通过沉积纳米团簇减小mems静摩擦力的利记博彩app

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【专利摘要】本发明涉及通过沉积纳米团簇减小MEMS静摩擦力。本发明提供了一种机制，用于通过减少可以紧密接触的两个表面之间的表面积来降低一个MEMS装置中的静摩擦力。通过增加一个或两个表面的表面粗糙度来实现接触表面积的降低。在形成MEMS装置中，通过在使用的牺牲层上形成微掩模层，并且然后蚀刻所述牺牲层的表面提供了增加的粗糙度。可以使用纳米团簇（520）来形成微掩模层。当在牺牲层（810）之上形成MEMS装置的下一个部分时，该部分将呈现通过蚀刻工艺所施加到牺牲层上的粗糙度特性。在MEMS装置中，更粗糙的表面（910）降低了可用于接触的表面积，并且，反过来，降低了通过表面可以被施加静摩擦力的面积。
【专利说明】通过沉积纳米团簇减小MEMS静摩擦力
【技术领域】
[0001]本公开总的来说涉及微机电系统(MEMS)的制造，更具体地，涉及通过使用纳米团簇作为微掩模层来减小MEMS装置中的静摩擦力(stiction)。
【背景技术】
[0002]微机电系统(MEMS)装置是提供了具有低于100 μ m尺寸的特征的移动部件的微机电装置。这些移动部件是使用微加工技术形成的。MEMS装置具有孔、腔、通道、悬臂、膜等。这些装置通常基于硅材料，并使用各种技术来形成合适的物理结构以及释放用于移动的机械结构。
[0003]静摩擦力(stiction)是静态摩擦力，其使典型的MEMS装置经常发生的问题。虽然彼此挤压而不滑动的任何固体物体都需要某个力的阈值(静摩擦力)来克服静态粘着，但是对于MEMS装置产生这种力的机制是不同的。当具有低于微米范围的面积的两个表面紧密邻近时，由于静电和/或范德华力，这两个表面会附着在一起。在这样的尺度下的静摩擦力也可以与表面上的氢键或残留污染相关联。
[0004]对于MEMS装置(例如，加速计)，诸如超行程停止部的表面在装置设计的极限下使用期间紧密邻近或接触。在这些情况下，静摩擦力可以导致MEMS装置部件(例如，跷跷板式(teeter-totter)加速计机制)冻结到位并变得不可用。避免这种紧密邻近的行程或接触的传统方法包括增加弹簧常数以及增加MEMS装置的部件之间的距离。但是，以这种方式补偿静摩擦力会降低装置的灵敏度，并因此降低MEMS装置的效用。因此，期望提供一种机制，用于减少MEMS装置的静摩擦力相关的相互作用，却还不降低MEMS装置的灵敏度。
[0005]概述
[0006]根据本公开的一个实施例，提供了一种用于制造微机电系统(MEMS)装置的方法，所述方法包括:在衬底之上形成第一多晶硅层；在所述第一多晶硅层之上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成多个纳米团簇；在所述形成所述多个纳米团簇之后使用湿法蚀刻工艺蚀刻所述牺牲层，其中所述湿法蚀刻是对所述牺牲层选择性的，所述纳米团簇提供用于所述蚀刻的微掩模层，以及与所述形成所述牺牲层时的表面的粗糙度相比，所述蚀刻增加了所述牺牲层的所述表面的粗糙度；在所述蚀刻所述牺牲层之后在所述牺牲层上形成第二多晶娃层。
[0007]根据本公开的一个实施例，提供了一种微机电系统(MEMS)装置,包括:固定表面，包括形成在衬底之上的第一多晶娃层，形成在所述第一多晶娃层的至少一部分之上的第一绝缘层；以及，可移动体，包括提供面向所述固定表面的主表面的第二多晶硅层，其中所述主表面包括多个具有在大约25nm至大约50nm之间的高度的表面粗糙度特征。
