專利名稱：電子機械裝置和其生產(chǎn)方法
背景技術(shù)：
電子機械裝置，例如，微電子機械系統(tǒng)(MEMS)裝置包括超小的機械組件。
某些MEMS裝置，例如，薄膜腔聲諧振器(FBAR)射頻(RF)過濾器，包括連接基底例如硅基底的膜。一個或多個腔形成在基底中，例如，為了允許膜的運動自由度和/或減少工作期間射頻能量的損失。
用于生產(chǎn)這種MEMS裝置的傳統(tǒng)方法包括在基底頂部沉淀膜和/或其它層，接著在基底中形成腔。因為膜和/或其它層遮掩了通向基底的入口，所以裝置中可建立釋放孔，以便通過干或濕蝕刻工藝允許噴射蝕刻材料，從而在基底中形成腔。
因而，腔可例如通過釋放孔與MEMS裝置周圍的環(huán)境流體連通，例如，在封裝MEMS裝置之前。這導致腔的污染和/或膜的粘附，也就是說，膜粘附腔的表面，例如，由于濕蝕刻工藝和/或環(huán)境濕度。
腔的污染和/或膜的粘附影響MEMS裝置的工作。


本發(fā)明的主題在說明書的結(jié)論部分特別地指出且清楚地聲明。然而，本發(fā)明既涉及結(jié)構(gòu)，也涉及工作方法，在閱讀附圖時參考下面詳細的說明可更好地理解本發(fā)明以及其特征和優(yōu)勢，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的微電子機械系統(tǒng)(MEMS)裝置的示意圖2是描述用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的MEMS裝置的方法的示意流程圖；和
圖3A-3I是在圖2方法中不同階段的MEMS裝置的示意圖。
應意識到，為了簡單和清楚的闡述，圖中所示的元件不必按比例繪制，例如，為了清楚，一些尺寸的元件相對于其它元件可能被放大。此外，只要認為適當，附圖標記可在附圖中重復，以便指示相應或類似的元件。
具體實施例方式在下面的詳細說明中，闡述了許多細節(jié)，以便提供對本發(fā)明徹底的理解。然而，應理解熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可在沒有這些細節(jié)的情況下實踐。在其它情況下，眾所周知的方法、程序、組件和電路沒有詳細描述，以免使本發(fā)明不清楚。
盡管本發(fā)明的一些示例性實施例涉及微電子機械系統(tǒng)(MEMS)裝置，但熟悉本領(lǐng)域的人員應意識到本發(fā)明的各個方面可應用到任何其它電子機械裝置，例如，納電子機械系統(tǒng)(NEMS)裝置。
盡管本發(fā)明在這方面不受限制，此處使用的術(shù)語″MEMS裝置″理解為包括其他事物中任何適當?shù)奈㈦娮訖C械系統(tǒng)裝置，例如，薄膜腔聲諧振器(FBAR)過濾器，F(xiàn)BAR射頻(RF)過濾器，RF開關(guān)，可變電抗器，可調(diào)諧電容器，或任何其它MEMS裝置，只要它與應用本發(fā)明的原理有關(guān)。盡管本發(fā)明的示例性實施例包括FBAR RF過濾器，但是此處它僅作為將本發(fā)明的原理應用到MEMS裝置的示例來介紹；本發(fā)明在這方面不受限制，它的原理可應用于其它適當?shù)腗EMS裝置。
應意識到此處使用的術(shù)語″頂部″和″底部″僅用于示例性目的，以便闡明某些元件的相對定位或位置，和/或指示第一和第二元件。此處使用的術(shù)語″頂部″和″底部″未必指示″頂部″組件沿著這種方向位于″底部″組件上方，和/或組件可在空間中倒轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、移動，沿著對角線方向或位置放置，水平或垂直地放置，或者做類似的修改。
應意識到此處使用的術(shù)語″密封腔″涉及被隔離的腔，也就是說，與環(huán)境流體不連通，例如，環(huán)境包含腔的元件周圍的空氣，以致密封腔中的任何內(nèi)容都不與環(huán)境直接接觸。
參考圖1，圖1示意地闡明根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的MEMS裝置100。
根據(jù)本發(fā)明的一些示例性實施例，裝置100可用作例如FBAR射頻濾波器，正如本領(lǐng)域中已知的。裝置100包括膜112，該膜連接支撐結(jié)構(gòu)101，該支撐結(jié)構(gòu)包括至少一個密封腔116，如下文詳細所述。
根據(jù)本發(fā)明的一些示例性實施例，裝置100進一步包括一個或多個底部導體106，該底部導體連接膜112和/或支撐結(jié)構(gòu)101。裝置100還包括一個或多個頂部導體110，該頂部導體連接膜112。可選擇地，裝置100包括一個或多個晶片通路108。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，支撐結(jié)構(gòu)101包括蓋層114，該蓋層具有連接膜112的第一表面，例如，頂部表面107和連接基部結(jié)構(gòu)103的第二表面，例如，底部表面109。密封腔116可密封在表面109和基部結(jié)構(gòu)103之間。
