與該樑200作為一整體之機械性質。該接縫320及該空隙340允許該整個樑在一力經施加至該樑200時彎曲或鉸合。由於一震動事件而產生之一力可造成該樑200撓曲,且所發生之應變將導致該樑200之斷裂及該MEMS裝置之故障。
因此,需要可更好地承受機械震動之MEMS裝置。
本發明之一實施例提供可更好地承受機械震動之改良之MEMS裝置。
在一實施例中,一微機電裝置可包含一基板、一樑及一隔離接頭。該樑可相對於該基板之一表面懸垂。該隔離接頭可介於該樑之一第一部分與一第二部分之間,且可具有一非線性形狀。
在一實施例中,一種製造具有一非線性隔離接頭之微機電裝置之方法可包含在一基板中形成一非線性隔離溝渠,用一介電材料填充該隔離溝渠,及形成相對於該基板之一表面懸垂之一樑。
在另一實施例中,一微機電裝置可包含一基板、一樑及一隔離接頭。該樑可相對於該基板之一表面懸垂。該隔離接頭可介於該樑之一第一部分與一第二部分之間。該隔離接頭可具有一第一部分、一第二部分及介於該第一部分與該第二部分之間之一橋接部分。該隔離接頭之該第一部分與該第二部分各者可具有一接縫及一空隙,而該橋接部分可為實心。
在一實施例中,一種製造具有包括一橋接部分之一隔離接頭之微機電裝置之方法包含,在一基板中形成一第一隔離溝渠及一第二隔離溝渠,且藉由熱氧化該基板用一介電材料填充該第一隔離溝渠及該第二隔離溝渠。該基板之介於該第一隔離溝渠與該第二隔離溝渠之間之部分係在熱氧化之後產生之氧化物。該方法可進一步包含形成相對於該
基板之一表面懸垂之一樑。
在一實施例中,一電腦程式產品可包含一電腦可讀儲存媒體,其包含若干指令,當在一計算裝置上執行時,該等指令界定一微機電裝置,該微機電裝置具有一基板、相對於該基板之一表面懸垂之一樑及介於該樑之一第一部分與一第二部分之間之一隔離接頭。該隔離接頭可具有非線性形狀。
在另一實施例中,一電腦程式產品可包含一電腦可讀儲存媒體,其包含若干指令,當在一計算裝置上執行時,該等指令界定一微機電裝置,該微機電裝置具有一基板、相對於該基板之一表面懸垂之一樑及介於樑之一第一部分與一第二部分之間之一隔離接頭。該隔離接頭可包含一第一部分、一第二部分及介於該隔離接頭之該第一部分與該第二部分之間之一橋接部分。該橋接部分可為實心。
本發明之進一步特徵及優點,及本發明之多個實施例之結構及操作係參考下文之附圖而詳盡地描述。應注意,本發明並不限於本文所述之該等特定實施例。本文呈現此等實施例之目的僅僅在於闡釋。熟悉相關技術者基於本文所包含之教示可輕易瞭解到額外之實施例。
併入本文中且形成本說明書之一部分之附圖圖解本發明且連同描述來進一步用於解釋本發明之原理且促成熟悉相關技術者製造且使用本發明。
當結合圖式參閱下文之詳盡描述時,本發明之特徵及優
點將變得顯而易見,在該等圖式中,類似之參考符號指示對應之元件。在該等圖式中,類似之參考數字一般指示相同、功能上類似及/或結構上類似之元件。
應注意,在該說明書中,提及「一實施例」(one embodiment、an embodiment)、「一實例實施例」(one example embodiment)等等指明所描述之實施例可包含一特定之特徵、結構或特點,但是並不一定每個實施例均包含該特定之特徵、結構或特點。此外,此等片語並不一定指相同之實施例。此外,當結合一實施例描述一特定之特徵、結構或特點時,認為可結合其他實施例(無論是否明確地描述)實施此特徵、結構或特點係在熟悉此項技術者之認知內。
如上所述,本發明係針對具備可更好地承受機械震動之改良機械性質之具有隔離接頭之MEMS裝置。首先,描述根據本發明之實施例之具有非線性隔離接頭之MEMS裝置及製造此等MEMS裝置之方法。第二,描述根據本發明之實施例之具有包括橋接部分之隔離接頭之MEMS裝置及製造此等MEMS裝置之方法。第三,解釋具有非線性隔離接頭及橋接部分之MEMS裝置之軟體實施案及製造此等MEMS裝置之方法。