[0008]根据本公开的一个实施例，提供了一种用于制造微机电系统(MEMS)装置的方法，所述方法包括:形成固定表面；形成提供了面向所述固定表面的主表面的可移动体，其中所述主表面的至少一部分被配置用于接触所述固定表面的至少一部分；以及形成被配置用于接触所述固定表面的所述部分的所述主表面的所述部分，以使得所述主表面的所述部分包括至少为所述主表面的未粗糙化的部分的5倍大的表面粗糙度。
[0009]附图简要描述
[0010]通过参照附图，可以更好地理解本发明，并且使其多个目的、特征、以及优点对本领域技术人员变得明显。
[0011]图1是示出了本领域中已知的加速计的截面图的简化框图。
[0012]图2是示出了在制造阶段期间在MEMS加速计的末端处的行程停止区域的截面图的特写的简化方框图。
[0013]图3是示出了在图2的制造阶段之后的制造阶段期间的行程停止区域的截面图的简化框图。
[0014]图4是示出了在加速计的使用期间的行程停止区域的截面图的简化框图。
[0015]图5是示出了在根据本发明实施例执行的制造阶段期间的行程停止区域的截面图的简化框图。
[0016]图6是示出了在图5中所示的制造阶段之后的制造阶段期间的行程停止区域的截面图的简化框图。
[0017]图7是示出了在图6中所示的制造阶段之后的制造阶段期间的行程停止区域的截面图的简化框图。
[0018]图8是示出了在图7中所显示的制造阶段之后的制造阶段期间的行程停止区域的截面图的简化框图。
[0019]图9是示出了在去除牺牲层之后的行程停止区域的截面图的简化框图，其中根据本发明的实施例形成该行程停止部。
[0020]除非另有说明，不同附图中使用相同的参考标记指示相同的项。附图并不必然按比例绘制。
【具体实施方式】
[0021]本发明的实施例提供了一种用于通过减小可以紧密接触的两个表面之间的表面积来减小MEMS装置中的静摩擦力的机制。减小表面积是通过增加所述表面中的一方或两方的表面粗糙度实现的。通过在MEMS装置的形成中使用的牺牲层上形成微掩模层，并然后蚀刻所述牺牲层的表面，实施例提供了这样的增加的粗糙度。微掩模层可以使用纳米团簇(例如，多晶硅或多晶锗)来形成。当在牺牲层上形成MEMS装置的下一部分时，该部分将呈现通过蚀刻工艺施加在牺牲层上的粗糙度特性。在MEMS装置中，更粗糙的表面降低了可用于MEMS装置中的接触的表面积，并且，又降低了可以施加静摩擦力的面积。
[0022]图1是示出了本领域中已知的跷跷板式加速计的截面图的简化框图。加速计100包括具有绝缘层120的衬底110。衬底110可以是，例如硅晶片，而绝缘层120可以是，例如氧化硅或氮化硅。在某些情况下，绝缘层120可以从衬底110热生长，或者可以沉积该绝缘层。
[0023]固定电极130和135，连同行程停止区域140和145，形成于绝缘层120上面。形成固定电极130和135以及行程停止区域140和145的层通常是多晶硅，并且使用常规技术形成，包括根据应用所需图案化所述层。形成所述固定电极的和行程停止区域的层也可以是非晶硅、氮化物、含有金属的材料、其它合适的材料等，或者其任意组合。形成电介质层150以将电极和行程停止区域与MEMS加速计的其它元件电隔离。电介质层150可以由多种多样的材料形成，包括，例如，氮化硅、二氧化硅、氧氮化硅等。
[0024]枢轴转动检测质块160被配置为在加速时以与跷跷板类似的方式移动。枢轴转动检测质块160可以以这样的方式配置，使得在枢轴转动检测质块的一侧170和枢轴转动检测质块的一侧175之间通过枢轴点165存在不平衡。不平衡量将具有使装置对加速度较敏感或较不敏感的效果。配置在枢轴转动检测质块一侧170上的电极180与固定电极130相关联，而在枢轴转动检测质块上的电极185与固定电极135相关联。此外,在枢轴转动检测质块一侧170上的行程停止部190与行程停止区域140相关联，在枢轴转动检测质块一侧175上的行程停止部195与行程停止区域145相关联。枢轴转动检测质块160，包括行程停止190和195，通常由多晶硅形成。