根據(jù)本發(fā)明的一些示例性實施例，基部結(jié)構(gòu)103包括兩個或更多的突起104，該突起連接基礎(chǔ)基底102，并分離基礎(chǔ)基底102和蓋層114?；A(chǔ)基底103可由任何適當?shù)牟牧闲纬?，例如半導體材料，例如，硅。突起104可由任何適當?shù)牟牧闲纬?，例如絕緣材料，例如，二氧化硅。盡管本發(fā)明在這方面不受限制，但在本發(fā)明的示例性實施例中突起104具有在0.05和10微米之間的厚度。
根據(jù)其它實施例，基礎(chǔ)基底102和突起104例如可由硅樹脂整體形成。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，膜112可由任何適當?shù)牟牧闲纬桑?，氮化鋁，其適合于FBAR裝置，或者任何其它壓電材料，例如，氧化鋅，或者任何其它適當?shù)牟牧?。盡管本發(fā)明在這方面不受限制，但在本發(fā)明的示例性實施例中膜112具有在0.05和100微米之間的厚度。此外，在本發(fā)明的實施例中，膜112可構(gòu)造為任何適當?shù)男螤罨蛘咝问剑砂ǜ鶕?jù)特定實現(xiàn)和/或設(shè)計要求的任何適當?shù)慕M件。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，蓋層114可由選擇性滲透材料形成，例如，氮化鋁，其在預定情況下僅對某些材料可滲透，例如，如下所述。
根據(jù)本發(fā)明的一些示例性實施例，蓋層114可由壓電材料形成，例如，氮化鋁或者氧化鋅，類似于膜112的材料。然而，根據(jù)其它實施例，蓋層114可由類似于或者不同于膜112材料的任何其它適當?shù)牟牧闲纬伞?br> 導體106和/或110可由任何適當?shù)膫鲗Р牧闲纬?，例如，鋁。在本發(fā)明的實施例中，例如，導體106和/或110使用電接觸(未顯示)、通路108和/或其它傳導元件(未顯示)將裝置100電連接到裝置的其它組件和/或電路、和/或合并到裝置100中的系統(tǒng)。通路108包括任何適當?shù)膫鲗罚?，金屬通路?br> 熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員應意識到，在本發(fā)明的示例性實施例中，密封腔116可被隔離，也就是說，與環(huán)境流體不連通，例如，裝置101周圍的環(huán)境。
相應地，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員應意識到，與傳統(tǒng)的未密封腔相反，本發(fā)明可保護腔116不受環(huán)境的不希望條件的影響，例如，濕度，傳統(tǒng)的腔例如通過一個或多個釋放孔與環(huán)境流體連通。
熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員還意識到，盡管參考圖1示意圖的上述說明描述了大致呈平面的MEMS裝置和/或大致彼此平行放置的組件，但本發(fā)明在這方面不受限制。本發(fā)明的實施例包括不呈平面的MEMS裝置，和/或彼此不平行或者大致平行的組件。
參考圖2，其示意地闡明用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的MEMS裝置的方法的流程圖，例如，裝置100(圖1)，參考圖3A-3I，其示意地闡明圖2方法中的示例性階段和對理解該方法有用的示例性組件。
盡管本發(fā)明在這方面不受限制，但此處使用的涉及物品的術(shù)語″生產(chǎn)″可理解為包括其中制造或者裝配該物品，提供預加工物品，或者加工部分形成的物品。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，該方法包括生產(chǎn)基部結(jié)構(gòu)，該基部結(jié)構(gòu)包括一個或多個凹槽，如圖2的方框202所示。如圖3A所示，根據(jù)本發(fā)明的一些示例性實施例，基部結(jié)構(gòu)242包括一個或多個凹槽245，該凹槽在例如由二氧化硅形成的兩個或更多突起243之間形成，該突起連接基礎(chǔ)基底244，該基礎(chǔ)基底例如由半導體材料形成，例如，硅。生產(chǎn)該基部結(jié)構(gòu)包括例如使用本領(lǐng)域中已知的任何適當?shù)姆椒?，例如，等離子增強化學氣相淀積(PECVD)方法或者濺射方法，在基礎(chǔ)基底244上淀積一層例如硅樹脂氧化物。生產(chǎn)該基部結(jié)構(gòu)還包括使用本領(lǐng)域中已知的任何材料移除辦法，例如，任何適當?shù)墓饪毯?或蝕刻工藝，例如，干蝕刻工藝，形成凹槽245。
如圖2的方框204所示，該方法還包括例如使用本領(lǐng)域中已知的適當?shù)男抗に囋诨拷Y(jié)構(gòu)上淀積一層犧牲材料。根據(jù)本發(fā)明的一些示例性實施例，該犧牲材料包括UnityTM的犧牲聚合體，該犧牲聚合體可從美國俄亥俄州的Promerus Electronic Materials公司獲得，或者任何其它適當?shù)臓奚牧?，例如，聚合體。如圖3B所示，上述操作所得到的部分250包括一層251的犧牲材料，該犧牲材料填滿凹槽245。層251額外覆蓋至少一些突起243。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，該方法還包括執(zhí)行溶劑閃蒸工藝，該溶劑閃蒸工藝包括，例如，將部分250放置在電爐上，加熱部分250大約5秒達到大約100℃的溫度。該方法還包括執(zhí)行例如本領(lǐng)域中已知的固化工藝，以便防止層251被氧化。該固化工藝包括，例如，在N2環(huán)境中加熱部份250大約兩小時達到大約300℃的溫度。
