本发明涉及一种制造微机电系统mems装置的方法。
背景技术：
集成电路(ic)材料及工艺的进展已在每一技术循环实现比先前循环小且复杂的电路设计的情况下生产ic。在ic发展的过程中，功能密度(即，每单位芯片面积的经互连装置的数目)通常已增加，而离散大小(即，可利用给定工艺来制造的个别组件的最小尺寸)通常已降低。
mems装置包含使用半导体技术产生以形成电及机械构件的结构。mems制作工艺通常涉及材料薄膜在衬底上的沉积、利用光刻成像的经图案化掩模在所述膜上方的施加及膜到掩模的选择性蚀刻。典型mems制造工艺包含这些操作的结构化序列。mems技术实施于多种应用中，包含：加速度计、声传感器、致动器、陀螺仪、加热器、微流体装置、运动传感器、可移动镜、压力传感器、打印机喷嘴、共振器及rf开关。
技术实现要素：
根据本发明的一个实施例，一种制造微机电系统mems装置的方法，所述方法包括：在衬底上方沉积绝缘层；在所述绝缘层的多个第一层中形成多个导电通路；在所述绝缘层的多个第二层中形成多个金属结构，其中所述多个第一层与所述多个第二层交错；蚀刻所述多个导电通路中的第一组一或多者及所述多个金属结构中的第二组一或多者以在所述绝缘层中形成空隙区域；在所述绝缘层的顶部表面上及其内形成导电垫；及利用囊封结构密封所述空隙区域，其中所述囊封结构的至少一部分位于所述导电垫的顶部表面上面。
附图说明
为更全面地理解代表性实施例及其优点，参考结合附图一起进行的以下描述，在附图中：
图1a、1b、2a、2b及3到7是根据代表性实施例的图解说明在微机电系统(mems)装置的制造中的各种阶段的等角剖面图，其中：
图1a是早期制作阶段处的mems装置的剖面侧视图，其中通路构件(形成于多个通路层v1到v6中)与金属构件(形成于多个金属层m1到m6中)交错。
图1b是图1a中代表性地图解说明的第一mems装置区域180的剖面俯视图。
图2a是根据代表性实施例的在蚀刻以形成空隙区域之后的mems制作阶段的剖面侧视图。
图2b是图2a中代表性地图解说明的第一mems装置区域的剖面俯视图。
图3是根据代表性实施例的在空隙区域上方沉积密封材料之后的制作阶段的剖面侧视图。
图4是根据代表性实施例的在密封材料上方沉积并图案化光致抗蚀剂之后的制作阶段的剖面侧视图。
图5是根据代表性实施例的在蚀刻以移除密封材料的经暴露部分之后的制作阶段的剖面侧视图。
图6是根据代表性实施例的在蚀刻以移除虚拟绝缘层部分之后的制作阶段的剖面侧视图。
图7是根据代表性实施例的在移除光致抗蚀剂之后的制作阶段的剖面侧视图。
图8是图解说明根据代表性实施例形成的离散mems装置(例如，第一mems装置810、第二mems装置820及第三mems装置830)的剖面侧视图。
图9是根据代表性实施例的用于制造及密封mems装置的空隙区域的方法的流程图。
包含本说明书所附且形成本说明书的部分的图式以代表性地图解说明本揭露的特定方面。应注意，图式中所图解说明的构件未必按比例绘制。
具体实施方式
以下揭露描述各种实施例及代表性实例。下文论述组件及组件的布置的特定实例以简化描述。这些仅为实例且并非打算限制本揭露。举例来说，第一构件在第二构件“上方”或在所述第二构件“上”形成可包含其中第一构件与第二构件(例如)直接接触地形成的实施例且还可包含其中额外构件可形成于(例如)第一构件与第二构件之间使得第一构件与第二构件征可不直接接触的实施例。本揭露可在各种实例中重复参考编号及/或字母。此重复是出于简单及清晰目的且并非本质上指示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。
用于密封微机电系统(mems)装置的常规方法通常涉及将密封剂材料直接沉积于mems装置的表面上以密封所述装置的空隙区域(通常在真空下)。取决于所使用的密封材料，此可在下伏装置元件上导致有害应力。此应力可为密封材料与mems装置的电介质材料之间的接点界面处的晶格不匹配的结果。当密封材料与电介质材料彼此接触且随后被加热或冷却时，还可由热膨胀系数的差异诱发应力。
