微电子机械系统被包封结构及其制造方法 【技术领域】
本发明总体涉及一种被包封(encapsulated)微电子-机械系统(MEMS)以及被包封MEMS的制造方法。具体来讲，本发明总体涉及具有包封层的MEMS结构，该包封层材料的电学、机械和/或磁性特性不同于芯材料的上述特性，其中被包封MEMS结构可通过互补型金属氧化物半导体(CMOS)兼容方法制成。
背景技术
常用MEMS结构的一种实例是射频(RF)开关，这种射频开关被用在各种微波和毫米波应用场合中，例如可调预选器和频率合成器。半导体RF开关相对较大且笨重，例如16×16阵列的体积达到400立方英寸，从而使得该阵列的封装尺寸较大。微机械加工的RF开关显著减小这种RF开关阵列的封装尺寸，例如，可将尺寸减小到约1立方英寸。
图1表示了一种常用RF开关100，其被制成单片集成MEMS开关，其包括一衬底102、一支撑块104、以及一柔性悬臂梁106，悬臂梁106被连接到支撑块104的一端。悬臂梁106未被支撑的端处具有一电气触点112，其与衬底102表面上的下触点114相接触。电气触点114通常与RF输入信号相连接并形成RF开关的RF输入端，而电气触点112构成RF输出端。
RF开关100被形成在悬臂梁106的上表面上的场极板122与位于衬底102的表面上的接地板124之间的静电力所驱动。场极板122与直流(DC)电压源相连，而接地板124连接到地电位上。如图1所示，当没有在场极板122上施加电压时，电气触点112与电气触点114分离开，定义开路触点或OFF状态。但是，当向场极板122施加合适的DC电压时，柔性悬臂梁106就会因静电力而弯曲，使得电气触点112与电气触点114接触，定义了闭合触点或ON状态。闭合触点或ON状态使RF输入信号被电连接至RF输出端。当撤除对场极板122施加地电压时，由于悬臂梁106材料的固有弹性力，柔性悬臂梁106恢复到其开路触点或OFF状态。
但是，当悬臂梁闭合/断开很多次后，就会受到机械疲劳和应力的影响。有时，由于长时间的机械应力，悬臂梁将会变形，从而可能在电气触点处受到静摩擦力的作用。
另外，采用二氧化硅、多晶硅或者甚至合成硅金属合金作为梁材料的普通RF开关存在插入损耗较高的问题，这会导致RF开关的灵敏度降低。
此外，现有MEMS RF开关经常采用具有非电解电镀金或铜的多晶硅梁。但是，非电解金镀层的使用在现有CMOS制造工艺中产生问题，因为一旦开始生产线工艺的后端，例如镀铜，通常没有沉积多晶硅或其它类似材料的措施。由于没有随后的生产线工艺前端的措施，所以非电解电镀形成非常粗糙的铜结构，对于防止氧化、电迁移、和扩散是非钝化的。
【发明内容】
考虑到现有方法存在的上述和其它的问题和缺陷，本发明的一个优点在于提供一种被包封MEMS，其构成了可由多种材料制成的RF开关，并具有互补的电学特性和机械特性，例如，以降低长期工作过程中的金属疲劳和应力，防止出现静摩擦，并减小插入损耗。
本发明的另一优点在于提供被包封MEMS结构，其提供多种开关结构，例如，被包封悬臂梁，具有一个或多个电气绝缘段的被包封悬臂梁，两端固定的被包封梁，以及两端固定且具有一个或多个电气绝缘被包封段的被包封梁。另外，被包封MEMS可容纳各种数量的开关触点和接地板以及多种开关触点和接地板构型，位于介电层上和例如被包封梁下。
本发明的又一优点在于提供一种形成感应线圈的被包封MEMS结构，其中无论芯材料或包封材料可包括铁磁性材料，以提高感应性能。
本发明又一优点在于提供一种被包封MEMS结构的制造方法，该方法与CMOS兼容方法相匹配。
本发明的又一优点在于提供一种被包封MEMS结构的制造方法，该方法实现了用多种势垒金属(barrier metal)例如金、铂、钯、铱、钨、氮化钨、钽、氮化钽、钛、氮化钛以及镍来包封MEMS结构，这样使得被包封内铜层钝化，从而防止在后序加工过程中出现铜的氧化、电迁移、以及扩散。
为了实现上述的和其它的优点，根据本发明的示例性实施例，其中描述了一种被包封MEMS的制造方法，该方法包括：在一半导体衬底上形成一介电层；对介电层的上表面构图以形成一第一沟槽；在第一沟槽内形成牺牲材料(release material)；对牺牲材料的上表面构图以形成一第二沟槽；在第二沟槽内形成包括侧壁的第一包封层；在第一包封层内形成一芯层(corelayer)；以及在芯层的上方形成一第二包封层，其中第二包封层与第一包封层的侧壁相连接。
根据本发明又一示例性实施例，第一包封层和第二包封层由势垒金属制成，该势垒金属从由金、铂、钯、铱、钨、氮化钨、钽、氮化钽、钛、氮化钛以及镍构成的组中选出，而芯层由半导体介电材料制成。