[0025]电极180和固定电极130形成第一可变感测电容器，而电极185和固定电极135形成了第二可变感测电容器。第一和第二可变感测电容器的电容中的变化可以被组合，以从MEMS加速计100提供差分输出。
[0026]可以使用已知的MEMS制造工艺来执行MEMS加速计100的部件的制造。
[0027]图2是示出了在制造阶段期间在MEMS加速计100的末端175处的行程停止区域的截面图的特写的简化框图。如上面所讨论的，衬底110设有绝缘层120，其中衬底110可以是硅晶片并且绝缘层120可以是氧化硅。在绝缘层120上形成第一多晶硅层210，从而部分地形成了行程停止区域145。例如，在绝缘层120和多晶硅层210上形成电介质层150，以防止绝缘层120的过度蚀刻。在图案化的电介质层150和多晶硅层210的暴露区域上面形成牺牲层220。通常使用原硅酸四乙酯(TEOS)气体形成牺牲层220，以形成氧化硅牺牲层，或者，可以由磷硅酸盐玻璃(PSG)形成牺牲层。可以将牺牲层图案化以形成用于MEMS装置的下一层的“模”。可以在图案化的牺牲层上形成第二多晶硅层230以形成枢轴转动检测质块160，包括行程停止195。可以根据应用的需要继续图案化的层的堆积。
[0028]图3是示出了在图2的制造阶段之后的制造阶段期间的行程停止区域的截面图的简化框图。通常使用对牺牲层选择性的各向同性湿法蚀刻工艺来去除牺牲层220。通过汽相或液相处理执行该蚀刻。但是，由弯月面(meniscus)310所示，在行程停止部195和多晶硅行程停止区域145之间由于用于蚀刻工艺的液体或蚀刻工艺的液体副产品的表面张力导致的毛细作用力，可以在干燥期间使表面附着在一起。由于微结构的易碎性，将两个表面分离开是复杂的。行程停止的使用有助于降低MEMS装置中的表面之间的接触，这可以有助于在干燥期间降低附着。但是，由于行程停止的表面也受到静摩擦力，所以这并不一定消除该问题。
[0029]图4是示出了在加速计的使用期间的行程停止区域的截面图的简化框图。枢轴转动检测质块160上的加速度f足以超过该加速计的设计规范。这导致行程停止部195碰撞行程停止区域145，从而防止电极185接触固定电极135。然而，在这种情况下，静摩擦力(例如，范德华力、静电、和/或氢键合)可以导致行程停止部表面附着于行程停止区域。期望防止在图3和图4中所示的情形下的静摩擦力。
[0030]本发明的实施例提供了一种机制，通过该机制，可以降低可以接触行程停止区域145的行程停止部195的表面积。如上面所讨论的，降低的表面积降低了静摩擦力的大小。这是通过修改至少在其中形成行程停止部195的区域中的牺牲层220的表面而至少使行程停止部195的接触表面变得粗糙来实现的。
[0031]图5是示出了在根据本发明的实施例执行的制造阶段期间的行程停止区域的截面图的简化框图。如上关于图2述所描述的，在沉积并图案化的多晶硅层210和电介质层150的上方形成牺牲层220。通过对牺牲层进行图案化和蚀刻形成区域510，区域510与行程停止部195对应。形成并图案化牺牲层220之后，在牺牲层220的表面上形成纳米团簇520。在本发明的一个实施例中，纳米团簇520是使用纳米晶硅领域中已知的方法来形成的。例如，可以使用低温、低压化学气相沉积工艺在牺牲层220的可用的表面上部分地沉积多晶硅。然后执行退火处理，这使得所沉积的硅成团簇(cluster)，并形成被称为纳米团簇的球形或半球形的硅的区域。替代地，可以在纳米团簇520的形成中，执行并使用多晶锗的低温、低压沉积。