基于隔膜的mems传感器元件尤其易遭受应力。举例来说，在基于mems的压力传感器、声传感器或类似物的情形中，由直接沉积于mems装置结构上的密封材料所导致的应力可阻止隔膜元件实现既定操作模式或以其它方式损害隔膜在一或多个振动或平移自由度上的移动。
为制备用于电测试的成品mems装置，移除密封材料的部分。如果使用干法蚀刻来根据常规方法移除密封材料，那么可导致非对称层。在此上下文中，非对称配置可理解为对应于一些mems装置具有暴露于操作环境的上覆绝缘材料而其它mems装置具有暴露于操作环境的上覆金属部分。
如果期望对称层，那么常规技术通常需要额外掩模来保护上覆电介质层免受蚀刻；借此增加与执行额外工艺以提供保护掩模相关联的成本。因此，对于其中基本上同时移除密封材料及电介质材料的以常规方式制造的互补金属氧化物半导体(cmos)mems装置来说，对称层并不容易地或廉价地实施。另外，用于从mems装置的区域移除密封材料的常规方法可产生过多残余物，此也有害地影响mems装置性能。因此，用于密封cmos-mems装置的常规方法与不良传感器灵敏度、经减小信噪比(snr)及经增加总谐波失真(thd)相关联。
本文中所描述的实施例通常提供具有经改进装置性能及较低制造成本的薄膜mems囊封方法及结构。图1a代表性地图解说明早期制作阶段处的mems装置的剖面侧视图。晶体管结构110a/112a/115a、110b/112b/115b及110c/112c/115c可形成于对应于衬底170与绝缘层150之间的界面区域的层s0中。源极/漏极(s/d)区域110a/115a、110b/115b及110c/115c可通过利用p型或n型掺杂剂的离子布植而形成于衬底170中。绝缘层150的绝缘材料可沉积于衬底170上方。可使用任何适合方法(例如，原子层沉积(ald)、化学气相沉积(cvd)、hdp-cvd、物理气相沉积(pvd)及/或类似方法)来沉积绝缘材料。晶体管栅极结构112a、112b、112c可形成于绝缘材料中。用于形成cmos晶体管装置的工艺为已知的且为描述简洁及清晰起见将不在本文中详细地描述。
衬底170可包括任何类型的半导体材料，例如元素半导体材料；例如，硅、锗或类似物。在一些实施例中，衬底170可包括化合物半导体，例如硅碳化、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟及/或类似物或者其组合。在其它实施例中，衬底170可包括合金半导体，例如sige或gaasp及/或类似物或者其组合。绝缘材料可包括(例如)氧化硅、氮化硅、低介电系数电介质(例如碳掺杂氧化物)、极低介电系数电介质(例如多孔碳掺杂二氧化硅)、聚合物(例如聚酰亚胺)及/或任何其它适合电介质或绝缘化合物或者其组合。晶体管栅极结构112a、112b、112c可包括(例如)多晶硅或其它适合材料。
通路层v1到v6及金属层m1到m6可通过以下操作形成：将绝缘材料顺序地沉积于衬底170上方、使用光刻及蚀刻来图案化所述绝缘材料以在其中形成开口且用导电材料填充开口以形成通路构件与金属构件的交替层。根据代表性实施例，第一通路层v1可形成于晶体管栅极结构112a、112b、112c上方，使得每一栅极结构与导电通路物理接触或以其它方式电耦合到所述导电通路。此后，另一绝缘材料层可沉积于第一通路层v1上方且经图案化、蚀刻及填充以在其中形成金属构件。代表性金属构件可包括线、导线、垫、隔膜或类似物。根据代表性方面，如此形成的金属构件可经适当配置以与一或多个紧接下伏导电通路接触或以其它方式电耦合到所述一或多个紧接下伏导电通路；例如，金属构件190与下伏通路构件192接触。根据另一代表性方面，金属构件可经适当配置而不与下伏导电通路接触或以其它方式不电耦合到所述下伏导电通路；例如，金属构件195不与下伏通路构件接触。通路层v1到v6的通路可包括金属(例如，钨)、金属合金(例如，cuw)、导电化合物及/或类似物或者其组合。金属层m1到m6的金属构件可包括金属(例如，铜)、金属合金(例如，alcu)、导电化合物及/或类似物或者其组合。
