微电子机械系统（MEMS）结构和设计结构技术方案

本发明专利技术公开微电子机械系统（MEMS）结构、制造方法和设计结构。该方法包括：通过使至少在微电子机械系统（MEMS）梁之上和之下的钨材料和半导体材料两者排出以在MEMS梁之上形成上腔体结构和在MEMS梁之下形成下腔体结构，来形成MEMS梁结构。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开微电子机械系统（MEMS）结构、制造方法和设计结构。该方法包括：通过使至少在微电子机械系统（MEMS）梁之上和之下的钨材料和半导体材料两者排出以在MEMS梁之上形成上腔体结构和在MEMS梁之下形成下腔体结构，来形成MEMS梁结构。【专利说明】微电子机械系统（MEMS)结构和设计结构
本专利技术涉及半导体结构和制造方法，更具体地涉及微电子机械系统(MEMS)结构、 制造方法和设计结构。
技术介绍
在集成电路中使用的集成电路开关可以由固态结构(例如，晶体管）或无源线 (MEMS)形成。MEMS开关由于其几乎理想的隔离及其低插入损耗（S卩，电阻）而通常被利用， 这样的隔离是在它们用于功率放大器（PA)的模式切换的无线电应用的关键要求。MEMS开 关可以用于主要是模拟和混合信号应用的各种应用中。一个这样的示例是包含为每一个广 播模式调谐的电路系统和功率放大器（PA)的蜂窝电话芯片。在芯片上的集成开关将会把 PA连接到适当的电路系统，从而不需要每个模式一个PA。 取决于特定的应用和工程标准，MEMS结构可以有许多不同的形式。例如，MEMS 可以用悬臂结构的形式来实现。在悬臂结构中，通过施加电压，向着固定电极拉悬臂(悬 浮电极)。通过静电力将悬浮电极拉到固定电极所需的电压被称为吸合电压（pull-in voltage)，该吸合电压取决于包括悬浮电极的长度、悬浮和固定电极之间的间距或间隙、以 及作为材料及其厚度的函数的悬浮电极的弹簧常数的若干参数。可替换的MEMS结构是两 端被固定到晶片的桥。 MEMS可以使用许多不同的工具用大量的方法来制造。但是，通常，使用各方法和工 具来形成具有微米级的尺寸的小结构，其中，开关尺寸为约5微米厚、50微米宽和200微米 长。此外，从集成电路（1C)技术采用了用于制造 MEMS的许多方法（S卩，技术)。例如，几乎 所有的MEMS被构建在晶片上，并且，在通过对晶片的顶面的光刻处理图案化的薄膜材料中 实现。特别地，MEMS的制造使用三个基本的组成块：（i)在衬底上沉积薄膜材料；（ii)通过 光刻成像在膜的顶面上施加图案化掩模；以及（iii)对于掩模选择性地蚀刻膜。 例如，在MEMS悬臂型开关中，通常使用一系列的常规光刻、蚀刻和沉积处理来制 造固定电极和悬浮电极。在一个示例中，在形成悬浮电极之前，在MEMS结构下沉积牺牲材 料(例如，硅）层，以形成腔体，形成MEMS悬浮电极，并且在MEMS结构之上沉积硅以形成腔 体。使用MEMS之上的腔体来支持帽或盖(例如，Si0 2/SiN圆顶）的形成，以密封MEMS结构。 但是，这样造成了几个缺点。例如，虽然硅是良好的牺牲材料，所以PVD硅具有差的共形性 和慢的生产能力；而CVD硅具有阻止排出（venting)的氧或其它杂质，并且也可能具有差的 粘附性。使用硅材料还可能导致底切、盖钉扎或摩擦，以及增加接触力的需要。 因此，本领域中存在克服上述缺陷和局限性的需要。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面，一种方法，包括：通过使至少在微电子机械系统(MEMS)梁 之上和之下的钨材料和半导体材料两者排出以在MEMS梁之上形成上腔体结构和在MEMS梁 之下形成下腔体结构，来形成MEMS梁结构。 在本专利技术的另一个方面，一种形成微电子机械系统(MEMS)梁的方法，包括：在衬 底上形成布线层；在衬底之上形成第一钨材料；在第一钨材料之上形成第一硅材料；在第 一硅材料之上形成MEMS梁；通过MEMS梁形成通孔，以露出第一硅材料；在MEMS梁之上和在 通孔内形成第二硅材料，以接触第一硅材料的露出部分；在第二硅材料上形成第二钨材料； 在第二鹤材料之上形成盖；在盖中形成至少一个排出孔（vent hole),露出至少第二娃材料 的一部分；使第一钨材料和第二钨材料以及第一硅材料和第二硅材料排出，以分别在MEMS 梁周围形成上腔体和下腔体；以及密封所述至少一个排出孔。 