[0032]本发明的实施例不限于使用硅或锗纳米团簇。如将在下面更充分讨论的，纳米团簇层被用作用于蚀刻的微掩模层，该刻蚀具有对牺牲层添加表面粗糙度的目的。可以形成将附着于供刻蚀的牺牲层的表面的纳米团簇的任何合适的材料都在本发明的范围内。如果纳米团簇材料与进一步的处理不兼容，那么在牺牲层上沉积第二多晶硅层之后，该材料将被选择性地从牺牲材料去除。
[0033]另外，可以使用用于沉积纳米晶体或纳米团簇的多种方法(例如，气溶胶涂敷、自旋涂敷、以及激光烧蚀和再沉积)。在一个实施例中，低温、低压化学汽相沉积是优选的，因为这样的沉积技术非常适合于用于形成MEMS装置的标准工艺流程。
[0034]如上所述，一个目标是降低与行程停止区域接触的行程停止部的表面积。因此，在牺牲层上形成的纳米团簇应具有足够的尺寸，其足以有效地增加行程停止表面的粗糙度。在典型的MEMS装置中，在牺牲层上形成的多晶硅层的表面粗糙度大约是5nm。为了将表面粗糙度增加5到10倍，应该形成200人量级的纳米团簇。结合后续处理(下面将更充分地讨论)，这种尺寸的纳米团簇提供了期望的表面粗糙度。可以通过选择工艺条件(例如，沉积时间)来提供期望的纳米团簇尺寸。此外，纳米团簇材料不需要形成隔离的纳米团簇。相反，纳米团簇层可以是纳米团簇材料的网络，其被配置为允许下面的牺牲材料暴露于用于在其上形成形貌的蚀刻剂。在一个实施例中，该材料的表面覆盖率可以小于90 %，从而可以通过蚀刻引入显著的粗糙度。
[0035]图6是示出了在图5中所示的制造阶段之后的制造阶段期间的行程停止区域的截面图的简化框图。执行对牺牲层是选择性的蚀刻。在所述刻蚀期间，纳米团簇作为微掩模层，在牺牲层220的表面中形成凹陷610。如将在下面更充分讨论的，凹陷610用于增加行程停止部195的表面粗糙度。例如，为了形成具有弯曲特征的凹陷，如图所示，湿法蚀刻工艺是优选的。其间执行湿法蚀刻的时间长度应该足以提供如下深度的凹陷，该深度将有助于在行程停止部上形成充分粗糙的表面。其它类型的蚀刻，例如各向异性干法蚀刻，将形成不同形状的凹陷。
[0036]湿法蚀刻化学剂取决于被蚀刻的材料和不期望被蚀刻的材料(例如，纳米团簇)的性质。例如，在过氧化物蚀刻剂中硅纳米团簇将不会蚀刻，而锗纳米团簇容易在过氧化物蚀刻剂中蚀刻。另外，用于牺牲层的材料的性质可以决定所使用的蚀刻剂材料的类型。
[0037]图7是示出了在图6中所示的制造阶段之后的制造阶段期间的行程停止区域的截面图的简化框图。在图7中，纳米团簇520已被从牺牲层220的表面去除。该纳米团簇的去除导致仅留下凹陷610。可以使用对纳米团簇材料选择性的蚀刻剂来执行纳米团簇的去除。替代地，如果纳米团簇材料与要在牺牲层上面沉积的、将形成例如枢轴转动检测质块的行程停止部的材料(例如，多晶硅)兼容，那么由于其将与多晶硅合并，纳米团簇不需要被去除。因此，如果枢轴转动检测质块是多晶硅，那么基于硅的纳米团簇可以留在牺牲层的表面上，而基于锗的纳米团簇应被去除。
[0038]图8是示出了在图7中所示的制造阶段之后的制造阶段期间的行程停止区域的截面图的简化框图。在图8中，在牺牲层220的凹陷表面之上沉积第二多晶硅层810。多晶硅层810的材料填充凹陷610，并形成例如跷跷板式加速计的枢轴转动检测质块。如上所述的，可以使用本领域中已知的形成MEMS装置的标准技术执行多晶硅层810的形成。
[0039]图9是示出了在去除牺牲层220以释放MEMS装置的可移动部分之后的行程停止区域的截面图的简化框图，其中行程停止部根据本发明的实施例形成。使用上述的工艺，行程停止部930位于枢轴转动检测质块920上，并且包括具有凸起910的表面。在行程停止部930接触行程停止区域145的情况下，凸起910降低了接触表面积。该表面积的降低降低了由于湿静摩擦和静电/范德华类型的力而发生静摩擦的可能性。