在代表性实施例中，可反复地执行上述工艺以产生彼此交错的一系列通路层v1、v2、v3、v4、v5、v6及一系列金属层m1、m2、m3、m4、m5、m6；例如，从底部到顶部按次序：v1、m1、v2、m2、v3、m3、v4、m4、v5、m5、v6、m6。任选地，形成最上部金属层m6的材料120的一部分可包括金属盖165。金属盖165可经适当配置以对mems装置的区域提供机械强度或刚度，如果金属盖165另外不存在，那么所述区域将另外不满足质量、性能或其它装置规格。金属盖165可包括相对厚(例如，约
绝缘层150可通过在交替通路层v1到v6及金属层m1到m6的连续制作期间沉积的绝缘材料的顺序堆叠而形成。尽管顺序堆积绝缘材料以形成离散通路及金属层，但命名“绝缘层”将通常出于描述本文中的各种实施例及构件目的而理解为是指用以形成基本上单一层(例如，“绝缘层150”)的一或多个绝缘材料层的积累沉积。
图1b图解说明根据图1a中代表性地图解说明的第一mems装置区域180的实施例的在最上部通路层v6与下伏金属层m5之间的界面处的mems装置的剖面俯视图。通路构件130a、130b、130c、140a、140b、140c放置于绝缘层150内。虚拟绝缘构件100包括绝缘层150的放置于通路构件130c与140a之间的层v6处的一部分。如所代表性地图解说明，层v6可被不同地视为最上部通路层、虚拟绝缘层、虚拟电介质层或虚拟氧化物层。
如图2a中所代表性地图解说明，可执行无掩模湿法蚀刻来移除连续暴露的金属构件及通路构件以产生空隙区域810’、820’、830’。在一实施例中，可用硫酸及过氧化物来执行湿法蚀刻，但可替代地或结合地使用其它适合蚀刻。用于移除通路及金属构件材料的蚀刻化学品为已知的且为描述简洁及清晰起见将不在本文中详细地描述。
湿法蚀刻移除未受绝缘层150或钝化层160的上覆材料保护(如图1a中所代表性地图解说明)的金属构件。举例来说，互连区域210、215、220配置有v6处的上覆绝缘材料且因此未暴露于蚀刻化学品。在代表性实施例中，蚀刻化学品最初蚀刻并穿透经暴露金属层m6，接着继续进行到下伏通路层v6(移除通路构件130a、130b、130c、140a、140b、140c以产生对应通路开口230a、230b、230c、240a、240b、240c)。此后，蚀刻下伏金属层m5(例如，形成空隙区域部分250、255、260)。此后，蚀刻下伏通路层v5，以此类推直到已基本上形成空隙区域810’、820’、830’为止。在代表性实施例中，空隙区域810’对应于第一mems装置区域、空隙区域820’对应于第二mems装置区域且空隙区域830’对应于第三mems装置区域。
蚀刻使绝缘层150的虚拟绝缘构件100、100’及绝缘构件100”保留在空隙区域部分250、255、260上方。在代表性实施例中，蚀刻还使其它下伏金属构件(包括mems装置的组件)保留。举例来说，主动隔膜812及参考隔膜814可构成mems压力传感器(图8，第一mems装置810)的装置构件，且主动隔膜822及参考隔膜824可构成mems声传感器(图8，第二mems装置820)的装置构件。
在一些实施例中，第二mems装置820可经配置以操作为用于将声音脉冲转换为电讯号的麦克风，但其它应用也为可能的。在麦克风操作期间，呈时变压力波形式的声音可通过引起主动隔膜822相对于参考隔膜824的振动或平移位移而与主动隔膜822介接。为将位移转换为电讯号，cmos电路(未展示)测量主动隔膜822与参考隔膜824之间的电容。举例来说，cmos电路可将预定电荷供应到主动隔膜822及参考隔膜824，且监测主动隔膜822与参考隔膜824之间的依据电荷的电压改变。通过随时间轮询电流及电压测量，cmos电路可经适当配置以根据下式计算电容中的扰动：
...其中时变电流i(t)表达为电容c与时变电压v(t)的乘积的时间相关改变。由于电容反映主动隔膜822与参考隔膜824之间的距离，且此距离对应于冲击声音而随时间改变，因此cmos电路可提供表示冲击于主动隔膜822上的声音的电讯号。将了解，可采用基本上类似结构来产生多种其它类型的mems装置；例如，主动隔膜812及参考隔膜814可经适当配置或以其它方式经调适以对mems压力传感器(图8，第一mems装置810)提供类似功能性。
