在微機(jī)電系統(tǒng)感測(cè)器中黏滯力減少的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]無(wú)
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明的各種實(shí)施例和方法大體上涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置，且尤其涉及具有減少的黏滯力的MEMS裝置。
[0003]緩沖塊通常用于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置中。通常包含移動(dòng)部分的MEMS裝置的已知問題是，當(dāng)致動(dòng)器與另一表面接觸時(shí)，在沖擊或甚至正常操作期間，所述致動(dòng)器常常經(jīng)歷剝落。這顯然導(dǎo)致所不希望的性能和可能較短的使用壽命。緩沖塊已經(jīng)在歷史上用于幫助減少M(fèi)EMS裝置所經(jīng)受的影響。
[0004]用于MEMS裝置/感測(cè)器中的緩沖塊可以有效地限制MEMS致動(dòng)器的行進(jìn)距離。然而，常常用于形成緩沖塊的介電材料的使用在其電場(chǎng)中引入充電和干擾，使得MEMS致動(dòng)器漂移或不穩(wěn)定地響應(yīng)且甚至可能導(dǎo)致電短路。
[0005]因此，需要可靠的MEMS裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的方法包含通過為在緩沖塊上收集的電荷提供導(dǎo)電路徑來(lái)減少M(fèi)EMS裝置的黏滯力，所述緩沖塊形成于襯底上。所述緩沖塊通過在所述襯底上沉積且圖案化介電材料形成，且導(dǎo)電路徑由沉積在所述緩沖塊上的第一導(dǎo)電層提供。
[0007]可以通過參考說(shuō)明書的其余部分和附圖來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)本文中揭示的特定實(shí)施例的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步理解。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1示出MEMS裝置100的截面視圖的實(shí)施例。
[0009]圖2示出具有絕緣緩沖塊的MEMS裝置200的截面視圖的另一實(shí)施例。
[0010]圖3示出具有在襯底上的緩沖塊的MEMS裝置300的截面視圖的另一實(shí)施例。
[0011]圖4示出緩沖塊的截面視圖的又另一個(gè)實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在所描述的實(shí)施例中，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是指使用類半導(dǎo)體過程制造且顯示例如移動(dòng)或變形的能力的機(jī)械特性的一類結(jié)構(gòu)或裝置。MEMS常常但并不總是與電信號(hào)交互。MEMS裝置包含但不限于陀螺儀、加速度計(jì)、磁力計(jì)和壓力感測(cè)器。包含MEMS結(jié)構(gòu)的硅晶片被稱作MEMS晶片。
[0013]在所描述的實(shí)施例中，MEMS裝置可以指實(shí)施為微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置。MEMS結(jié)構(gòu)可以指可以是較大MEMS裝置的部分的任何特征。
[0014]如本文中所使用，“黏滯力”是所不希望的情況，所述情況在表面粘著力高于MEMS結(jié)構(gòu)或MEMS裝置的機(jī)械復(fù)原力時(shí)出現(xiàn)。黏滯力被認(rèn)為常常發(fā)生在其中具有極為接近的面積的兩個(gè)表面進(jìn)行接觸的情況中。在宏觀和微觀粗糙度水平處的接觸面積越大，黏滯力的風(fēng)險(xiǎn)就越大。在微觀水平處，軟材料可能變形，從而有效地增加接觸面積。表面可能無(wú)意地由包含振動(dòng)、沖擊和表面張力外部環(huán)境力引至接觸，所述外部環(huán)境力在常常用于微制造過程的犧牲釋放步驟期間存在。兩個(gè)表面的粘著可能發(fā)生，從而導(dǎo)致所不希望的黏滯力。