在一實施例中,一微機電裝置可包含一基板、一樑及具有一非線性形狀之一隔離接頭。總體參考圖3至圖6,該樑200係懸垂於一基板(圖中未顯示)之一表面上方。該樑200
可具有一遠端部分220及一近端部分240。該近端部分240可連接至該基板,從而以一懸臂樣式支撐該樑200。該樑200及該基板可由例如,矽或其他合適之材料製成。該非線性隔離接頭可藉由增加該樑之剛性而改良該樑200之機械性質。改良該樑之剛性有助於防止該樑發生斷裂。
一隔離接頭300係介於樑200之該遠端部分220與該近端部分240之間。該隔離接頭300可使該遠端部分220與該近端部分240電隔離。該隔離接頭300可具有一接縫320及一內部空隙(圖中未顯示)。在被俯視時,該隔離接頭300具有一非線性形狀。例如,該隔離接頭可具有一拱形(如圖3中所圖解)、一I形(如圖4中所圖解)、一波浪形(例如,圖5中所圖解之Z字形或鋸齒樣式)、一曲線形狀及其他非線性形狀。
有利的是,相對於圖2中所圖解之一線性隔離接頭,該非線性形狀增加該隔離接頭300之剛性。剛性之增加可防止過度之應變且最終防止該樑200之斷裂。此外,該非線性形狀可在該隔離接頭300之若干側壁之間提供額外之機械互鎖。
該隔離接頭可由一種或一種以上之絕緣介電材料(例如,二氧化矽或其他合適之介電材料)製成。
在另一實施例中,該隔離接頭300之該空隙(圖中未顯示)亦可用一填料填充。該填料可為例如,經摻雜或未經摻雜之多晶矽或任何其他合適之填料。在一實例中,該隔離接頭300包括界定該空隙之一薄介電材料層及填充該空
隙之該填料。
具有一非線性隔離接頭300之一樑200可具有下列之設計參數:寬度W、長度L、高度H及區段寬度Ws。該區段寬度Ws一般為約1 μm至約2 μm。該區段寬度Ws可多於或少於約1 μm至約2 μm。然而,由於標準微影及蝕刻技術之限制,最小之區段寬度Ws一般為約1 μm,且最大之區段寬度Ws一般係受限,以使得所需要之熱氧化最少,此使得製造成本最低。隔離接頭300之寬度W一般大於被隔離之該樑之寬度。
參考圖3,隔離接頭300之曲率半徑可指該長度L。該曲率半徑越小,則該隔離接頭300之長度L變得越大。該曲率半徑較佳為該拱形隔離接頭300之該寬度W之至少一半。
在一實施例中,一種製造具有一非線性隔離接頭之一微機電裝置之方法可包含,在一基板中形成一非線性隔離溝渠、用一介電材料填充該隔離溝渠及形成相對於該基板之一表面懸垂之一樑。用該介電材料填充之該隔離溝渠係介於一第一樑部分與一第二樑部分之間。
圖6A至圖6H圖解根據一實施例製造一微機電裝置之一示例性方法。明確而言,圖6A至圖6B圖解在一基板(例如,矽晶圓)中形成一非線性隔離溝渠之一示例性方法。一(矽)晶圓102可提供有一介電層104,較佳二氧化矽(氧化矽)。氧化物層104係一遮罩層,其保護該晶圓102之該矽表面在一後續之隔離溝渠蝕刻期間不受損壞。接著將一光阻劑106旋塗至該晶圓上,且使用任何合適且標準之光微
影技術界定一非線性隔離溝渠圖案110。反應性離子蝕刻係用於將該非線性隔離光阻劑圖案110轉移至該遮罩層104,因此曝露矽表面112。該非線性隔離溝渠圖案110可具有一拱形狀(圖8中所圖解)、I形狀(圖9中所圖解)、波浪形狀(圖7中圖解)、曲線形狀或任何其他合適之非線性形狀。可使用任何適當形式之微影(例如,光微影、電子束微影、壓印微影及任何其他合適形式之微影)來界定該非線性隔離溝渠圖案110。