根据本发明又一示例性实施例，被包封MEMS的制造方法还包括在第一包封层与芯层之间形成一金属层。
根据本发明又一示例性实施例，金属层包括与第二包封层连接的侧壁。
按照本发明又一示例性实施例，形成金属层包括：在第一包封层上沉积一包括侧壁的初始金属层；在至少第一包封层和初始金属层侧壁的裸露表面上沉积一停止层；去除位于初始金属层侧壁上方的停止层；以及凹进初始金属层的侧壁以及贴附到初始金属层侧壁上的停止层部分的侧壁。
按照本发明又一示例性实施例，金属层包括从铜、金和铝构成的组中选取的高导电性金属。
按照本发明又一示例性实施例，形成芯层包括：在至少第一包封层和金属层的裸露表面上沉积一停止层；在停止层上沉积一半导体介电材料；平坦化(planarizing)半导体介电材料至停止层的水平；以及将半导体介电材料凹进到低于牺牲层的上表面的水平，以形成芯层。
按照本发明又一示例性实施例，被包封MEMS的制造方法还包括在构成第一沟槽的底面的介电层部分上形成至少一个开关触点和至少一个接地板。
按照本发明又一示例性实施例，将牺牲材料去除将会导致在第一沟槽底面的上方形成一悬臂梁，该悬臂梁包括至少第一包封层、芯层以及第二包封层。
按照本发明又一示例性实施例，将牺牲材料去除的步骤将会导致在第一沟槽底面的上方形成一两端都被支撑着的梁。
根据本发明又一示例性实施例，第一沟槽和第二沟槽形成具有两端的线圈图案，其中形成了一被包封感应线圈，将牺牲材料去除会导致被包封感应线圈位于介电层较低部分的上方且其两端被介电层的较高部分所支撑。
根据本发明又一示例性实施例，第一包封层和第二包封层包括铁磁性材料，和芯层包括半导体介电材料或金属。
根据本发明又一示例性实施例，第一包封层和第二包封层包括半导体介电材料或金属，芯层包括一铁磁性材料。
根据本发明又一示例性实施例，提供了一种用于MEMS的多层金属被包封结构的制造方法，所述方法包括：在一半导体衬底上形成一基底介电层；对基底介电层的上表面构图以形成一沟槽；在沟槽内形成一牺牲材料；在牺牲材料中形成一第一介电层；对第一介电层构图以形成沿第一沟槽的长轴的至少两分离沟槽(separate trenches)；在至少两分离沟槽中形成一第一金属层；在至少第一金属层上形成一第二介电层；对第二介电层构图以形成与第一金属层接触的两侧边沟槽(side trenches)并保留在两侧边沟槽之间的第二介电层的中央部分；在两侧边沟槽中形成一第二金属层；去除包围着部分多层金属被包封结构的第二介电层的区域；用牺牲材料填充所述区域；在至少第二金属层以及第二介电层的中央部分上形成一第三介电层；对与第一金属层的图案相对应并与第二金属层相接触的第三介电层中的另一沟槽构图；在第三介电层的另一沟槽内形成一第三金属层；对第三金属层构图，以提供至牺牲材料的通道；以及去除牺牲材料以形成多层金属被包封结构，该结构的一部分与第一介电层相分离且叠置在第一介电层上方。
根据本发明又一示例性实施例，第一金属层、第二金属层以及第三金属层的每一层包括势垒金属，该势垒金属从由金、铂、钯、铱、钨、氮化钨、钽、氮化钽、钛、氮化钛以及镍构成的组中选出。
根据本发明又一示例性实施例，用于MEMS的多层金属被包封结构的制造方法还包括：在形成沟槽的底面的第一介电层部分上形成至少一个开关触点和至少一个接地板。
根据本发明又一示例性实施例，去除牺牲材料将会导致在第一沟槽底面的上方形成一悬臂梁。
根据本发明又一示例性实施例，去除牺牲材料将会导致在第一沟槽底面的上方形成一两端都被支撑的梁。
根据本发明又一示例性实施例，第一沟槽构成了一具有两端的线圈图案，且第一金属层、第二金属层和第三金属层的每一层包括铁磁性材料。
根据本发明又一示例性实施例，去除牺牲材料将会导致在介电层的较低部分的上方形成一感应线圈，其中该感应线圈的两端被支撑。
根据本发明又一示例性实施例，提供了一种用于MEMS的、包括电气绝缘金属密封件的多层金属被包封结构的制造方法，所述方法包括：在一半导体衬底上形成一第一介电层；对第一介电层的上表面构图以形成一第一沟槽；在第一沟槽中形成一牺牲材料；对牺牲材料的上表面构图，以形成沿第一沟槽长轴的至少两分离第二沟槽；在至少两分离第二沟槽内形成一第一金属层；在至少第一金属层上形成一第二介电层；对每一至少两分离第二沟槽的上方的第二介电层构图，以形成与第一金属层相接触的两侧边沟槽并保留了在两侧边沟槽之间的第二介电层的中央部分；对于每一至少两分离沟槽，在两侧边沟槽内形成一第二金属层；去除包围着多层金属被包封结构的一部分的第二介电层区域；用牺牲材料填充所述区域；在至少第二金属层和第二介电层的中央部分上形成一第三介电层；对与第一金属层的图案相对应并与第二金属层相接触的第三介电层中的第三沟槽构图；在第三沟槽内形成一第三金属层；对第三介电层构图，以提供至牺牲材料的通道；以及去除牺牲材料以形成多层金属被包封结构，该结构的一部分与第一介电层相分离且叠置在第一介电层上方。
