[发明专利]微结构及其图案化的方法与微机电系统器件

权利要求书

1.一种微结构，包括：

至少一个金属层，形成于上覆于衬底的层间介电材料层内，其中所述层间介电材料层包括上覆于所述至少一个金属层中的最顶部金属层的氮化铝层；以及

至少一个接触通孔结构，与所述至少一个金属层中的相应一个接触以及包含相应的顶部部分，所述顶部部分通过含氧化铝层以及相应的介电间隔物结构而在竖直方向上与所述层间介电材料层间隔开，所述介电间隔物结构包括基本上不含金属元素的介电材料，

其中所述含氧化铝层与所述氮化铝层的顶部表面的相应部分接触。

2.一种微机电系统(MEMS)器件，包括：

至少一个金属层，形成于上覆于衬底的层间介电材料层内，其中所述层间介电材料层包括上覆于所述至少一个金属层中的最顶部金属层的氮化铝层；以及

至少两个接触通孔结构，与所述至少一个金属层的相应部分接触以及包含相应的顶部部分，所述顶部部分通过相应的介电间隔物结构以及含氧化铝层而在竖直方向上与所述层间介电材料层间隔开，

其中所述微机电系统器件包括压电换能器，所述压电换能器使用所述至少两个接触通孔结构作为电节点以及使用所述氮化铝层作为压电转换元件。

3.根据权利要求2所述的微机电系统器件，其中：

所述至少一个金属层包括多个金属层；

所述至少两个接触通孔结构中的一个与所述最顶部金属层接触；

所述至少两个接触通孔结构中的另一个与所述多个金属层中除所述最顶部金属层以外的金属层接触；以及

所述层间介电材料层包括位于所述最顶部金属层与所述衬底之间的至少一个其它氮化铝层。

4.根据权利要求2所述的微机电系统器件，其中所述介电间隔物结构与所述含氧化铝层的顶部表面接触，以及包括基本上不含金属元素的介电材料。

5.根据权利要求1所述的微结构或根据权利要求2所述的微机电系统器件，其中所述含氧化铝层包括具有成分梯度的渐变氮氧化铝层，其中氧原子浓度从与最顶部氮化铝层的界面处的0增加到远侧表面处介于50％到60％范围内的百分比，所述远侧表面同与所述最顶部氮化铝层的所述界面间隔开。

6.根据权利要求1所述的微结构或根据权利要求2所述的微机电系统器件，其中：

所述含氧化铝层包括在所述远侧表面处与所述渐变氮氧化铝层接触的氧化铝层；以及

所述远侧表面处的氧原子浓度为60％。

7.根据权利要求1所述的微结构或根据权利要求2所述的微机电系统器件，其中所述远侧表面与所述介电间隔物结构的底部表面接触。

8.根据权利要求1所述的微结构或根据权利要求2所述的微机电系统器件，其中：

所述介电间隔物结构包括氧化硅材料；

所述含氧化铝层具有介于3纳米到60纳米范围内的厚度；以及

所述至少一个金属层包括具有介于5纳米到100纳米范围内的相应厚度的钼层。

9.一种图案化微结构的方法，包括：

在衬底上方形成至少一个金属层；

在所述至少一个金属层的顶部表面上形成氮化铝层；

通过使所述氮化铝层的表面部分氧化而将所述表面部分转化成连续含氧化铝层；

在所述连续含氧化铝层上方形成介电间隔物层；

使用刻蚀工艺来形成延伸穿过所述介电间隔物层、所述连续含氧化铝层以及所述氮化铝层以及向下延伸到所述至少一个金属层的相应部分的多个接触通孔腔，所述刻蚀工艺含有刻蚀所述氮化铝层的实际暴露部分的湿式刻蚀步骤同时抑制在所述氮化铝层中形成底切；以及

在所述多个接触通孔腔中形成多个接触通孔结构。

10.根据权利要求9所述的方法，更包括：

在所述多个接触通孔腔中以及所述介电间隔物层上方沉积导电材料层；以及

图案化所述导电材料层以及所述介电间隔物层，

其中所述导电材料层的经图案化部分包括所述多个接触通孔结构；以及

其中所述介电间隔物层的经图案化部分包括横向包围所述多个接触通孔结构中的相应一个的竖直延伸部分的介电间隔物结构。