接著,可藉由任何合適形式之蝕刻(例如,藉由使用一循環蝕刻及沈積次序,其經重複直到達成希望之厚度;使用高蝕刻速度及高選擇性之一深度反應性離子蝕刻或任何其他合適形式之蝕刻)在該晶圓102中形成一非線性隔離溝渠114。該蝕刻可經控制,以使得該溝渠之側剖面係凹角或錐形,且該溝渠之頂部116係窄於該溝渠之底部118。該凹角剖面藉由防止矽縱桁而在後續之處理中達成良好之電隔離。儘管所圖解之隔離溝渠之側剖面係凹角,該非線性隔離溝渠114之側剖面可為任何合適之形狀。在蝕刻該非線性隔離溝渠114之後,該光阻劑層106及該遮罩層104可移除,一般係藉由使用氧電漿或濕潤化學品。
在一基板102中形成一非線性溝渠114之後,可用一絕緣介電材料(例如,二氧化矽或其他合適之絕緣介電材料)填充該溝渠。圖6C圖解填充該非線性隔離溝渠114之一示例性方法,其可在該非線性溝渠114中製造一隔離接頭120,且可在該矽晶圓102之頂面112上沈積一介電材料層122且
在該溝渠之側壁124及底部126上沈積介電層。該矽晶圓102可於高溫下氧化。此氧化程序消耗該基板之該等矽表面以形成二氧化矽。由於此程序導致之體積膨脹造成該非線性隔離溝渠114之該等側壁124彼此侵蝕,因此最終閉合溝渠開口116。在一溝渠填充期間,該非線性隔離溝渠114通常並非完全填充,因此促成在該非線性隔離溝渠114中形成一接縫128及一空隙130。儘管圖6C中圖解一空隙130,可預想,該等側壁124之間亦可不存在空隙-該接縫128實質上沿該非線性隔離溝渠114之整個高度延伸。
在一實施例中,在該等側壁124上之喉部116處之介電材料中並不存在間隙。因此,各個介電側壁124之厚度可大於喉部116之寬度之一半,以確保並不存在間隙。
儘管上文描述進行熱氧化以用一介電材料填充該溝渠,然而亦可使用其他合適之技術,諸如,化學氣相沈積(CVD)技術。
圖6D至圖6G圖解可在形成相對於該基板之一表面懸垂之一樑之前執行之示例性表面調節步驟及金屬圖案化步驟。明確而言,在圖6D中,為了移除該接縫128處之一凹痕132,可使該表面平坦化,以形成一平坦表面136,以進行後續之微影及沈積步驟。在圖6E中,一第二微影步驟打開若干通孔,以製備至下伏之矽102之接觸件。此第二微影步驟係藉由曝露表面136上之一光阻劑層142且在該光阻劑層142中形成一圖案之通孔140且將該圖案轉移至下伏之介電層138中而執行。在微影之後,將矽植入該區域144
中,以在該矽與該介電層138之該表面上之一金屬層之間產生一歐姆接觸。在該矽經植入該區域144中之後,移除該光阻劑142。
在圖6F中沈積一金屬層148,例如,鋁層。該金屬覆蓋該介電材料138之該表面136,且均勻地塗敷在該隔離接頭120上。該金屬層148填充該通孔140且接觸區域144處之經植入之矽區域,因此使得該金屬連接至矽,以形成一歐姆接觸。或者,該金屬層148係藉由該介電層138而與該基板矽102絕緣。圖6G中顯示一第三光微影蝕刻步驟(粗糙金屬圖案化)。一光阻劑層150係旋塗至該金屬層148之該頂面上。該光阻劑經圖案化,以提供不需要金屬之若干開口區域152。該光阻劑中之該開口152係藉由濕式化學蝕刻或反應性離子蝕刻而轉移至該金屬層148。該蝕刻係於該氧化物層138之該表面136處停止。該開口152處之金屬之移除使該金屬區域156自一個別樑元件之頂部上之金屬區域158分離。此在需要至該微機電結構且該微機電結構上之多個互連路徑之情形中係重要。在其他實施例中,圖6D至圖6G中之上述之任何步驟可省略或改變。例如,儘管上文描述粗糙金屬圖案化,該金屬層148可經圖案化及蝕刻,以界定具有之一寬度小於後續待形成之一樑之寬度之金屬跡線。
最後,可形成相對於該基板之一表面懸垂之一樑。圖6H圖解形成相對於該基板之一表面懸垂之一樑之一示例性方法。如圖6H中所示,可使用光阻劑層160實施一最終之第
