[发明专利]MEMS纳米结构及其形成方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2012年3月30日提交的美国临时专利申请第61,617,834号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本公开涉及MEMS纳米结构及形成MEMS纳米结构的方法。

背景技术

微机电系统(MEMS)的制造技术包括以微米比例(百万分之一米)的尺寸形成微结构，从而实现机械、流体、光学、生物和/或电气系统。该制造技术的重要部分(包括清洁、成层、图案化、蚀刻或掺杂步骤)均源于集成电路(IC)技术。

MEMS应用包括惯性传感器应用，诸如，运动传感器、加速器和陀螺仪。其他MEMS应用包括光学应用(诸如活动反射镜)、RF应用(诸如RF开关和共振器)以及生物感测结构。虽然上述应用很引人注目，但是在发展MEMS纳米结构方面仍存在很多挑战。用于形成这些MEMS纳米结构的配置和方法的各种技术已经被实现用于进行尝试以及进一步改善设备的性能。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种形成多个MEMS纳米结构的方法，所述方法包括：使衬底的一部分凹进，从而在所述衬底中形成多个台面，所述多个台面中的每个台面均具有顶面和与所述顶面相邻的侧壁面；在所述衬底之上沉积反光层，从而覆盖每个台面的所述顶面和所述侧壁面；在所述反光层之上形成保护层；在所述保护层之上形成抗反射涂层(ARC)；在每个台面上方的所述ARC层之上的光刻胶层中形成开口；通过所述开口去除所述ARC层的一部分、所述保护层的一部分和所述反光层的一部分，从而暴露出每个台面的顶部；以及去除每个台面的所述顶面之上的所述光刻胶层和所述ARC层。

在所述方法中，所述反光层包括铝、铜、金、银、铬、钛或它们的混合物。

在所述方法中，所述保护层包括氧化物层或氮化物层。

在所述方法中，形成所述保护层包括：在含氧的等离子体环境中处理所述反光层。

在所述方法中，所述开口的宽度只能容纳被分析物的一个分子。

在所述方法中，所述开口的宽度介于大约110nm至大约170nm之间的范围内。

在所述方法中，进一步包括：在所述光刻胶层中形成所述开口的步骤之前，形成围绕每个台面的填充材料。

在所述方法中，进一步包括：将所述填充材料平坦化为与每个台面的所述顶面基本共面的水平。

在所述方法中，去除所述ARC层包括：在含H₂O₂的湿溶液中进行去除。

在所述方法中，去除所述ARC层包括：去除每个台面之上的整个所述ARC层。

根据本发明的另一方面，一种形成多个MEMS纳米结构的方法，所述方法包括：蚀刻衬底的一部分，从而在所述衬底中形成多个台面，所述多个台面中的每个台面均具有顶面和与所述顶面相邻的侧壁面；在所述衬底之上沉积反光层，从而覆盖每个台面的所述顶面和所述侧壁面；沿着所述反光层共形地形成保护层；在所述保护层之上形成抗反射涂层(ARC)；在每个台面之上的所述ARC层之上的光刻胶层中形成开口；通过所述开口去除所述ARC层的一部分、所述保护层的一部分和所述反光层的一部分，从而暴露出每个台面的顶部；以及在基本上不去除所述保护层的情况下，去除所述光刻胶层和所述ARC层。

在所述方法中，所述反光层包括铝、铜、金、银、铬、钛或它们的混合物。

在所述方法中，所述保护层包括氧化物层或氮化物层。

在所述方法中，所述保护层是厚度在大约至大约的范围内的氧化铝层。

在所述方法中，所述开口的宽度只能容纳被分析物的一个分子。

在所述方法中，去除所述ARC层包括：在含H₂O₂的湿溶液中进行去除。

根据本发明的又一方面，提供了一种形成多个MEMS纳米结构的方法，所述方法包括：使衬底的一部分凹进，从而在所述衬底中形成多个台面，所述多个台面中的每个台面均具有顶面和与所述顶面相邻的侧壁面；在所述衬底之上沉积反光层，从而覆盖每个台面的所述顶面和所述侧壁面；在所述反光层之上形成保护层；在所述保护层之上形成抗反射涂层(ARC)；形成围绕每个台面的填充材料，从而暴露所述ARC层的一部分；在每个台面之上的所暴露ARC层之上的光刻胶层中形成开口；通过所述开口去除所暴露ARC层的一部分、所述保护层的一部分和所述反光层的一部分，从而暴露出每个台面的所述顶部；以及去除每个台面的所述光刻胶层和所述ARC层的暴露部分。