[0015]在以下描述中，本發(fā)明的方法包含通過為在形成于半導(dǎo)體襯底上的緩沖塊上收集的電荷提供導(dǎo)電路徑來(lái)減少M(fèi)EMS裝置的黏滯力，其中所述緩沖塊通過在半導(dǎo)體襯底上沉積且圖案化介電材料形成，并且此外其中所述導(dǎo)電路徑由沉積在緩沖塊上的第一導(dǎo)電層提供。
[0016]除非上下文另外明確規(guī)定，否則如在本文中的描述中和貫穿所附權(quán)利要求書所使用，“一(a)”、“一(an)”和“所述”包含復(fù)數(shù)個(gè)參考物。并且，除非上下文另外明確規(guī)定，否則如在本文中的描述中和貫穿所附權(quán)利要求書所使用，“在…中(in) ”的含義包括“在…中(in)”和“在…上(on)”。
[0017]盡管已關(guān)于其特定實(shí)施例描述說(shuō)明書，但是這些特定實(shí)施例僅是說(shuō)明性的而非限制性的。
[0018]本發(fā)明的特定實(shí)施例和方法揭示:將保形導(dǎo)電涂層的薄層涂覆在介電材料上；形成導(dǎo)電(泄漏)路徑以減少介電材料上的電荷。另外，經(jīng)涂覆的緩沖塊可以與功能電極絕緣以防止短路。具有與MEMS致動(dòng)器相同極性的電壓電位可以施加在經(jīng)涂覆的緩沖塊上以同時(shí)抑制充電且防止短路。
[0019]圖1示出MEMS裝置100的截面視圖的實(shí)施例。MEMS裝置100示出為包含襯底102、MEMS致動(dòng)器101和支座106。另外包含在MEMS裝置100中的是形成于襯底102的頂部上的電極103，在所述電極的頂部上形成緩沖塊104。緩沖塊104通過在電極103的頂部上沉積介電材料層且在電極103的頂部上進(jìn)行圖案化形成。如圖1中所示，緩沖塊104在MEMS致動(dòng)器101下面形成。另外示出為包含在MEMS裝置100中的是保形地涂覆在緩沖塊104的頂部上的導(dǎo)電材料層105。以此方式，導(dǎo)電材料層105圍封每個(gè)緩沖塊。緩沖塊104因此由導(dǎo)電材料層105和電極103圍封。電極103通常是導(dǎo)電層。應(yīng)注意，電極103通常被稱為“底部電極”。
[0020]在操作中，MEMS致動(dòng)器101相對(duì)于緩沖塊104上下移動(dòng)且同時(shí)傾斜。這響應(yīng)于MEMS裝置100的移動(dòng)而發(fā)生。緩沖塊104用以防止或減少與襯底102或電極103進(jìn)行接觸的MEMS致動(dòng)器101的影響。也就是說(shuō)，緩沖塊104充當(dāng)MEMS致動(dòng)器101的機(jī)械擋塊。支座106界定在MEMS致動(dòng)器101和襯底102之間的間隙。
[0021]在一些實(shí)施例中，襯底102是CMOS襯底等半導(dǎo)體襯底，且在一些其它實(shí)施例中它是不同且合適的類型的襯底。在一些實(shí)施例中，襯底102包含電氣組件，例如但不限于，電極、連接器、電阻器、電容器以及晶體管。在一些實(shí)施例中，所述緩沖塊104的介電材料層由以下材料制成:二氧化硅(Si02)、氮化硅(Si3N4)、氧化鋁(A1203)、氮化鋁(A1N)或其它介電材料。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電材料層105由以下材料制成:氮化鈦(TiN)、尖晶石鈦酸鋰(Li4Ti5012)、二氧化鈦(Ti02)、類金剛石碳(DLC)或其它合適的導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料在其中襯底102是CMOS襯底的情況下是CMOS相容的導(dǎo)電材料。
[0022]使用介電材料形成靜電MEMS裝置(例如裝置100)中的緩沖塊不當(dāng)?shù)貙?dǎo)致電荷在介電層的電場(chǎng)中累積和發(fā)射。這導(dǎo)致MEMS致動(dòng)器(例如MEMS致動(dòng)器101)的漂移或不穩(wěn)定反應(yīng)。將導(dǎo)電材料層105涂覆在介電材料上有效地屏蔽電荷，由此抑制導(dǎo)電路徑的充電效應(yīng)。在圖1中，導(dǎo)電路徑是在緩沖塊104的電場(chǎng)中的電荷行進(jìn)到電極103的路徑。這有利地允許從緩沖塊104到電極103的泄漏。
[0023]在一些實(shí)施例中，并非所有緩沖塊104都涂覆有導(dǎo)電材料層105。在后一種情況下，舉例而言，緩沖塊放置在其中MEMS致動(dòng)器101可能與襯底102或電極接觸的某些位置中。在一些實(shí)施例中，緩沖塊104的一部分覆蓋有導(dǎo)電材料層105