[0040]降低在加速计型MEMS装置中发生静摩擦的可能性的一个优点是改善了装置的灵敏度。在一种传统类型的MEMS加速计中，通过增加装置的弹簧常数，来对抗静摩擦力。但是，增加弹簧常数降低了 MEMS装置对轻加速力的灵敏性。在另一种传统类型的MEMS装置中，试图通过增加装置的可移动部分和装置的固定部分之间的距离来降低发生静摩擦的可能性。但是这增加了电容板之间的距离，并因此会降低测量电容的差别。通过使用本发明的实施例来降低静摩擦力允许较低的弹簧常数以及部件之间较小的距离，这两者都可以改善装置的灵敏度。另外，可以通过降低部件之间的距离来实现较小的整体装置尺寸。这又可以为每个MEMS装置提供降低的占用面积(footprint)，从而允许在系统中或更小的系统尺寸中合并更多的MEMS装置。
[0041]至此应认识到，已经提供了一种用于制造微机电系统装置的方法，其中所述方法包括:在衬底上形成第一多晶硅层；在所述第一多晶硅层上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成多个纳米团簇；在形成所述多个纳米团簇之后使用湿法蚀刻工艺蚀刻所述牺牲层；以及在所述蚀刻所述牺牲层之后在所述牺牲层上形成第二多晶硅层。所述湿法蚀刻是对所述牺牲层选择性的。所述纳米团簇提供用于所述蚀刻的微掩模层，与形成所述牺牲层时的表面的粗糙度相比，所述蚀刻增加了所述牺牲层的表面的粗糙度。
[0042]在上述实施例的一个方面，所述方法还包括从所述牺牲层的表面去除所述纳米团簇。所述纳米团簇的去除在所述蚀刻之后并且在形成所述第二多晶硅层之前执行。在另一方面，所述纳米团簇包括锗，并使用过氧化物蚀刻执行所述去除。在上述实施例的另一方面，所述纳米团簇包括硅或锗中的一种。
[0043]在上述实施例的另一方面，形成所述多个纳米团簇包括执行纳米团簇材料的低温沉积以及执行退火以形成所述纳米团簇。在另一方面，执行纳米团簇材料的低温沉积进一步包括:沉积足够的材料以在执行所述退火后形成具有大约20nm或更大直径的纳米团簇。
[0044]上述实施例的另一方面还包括在所述衬底上形成第一绝缘层，其中所述第一多晶硅层形成在所述第一绝缘层上；以及在所述第一多晶硅层的至少一部分上形成第二绝缘层，其中所述牺牲层还形成在所述第二绝缘层上。在上述实施例的另一方面，所述方法还包括在形成所述第二多晶硅层之后使用湿法蚀刻工艺去除所述牺牲层。在另一方面，所述第二多晶硅层包括多个具有在大约25nm至大约50nm之间的高度的表面粗糙度特征。
[0045]本发明的另一个实施例提供了一种微机电系统装置，所述装置包括:固定表面，其具有形成在衬底之上的第一多晶硅层和形成在所述第一多晶硅层的至少一部分之上的第一绝缘层；以及可移动体，其包括提供面向所述固定表面的主表面的第二多晶硅层，其中所述主表面包括多个具有在大约25nm至大约50nm之间的高度的表面粗糙度特征。
[0046]在上述实施例的一个方面，所述可移动体包括跷跷板式加速计的枢轴转动检测质块，以及行程停止特征。所述行程停止特征被配置用于接触所述第一多晶硅层以防止所述枢轴转动检测质块的过度旋转，并且包括面向所述固定表面的所述主表面的一部分。