在代表性实施例中，互连区域210包括金属层m1到m5中的一组金属构件及通路层v1到v5中的一组通路构件。通路构件v1a耦合到金属构件m1a，金属构件m1a耦合到通路构件v2a，通路构件v2a耦合到金属构件m2a，以此类推。在一实施例中，v1a、m1a、v2a、m2a、v3a、m3a、v4a、m4a、v5a及m5a的复合结构构成用于mems装置(图8，第一mems装置810)的互连件。通路构件v1a、v2a、v3a、v4a、v5a与金属构件m1a、m2a、m3a、m4a、m5a交替地交错。类似互连结构针对另一mems装置(图8，第二mems装置820)图解说明于互连区域215中且针对又一mems装置(图8，第三mems装置830)图解说明于互连区域220中。
图2b图解说明根据图2a中代表性地图解说明的第一mems装置区域(图1a，第一mems装置区域180)的实施例(在蚀刻以产生空隙区域810’、820’、830’之后)的在最上部通路层v6与下伏金属层m5之间的界面处的mems装置的剖面俯视图。
如图3中所代表性地图解说明，密封材料300沉积于空隙区域810’、820’、830’的顶部表面及其间的横向邻近部分上方。可使用任何适合工艺(例如，ald、cvd、hdp-cvd、pvd、旋涂涂覆(例如，针对聚合物)及/或类似工艺)来沉积密封材料300。密封材料300可包括alcu、钛、氮化钛、氮化硅、硅烷氧化物、聚合物材料、聚二甲基硅氧烷、聚对苯撑二甲基聚合物(例如，聚对二甲苯-c)及/或任何其它适合化合物或者其组合。在代表性实施例中，密封材料300可以介于约
在一实施例中，密封材料300可放置于绝缘层150上方且放置于第一空隙区域810’的通路开口230a、230b、230c、240a、240b、240c中以形成密封结构300a、300b(参见图5)。密封材料300还可放置于第二空隙区域820’及第三空隙区域830’的对应通路层v6开口中以形成密封结构300c、300d、300e、300f(参见图5)。密封材料300还可放置于基本上下伏于通路层v6开口的m5的金属层部分中。密封材料300还可放置于钝化层160上面、上方或上。密封材料可放置于互连区域210、215、220上方。密封材料300可包括放置于多个通路层v1到v5中的多个通路构件上方或上面的基本上连续层。密封材料300可包括放置于多个金属层m1到m6中的多个金属构件上面或上方的基本上连续层。密封材料300可包括至少部分地放置于一或多个通路层(例如，v6)的空隙区域部分中的基本上连续材料层。密封材料300可包括放置于一或多个金属层(例如，m5及m6)的空隙区域部分中的基本上不间断材料层。
根据代表性实施例，密封材料300可经沉积而与虚拟绝缘构件100、100’基本上直接物理接触。将了解，其它实施例可在虚拟绝缘构件100、100’上面或下面采用额外材料层。在此类额外材料层执行基本上相同功能(例如，为至少部分地可丢弃的)、实现基本上相同结果(例如，阻止或以其它方式减轻在一或多个mems装置结构上或中诱发的应力)或打算用于类似初始放置(例如，放置于一或多个mems装置结构上面)及后续放置(例如，从一或多个mems装置结构上面至少部分地移除)的情况下，此类额外材料层将理解为等效于或以其它方式发现对应于“虚拟绝缘”构件(即使此类额外材料层不包括绝缘材料)或“虚拟电介质”构件(即使此类额外材料层不包括电介质材料)或者“虚拟氧化物”构件(即使此类额外材料层不包括氧化物材料)。
如稍后将参考进一步处理所描述，密封材料300不与随后经暴露mems装置表面物理接触。因此，将不存在伴随密封材料300直接沉积于mems装置表面自身上所诱发的应力；而是，密封材料300沉积于虚拟绝缘构件100、100’上，所述虚拟绝缘构件100、100’在稍后mems装置制作阶段处被移除。在代表性实施例中，虚拟绝缘构件100、100’与放置于紧接下伏金属层m5中的空隙区域部分250、255的组合经配置以阻止或以其它方式减轻在一或多个下伏mems装置结构、元件、组件或构件上或中诱发的应力。空隙区域部分250、255可对应于虚拟绝缘构件100、100’与在后续处理中被暴露的下伏mems装置表面之间的间隙区域。因此，空隙区域部分250、255可经适当配置以提供进一步保护以免于在随后经暴露mems装置表面中所诱发或以其它方式施予所述随后经暴露mems装置表面的应力。
