一种具有横梁结构的器件包括衬底、分别设置在该衬底上面和之上的锚定件和空腔、以及横梁结构，该横梁结构设置在锚定件上面和空腔之上，在第一方向上延伸，并且包括多个凸起部分和多个凹进部分，每个凸起部分具有提供凸起弯曲这样的应力梯度，而每个凹进部分具有提供凹进弯曲这样的应力梯度。凸起部分和凹进部分交替重复布置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般地涉及一种具有横梁结构的器件，和半导体器件，尤其涉及包括MEMS(微机电系统)器件的器件和半导体器件。相关技术的描述近年来，微机械技术尺寸的减少已经不断地发展。微机械技术包括MEMS技术。MEMS技术是使用半导体工艺技术精细地制造可移动的三维器件的技术。例如，作为使用MEMS技术制造的器件，已经主要研究和研发了可变电容器、开关、加速度传感器、压力传感器、RF(射频)滤波器、陀螺仪和镜面装置。在使用MEMS技术在空腔上制造横梁的情况中，非常重要的一点是，怎样抑制由于构成横梁的层中的残余应力产生的弯曲。例如，在MEMS可变电容器的情况中，如果在构成可变电容器的电极层中出现弯曲，则不可能获得所需的电容值。而且，如果在移动电极层的致动器中出现弯曲，则可变电容器的电容值不可能在所需的电压值上变化。由于残余压力导致的这种弯曲容易出现在由两个或者多个层形成横梁的情况中。原因是难以平衡各个层中残余应力的值。例如，在压电型可变电容器或者开关的情形中，在压电致动器中至少需要使用三个层，因此尤其容易出现弯曲。作为相关的技术，公开了涉及压电致动器的弯曲的技术(参见Myeong-Jin Kim和Young-Ho Cho，Transducer′99，1999年6月7-10日，第1758-1761页的“DESIGN，FABRICATION ANDCHARACTERIZATION OF PIEZOELECTRIC MULTI-LAYERCANTILEVER MICROACTUATOR FOR THE MINIMUM INITIALDEFLECTION”)。专利技术内容根据本专利技术的第一方案，提供了一种具有横梁结构的器件，包括衬底；分别设置在衬底上面和之上的锚定件和空腔；以及横梁结构，其设置在锚定件上面和空腔之上，在第一方向上延伸，并包括多个凸起部分和多个凹进部分，每个凸起部分具有提供凸起弯曲这样的应力梯度，并且每个凹进部分具有提供凹进弯曲这样的应力梯度，其中凸起部分和凹进部分交替重复地布置。根据本专利技术的第二方案，提供了一种具有横梁结构的器件，包括衬底；分别设置在衬底上面和之上的锚定件和空腔；以及横梁结构，其设置在锚定件上面和空腔之上，在第一方向上延伸，并包括基底部分和支撑部分，其中支撑部分包括具有提供凸起弯曲这样的应力梯度的第一凸起部分，和具有提供凹进弯曲这样的应力梯度的第一凹进部分，该支撑部分调节基底部分的高度，该高度不同于锚定件的高度。根据本专利技术的第三方案，提供了一种半导体器件，包括衬底；分别设置在衬底上面和之上的锚定件和空腔；以及致动器，其设置在锚定件上面和空腔之上，并在第一方向上延伸；以及多个第一调节层，其部分地添加到致动器并调节致动器的弯曲。附图说明图1是用于解释由多个层构成的悬臂的弯曲的剖面图；图2是根据本专利技术第一实施例的包括悬臂的器件的平面图；图3是沿着图2中的线III-III截取的剖面图；图4是示出了由多个层构成的悬臂的结构的另一个例子的剖面图；图5是示出了由单层构成的悬臂的结构的剖面图；图6是用于解释设置凸起部分和凹进部分之间的长度比率的剖面图；图7示出了用有限元方法模拟悬臂弯曲的结果；图8是示出了图7中所示的悬臂的三种情形(情形1到情形3)的条件列表；图9是通过有限元方法示出悬臂的弯曲的透视图；图10是示出了当ρ1/ρ2变化时根据有限元方法(泊松比v＝0.3)的完全和理论值的曲线；图11是示出了用于调节横梁弯曲的调节层17的平面图案的第一例子的平面图；图12是示出了调节层17的平面图案的第二例子的平面图；图13是示出了调节层17的平面图案的第三例子的平面图；图14是示出了调节层17的平面图案的第四例子的平面图；图15是示出了调节层17的平面图案的第五例子的平面图；图16是示出了调节层17的平面图案的第六例子的平面图；图17是根据本专利技术第二实施例的包括悬臂的器件的平面图；图18是沿着图17的线XVIII-XVIII截取的器件的剖面图；图19是根据本专利技术的第三实施例的半导体器件的平面图； 图20是沿着图19的线XX-XX截取的半导体器件的剖面图；图21是根据本专利技术的第四实施例的半导体器件的平面图；图22是沿着图21的线XXII-XXII截取的半导体器件的剖面图；图23是示出了第四个实施例的变形的剖面图；图24是根据本专利技术的第五实施例的半导体器件的平面图；图25是沿着图24的线XXV-XXV截取的半导体器件的剖面图；图26是沿着图24的线XXVI-XXVI截取的半导体器件的剖面图；图27是根据本专利技术的第六实施例的半导体器件的平面图；图28是沿着图27的线XXVIII-XXVIII截取的半导体器件的剖面图；以及图29是沿着图27的线XXIX-XXIX截取的半导体器件的剖面图。具体实施例方式现在将参考附图说明本专利技术的实施例。