四微影步驟,該光阻劑層160經圖案化,以界定經連接之樑結構之一陣列,以製造該整個微結構。該光阻劑圖案可使用例如,反應性離子蝕刻而轉移通過該金屬層148(若使用粗糙金屬圖案化),且接著使用例如反應性離子蝕刻通過該介電層138。該等光阻劑層、金屬層(若使用粗糙金屬圖案化)及介電質接著作為一蝕刻遮罩,以用於另一深度矽溝渠蝕刻,其圍繞持形成具有一隔離接頭120之一樑結構。為了製造(或釋放)懸垂於該基板之一表面上方之一樑166,在該晶圓上及該等深結構溝渠中沈積一鈍化介電層。自該溝渠底部移除該介電層,且執行一各向同性矽蝕刻,以底切該樑結構且留出在該矽樑166之下方於該樑與該基板102之間延伸之一空穴168。藉由該接觸區域144而達成之自該金屬區域或互連部156至矽樑166之該遠端部分之電連接,以允許該矽樑連接至合適之電路,以在致動及感測應用中用作一電容器。
在另一實施例中,該非線性隔離溝渠114係用一介電材料部分地填充,使得一空隙存在於該非線性隔離溝渠114之介電側壁124之間。該等介電側壁124之間之該空隙可用一填料(例如,經摻雜或未經摻雜之多晶矽或任何其他合適之材料)填充。例如,可在該非線性隔離溝渠114中形成一薄介電層,從而在該等側壁上之該等介電層之間留出一空隙或溝渠。接著可在該等介電側壁之間之該空隙中形成一填料(諸如,多晶矽),以填充該隔離溝渠114之剩餘部分。
儘管圖3至圖9圖解併入一非線性隔離接頭之一單一釋放樑,應理解,可以提供完整裝置功能性之方式使任何數目之此等樑彼此連接或連接至該基板而製造一MEMS裝置。
在另一實施例中,一微機電裝置可包含一基板、一樑及使該樑之一部分與該基板電隔離之一隔離接頭。該隔離接頭可具有一第一部分及一第二部分,其各者具有一接縫及一空隙;及介於該第一部分與該第二部分之間之一實心橋接部分。該樑可懸垂於該基板之表面之上方。該實心橋接部分可藉由增加該樑之剛性而改良該樑之機械性質。改良之樑之剛性有助於防止該樑斷裂。
總體參考圖10至圖13,其圖解具有包括一橋接部分390之一隔離接頭300之MEMS裝置100之示例性實施例,該樑200可懸垂於一基板(圖中未顯示)之一表面之上方。該樑200可具有一遠端部分220及一近端部分240。該近端部分240可機械地連接至該基板,以例如以一懸臂方式支撐該樑200。該樑200及該基板可由例如,矽或其他合適之材料製成。
一隔離接頭300係介於樑200之該遠端部分220與該近端部分240之間。該隔離接頭300可使該樑200之該遠端部分220與該樑200之該近端部分240電隔離且與該基板電隔離。該隔離接頭300可具有一第一部分360及一第二部分380。該第一部分360及該第二部分380可各者具有一接縫320及一內部空隙340(參考圖11,其圖解圖10中之該MEMS
裝置100沿線11-11截取之一截面圖)。該隔離接頭300亦可具有一橋接部分390。該橋接部分390可實質上實心-橋接部分390不像該第一部分360及該第二部分380那樣具有一內部空隙或一接縫。該隔離接頭300可由一介電材料(例如,二氧化矽)製成。該隔離接頭300可具有兩個以上之隔離接頭部分,例如,當需要一較寬之樑200時。
在一實施例中,該橋接部分390係鄰近該樑200之該遠端部分220及該近端部分240。有利的是,當樑200撓曲時,所導致之應變自近端部分240延伸穿過該實心橋接部分390而到達該遠端部分220。由於該應變延伸穿過該橋接部分390而非具有空隙340之該第一部分360或該第二部分380,則該樑200係更剛硬且可更好地避免斷裂。
在一實施例中,該第一部分360之及該第二部分380之該等接縫係垂直於該樑。例如,圖10圖解具有彼此線性地對準且垂直於該樑200之一第一部分360及一第二部分380之一隔離接頭300。因此,該第一部分360及該第二部分380之該等接縫320亦垂直於樑200。在另一實施例中,該第一部分360及該第二部分380之該等接縫320係平行於該樑200。例如,圖12圖解平行於該樑200之延伸方向之四個接縫320。當需要一較寬之樑時,可包含額外之隔離接頭部分。