密封材料300在空隙区域810’、820’、830’与外部环境之间密封、囊封、封闭或以其它方式形成基本上不可渗透势垒。在代表性实施例中，空隙区域810’、820’、830’可暴露于真空以在用密封材料300密封或囊封之前从空隙区域810’、820’、830’至少部分地移除周围气体。在另一代表性实施例中，空隙区域810’、820’、830’可在用密封材料300密封或囊封之前利用气体(例如，惰性气体(例如干燥氮气))进行冲洗。在又一代表性实施例中，空隙区域810’、820’、830’可在不引入真空或气体冲洗的情况下进行密封。用于制备mems装置腔的工艺为已知的且为描述简洁及清晰起见将不在本文中详细地描述。
如图4中所代表性地图解说明，可在沉积密封材料300之后沉积并图案化光致抗蚀剂层。在一实施例中，经图案化光致抗蚀剂400a、400b、400c、400d、400e、400f对密封、囊封或封闭空隙区域810’、820’、830’的密封材料300的部分(图5，密封结构300a、300b、300c、300d、300e、300f)提供保护。在代表性有益方面中，可使用单个掩模来形成经图案化光致抗蚀剂400a、400b、400c、400d、400e、400f。用于沉积及图案化光致抗蚀剂的工艺为已知的且为描述简洁及清晰起见将不在本文中详细地描述。
如图5中所代表性地图解说明，可执行蚀刻以移除密封材料300的未被经图案化光致抗蚀剂400a、400b、400c、400d、400e、400f覆盖的部分以暴露下伏虚拟绝缘构件100、100’及钝化层160以用于后续处理。密封材料300的未受保护部分的移除还暴露上覆于接点垫m5a、m5b、m5c的绝缘层150的材料以用于后续处理。未受保护密封材料300部分的移除形成离散密封结构300a、300b(密封空隙区域810’)、密封结构300c、300d(密封空隙区域820’)及密封结构300e、300f(密封空隙区域830’)。根据代表性实施例，用以移除密封材料300的部分的蚀刻可包括干法蚀刻或湿法蚀刻。用于移除密封剂材料的蚀刻工艺为已知的且为描述简洁及清晰起见将不在本文中详细地描述。
如图6中所代表性地图解说明，利用蚀刻而移除绝缘层150的对应于虚拟绝缘构件100、100’的材料及绝缘层150在v6处的其它经暴露部分。根据其中绝缘层150包括sio2的代表性实施例，可执行反应离子蚀刻(rie)来移除虚拟绝缘构件100、100’的至少大部分。虚拟绝缘构件100、100’的至少部分移除暴露(例如)压力传感器(图8，第一mems装置810)的感测隔膜600a及(例如)声传感器(图8，第二mems装置820)的感测隔膜600b。互连区域210、215、220中的v6处的经暴露绝缘层150的至少部分移除暴露接点垫m5a、m5b、m5c的顶部表面以用于后续mems装置测试。密封结构300a、300b、300c、300d、300e、300f具有放置于接点垫m5a、m5b、m5c的顶部表面上面的部分。金属盖165由于钝化层160所提供的蚀刻保护而得以保留。此后，如图7中所代表性地图解说明，可移除经图案化光致抗蚀剂400a、400b、400c、400d、400e、400f。
如图8中所代表性地图解说明，mems装置包括多个通路层(v1到v6)中的多个通路及多个金属层(m1到m6)中的多个金属构件。多个通路层(v1到v6)与多个金属层(m1到m6)交替地交错。多个通路层(v1到v6)及多个金属层(m1到m6)放置于绝缘层150中。空隙区域放置于绝缘层150中。接点垫m5a、m5b、m5c在绝缘层150的顶部表面处放置于绝缘层150中。密封结构300a、300b、300c、300d、300e、300f位于空隙区域上方。密封结构300a、300b、300c、300d、300e、300f基本上密封空隙区域。每一密封结构300a、300b、300c、300d、300e、300f的至少一部分放置于接点垫m5a、m5b、m5c的顶部表面上面。
