[发明专利]密封腔体的方法

说明书

技术领域

本发明的实施例一般涉及在微机电系统(MEMS)或纳米机电系统(NEMS)中密封腔体的方法。

背景技术

许多微机电系统和纳米机电系统器件需要封装在低或非常低压的环境中。尤其对于传感器为然，例如，用于惯性传感器者，它们会受到挤压薄膜阻尼效应的影响。为实现这一目标，诸如化学汽相沉积(CVD)的方法已被用来密封其中封装MEMS器件的腔体。

然而，这些方法都有一种缺点，那就是他们使用反应气体，以沉积密封腔体所需要的材料。在密封步骤中，这些反应气体可能对被封装的器件产生不利的影响，有可能在密封腔体之后亦然。这种现象尤其会损害传感器，它在操作过程中变热到有助于催化潜在化学反应的温度水平。

为了解决这个问题，人们便发展了用以消除残余气体的方法。一种典型的方法是使用一种“吸收剂”的材料。这些材料，通常是高活性金属，能够吸收有限量的气体。然而，这种做法有些缺点，因为需要将吸收剂材料插入容纳器件的腔体。当使用圆片级封装，该吸收剂通常是沉积在器件封装的内表面上，或沉积在朝向欲真空密封的腔体的圆片的内表面上。但是，圆片级封装并未被定义为整合密封方法，且不能用来形成小腔体。在含有器件的腔体中，吸收剂材料也可沉积在基板上。但是这种方法会引起使腔体大小急剧增加，意即，单位面积会有较低密度的被封装器件。它也将使现有的流程变得复杂。此外，这些缺点会更严重，因为吸收剂材料本质上通常不相容于标准的互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺，因此需要进一步更改处理流程。诸如化学汽相沉积的方法有另一种缺点，那就是材料可能沉积在腔体内，因此干扰被包含的器件的运作。

因此，显然需要一种能与标准CMOS工艺相容，且不依赖吸收剂材料或活性气体的密封腔体的方法。

发明内容

本文所揭示的实施例一般包括用以在器件结构上密封腔体的方法。该腔体可由蚀刻牺牲材料来打开，其可界定该腔体的容积。来自该腔体底下、上面和外面的材料可被溅射蚀刻和在通向该腔体的通道上或其中重新沉积，从而密封该腔体。可从该腔体底上方溅射蚀刻材料，且可在通向该腔体的通道中重新沉积。溅射蚀刻可能发生在实质上惰性气氛中。因为溅射蚀刻是一种物理过程，很少或根本没有溅射蚀刻材料会重新沉积在该腔体本身。腔体已经开启后，该惰性气体可扫出可能存在于腔体的任何残余气体。因此，在溅射蚀刻后，该腔体可以实质上充满不会对该腔体产生负面影响的惰性气体。

在一实施例中揭示一种用以形成器件结构的方法。该方法可包括沉积至少一层牺牲层在基板上，及移除该至少一层牺牲层的一部分，以界定欲形成的腔体及至少一个通道的形状。该方法还可包括沉积至少一层封装层在该至少一层牺牲层上和移除该至少一层封装层的一部分，以穿过该至少一层封装层的第一侧曝露该至少一层牺牲层的一部分。该方法可另外包括移除该至少一层牺牲层，以形成穿过该至少一层封装层的该腔体和第一通道，及从该基板溅射蚀刻材料和在该第一通道中重新沉积上述溅射蚀刻的材料，以密封该第一通道。

在另一实施例中揭示一种用以形成器件结构的方法。该方法可包括沉积至少一层牺牲层在基板上，及移除该至少一层牺牲层的一部分，以界定欲形成的腔体及至少一个通道的形状。该方法还可包括沉积第一封装层在该至少一层牺牲层上，沉积第二封装层于该第一封装层上；和移除该第一封装层的一部分，以穿过该第一封装层的一侧曝露该至少一层牺牲层的一部分。该方法可另外包括移除该至少一层牺牲层，以形成穿过该第一封装层的该腔体和第一通道，及从该第二封装层溅射蚀刻材料和在该第一通道中重新沉积上述溅射蚀刻的第二封装材料，以密封该第一通道。

在另一实施例中揭示一种用以形成器件结构的方法。该方法可包括沉积至少一层牺牲层在基板，及移除该至少一层牺牲层的一部分，以界定欲形成的腔体及至少一个通道的形状。该方法还可能包括：沉积第一封装层在界定该腔体的形状的该至少一层牺牲层上；沉积第二封装层于该第一封装层上；及移除该第一封装层的一部分，以穿过该第一封装层的一侧曝露该至少一层牺牲层的一部分。该方法可另外包括移除该至少一层牺牲层，以形成穿过该第一封装层的该腔体和第一通道，及从该第二封装层和该基板溅射蚀刻材料，和在该第一通道中重新沉积上述溅射蚀刻的第二封装材料以及该来自该基板的材料，以密封该第一通道。

附图说明

简介如上的本发明上述的特征可通过下文的实施方式进一步了解，可能需参考实施例，其部分由附图所绘示。然而需指出的是，附图仅说明本发明的典型实施例，因此不应视为限制本发明的范围，而应含括其他均等的实施例。

图1是根据一实施例，具有复数腔体的结构的示意性俯视图。