[发明专利]微结构及其图案化的方法与微机电系统器件

说明书

能够通过在衬底上方形成例如钼层的金属层而提供一种微结构。在金属层的顶部表面上形成氮化铝层。通过氧化将氮化铝层的表面部分转化成连续含氧化铝层。能够在连续含氧化铝层上方形成介电间隔物层。能够使用刻蚀工艺来形成延伸穿过介电间隔物层、连续含氧化铝层以及氮化铝层以及向下延伸到至少一个金属层的相应部分的接触通孔腔，所述刻蚀工艺含有湿式刻蚀步骤同时抑制在氮化铝层中形成底切。能够在接触通孔腔中形成接触通孔结构。微结构能够包含含有压电换能器的微机电系统(MEMS)器件。

技术领域

本发明实施例是有关于一种微结构及其图案化的方法与微机电系统器件。

背景技术

本公开涉及半导体器件，且具体地说，涉及例如压电微机电系统(micro-electromechanical system；MEMS)的包含氮化铝结构的经图案化结构及其形成方法。

氮化铝通常用于MEMS器件中。然而，由于氮化铝与导电材料之间的材料特性显著不同，因此将氮化铝组件和导电结构集成到MEMS器件中是一个挑战。

发明内容

一种微结构，包含至少一个金属层以及至少一个接触通孔结构。至少一个金属层形成于上覆于基底的层间介电材料层内。层间介电材料层包括上覆于至少一个金属层中的最顶部金属层的氮化铝层。至少一个接触通孔结构与至少一个金属层中的相应一个接触且包含相应的顶部部分。顶部部分藉由含氧化铝层和相应的介电间隔物结构而在垂直方向上与层间介电材料层间隔开。介电间隔物结构包括基本上不含金属元素的介电材料。含氧化铝层与氮化铝层的顶部表面的相应部分接触。

一种微机电系统(MEMS)元件，包括：至少一个金属层以及至少两个接触通孔结构。至少一个金属层形成于上覆于基底的层间介电材料层内。层间介电材料层包括上覆于至少一个金属层中的最顶部金属层的氮化铝层。至少两个接触通孔结构与至少一个金属层的相应部分接触且包含相应的顶部部分。顶部部分藉由含氧化铝层和相应的介电间隔物结构而在垂直方向上与层间介电材料层间隔开。微机电系统元件包括压电换能器，压电换能器使用至少两个接触通孔结构作为电节点且使用氮化铝层作为压电转换元件。

一种图案化微结构的方法，包括以下操作。在基底上方形成至少一个金属层。在至少一个金属层的顶部表面上形成氮化铝层。藉由使氮化铝层的表面部分氧化而将表面部分转化成连续含氧化铝层。在连续含氧化铝层上方形成介电间隔物层。使用蚀刻工艺形成延伸穿过所述介电间隔物层、连续含氧化铝层以及氮化铝层且向下延伸到至少一个金属层的相应部分的多个接触通孔腔。蚀刻工艺含有蚀刻氮化铝层的实际暴露部分的湿式蚀刻步骤同时抑制在氮化铝层中形成底切。在多个接触通孔腔中形成多个接触通孔结构。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下详细描述最好地理解本公开的各方面。应注意，根据业界中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，为了论述清楚起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1为根据本公开的一实施例的在衬底上方形成至少一个介电缓冲层和近侧氮化铝层之后的示范性结构的竖直横截面视图。

图2A为根据本公开的一实施例的形成金属层和氮化铝层之后的示范性结构的竖直横截面视图。

图2B为图2A的示范性结构中的金属层的第一示范性图案的水平横截面视图。

图2C为图2A的示范性结构中的金属层的第二示范性图案的水平横截面视图。

图3A为根据本公开的一实施例的将氮化铝层的表面部分转化成连续含氧化铝层之后的示范性结构的第一示范性配置的竖直横截面视图。

图3B为根据本公开的一实施例的将氮化铝层的表面部分转化成连续含氧化铝层之后的示范性结构的第二示范性配置的竖直横截面视图。

图4为根据本公开的一实施例的形成介电间隔物层之后的示范性结构的竖直横截面视图。