第一mems装置810(例如，对应于mems压力传感器)包括通过空隙区域810’的利用密封结构300a、300b进行密封的一部分而与参考隔膜814分离的主动隔膜812。主动隔膜812及参考隔膜814电耦合到下伏于接点垫m5a且与接点垫m5a连接的第一互连结构。第一互连结构将接点垫m5a与下伏第一晶体管装置110a/112a/115a的栅极结构112a耦合。第一晶体管装置的栅极结构112a包括放置于绝缘层150的底部部分中的多晶硅。第一晶体管装置的s/d区域110a、115a包括放置于衬底170中的离子布植区域。
第二mems装置820(例如，对应于mems声传感器)包括通过空隙区域820’的利用密封结构300c、300d进行密封的一部分而与参考隔膜824分离的主动隔膜822。主动隔膜822及参考隔膜824电耦合到电耦合到下伏于接点垫m5b且与接点垫m5b连接的第二互连结构。第二互连结构将接点垫m5b与下伏第二晶体管装置110b/112b/115b的栅极结构112b耦合。第二晶体管装置的栅极结构112b包括放置于绝缘层150的底部部分中的多晶硅。第二晶体管装置的s/d区域110b、115b包括放置于衬底170中的布植区域。
第三mems装置830(例如，对应于mems热传导真空计与共振器)包括上覆于放置在绝缘层150中的通路构件及金属构件的金属盖165。金属盖165在第三mems装置830的横向区域上方提供机械支撑。空隙区域830’利用密封结构300e、300f进行密封。钝化层160位于金属盖165上方及其上。第三mems装置830的通路及/或金属构件耦合到下伏于接点垫m5c且与接点垫m5c连接的第三互连结构下伏。第三互连结构将接点垫m5c与下伏第三晶体管装置110c/112c/115c的栅极结构112c耦合。第三晶体管装置的栅极结构112c包括放置于绝缘层150的底部部分中的多晶硅。第三晶体管装置的s/d区域110c、115c布植于衬底170中。
图9代表性地图解说明根据代表性实施例的mems装置制作方法900。制作方法900以步骤905开始，步骤905包含将层计数索引变量i初始化为1(i＝1)及在衬底及/或电介质层s0中形成晶体管装置(例如，图1a，形成于层s0中的包括衬底170与绝缘层150之间的界面区域的晶体管装置110a/112a/115a)。在下一步骤915中，在通路层vi中形成多个通路构件。针对i＝1，v1层形成于层s0上方。通过在层s0上方沉积电介质材料且利用光刻成像、蚀刻及填充来图案化电介质材料以在其中形成通路构件而形成层v1。在下一步骤920中，在金属层mi中形成金属构件。针对i＝1，m1层形成于v1层上方。通过在层v1上方沉积电介质材料且利用光刻成像、蚀刻及填充来图案化电介质材料以在其中形成金属构件而形成层m1。在下一步骤925中，层计数索引i递增(i＝i 1)。在下一步骤915(第二扫掠)中，在通路层vi中形成另外多个通路构件。针对i＝2，v2层形成于m1层(mi-1)上。通过在层m1上方沉积电介质材料且利用光刻成像、蚀刻及填充来图案化电介质材料以在其中形成通路构件而形成层v2。在下一步骤920(第二扫掠)中，在金属层mi中形成另一组金属构件。针对i＝2，m2层形成于v2层上方。通过在层v2上方沉积电介质材料且利用光刻成像、蚀刻及填充来图案化电介质材料以在其中形成金属构件而形成层m2。步骤925、915及920可经反复以堆积多个通路层v1到vi及多个金属层m1到mi。在代表性实施例中，可存在六个(i＝6)通路层(v1到v6)及金属层(m1到m6)。在已形成通路层及金属层之后，在任选的下一步骤930中，可在金属层m6(mi)的至少一部分上或上方形成钝化层。在下一步骤935中，可利用蚀刻来移除通路及金属构件材料的部分以形成mems装置空隙区域，其中在最上部通路层vi上的电介质材料的至少一部分保留为虚拟电介质层。在下一步骤940中，可沉积密封材料以在真空下密封mems装置空隙区域。在下一步骤945中，可在密封材料上方沉积光致抗蚀剂且图案化所述光致抗蚀剂以在后续蚀刻期间对密封材料的下伏部分提供保护。在下一步骤950中，可执行第一蚀刻以移除密封材料的未受上覆光致抗蚀剂保护的部分。在下一步骤955中，可执行第二蚀刻以移除虚拟电介质层部分且将电接点暴露于下伏晶体管装置。在下一步骤960中，移除光致抗蚀剂。