[0047]在上述实施例的另一方面，所述可移动体通过使用包括以下的工艺形成:在所述固定表面上形成牺牲层；在面向远离所述固定表面的所述牺牲层的表面上形成多个纳米团簇；在所述形成所述多个纳米团簇之后使用湿法蚀刻工艺蚀刻所述牺牲层；以及在所述蚀刻所述牺牲层之后在所述牺牲层上形成所述第二多晶硅层。所述湿法蚀刻是对所述牺牲层选择性的。所述纳米团簇提供用于所述蚀刻的微掩模层，并且，所述蚀刻向所述牺牲层提供了粗糙度，所述粗糙度在形成所述第二多晶硅层期间被赋予给所述第二多晶硅层。在另一方面，所述纳米团簇包括硅或锗中的一种。在又一方面，如果所述纳米团簇包括硅，那么所述第二多晶硅层包括所述多个纳米团簇中的至少一部分。在再一方面，所述牺牲层包括基于原娃酸四乙酯的氧化娃或磷娃酸盐玻璃中的一方。在上述实施例的另一方面，所述MEMS装置包括加速计的至少一部分。
[0048]本发明的另一个实施例提供了一种用于制造微机电系统装置的方法，其中所述方法包括:形成固定表面；形成提供面向所述固定表面的主表面的可移动体，其中所述主表面的至少一部分被配置用于接触所述固定表面的至少一部分；以及形成被配置用于接触所述固定表面的所述部分的所述主表面的所述部分，以使得所述主表面的所述部分包括至少所述主表面的未粗糙化的部分的5倍大的表面粗糙度。
[0049]在上述实施例的一个方面，形成所述第一主表面的所述部分以使得所述主表面的所述部分包括至少所述主表面的未粗糙化的部分的5倍大的表面粗糙度包括:在所述固定表面上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成多个纳米团簇；在形成所述多个纳米团簇之后使用湿法蚀刻工艺蚀刻所述牺牲层；以及在蚀刻所述牺牲层之后在所述牺牲层上形成所述可移动体，其中被配置用于接触所述固定表面的至少一部分的所述主表面的所述至少一部分与所蚀刻的牺牲层接触地形成。所述湿法蚀刻是对所述牺牲层选择性的。所述纳米团簇提供了用于所述蚀刻的微掩模层，并且与形成所述牺牲层时的表面的粗糙度相比，所述蚀刻增加了所述牺牲层的表面的粗糙度。在另一方面，形成所述多个纳米团簇包括执行纳米团簇材料的低温沉积，以及执行退火以形成所述纳米团簇。在另一方面，执行纳米团簇材料的所述低温沉积还包括:沉积足够的材料以执行所述退火之后形成具有大约20nm或更大直径的纳米团簇。所述纳米团簇的尺寸与纳米团簇材料的低温沉积的时间期间成比例。
[0050]由于实施本发明的装置大部分包括由本领域技术人员已知的电子元件和电路，因此，为了理解和认识本发明的基本概念以及为了不混淆或偏离本发明的教导，将不会在超出上述被认为必要的程度上对电路的细节进行解释。
[0051]此外，在说明书和权利要求中使用术语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果有的话，用于描述性的目的，并且并不必然描述永久性的相对位置。应理解，这样使用的术语在适当的情况下是可以互换的，从而这里所描述的本发明的实施例能够例如在这里所示出或以另外方式所描述的其它方向取向上操作。
[0052]应理解，这里所描述的架构仅仅是示例性的，并且事实上可以实现许多可以实现相同功能的其它架构。在抽象的但仍明确的意义上，任何实现同一功能的组件的布置被有效“关联”，从而实现期望的功能。因此，这里被组合来实现特定功能的任意两个组件可以被视为彼此“关联的”从而实现期望的功能，而不论架构或中间元件。同样地，这样关联的任意两个组件也可以被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦接”以实现期望的功能。
[0053]此外，本领域技术人员将认识到，上述操作之间的界限仅仅是说明性的。多个操作的功能可以组合成单个操作，和/或单个操作的功能可以分布在若干附加操作中。另外，替代实施例可以包括特定操作的多个实例，并且操作的次序在各种其它实施例中可以改变。
