用于改善cmax的曲面rf電極的制作方法
【專利說明】
[0001]發(fā)明背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的實施例總體上涉及微機電系統(tǒng)(MEMS)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]MEMS器件通常包括能夠在多個位置之間、例如在與電極緊密接觸的位置和與該電極間隔的位置之間移動的可移動板(即開關(guān)元件)。一些MEMS器件被用于數(shù)字可變電容器(DVC)中。
[0004]如圖1中示意性示出的，一些DVC器件基于可移動MEMS元件，具有在可移動MEMS元件之上的控制電極(即上拉電極、拉離電極或PU電極)和在可移動MEMS元件之下的控制電極(即拉近電極、下拉電極或ro電極)。此外，在可移動MEMS元件之下存在RF電極(即板、懸臂或可移動板電極)。在工作期間，向PUSH)電極施加電壓，這將MEMS元件上拉或下拉至接觸以向RF電極提供穩(wěn)定的最小或最大電容。這樣，從可移動元件到RF電極(其存在于可移動元件之下)的電容能夠從當(dāng)被拉到底部時(見圖2)的高電容Cmax變化到當(dāng)被拉到頂部時(見圖3)的低電容Cmin。
[0005]由此，可移動板和RF電極之間的距離影響電容。如果可移動板未正確地與布置在RF電極之上的電介質(zhì)接觸，則每個MEMS器件的電容可能是唯一的，并且因此器件間的可重復(fù)性可能是困難的。為了擁有可重復(fù)的、一致的電容，可移動板應(yīng)當(dāng)具有與介電層的一致且良好的接觸。
[0006]因此，本領(lǐng)域中需要器件和形成所述器件的方法，其中，可移動板具有與MEMS器件中的介電層的良好接觸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明總體上涉及MEMS器件及其制造方法。RF電極、以及因此在其之上的介電層具有曲形上表面，該曲形上表面與可移動板的底面的接觸區(qū)域基本匹配。如此，可移動板能夠具有與介電層的良好接觸，并且因此獲得良好的電容。
[0008]在一個實施例中，MEMSDVC包括具有基本凸?fàn)铐斆娴腞F電極；以及板電極，所述板電極具有布置在RF電極的凸?fàn)铐斆嬷系幕景紶畹牟糠帧?br>[0009]在另一個實施例中，制造MEMSDVC的方法包括:在襯底之上形成一個或更多個電極;在電極和襯底之上沉積介電層;對介電層進(jìn)行化學(xué)機械拋光以暴露一個或更多個電極，其中所述化學(xué)機械拋光產(chǎn)生一個或更多個電極的凸?fàn)钌媳砻?和在一個或更多個電極之上形成板電極，其中板電極具有包括凹狀部分的底面，所述凹狀部分覆蓋一個或更多個電極的凸?fàn)钌媳砻妗?br>【附圖說明】
[0010]因此以使得本發(fā)明的上述特征能夠被詳細(xì)理解的方式，可以參照實施例獲得以上簡要概述的本發(fā)明的更詳細(xì)描述，所述實施例中的一些在附圖中被圖示。然而，應(yīng)注意的是，附圖僅圖示了本發(fā)明的典型實施例，因此不應(yīng)被認(rèn)為限制了本發(fā)明的范圍，這是因為本發(fā)明可以承認(rèn)其他等同有效的實施例。
[0011]圖1是處于獨立狀態(tài)的MEMSDVC的示意性橫截面圖。
[0012]圖2是處于Cmax狀態(tài)的圖1的MEMSDVC的示意性橫截面圖。
[0013]圖3是處于(:*狀態(tài)的圖1的MEMSDVC的示意性橫截面圖。
[0014]圖4A至4F是處于不同制造階段的MEMSDVC的示意性橫截面圖。
