[发明专利]通过沉积纳米团簇减小MEMS静摩擦力

说明书

技术领域

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

微机电系统（MEMS）装置是提供了具有低于100μm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。

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。

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。

概述

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硅层。

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。

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。

附图简要描述

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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