在一實施例中,該隔離接頭亦可包含具有一接縫320之兩個以上之部分,例如,三個部分、四個部分、五個部分等等。例如,圖12圖解具有一第一部分360、一第二部分
380、一第三部分362及一第四部分382之一隔離接頭300。一橋接部分390係介於各個部分之間,且各個部分具有一接縫320。
在一實施例中,該等接縫320可具有一線性或直線形狀,或一非線性形狀,例如,T形、I形、拱形、波浪形、曲線形狀、任何其他非線性形狀或其任何組合。在另一實施例中,該等接縫320可為線性或非線性形狀之任何組合。例如,該等接縫320可包含介於兩個T形接縫之凸緣之間之一線性接縫。
圖13圖解具有若干非線性接縫320之一隔離接頭300之一實例。該第一部分360及該第二部分380二者具有T形接縫320,且該隔離接頭之該橋接部分390係介於該接縫320之平行於該樑200之兩個部分之間。
在另一實施例中,該隔離接頭300亦可包含位於該第一隔離接頭部分360及該第二隔離接頭部分380之空隙中之一填料。該填料可為例如,經摻雜多晶矽或未經摻雜多晶矽或任何其他合適之填料。在一實例中,該隔離接頭300包括界定一空隙之一薄介電材料層,及填充該空隙之填料。
在一實施例中,一種製造如上所述之具有一橋接部分之微機電裝置之方法包含,在一基板中形成一第一隔離溝渠及一第二隔離溝渠,藉由熱氧化用一介電材料填充該第一隔離溝渠及該第二隔離溝渠,且形成相對於該基板之一表面懸垂之一樑。該基板之介於該第一隔離溝渠與該第二隔離溝渠之該部分在熱氧化之後包括氧化物。
在一實施例中,形成該等隔離溝渠、藉由熱氧化用一介電材料填充該等隔離溝渠及形成相對於該基板之一表面懸垂之一樑之步驟係實質上如上文參考圖6A至圖6H所述,只不過在該基板102中形成至少兩個隔離溝渠114。例如,至少兩個溝渠圖案110係使用任何合適之微影技術而界定在一光阻劑106中,該等溝渠圖案110經轉移至該遮罩層104,且接著藉由例如,蝕刻而在該基板102中形成隔離溝渠114。當俯視時,該等溝渠圖案110可具有任何合適之形狀,例如,一線性形狀(諸如,直線)或一非線性形狀(諸如,拱形、I形、波浪形或曲線形或任何其他合適之非線性形狀)。圖14至圖16圖解具有形成於該基板102中之至少兩個隔離溝渠114之若干示例性實施例。
據此,當該等隔離溝渠114係藉由熱氧化用一介電材料填充時,該基板之介於各個隔離溝渠114之間之部分115(圖14至圖16)經轉化成氧化物,例如,當該基板係矽時,則該部分115經轉化成二氧化矽,以形成該隔離接頭300之一橋接部分390。在一實施例中,該橋接部分390並不具有一接縫320或一空隙340,因為該基板之介於各個隔離溝渠114之間之整個部分115係轉化成氧化物,如圖11中圖解,圖11顯示圖10中之該隔離接頭300沿線11-11之一截面圖。介於各個溝渠之間之寬度WT經確定使得該整個部分115經轉化成氧化物,同時亦產生允許輕易地進行後續處理之一形貌。若該寬度WT大,則該部分115將不會完全地轉化成氧化物,且該隔離接頭300將不會作為一電絕緣
體,因為剩餘之矽具有導電性。然而,若該寬度WT太小,則氧化物之總量將受限,因此產生導致後續之處理難以進行且使該MEMS裝置弱化之一形貌。
在一實施例中,該懸垂之樑係以使該隔離接頭300之該橋接部分390係鄰近該該樑200之該遠端部分220及該近端部分240之方式形成。例如,在上文圖6H中所述之第四微影步驟中,該光阻劑層160可經圖案化以界定與該隔離接頭之該橋接部分390對準之一樑,且該樑圖案可轉移至該光阻劑層、金屬層及介電層。因此,當該樑200自該基板釋放時(例如,藉由一各向同性矽蝕刻),則該橋接部分390係介於該樑200之該遠端部分220與該樑200之該近端部分240之間。