在本专利技术的另一个方面，一种结构包括鹤材料在腔体内突出（extruding)的腔体 结构和通过用排出处理去除硅材料形成的凹部。 在本专利技术的另一个方面，提供一种设计结构，该设计结构在用于设计、制造或测试 集成电路的机器可读存储介质中被有形地实施。该设计结构包括本专利技术的结构。在另外的 实施例中，一种在机器可读数据存储介质上实施的硬件描述语言（HDL)设计结构包括当在 计算机辅助设计系统中处理时产生微电子机械系统（MEMS)结构的机器可执行表示的元件， 该元件包括本专利技术的结构。在另外的实施例中，为了产生微电子机械系统(MEMS)结构的功 能设计模型，提供一种计算机辅助设计系统中的方法。所述方法包括产生微电子机械系统 (MEMS)结构的结构元件的功能表示。 更具体地，在本专利技术的实施例中，在用于产生MEMS结构的功能设计模型的计算机 辅助设计系统中提供一种方法，该方法在有形可读介质上被实施，并且当在计算装置上执 行时产生下述功能表示：具有从其延伸通过的至少一个通孔的MEMS梁；在MEMS梁之下的 分层结构，该分层结构包括在下面形成有硅材料层的钨材料层；在MEMS梁之上的分层结 构，该分层结构包括在与MEMS梁之下的硅材料接触的所述至少一个通孔内的硅材料层和 在其上的钨材料；在MEMS梁之上的分层结构之上形成的盖；以及通过用盖中的至少一个排 出孔将分层结构排出而形成的下腔体和上腔体。 【专利附图】【附图说明】 在下面的参照通过本专利技术的示例性实施例的非限制性示例说明的多个附图的详 细描述中描述本专利技术。 图1至5示出根据本专利技术的各方面的结构和相应的处理步骤； 图6示出根据本专利技术的附加方面的结构和相应的处理步骤； 图7示出根据本专利技术的附加方面的结构和相应的处理步骤； 图8示出根据本专利技术的附加方面的结构和相应的处理步骤； 图9a至9c示出根据本专利技术的各方面中的任何一个方面的结构；以及 图10是用于半导体设计、制造和/或测试的设计处理的流程图。 【具体实施方式】 本专利技术涉及半导体结构和制造方法，更具体地涉及微电子机械系统(MEMS)结构、 制造方法和设计结构。更具体地，在实施例中，本专利技术涉及使用混合钨和硅腔体层制造的 MEMS结构，其中，钨层和硅层在分开的步骤中被形成。存在具有类似于硅的性质的也可以与 钨一起使用的其它半导体材料，例如Ge。因此，本领域的普通技术人员应该理解，在整个本 专利技术中，对于Si可以更换这样的其它半导体材料。 有利地，使用钨提供更加平面的MEMS盖技术，例如，平面MEMS腔体形成。平面的 MEMS腔体将减少制造问题，包括例如由于电介质开裂引起的焦点变异性和封装可靠性的光 刻深度。钨和硅材料的组合可以减少或消除盖钉扎或摩擦以及增加接触力的需要。 已经发现，对于形成腔体结构，仅仅使用钨材料具有几个缺点。例如，已经发现， 仅仅使用钨导致很多问题，例如，钨粘附性、由于CVD钨的超高拉伸应力而导致的高晶片弓 曲、以及使用XeF 2的排出问题。更具体地，除了其它问题外，已经发现： -由于在下面的材料上缺乏粘附性而导致钨化学气相沉积（CVD)工艺失败； _由于商应力和晶片弓曲或弯曲，具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：通过使至少在微电子机械系统（MEMS）梁之上和之下的钨材料和半导体材料两者排出以在MEMS梁之上形成上腔体结构和在MEMS梁之下形成下腔体结构，来形成MEMS梁结构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·T·布里格哈姆，C·V·加尼斯，C·E·卢斯，J·C·马林格，W·J·墨菲，A·K·斯坦珀，E·J·怀特，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US