[0054]虽然这里参照具体实施例描述了本发明，但是可以做出各种修改和变化而不脱离如下面的权利要求所提出的本发明的范围。例如，本发明实施例的描述涉及跷跷板型加速计。本发明实施例并不限于跷跷板型加速计，而是可以包括具有通过弹簧悬挂的质块的加速计或者在操作或制造期间组件有可能彼此接触的其它MEMS装置。因此，本说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的，并且所有这样的修改旨在被包括在本发明的范围内。这里就具体实施例所描述的任何益处、优点或解决方案都不应被解释为任何或全部权利要求的关键的、必需的、或必要的特征或元素。
[0055]这里所用的术语“耦接”并不限于直接耦接或机械耦接。
[0056]此外，这里所用的术语“一”(“a”或“an”)被定义为一个或多于一个。此外，在权利要求中所用的诸如“至少一个”和“一个或多个”的引语不应该被解释为暗示了:由“一”(不定冠词“a”或“an”)对另外的权利要求元素的引入将任何包含这样引入的权利要求元素的特定权利要求限至到仅包含一个这样的元素的发明，即使在同一权利要求中包括引语“一个或多个”或“至少一个”以及“一”(诸如“a”或“an”的不定冠词)时也是如此。这同样适用于“所述”(定冠词)的使用。
[0057]除非另有说明，诸如“第一”和“第二”的术语用于任意区分这些术语所描述的元素。因此，这些术语并不必然旨在表示这些元素的时间的或其它的优先次序。
【权利要求】
1.一种用于制造微机电系统(MEMS)装置的方法，所述方法包括: 在衬底之上形成第一多晶娃层； 在所述第一多晶硅层之上形成牺牲层； 在所述牺牲层上形成多个纳米团簇； 在所述形成所述多个纳米团簇之后使用湿法蚀刻工艺蚀刻所述牺牲层，其中 所述湿法蚀刻是对所述牺牲层选择性的， 所述纳米团簇提供用于所述蚀刻的微掩模层，以及 与所述形成所述牺牲层时的表面的粗糙度相比，所述蚀刻增加了所述牺牲层的所述表面的粗糙度； 在所述蚀刻所述牺牲层之后在所述牺牲层上形成第二多晶硅层。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括: 从所述牺牲层的所述表面去除所述纳米团簇，其中在所述蚀刻之后并且在所述形成所述第二多晶硅层之前执行所述去除。
3.根据权利要求2所述的方法，其中 所述纳米团簇包括锗，以及 使用过氧化物蚀刻执行所述去除。`
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米团簇包括硅或锗中的一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述形成所述多个纳米团簇包括: 执行纳米团簇材料的低温沉积；以及 执行退火以形成所述纳米团簇。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述执行纳米团簇材料的所述低温沉积进一步包括: 沉积足够的材料以执行所述退火之后形成具有大约20nm或更大直径的纳米团簇。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括: 在所述衬底之上形成第一绝缘层，其中 所述第一多晶硅层形成在所述第一绝缘层之上； 在所述第一多晶硅层的至少一部分之上形成第二绝缘层，其中 所述牺牲层还形成在所述第二绝缘层之上。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括: 在所述形成所述第二多晶硅层之后使用湿法蚀刻工艺去除所述牺牲层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二多晶硅层包括多个具有在大约25nm至大约50nm之间的高度的表面粗糙度特征。