圖17A至圖17C圖解在製造圖12至圖15中所圖解之一MEMS裝置時形成隔離溝渠且用一介電材料填充該等隔離溝渠之一實施例。如圖17A中所示,例如,使用任何合適之微影技術在一光阻劑106中形成四個溝渠圖案110。該等溝渠圖案110經轉移至該遮罩層104,且接著藉由例如,蝕刻在該基板102中形成該等隔離溝渠114。當俯視時,該等溝渠圖案110可具有一直形或線性形狀且具有凹角側剖面或其他合適之側剖面。在一實施例中,介於各個隔離溝渠114之間之該部分115延伸至各個溝渠114之該底部118-各個溝渠之該底部118係由介於各個溝渠14之間之該部分115分離。此分離可藉由增加該等隔離溝渠114之間之該寬度WT或藉由調整該蝕刻使得該隔離溝渠114之該底部118之
寬度減小而達成。接著,如圖17C中所圖解,藉由熱氧化用一介電材料填充該等隔離溝渠114。該基板102之介於各個隔離溝渠114之間之該等部分115經轉化成二氧化矽,以形成該隔離接頭300之一橋接部分390。由於每個部分115延伸至該等隔離溝渠114之該等底部118,則該橋接部分390沿該隔離接頭300之整個高度延伸,此增加隔離接頭300之總體強度。
在一實施例中,該等隔離溝渠114可垂直於一所形成之樑(例如,圖10中所圖解之該裝置100)之方向。在另一實施例中,該等隔離溝渠114可平行於一形成之樑200(例如,圖12中所圖解之該裝置100)之方向。
在一實施例中,製造具有橋接部分之隔離接頭之方法進一步進一步包括用一填料填充由該介電材料界定之空隙。該填料可為,例如,經摻雜之多晶矽或未經摻雜之多晶矽或任何其他合適之材料,例如,可在該等隔離溝渠114中形成一薄介電層,因此在該溝渠之該等側壁上之該等介電層之間留出一空隙或溝渠。接著可在該等介電側壁之間之該空隙中形成一填料,諸如,多晶矽,以填充該隔離溝渠114之剩餘部分。
除了上述之MEMS之硬體實施案之外,此等MEMS裝置亦可以設置於例如一電腦可用(例如,可讀)媒體中之軟體來體現,該媒體經組態以儲存該軟體(例如,一電腦可讀程式碼)。該程式碼使得促成本發明之實施例,包含本文
所揭示之MEMS裝置之製造。
例如,此可透過使用一般程式化語言(例如,C或C++語言)、硬體描述語言(HDL)(包含Verilog HKL、VHDL、Altera HDL(AHDL)及此類語言),或其他可用之程式化及/或示意性擷取工具(諸如,電路擷取工具)來完成。該程式碼可設置於任何已知之電腦可用媒體中,包含半導體、磁碟、光碟(諸如,CD-ROM(緊湊型唯讀記憶體)、DVD-ROM(數位通用磁碟唯讀記憶體))且作為以一電腦可用(例如,可讀)傳送媒體(諸如,一載波或任何其他媒體,包含數位媒體、光學媒體或類比式媒體)體現之一電腦資料信號。因此,該程式碼可用通信網路(包含網際網路及內部網路)來傳送。應理解,該等以上述之系統及技術完成之功能及/或提供之結構可以程式碼體現且可轉變成硬體而作為MEMS裝置之製造之一部分。
雖然上文已經描述本發明之多個實施例,應理解,該等實施例僅以舉例且並非限制之方式呈現。熟悉相關技術者將理解,在不脫離附加申請專利範圍之精神及範疇之基礎上,可對該等實施例做出形式上及細節上之多種變化。據此,本發明之範圍及範疇不應由上述之示例性實施例限制,而是應僅根據下文之申請專利範圍及其等效範圍而界定。
應瞭解,「實施方式」段落(而非「發明內容」及「發明摘要」段落)係用以解釋申請專利範圍。「發明內容」
及「發明摘要」段落係闡釋發明人所嘗試之本發明之一或多個(但非全部)示例實施例,因此絕非用以限制本發明及所附之申請專利範圍。
100‧‧‧微機電系統裝置
102‧‧‧(矽)晶圓
104‧‧‧氧化物層