根据其中绝缘层150包括氧化物材料的代表性实施例，可将现有氧化物层用作虚拟层以阻止或以其它方式减少在mems装置上或中诱发应力。虚拟层关于在移除虚拟层部分之后的上覆氧化物材料的放置而对mems装置提供对称结构。举例来说，如此形成的基本上所有mems装置将具有上覆于最高位置mems装置金属构件(例如，主动隔膜812、822)的氧化物层部分。虚拟层还可阻止或以其它方式减少与将在密封材料直接沉积于mems装置表面上时以其它方式形成的残余物相关联的缺陷。另外，利用mems装置结构的氧化物材料形成虚拟层允许在无需额外掩模来保护上覆氧化物层的情况下使用标准cmos及cmos兼容工艺。
根据代表性实施例，一种用于制造mems装置的方法包含：在衬底上方沉积绝缘层；在所述绝缘层的多个第一层中形成多个导电通路；在所述绝缘层的多个第二层中形成多个金属结构，所述多个第一层与所述多个第二层交错或以其它方式交替；蚀刻所述多个导电通路中的第一组一或多者及所述多个金属结构中的第二组一或多者以在所述绝缘层中形成空隙区域；在所述绝缘层的顶部表面上及其内形成导电垫；及利用囊封结构密封所述空隙区域，其中所述囊封结构的至少一部分放置于所述导电垫的顶部表面上面。可在所述多个第一层及所述多个第二层下面形成晶体管结构。可在所述晶体管结构的栅极的顶部表面与所述导电垫的底部表面之间形成导电互连结构，所述导电互连结构包括所述多个金属结构的第一组及所述多个导电通路的第二组。可在所述衬底中形成所述晶体管结构的至少一部分。可在所述多个金属结中的至少一者上方或上面形成钝化层。
根据另一代表性实施例，一种用于制造cmos-mems装置的方法包含：在衬底上方沉积电介质层；在所述衬底及所述电介质层中的至少一者中形成晶体管装置；在所述电介质层中形成多个通路层，所述多个通路层包括多个通路结构；在所述电介质层中形成多个金属层，所述多个金属层包括多个金属结构，所述多个金属层与所述多个通路层交替；蚀刻以移除通路结构材料的至少一部分及金属结构材料的至少一部分以形成空隙区域；在所述空隙区域上方沉积密封剂材料；在所述密封剂材料上方沉积光致抗蚀剂；图案化所述光致抗蚀剂以暴露所述密封剂材料的一部分；执行第一蚀刻以移除所述密封剂材料的经暴露部分；及执行第二蚀刻以移除邻近密封剂材料的剩余部分的虚拟电介质层的至少一部分。所述方法还可包含移除所述光致抗蚀剂。所述虚拟电介质层可包括所述多个通路层的最上部通路层。可在所述多个金属层的最上部金属层上方形成钝化层。可在所述电介质层的顶部表面上及其内形成导电垫。可在所述晶体管装置的栅极的顶部表面与所述导电垫的底部表面之间形成互连结构，所述互连结构包括与所述多个通路结构的第二组交错的所述多个金属结构的第一组。所述第一蚀刻及所述第二蚀刻可为相同蚀刻。
根据又一代表性实施例，一种mems装置包括：多个通路，其在多个通路层中；多个金属构件，其在多个金属层中；所述多个通路层与所述多个金属层交错，所述多个通路层及所述多个金属层放置于绝缘层中；空隙区域，其放置于所述绝缘层中；接点垫，其在所述绝缘层的顶部表面处放置于所述绝缘层中；及密封结构，其位于所述空隙区域上方，所述密封结构基本上密封所述空隙区域，其中所述密封结构的至少一部分位于所述接点垫的顶部表面上面。所述空隙区域的第一组一或多个体积部分可放置于所述通路层中的一或多者中，且所述空隙区域的第二组一或多个体积部分可放置于所述金属层中的一或多者中。所述mems装置可具有位于所述多个通路层及所述多个金属层下面的晶体管。第一组金属构件及第二组通路可在所述晶体管的栅极的顶部表面与所述接点垫的底部表面之间形成互连结构。所述晶体管的至少一部分可形成于衬底中。所述衬底可放置于所述绝缘层下面。钝化层可放置于最上部金属层的金属构件上方。第一金属构件可包括主动隔膜。第二金属构件可包括参考隔膜。所述主动隔膜及所述参考隔膜可构成压力传感器、声传感器及/或共振器的元件。
已关于特定实施例描述益处、其它优点及问题的解决方案；然而，益处、优点及问题的解决方案以及可致使任何益处、优点或解决方案出现或变得更显著的任何组件均不应视为关键、必需或基本构件或组件。
