[发明专利]IV族衬底上的III-N MEMS结构

说明书

公开了用于在IV族衬底(例如，硅、硅锗或锗衬底)上形成III族材料‑氮化物(III‑N)微机电系统(MEMS)结构的技术。在一些情况下，该技术包括在衬底上、以及任选地在浅沟槽隔离(STI)材料上形成III‑N层，然后通过蚀刻来释放III‑N层以形成悬置于衬底上方的III‑N层的自由部分。该技术可以包括例如使用湿法蚀刻工艺，其选择性地蚀刻衬底和/或STI材料，但不蚀刻III‑N材料(或者以显著地较慢的速率蚀刻III‑N材料)。可以在III‑N层上形成压阻元件，例如，以检测III‑N层的自由/悬置部分中的振动或挠曲。因此，可以使用该技术来形成MEMS传感器，例如，加速度计、陀螺仪和压力传感器。

背景技术

微机电系统(MEMS)涉及极小器件的技术，例如由尺寸为1微米(或更小)到100微米量级的部件构成的器件。同样，MEMS器件能够从没有移动元件的相对简单的结构，变化到具有例如在集成微电子器件控制下的多个移动元件的极复杂系统。典型地，MEMS器件具有至少一个有某种机械功能的元件，无论该元件是否能够移动。MEMS器件被认为是第一级封装的管芯级部件，并且包括压力传感器、加速度计、陀螺仪、麦克风、数字镜面显示器、微流体器件等。可以被定义为换能器的MEMS传感器和致动器是将一种形式的能量转换成另一种形式的能量的器件。在MEMS传感器的背景下，该器件通常将测量的机械信号转换成电信号。基于MEMS的传感器(例如，加速度计、陀螺仪、压力传感器等)用于很宽范围的应用中，例如在移动电子设备、汽车电子设备、医疗设备、无线设备、惯性导航系统、计算机外围设备(例如，喷墨墨盒)用户接口的领域中，并且一般用于检测三维空间中的位移。

附图说明

图1示出了根据本公开内容的各个实施例形成集成电路的方法。

图2A-C、图3A-C、图4A-B、图5、图6A-C和图7示出了根据本公开内容的各个实施例，在执行图1的方法时形成的示例结构。需注意，图2A-C、图3A-C、图4A-B和图6A-C示出了集成电路结构的截面侧视图，而图5和图7示出了集成电路结构的顶部正视图。

图8是透射电子显微镜(TEM)图像，示出了根据本公开内容的实施例形成的集成电路结构的截面侧视图。

图9示出了根据本公开内容的各个实施例的移动计算平台的片上系统(SoC)实施方式的功能方框图。

图10示出了根据本公开内容各个实施例，以使用本文所公开的技术形成的集成电路结构或器件实现的计算系统。

具体实施方式

公开了用于在IV族衬底(例如，硅、硅锗或锗衬底)上形成III族材料-氮化物(III-N)的微机电系统(MEMS)结构的技术。根据实施例，该技术包括在衬底上以及任选地在浅沟槽隔离(STI)材料上形成III-N层，然后通过蚀刻释放III-N层以形成悬置于衬底上方的III-N层的自由部分。在一些情况下，使用湿法蚀刻工艺，该工艺选择性地蚀刻衬底和/或STI材料，但不蚀刻III-N材料(或者以显著地较慢的速率蚀刻III-N材料)。可以在III-N层上形成压阻元件，例如，以检测III-N层的自由/悬置部分中的振动或挠曲。因此，可以使用该技术来形成MEMS传感器，例如，加速度计、陀螺仪和压力传感器。根据本公开内容，许多变型和配置将显而易见。

总体概述

当MEMS器件可以连同集成电路(例如，各种微电子器件)一起被并入硅(Si)衬底上时，例如，在片上系统(SoC)实施方式中，微机电系统(MEMS)器件的潜力增大了。此外，使用III族材料-氮化物(III-N)材料用于MEMS器件有特定益处。例如，氮化镓(GaN)是一种高带隙材料(带隙为3.4eV)，其具有大的弹性模量、高的压电和压阻系数以及化学惰性，使得GaN对于MEMS器件应用具有吸引力。然而，针对III-N MEMS器件的当前方案不能与Si互补金属氧化物半导体(CMOS)器件集成于单个片上系统(SoC)实施方式中。