在下面的说明中，用相同的附图标记表示具有相同功能和结构的元件，并只在需要的地方给出重复描述。首先，解释根据本专利技术的实施例的器件的原理(将要结合第一和第二实施例进行说明)，其后将描述特定半导体器件的结构。(第一实施例)首先解释横梁的弯曲(即，弯曲量)。图1是用于解释由多个层构成的悬臂的弯曲的剖面图。由m个数量的层构成的悬臂(或者横梁)设置在锚定件侧面上。具体地，悬臂设置在空腔之上。悬臂的多层具有残余的应力(也称作“内应力”)。如果层叠具有不同残余应力的两层，则在层的厚度方向上产生应力梯度。类似地，由于包括多层的悬臂中的应力梯度而产生弯曲。在下面的描述中，应力梯度指的是膜厚度方向上的应力梯度。如图1所示，在第i(i＝1，2，……，m)层的膜厚度、残余应力和杨氏模量分别是ti、σi和Ei的情况下，出现具有由公式(1)表达的曲率半径ρ的弯曲。在公式(1)中，hi由公式(2)定义。1ρ=6(Σi=1mEi(hi-hi-1))(Σi=1mσi(hi2-hi-12))-6(Σi=1mEi(hi2-hi-12))(Σi=1mσi(hi-hi-1))3(Σi=1mEi(hi2-hi-12))2-4(Σi=1mEi(hi-hi-1))(Σi=1mEi(hi3-hi-13))]]>...(1)hi=Σj=1itj---(2)]]>在公式(1)中，如果曲率半径ρ是正值，则出现凹进的弯曲。如果曲率半径ρ是负值，则出现凸起的弯曲。如果x方向上悬臂的长度是L，则由公式(3)给出弯曲z。Z=L22ρ---(3)]]>即使在具有应力梯度的单层悬臂的情况中，通过减小膜厚度ti和充分地增加m可以通过公式(2)来表达弯曲。在悬臂由两层构成的情形中，只通过上下层的残余应力的相对大小来决定弯曲的方向。然而，在悬臂由三层或者更多层构成的情况中，如公式(2)所表示的，通过每层的膜厚度和杨氏模量，以及每层的残余应力来决定弯曲的方向。图2是根据本专利技术第一实施例的包括悬臂的器件的平面图。图3是沿着图2的线III-III截取的剖面图。如果构成悬臂的每个层具有满足预定条件的应力，则其本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有横梁结构的器件，包括：衬底；分别设置在该衬底上面和之上的锚定件和空腔；以及横梁结构，其设置在该锚定件的上面和该空腔之上，在第一方向上延伸，并且包括多个凸起部分和多个凹进部分，每个所述凸起部分具有提供凸起弯曲这 样的应力梯度，而每个所述凹进部分具有提供凹进弯曲这样的应力梯度，其中所述凸起部分和所述凹进部分交替重复地布置。
【技术特征摘要】
JP 2005-12-20 366648/20051.一种具有横梁结构的器件，包括衬底；分别设置在该衬底上面和之上的锚定件和空腔；以及横梁结构，其设置在该锚定件的上面和该空腔之上，在第一方向上延伸，并且包括多个凸起部分和多个凹进部分，每个所述凸起部分具有提供凸起弯曲这样的应力梯度，而每个所述凹进部分具有提供凹进弯曲这样的应力梯度，其中所述凸起部分和所述凹进部分交替重复地布置。2.根据权利要求1所述的器件，其中在所述凸起部分和所述凹进部分交替重复布置的该横梁结构的至少一部分基本上平行于该衬底，且所述凸起部分和所述凹进部分之间的长度比是固定的。3.根据权利要求1所述的器件，其中所述横梁结构包括具有第一残余应力的第一层和部分地设置在该第一层上并具有和该第一残余应力符号不同的第二残余应力的的多个调节层。4.根据权利要求3所述的器件，其中该第一层包括具有不同残余应力的多个层。5.根据权利要求3所述的器件，其中该第二残余应力相对小于该第一残余应力，所述横梁结构中的设置有所述调节层的段对应于所述凸起部分，而所述横梁结构中的没有设置所述调节层的段对应于所述凹进部分。6.根据权利要求3所述的器件，其中该第二残余应力相对大于该第一残余应力，所述横梁结构中的设置有所述调节层的段对应于所述凹进部分，而所述横梁结构中的没有设置所述调节层的段对应于所述凸起部分。7.根据权利要求1所述的器件，其中满足关系式ρ1/ρ2＝L1/L2，其中L1是所述凹进部分的总长度，L2是所述凸起部分的总长度，ρ1是所述凹进部分的曲率半径，并且ρ2是所述凸起部分的曲率半径，以及通过该关系式计算的数值的容许误差范围是±40％。8.根据权利要求3所述的器件，其中设置所述调节层，使得当以任意方向垂直切割所述横梁结构时，在剖面中存在一部分所述调节层。9.一种具有横梁结构的器件，包括衬底；分别设置在该衬底上面和之上的锚定件和空腔；以及横梁结构，其设置在该锚定件上面和该空腔之上，在第一方向上延伸，并包括基底部分和支撑部分，其中该支撑部分包括具有提供凸起弯曲这样的应力梯度的第一凸起部分，和具有提供凹进弯曲这样的应力梯度的第一凹进部分，所述支撑部分调节所述基底部分的高度，该高度不同于所述锚定件的高度。10.根据权利要求9所述的器件，其中所述基底部分基本上平行于所述衬底，并且...
【专利技术属性】
技术研发人员：池桥民雄，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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