如圖2的方框206所示，該方法進一步包括例如使用本領(lǐng)域中已知的任何適當?shù)膾伖廪k法移除突起243上方層251的超出部分。如圖3C所示，上述操作所得到的部分255包括基部結(jié)構(gòu)242，該基部結(jié)構(gòu)具有大致被犧牲材料填滿的凹槽245，以及具有部分255的頂部表面256，該頂部表面上大致沒有犧牲材料。
如圖2的方框208所示，該方法例如使用本領(lǐng)域中已知的適當?shù)矸e工藝繼續(xù)在部分255上淀積蓋層。根據(jù)本發(fā)明的一些示例性實施例，該蓋層可由大致不滲透的材料形成，該材料在預定情況下選擇性地對犧牲材料可滲透，例如，如下所述的溫度和/或壓力下。例如，該蓋層可由氮化鋁或者氧化鋅形成。如圖3D所示，上述操作所得到的部分260包括連接突起243的蓋層261，以致該犧牲材料密封在層261和基部結(jié)構(gòu)242之間。
如圖2的方框210所示，該方法繼續(xù)移除密閉在層261和基部結(jié)構(gòu)242之間的犧牲材料。在本發(fā)明的示例性實施例中，移除犧牲材料包括使至少一部分犧牲材料滲透通過選擇性可滲透的蓋層261。盡管本發(fā)明在這方面不受限制，但使至少一部分犧牲材料滲透通過蓋層包括例如加熱部分260，例如，部分260放置在熔爐中，其溫度適合于將犧牲材料轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)形式，例如，本領(lǐng)域已知的氮或者氫石英管熔爐。例如，如果使用UnityTM400犧牲聚合體，則部分260加熱到大約400℃的溫度。例如，如果使用不同的犧牲材料、蓋層和/或基礎(chǔ)基底，應意識到可執(zhí)行任何其它適當?shù)霓k法以便移除至少大部分犧牲材料。如圖3E所示，上述操作所得到的支撐結(jié)構(gòu)265包括密封在蓋層261和基部結(jié)構(gòu)242之間的一個或多個密封腔262。
如圖2的方框212所示，該方法繼續(xù)在支撐結(jié)構(gòu)265的頂部表面272上形成至少一個底部導體271。形成該至少一個導體包括使用本領(lǐng)域中已知的任何淀積和/或圖案形成方法，例如，濺射、蝕刻和/或光刻。如圖3F所示，上述操作所得到的部分270包括連接表面272的至少一個導體271。
如圖2的方框214所示，該方法繼續(xù)將膜276施加到表面272。膜可使用本領(lǐng)域已知的任何淀積和/或圖案形成方法施加。如圖3G所示，上述操作所得到的部分275包括連接表面272的膜276。
如圖2的方框216所示，該方法繼續(xù)在膜276的表面281上形成至少一個頂部導體278。至少一個導體可使用本領(lǐng)域已知的任何淀積和/或圖案形成方法形成，例如，濺射、蝕刻和/或光刻。如圖3H所示，上述操作所得到的部分280包括連接膜276的至少一個導體278。
如圖2的方框218所示，該方法例如使用本領(lǐng)域中已知的任何適當?shù)姆椒ɡ^續(xù)在膜276中建立至少一個通路289。根據(jù)一些示例性實施例，例如，在建立通路289之后，一個或多個導體291可在導體278上和/或在表面281上形成。如圖3I所示，上述操作所得到的MEMS裝置290包括導體271、278和/或29，例如，該導體至少部分連接膜276。
應意識到密封腔262與裝置290周圍的環(huán)境隔離。
應注意到本發(fā)明的實施例包括單元和/或子單元，它們可以彼此分離或者結(jié)合在一起，可使用本領(lǐng)域中已知的特殊、通用或者普遍的裝置實現(xiàn)。
雖然此處闡明和描述了本發(fā)明的某些特征，但熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能想到許多修改、替換、改變和同等物。因而，應理解后附的權(quán)利要求書用于覆蓋落入本發(fā)明真正精神范圍內(nèi)的所有這些修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括基部結(jié)構(gòu)；和蓋層，該蓋層連接所述基部結(jié)構(gòu)的頂部表面，能支撐電子機械裝置的一個或多個元件，其中，封在所述基部結(jié)構(gòu)和所述蓋層之間的一個或多個腔與外界環(huán)境隔離。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述基部結(jié)構(gòu)包括連接基礎(chǔ)基底的一個或多個突起，其中所述一個或多個腔密封在所述蓋層、所述基礎(chǔ)基底和所述突起之間。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述一個或多個突起包含絕緣材料。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述基礎(chǔ)基底包括半導體材料。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述一個或多個元件包括膜。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述膜包括壓電材料。