106‧‧‧光阻劑
110‧‧‧非線性隔離溝渠圖案
112‧‧‧矽表面
114‧‧‧非線性隔離溝渠
115‧‧‧介於各個隔離溝渠114之間之部分
116‧‧‧溝渠之頂部
118‧‧‧溝渠之底部
120‧‧‧隔離接頭
122‧‧‧介電材料層
124‧‧‧溝渠之側壁
126‧‧‧溝渠之底部
128‧‧‧接縫
130‧‧‧空隙
132‧‧‧凹口
136‧‧‧平坦表面
138‧‧‧介電層
140‧‧‧開口
142‧‧‧光阻劑層
144‧‧‧區域
148‧‧‧金屬層
150‧‧‧光阻劑層
152‧‧‧開口區域
156‧‧‧金屬區域
158‧‧‧金屬區域
160‧‧‧光阻劑層
166‧‧‧樑
168‧‧‧空穴
200‧‧‧樑
220‧‧‧樑200之遠端部分
240‧‧‧樑200之近端部分
300‧‧‧隔離接頭
320‧‧‧接縫
340‧‧‧空隙
360‧‧‧隔離接頭300之第一部分
362‧‧‧隔離接頭300之第三部分
380‧‧‧隔離接頭300之第二部分
382‧‧‧隔離接頭300之第四部分
390‧‧‧橋接部分
H‧‧‧隔離接頭300之高度
L‧‧‧隔離接頭300之長度
W‧‧‧隔離接頭300之寬度
WS‧‧‧區段寬度
WT‧‧‧介於各個溝渠之間之寬度
圖1係具有根據一已知之隔離程序製造之一隔離接頭之一MEMS裝置之一樑之一透視圖。
圖2係圖1之該樑沿線2-2截取之一截面圖。
圖3係具有一拱形隔離接頭之一MEMS裝置之一樑之一透視圖。
圖4係具有一I形隔離接頭之一MEMS裝置之一樑之一透視圖。
圖5係具有一波浪形隔離接頭之一MEMS裝置之一樑之一透視圖。
圖6A至圖6H圖解製造具有一非線性隔離接頭之一MEMS裝置之一示例性方法。
圖7係形成在一基板中之一波浪形隔離溝渠之一透視圖。
圖8係形成於一基板中之一拱形隔離溝渠之一透視圖。
圖9係形成於一基板中之一I形隔離溝渠之一透視圖。
圖10係具有包括一橋接部分之一隔離接頭之一MEMS裝置之一樑之一透視圖。
圖11係圖10之該樑沿線11-11截取之一截面圖。
圖12係具有包括一橋接部分之一隔離接頭之一MEMS裝置之另一樑之一透視圖。
圖13係具有包括一橋接部分之一隔離接頭之一MEMS裝置之另一樑之一透視圖。
圖14係形成於一基板中之兩個線性隔離溝渠之一透視圖。
圖15係形成在一基板中之四個線性隔離溝渠之一透視圖。
圖16係形成於一基板中之兩個T形隔離溝渠之一透視圖。
圖17A至圖17C圖解製造具有包含一橋接部分之一隔離接頭之一MEMS裝置之一示例性方法之一部分。
100‧‧‧微機電系統裝置
200‧‧‧樑
220‧‧‧樑200之遠端部分
240‧‧‧樑200之近端部分
300‧‧‧隔離接頭
320‧‧‧接縫
H‧‧‧隔離接頭300之高度
L‧‧‧隔離接頭300之長度
W‧‧‧隔離接頭300之寬度
WS‧‧‧區段寬度
Claims (29)
- 一種微機電裝置,其包括:一基板;一相對於該基板之一表面懸垂之樑,該樑包括一第一樑部分及一第二樑部分;及介於該第一樑部分與該第二樑部分之間之一隔離接頭,該隔離接頭具有一第一隔離接頭部分、一第二隔離接頭部分及一第一實心橋接部分,該橋接部分係介於該第一隔離接頭部分與該第二隔離接頭部分之間,該第一隔離接頭部分及該第二隔離接頭部分各者具有一接縫。
- 如請求項1之微機電裝置,其中該第一隔離接頭部分及該第二隔離接頭部分各者進一步包括一空隙。
- 如請求項1之微機電裝置,其中該隔離接頭進一步包括具有一接縫及一額外之實心橋接部分之一額外之隔離接頭部分。
- 如請求項1之微機電裝置,其中該第一實心橋接部分係鄰近該第一樑部分及該第二樑部分。
- 如請求項1之微機電裝置,其中該第一隔離接頭部分之該接縫及該第二隔離接頭部分之該接縫係垂直於該樑。
- 如請求項1之微機電裝置,其中該第一隔離接頭部分之該接縫及該第二隔離接頭部分之該接縫係平行於該樑。