[0015]為了便于理解，在可能的地方使用相同的附圖標(biāo)記表示附圖所共有的相同的元素。應(yīng)預(yù)期的是，在沒有具體敘述的情況下，在一個實施例中公開的元素可以有益地用于其它實施例。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明總體上涉及MEMS器件及其制造方法。RF電極、以及因此在其之上的介電層具有曲形上表面，該曲形上表面與可移動板的底面的接觸區(qū)域基本匹配。如此，可移動板能夠具有與介電層的良好接觸，并且因此獲得良好的電容。
[0017]本說明書中所論述的實施例旨在確保RF電極被形成為圓頂狀以與板電極底面的圓頂狀相匹配，使得當(dāng)它們接觸時，它們處于緊密接觸。當(dāng)將犧牲材料旋涂在RF電極之上時，該犧牲材料并非是完全平面化的，相反，該犧牲材料在RF電極之上形成輕微的凸?fàn)盥∑鸩?。隨后的MEMS器件遵循該形狀。因此，為了確保緊密接觸，本說明書中的實施例論述了如何使用CMP以使RF電極呈圓形從而匹配MEMS的曲率。將RF電極特意制成輕微呈圓頂狀(凸?fàn)?。當(dāng)將犧牲材料沉積在RF電極的頂部時，該犧牲材料并非是完全平面的，因此也是輕微凸?fàn)畹摹Ｓ捎赗F電極自然地稍微位于臨近電介質(zhì)之上，所以該凸?fàn)钚螤钐岣吡?并非完全平面的)犧牲材料的自然凸?fàn)钰厔荨?br>[0018]將金屬梁沉積在略微呈圓頂狀的犧牲材料頂部，并且共形匹配犧牲材料的形狀。由此，梁采取與其下的RF電極相同的大致呈圓頂狀的形狀。一旦將犧牲材料移除并且器件處于工作狀態(tài)，梁就會與其下的RF電極更加緊密地接觸。這產(chǎn)生更好的Cmax的特性，事實上Cmax更大。此外，親密性(圓頂狀與圓頂狀)實現(xiàn)表面之間更加一致的親密性并且全面改善器件間的器件性能的一致性。
[0019]在DVC器件工作期間，Cmax(如當(dāng)梁接觸底部RF電極上的介電層時所限定的)隨著梁與電極之間的物理親密性變化。在理想狀況下，梁會與電極形狀完全相同，并且形成完美的接觸。在現(xiàn)實中，如由梁和RF電極各自的工藝步驟所限定的，梁和RF電極的形狀不同。梁的形狀隨著在RF電極之上呈圓頂狀的犧牲材料變化。
[0020]總之，本說明書中的實施例為如鑲嵌方式的工藝，其中對電介質(zhì)和金屬同時拋光。CMP工藝的結(jié)果是RF和電介質(zhì)彼此幾乎齊平。此外，RF電極金屬為凸?fàn)畹?呈圓頂狀的)形狀。
[0021 ]為了獲得RF金屬的期望圓頂狀，在如下特征方面優(yōu)化CMP工藝:令氧化物拋光速率略大于金屬拋光速率。這通過控制如下工藝條件而達(dá)到:CMP壓力和通過仿真晶片預(yù)處理CMP墊;RF電極金屬堆棧的單層厚度；以及RF電極金屬堆棧的熱預(yù)算。RF電極金屬堆棧和熱預(yù)算將會對具有一致的電極表面產(chǎn)生影響。RF電極金屬堆棧和熱預(yù)算將不會影響氧化物拋光速率。
[0022]之后的微凹(dimple)工藝使電介質(zhì)相對于RF電極金屬進(jìn)一步凹進(jìn)，從而增加了區(qū)域(電介質(zhì)+RF+電介質(zhì))的整體呈圓頂狀。在前饋系統(tǒng)中控制所述微凹工藝使得電介質(zhì)的凹進(jìn)處于標(biāo)準(zhǔn)值。將犧牲材料旋涂在已經(jīng)呈圓頂狀并凸起的RF電極的頂部上。在電介質(zhì)上的這種旋涂并非為完全平面的，并且還抑制其下的RF電極和電介質(zhì)的形狀。實際的電容器梁是共形地沉積在犧牲材料的頂部上的。將犧牲材料釋放，并且允許梁在正常工作期間上下移動。梁的形狀與其所接觸的、處于其下方的材料的形狀非常相似，從而導(dǎo)致更加統(tǒng)一的并且可預(yù)測的接觸(這限定了改善的Cmax值和改善的Cmax的一致性)以及改善的線性，這是因為兩個表面之間的密切的緊密性使在RF電源啟動情況下電容值的任意變化最小化。