发明名称 互补金氧半导体为基底之微机电变容器
摘要 此处描述一微机电系统(MEMS)之可变电容器。其中,在同一基质上同时装设有相反极性之各可移动梳状电极(movable comb electrodes of opposing polarity),且系独立地被启动。此电极以交叉方式(interdigitated)形成以得到最大的电容量,MEMS可变电容器所包含CMOS制造步骤,再加上于承受应力最大的区域选择性地使用弹性材料,以确保变容器不会因应力而导致失效,而使得介电材料从传导元件上脱离。利用位于导孔间之弹性材料之CMOS制造过程,使得总体侧壁(sidewall)区域增加,而提高电容量密度。
申请公布号 TWI373847 申请公布日期 2012.10.01
申请号 TW094119604 申请日期 2005.06.14
申请人 万国商业机器公司 发明人 阿尼欧K 钦莎金迪;亨利 D 舒纽曼
分类号 H01L29/96 主分类号 H01L29/96
代理机构 代理人 蔡玉玲 台北市大安区敦化南路2段218号5楼A区
主权项 一种制造一微机电系统(MEMS)可变电容器之方法,该方法包含下列各步骤:(a)于一基质上沉积一第一介电层,该第一介电层内具有至少一被蚀刻之空腔(cavity etched therein);(b)藉由填满金属且平坦化该至少一空腔后,形成一启动电极;(c)于该第一介电层上沉积一第二介电层,且于其中蚀刻至少一个空腔;(d)利用一牺牲材料(sacrificial material)填满且平坦化位于该第二介电层之至少一空腔;(e)于该第二介电层上沉积一第三介电层,且于其中蚀刻至少一个空腔;(f)藉由填满金属且平坦化位于该第三介电层之该空腔后,形成一接地电极(ground plane electrode);(g)于该第三介电层上方形成复数个经由复数个导孔(conductive vias)相连接之金属导线(metal lines);(h)在该导孔之间植入一弹性材料;以及(i)选择性的移除位于该金属导线及该接地电极周围之该第二与该第三介电材料,且蚀刻该牺牲材料。如请求项1所述之方法,其中该等步骤(g)与(h)更包含下列各步骤:于该第三介电层之该接地电极之上形成该导孔:蚀刻围绕于该导孔之介电材料;沉积该弹性材料于分离该导孔之间隔中;以及平坦化该弹性材料。如请求项1所述之方法,其中该步骤(g)与(h)更包含下列步骤:于沉积于该第三介电层之上之一第四介电层中蚀刻一空腔;于该被蚀刻之空腔中沉积该弹性材料;以及于该弹性材料中形成该导孔。如请求项1所述之方法,其中其中该步骤(g)与(h)更包含下列步骤:于该第三介电层之上沉积该弹性材料;于该弹性材料上沉积一第四介电层;在该第四介电层与该弹性材料中,蚀刻该导孔;在该第四介电层中蚀刻至少一空腔以暴露该导孔;以及利用一导体材料填满该第四介电层中至少一空腔,并平坦化该第四介电层与该导体材料。如请求项4所述之方法,进一步更包含了利用一阻隔材料充作该至少一空腔之里衬之步骤。如请求项1所述之方法,其中该启动电极与该接地电极间系利用一空气间隔(air gap)加以分隔。如请求项1所述之方法,其中位于该启动电极与该接地电极间之一电压,于该接地电极与该金属导线间产生一吸引力,使得该接地电极对该启动电极产生相对运动。如请求项1所述之方法,其中该导孔间藉由该弹性材料加以分隔。如请求项1所述之方法,其中该步骤(d)更包含下列步骤:(d1)于该平坦化之牺牲材料上方沉积一绝缘层;以及(d2)于该启动电极上方沉积一绝缘层。如请求项9所述之方法,其中该绝缘层系由选自由SiN,SiO2以及SiCN所组成之群中的一介电材料所制成。如请求项1所述之方法,其中该接地电极与该金属导线之至少一端被介电材料所固定(anchored)。如请求项9所述之方法,其中该第二介电层系选自由SiO2、卤化SiO2、以及SiCOH所组成的群。如请求项5所述之方法,其中该接地电极与金属导线依照位于该金属导线内之一压力梯度而向上或向下卷曲。如请求项13所述之方法,其中在该金属导线内之该压力梯度包含下列步骤:(a)改变该金属导线之一沉积条件;(b)控制该沉积条件以及围绕于该第四介电层中至少一空腔周围之阻隔材料之成分;(c)改变该阻隔材料之一厚度;以及(d)改变位于该牺牲材料上方之该第四介电层以及位于该导孔间的该弹性材料的沉积条件。如请求项14所述之方法,其中在该金属导线包含由选自由TaN、Ta、TiN、W以及铜所组成之群之至少一材料所制成。
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