- 如請求項1之微機電裝置,其中該第一隔離接頭部分之該接縫及該第二隔離接頭部分之該接縫具有一非線性形狀。
- 如請求項7之微機電裝置,其中該非線性形狀係一T形狀。
- 如請求項1之微機電裝置,其中各個隔離接頭部分包括一介電材料。
- 如請求項9之微機電裝置,其中該介電材料係二氧化矽。
- 如請求項9之微機電裝置,其中該隔離接頭進一步包括位於各個隔離接頭部分之空隙中之一填料。
- 如請求項11之微機電裝置,其中該填料包括經摻雜之多晶矽或未經摻雜之多晶矽。
- 如請求項1之微機電裝置,其中該第一隔離接頭部分及該第二隔離接頭部分各者包括至少兩個接縫。
- 一種製造一微機電裝置之方法,該方法包括:在一基板中形成一非線性隔離溝渠;用一介電材料填充該非線性隔離溝渠;及形成相對於該基板之一表面懸垂之一樑,該樑包括位於該非線性隔離溝渠之一側上之一第一樑部分及位於該非線性隔離溝渠之另一側上之一第二樑部分。
- 如請求項14之製造一微機電裝置之方法,其中用一介電材料填充該非線性隔離溝渠包括使該基板熱氧化。
- 如請求項14之製造一微機電裝置之方法,其中該隔離溝渠具有一拱形狀、一I形狀或一波浪形狀。
- 如請求項14之製造一微機電裝置之方法,其進一步包括用一填料填充由該介電材料界定之一空隙。
- 如請求項17之製造一微機電裝置之方法,其中該填料為經摻雜多晶矽或未經摻雜多晶矽。
- 一種製造一微機電裝置之方法,該方法包括:在一基板中形成一第一隔離溝渠及一第二隔離溝渠;藉由熱氧化該基板用一介電材料填充該第一隔離溝渠及該第二隔離溝渠,藉此該基板之介於該第一隔離溝渠與該第二隔離溝渠之間之一第一部分包括氧化物;及形成相對於該基板之一表面懸垂之一樑,該樑具有位於該第一隔離溝渠及該第二隔離溝渠之一側上之一第一樑部分,且在該第一隔離溝渠及該第二隔離溝渠之另一側上具有一第二樑部分。
- 如請求項19之製造一微機電裝置之方法,其中該第一隔離溝渠及該第二隔離溝渠係垂直於該樑。
- 如請求項19之製造一微機電裝置之方法,其中該第一隔離溝渠及該第二隔離溝渠係平行於該樑。
- 如請求項19之製造一微機電裝置之方法,其進一步包括在該基板中形成一額外之隔離溝渠。
- 如請求項19之製造一微機電裝置之方法,其中該第一隔離溝渠及該第二隔離溝渠具有一非線性形狀。
- 如請求項23之製造一微機電裝置之方法,其中該非線性形狀係一T形狀。
- 如請求項19之製造一微機電裝置之方法,其中該基板之介於該第一隔離溝渠與該第二隔離溝渠之間之該部分係鄰近該第一樑部分且鄰近該第二樑部分。
- 如請求項19之製造一微機電裝置之方法,其進一步包括用一填料填充由該介電材料界定之若干空隙。
- 如請求項26之製造一微機電裝置之方法,其中該填料係經摻雜多晶矽或未經摻雜多晶矽。
- 一種包括一電腦可讀儲存媒體之電腦程式產品,該電腦可讀儲存媒體包含在一計算裝置上執行時定義一微機電裝置之指令,該微機電裝置包括:一基板:一相對於該基板之一表面懸垂之樑,該樑包括一第一樑部分及一第二樑部分;及介於該第一樑部分與該第二樑部分之間之一隔離接頭,該隔離接頭具有一非線性形狀。
- 一種包括一電腦可讀儲存媒體之電腦程式產品,其包括在一計算裝置上執行時界定一微機電裝置之指令,該微機電裝置包括:一基板;一相對於基板之一表面懸垂之樑,該樑包括一第一樑部分及一第二樑部分;及介於該第一樑部分與該第二樑部分之間之一隔離接頭,該隔離接頭包括一第一隔離接頭部分、一第二隔離接頭部分及一實心橋接部分,該橋接部分係介於該第一隔離接頭部分與該第二隔離接頭部分之間,該第一隔離接頭部分及該第二隔離接頭部分各者具有一接縫。
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