制造MEMS装置的方法与流程

本发明大体上涉及微机电系统(mems)的制造，且特定来说，本发明涉及数字微镜装置(dmd)的制造。

背景技术：

1、微机电系统(mems)装置(如德州仪器数字微镜装置(dmd))使用个别可定位的镜阵列来形成用于投影到显示表面上的图像。在含有用于解决及控制镜的定位的coms电路的衬底上方制造镜阵列的机电组件。在下列文献中给出有关此类装置的制造的信息：l.j.霍恩贝克(l.j.hornbeck)的“用于高亮度、高分辨率应用的数字光处理(digitallight processing for high-brightness,high resolution applications)”(spie会议记录，第3013卷，第27到40页，投影显示iii，1997年2月)，及c.龚(c.gong)及t.霍根(t.hogn)的“用于数字微镜装置的cmos兼容制造工艺(cmos compatible fabricationprocesses for the digital micromirror device)”(ieee电子装置期刊，第2卷，第3期，第27到32页，2014年5月)，两个文献的全部内容以引用的方式并入本文中。

2、图1(现有技术)展示根据例如由龚等人所描述的工艺制造的dmd mems装置100的横截面图像。图1说明通过铰链及镜支撑通孔到底层coms结构的镜及铰链层的互连件。装置100包括在coms部分104上方的机电组件部分102。衬底106包括sram单元晶体管108及用于针对镜定位的数据加载及电压施加的其它电路元件。

3、第一电介质层110形成于晶体管108上方。第一金属层(m1)112经形成且经图案化于第一电介质层110上方。第二电介质层114经形成且经图案化于m1层112上方。第二金属层(m2)116经形成且经图案化于第二电介质层114上方。第三电介质层118经沉积且经图案化于m2层116上方。第三金属层(m3)120经形成且经图案化于第三电介质层118上方。

4、间隔层122(通常为光致抗蚀剂材料)沉积于第三金属层120上方。间隔层122为牺牲的且在稍后步骤中被移除。铰链通孔124经图案化于间隔层122内。铰链金属沉积于间隔层122上方以形成铰链126，且沉积于铰链通孔124内以形成铰链通孔128的壁。另一间隔层130(通常为光致抗蚀剂材料)沉积于铰链126上方。间隔层130为牺牲的且在稍后工艺中将被移除。镜通孔132经图案化于间隔层130内，且镜金属沉积于间隔层130上方且沉积于镜通孔132内以形成镜134。镜通孔132可在镜金属134沉积之后保持部分未填充，且中央压痕136可保持于镜通孔132上方的镜表面内。在处理完成之后，等离子体灰化底切工艺移除牺牲间隔层。

5、在光刻图案化步骤中使用显影液(例如，氢氧化四甲基氨)来移除暴露的光致抗蚀剂。图案形成需要此显影液。

6、图2(现有技术)展示包括镜202的装置200的自上而下的图像。

7、显影工艺导致产生形成于分离个别镜202的空间206内的残留物204。残留物204为有机金属且可干扰底切工艺。其还可引起跨越装置及铰链转矩的变色，且导致dmd的图像质量缺陷。

8、当钛原子在显影工艺期间从经暴露的铰链金属126脱落且从镜通孔的底部被运送到间隔层130的顶部时发生残留物204的形成为可能的。钛原子与间隔层130及镜金属、铝合金相互作用以形成残留物204。残留物204在蚀刻工艺期间充当抵御反应物的阻挡物，且牺牲间隔层可被非均匀地移除。

9、在此工艺中所使用的光刻是365nm(i线)。i线光刻在半导体制造中是典型的且已被广泛研究及测试。实验已展示用于此工艺的不同的其它典型光致抗蚀剂无法解决残留物204的形成。

10、图3(现有技术)展示镜302的阵列300的自上而下的图像。在阵列300的多个区域上方可见有机金属残留物304。残留物304作为个别镜302之间的空间中的轻微变色为可见的。随着镜302的尺寸的减小及残留物304跨越相同表面区域内的更大数目的镜302而沉积，残留物304具有更重大意义。残留物304阻碍用于移除间隔层且用于释放铰链及镜302的镜302的最优底切。残留物304跨越衬底而随机发生。装置性能、对比度及可靠性可受到不利影响。

11、图4a及4b(现有技术)描述在镜302的部分400上方的残留物的形成。

12、在图4a中，铰链金属402形成于间隔层404(通常为光致抗蚀剂)上方。间隔层406(通常为光致抗蚀剂)形成于铰链金属402上方且经图案化以形成镜通孔408。在图案化通孔408之后，铰链金属402的顶部表面412被暴露。在显影工艺期间，钛原子从顶部表面412迁移到间隔层406的顶部表面410。

13、图4b展示一旦已形成残留物的部分400。残留物在层406的顶部表面410上形成层414。镜金属416形成于间隔层406及层414上方。层414防止用于释放镜的间隔层406的移除。

技术实现思路

1、一种制造mems装置的方法能解决有机金属残留物。第一间隔层形成于衬底上方。所述第一间隔层经图案化以形成铰链通孔开口。铰链金属的层沉积于所述第一间隔层上方以形成铰链及铰链通孔。覆盖层(例如碳或氮氧化硅)形成于所述铰链金属层上方。第二间隔层形成于所述覆盖层上方且使用显影剂而经图案化以形成镜通孔开口。所述覆盖层形成在所述镜通孔内的所述显影液与所述铰链金属之间的障壁。在镜金属的沉积之前移除所述镜通孔内的所述覆盖层。

技术特征：

1.一种制造微机电系统mems装置的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述铰链通孔形成用于所述铰链的自由站立支架，且所述镜通孔形成用于所述镜的自由站立支架。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述覆盖层为保形的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述覆盖层为牺牲的。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述覆盖层的厚度为100埃到500埃。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述显影液是用于i线光刻。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述覆盖层包括电介质。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述覆盖层包括化学气相沉积的碳材料。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述覆盖层包括氮氧化硅材料。

10.根据权利要求1所述的方法，其中使用o2及cf4灰化工艺来移除所述覆盖层。

11.一种制造数字微镜装置的方法，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述铰链通孔形成用于所述铰链的自由站立支架，且所述镜通孔形成用于所述镜的自由站立支架。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述覆盖层为保形的。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述覆盖层为牺牲的。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述覆盖层的厚度为约100埃到500埃。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述显影液是用于i线光刻。

17.根据权利要求11所述的方法，其中使用o2及cf4灰化工艺来移除所述覆盖层。

技术总结本发明涉及制造MEMS装置的方法。在所描述的实例中，微机电系统MEMS包含附接到半导体装置(602)的微镜装置(604)。第一间隔层(700)经形成且经图案化以形成铰链(622)通孔开口。铰链金属沉积于第一间隔层(700)上方以形成所述铰链(622)及铰链通孔(620)。覆盖层(702)形成于所述铰链金属上方。第二间隔层(704)形成于所述覆盖层(702)上方且经图案化以形成镜通孔(624)。使用显影液清洗所述装置。所述覆盖层(702)保护所述铰链金属不受所述显影液的影响。将所述覆盖层(702)从所述镜通孔(624)开口内移除。另一金属层沉积于所述第二间隔层(704)上方及所述镜通孔(624)内以形成镜(626)。技术研发人员：肖恩·克里斯托弗·奥布莱恩受保护的技术使用者：德州仪器公司技术研发日：技术公布日：2024/1/11