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述膜包括氮化鋁。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述蓋層包括選擇性滲透材料。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，當遇到預定情況時，所述選擇性滲透材料是可滲透的。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述蓋層包括壓電材料。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述蓋層包括氮化鋁。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，包括薄膜腔聲諧振器過濾器。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電子機械裝置包括微電子機械系統(tǒng)裝置。
14.一種微電子機械系統(tǒng)裝置，包括膜，該膜連接具有一個或多個密封腔的支撐結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)包括基部結(jié)構(gòu)；和蓋層，該蓋層具有連接所述基部結(jié)構(gòu)的第一側(cè)和連接所述膜的第二側(cè)；基部結(jié)構(gòu)，該基部結(jié)構(gòu)連接所述蓋層的第二側(cè)，其中，所述一個或多個密封腔封在所述基部結(jié)構(gòu)和所述蓋層之間。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述基部結(jié)構(gòu)包括連接基礎(chǔ)基底的一個或多個突起，其中所述一個或多個腔封在所述蓋層、所述基礎(chǔ)基底和所述突起之間。
17.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述蓋層包括壓電材料。
18.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述蓋層包括選擇性滲透材料。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，當遇到預定情況時，所述選擇性滲透材料是可滲透的。
20.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述膜包括壓電材料。
21.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述膜包括氮化鋁。
22.一種方法，包括生產(chǎn)具有一個或多個凹槽的基部結(jié)構(gòu)；將一層犧牲材料施加到所述基礎(chǔ)基底上，以便填滿一個或多個所述凹槽；施加蓋層，以便覆蓋所述凹槽中的犧牲材料；移除填滿所述凹槽的至少一部分犧牲材料；和在所述蓋層上施加電子機械裝置的一個或多個元件。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述移除步驟包括促使至少一部分所述犧牲材料滲透通過所述蓋層。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述促使步驟包括加熱所述犧牲材料。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，生產(chǎn)所述基部結(jié)構(gòu)的步驟包括在基礎(chǔ)基底上施加一個或多個突起。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述犧牲材料包括犧牲聚合體。
27.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述一個或多個元件包括膜。
28.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述一個或多個元件包括至少一個導體。
29.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述電子機械裝置包括微電子機械系統(tǒng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供電子機械裝置，例如，微電子機械系統(tǒng)(MEMS)裝置，例如低損耗的薄膜腔聲諧振器(FBAR)過濾器，和生產(chǎn)該裝置的方法。為了避免膜的腔的污染，該污染影響MEMS裝置的工作，本發(fā)明涉及MEMS薄膜腔聲諧振器，其包括基部結(jié)構(gòu)(102)，膜(112)和蓋層(114)，該蓋層具有連接所述基部結(jié)構(gòu)的第一側(cè)和連接所述膜的第二側(cè)，其特征在于，一個或多個密封腔(116)密封在所述基部結(jié)構(gòu)和所述蓋層之間。
文檔編號H03H3/007GK1938945SQ200580010349
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者E·金斯伯格, A·塔拉萊夫斯基, E·巴－薩德 申請人:英特爾公司