如本文中所使用，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”、“包含(including)”、“具有(has)”、“具有(having)”或其任何语境变体打算涵盖非穷尽性包含。举例来说，包括要素清单的工艺、产品、物品或设备未必仅限制于所述要素，而是可包含未明确列举或此工艺、产品、物品或设备所固有的其它要素。此外，除非明确陈述有相反情况，否则“或(or)”是指包含性或而并非排他性或。也就是说，除非另外指示，否则如本文中所使用的术语“或(or)”通常打算意指“及/或”。举例来说，条件a或b可由以下各项中的任一者来满足：a是真(或存在)且b是假(或不存在)、a是假(或不存在)且b是真(或存在)，以及a及b两者均是真(或存在)。如本文中所使用，术语前面的“一(a或an)”(及在先行词基础为“一(a或an)”时的“所述(the)”)包含此术语的单数及复数两者，除非上下文另外明确指示。此外，如本文中的描述中所使用，“在…中(in)”的含义包含“在…中”及“在…上(on)”，除非上下文另外明确指示。
本文中所提供的实例或图解说明无论如何不应视为对与其相关联的任何一或若干术语的约束、限制或明确定义。而是，这些实例或图解说明应视为关于一个特定实施例进行描述且仅视为说明性的。所属领域的技术人员将了解，这些实例或图解说明与其相关联的任何一或若干术语将囊括可或可不随其或在说明书中其它地方给出的其它实施例且所有此类实施例打算包含于所述一或若干术语的范围内。指定此类非限制性实例及图解说明的语言包含但不限制于：“举例来说(forexample)”、““举例来说(forinstance)”、“例如(e.g.)”、“在代表性实施例中”或“在一个实施例中”。在本说明书通篇中对“一个实施例”、“一实施例”、“代表性实施例”、“特定(particular)实施例”或“特定(specific)实施例”或者语境类似术语的提及意指结合实施例描述的特定特征、结构、性质或特性包含于至少一个实施例中且可不必呈现于所有实施例中。因此，短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”或“在特定实施例中”或者类似术语在本说明书通篇中各个地方的相应出现未必是指同一实施例。此外，任何特定实施例的特定特征、结构、性质或特性可以任何适合方式与一或多个其它实施例组合。
可在本文中为易于描述而使用空间相对术语(例如“下方”、“下面”、“下部”、“上部”、“上面”、“较高”、“邻近”、“相邻”、“插置”、“在…之间”或类似术语)来代表性地描述一或多个元件或构件与其它元件或构件的关系，如各图中所代表性地图解说明。空间相对术语打算囊括在使用或操作中的装置的除图中所图解说明的定向之外的不同定向。设备或装置可以其它方式进行空间变换(例如，旋转90度)且可因此同样地变换本文中所使用的空间相对描述语。
虽然以特定次序呈现步骤、操作或程序，但可在不同实施例中改变此次序。在一些实施例中，就在本说明书或权利要求书中顺序展示多个步骤来说，可同时或以不同次序在替代实施例中执行此类步骤的某一组合。本文中所描述的操作的顺序可被打断、暂停或以其他方式受另一工艺控制。
虽然已详细描述代表性实施例及其优点，但应理解，可在不背离如由所附权利要求书包含的本揭露的精神及范围的情况下在本文中做出各种改变、替代及更改。此外，本揭露的范围并不打算限于本说明书中所描述的任何工艺、产品、机器、制品、组合件、设备、物质组成、方式、方法或步骤的特定实施例。如所属领域的技术人员将依据本揭露容易地了解，可根据本文中的揭露来利用执行与本文中所描述的对应代表性实施例基本上相同的功能或实现与所述对应代表性实施例基本上相同的结果的各种工艺、产品、机器、制品、组合件、设备、物质组成、方式、方法或步骤(不论为当前现有的还是稍后开发的)。所附权利要求书打算在其范围内包含此类工艺、产品、机器、制品、组合件、设备、物质组成、方式、方法或步骤。
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