10.一种微机电系统(MEMS)装置，包括: 固定表面，包括 形成在衬底之上的第一多晶硅层， 形成在所述第一多晶硅层的至少一部分之上的第一绝缘层；以及 可移动体，包括提供面向所述固定表面的主表面的第二多晶硅层，其中 所述主表面包括多个具有在大约25nm至大约50nm之间的高度的表面粗糙度特征。
11.根据权利要求10所述的MEMS装置，其中所述可移动体包括:跷跷板式加速计的枢轴转动检测质块； 行程停止特征，配置用于接触所述第一多晶硅层以防止所述枢轴转动检测质块的过旋转，并且包括面向所述固定表面的所述主表面的一部分。
12.根据权利要求10所述的MEMS装置，其中所述可移动体使用以下工艺形成，所述工艺包括: 在所述固定表面之上形成牺牲层； 在面向远离所述固定表面的所述牺牲层的表面上形成多个纳米团簇； 在所述形成所述多个纳米团簇之后使用湿法蚀刻工艺蚀刻所述牺牲层，其中 所述湿法蚀刻是对所述牺牲层选择性的， 所述纳米团簇提供用于所述蚀刻的微掩模层，以及 所述蚀刻向所述牺牲层提供了粗糙度，所述粗糙度在形成所述第二多晶硅层期间被赋予到所述第二多晶硅层；以及 在所述蚀刻所述牺牲层之后在所述牺牲层上形成所述第二多晶硅层。
13.根据权利要求12所述的MEMS装置，其中所述纳米团簇包括硅或锗中的一种。
14.根据权利要求13所述的MEMS装置，其中如果所述纳米团簇包括硅，那么所述第二多晶硅层包括所述多个纳米团簇中的至少一部分。
15.根据权利要求12所述的MEMS装置，其中所述牺牲层包括基于原硅酸四乙酯的SiO2或磷硅酸盐玻璃中的一种。`
16.根据权利要求10所述的MEMS装置，其中所述MEMS装置包括加速计的至少一部分。
17.一种用于制造微机电系统(MEMS)装置的方法，所述方法包括: 形成固定表面； 形成提供了面向所述固定表面的主表面的可移动体，其中所述主表面的至少一部分被配置用于接触所述固定表面的至少一部分；以及形成被配置用于接触所述固定表面的所述部分的所述主表面的所述部分，以使得所述主表面的所述部分包括至少为所述主表面的未粗糙化的部分的5倍大的表面粗糙度。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述形成所述第一主表面的所述部分以使得所述主表面的所述部分包括至少为所述主表面的未粗糙化的部分的5倍大的表面粗糙度包括: 在所述固定表面之上形成牺牲层； 在所述牺牲层上形成多个纳米团簇； 在所述形成所述多个纳米团簇之后使用湿法蚀刻工艺蚀刻所述牺牲层，其中 所述湿法蚀刻是对所述牺牲层选择性的， 所述纳米团簇提供用于所述蚀刻的微掩模层，以及 与所述形成所述牺牲层时的所述表面的粗糙度相比，所述蚀刻增加了所述牺牲层的所述表面的粗糙度； 在所述蚀刻所述牺牲层之后在所述牺牲层上形成所述可移动体，其中与所述蚀刻的牺牲层接触地形成被配置用于接触所述固定表面的至少一部分的所述主表面的所述至少一部分。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述形成所述多个纳米团簇包括:执行纳米团簇材料的低温沉积；以及 执行退火以形成所述纳米团簇。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述执行纳米团簇材料的低温沉积还包括: 沉积足够的材料以执行所述退火之后形成具有大约20nm或更大直径的纳米团簇，其中所述纳米团簇的尺寸与所述纳米团簇`材料的低温沉积的时间期间成比例。
【文档编号】B81C1/00GK103864005SQ201310690749
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2012年12月18日
【发明者】R·F·斯蒂姆勒, R·B·蒙特兹 申请人:飞思卡尔半导体公司