根据本发明又一示例性实施例，第一金属层、第二金属层以及第三金属层的每一层包括势垒金属，该势垒金属从由金、铂、钯、铱、钨、氮化钨、钽、氮化钽、钛、氮化钛以及镍构成的组中选出。
根据本发明又一示例性实施例，用于MEMS的、包括电气绝缘的金属包封件的多层金属被包封结构的制造方法还包括：在构成了至少两分离第二沟槽的底面的第一介电层部分上形成至少一个开关触点和至少一个接地板。
根据本发明又一示例性实施例，去除牺牲材料将会导致在至少第一沟槽底面的上方形成一悬臂梁。
根据本发明又一示例性实施例，去除牺牲材料将会导致在第一沟槽底面的上方形成一两端都被支撑着的梁。
根据本发明又一示例性实施例，提供了一种被包封MEMS，其包括：一介电层，该介电层形成在一衬底上，该介电层包括一厚度较小的部分以及至少一个厚度较大的部分；一被包封梁，其中该包封梁的两端的至少一端被相应至少一个厚度较大的介电层部分支撑着，并位于厚度较小的介电层部分上方；一包封层，其将被包封梁包封起来；以及一芯层，其形成于包封层中。
根据本发明又一示例性实施例，被包封MEMS还包括一金属层，该金属层形成于包封层和芯层之间；以及一停止层，其形成在金属层与芯层之间。
根据本发明又一示例性实施例，所述金属层和停止层包括与包封层相连接的侧壁。
根据本发明又一示例性实施例，被包封MEMS还包括位于厚度较小的介电层部分上的至少一个开关触点和至少一个接地板。
根据本发明又一示例性实施例，被包封梁包括一被包封部分，该部分包括包封层和芯层；以及电气绝缘部分，其包括芯层但不具有包封层。
根据本发明又一示例性实施例，被包封梁形成一线圈图案，且芯层或包封层包括铁磁性材料。
【附图说明】
从下文参照附图对优选实施例所作的详细描述，可更好地理解本发明上述的以及其它的优点和各种方面，在附图中：
图1表示了一种现有MEMS RF开关；
图2A表示了在本发明的示例性实施例中，一图案化介电层204，在该介电层中形成了一沟槽，形成在沟槽内的一牺牲材料212，形成在牺牲材料212中的一第一包封层222，且形成在第一包封层222中的一金属层232；
图2B表示了在本发明示例性实施例中，沉积在金属层232、第一包封层222、牺牲材料212、以及介电层204上方的一停止层252以及一芯层242；
图2C表示了在本发明示例性的实施例中，将芯层242抛光到停止层252的深度；
图2D表示了在本发明示例性的实施例中，将芯层242凹进时的情形；
图2E表示了在本发明示例性的实施例中，将停止层252凹进时的情形；
图2F表示了在本发明示例性的实施例中，将金属层232凹进时的情形；
图2G表示了在本发明示例性的实施例中，在牺牲材料212、第一包封层222、金属层232、停止层252以及芯层242上沉积一第二包封层262的情形；
图2H表示了在本发明示例性的实施例中，将第二包封层262抛光时的情形；
图2I表示了在本发明示例性的实施例中，将牺牲材料212去除时的情形；
图3A表示了本发明示例性实施例中的导电被包封悬臂梁；
图3B表示了在本发明示例性的实施例中，两段导电包封件被一段长度的芯层242分隔开的情形，其中的芯层242使两被包封段电气绝缘；
图3C表示了在本发明示例性的实施例中，用一段介电材料将两段导电包封件分隔开的情形，该介电材料与芯层242是连续的，其使两被包封段实现了电绝缘；
图4A表示了本发明示例性实施例中的一种被包封悬臂梁410，其叠置在接地板404与开关触点402的上方；
图4B表示了本发明示例性实施例中的一种被包封悬臂梁，该悬臂梁具有被一段介电材料分隔开的两段导电包封件，其中一个被包封段叠置在接地板404的上方，而另一被包封段则叠置在开关触点402的上方；
图5A表示了本发明示例性实施例中的一种两端被支撑的被包封梁，其中，该被包封梁叠置在两接地板404与一个开关触点402的上方；
图5B表示了本发明示例性实施例中的一种被包封梁，该梁具有被两段介电材料分隔开的三段导电包封件，且该梁叠置在两接地板404和两开关触点402的上方；
图6A表示了根据本发明示例性实施例的一种多层金属被包封MEMS结构，该MEMS结构通过CMOS兼容方法制成；
图6B是一俯视图，表示了图6A所示的、根据本发明示例性实施例的多层金属被包封MEMS结构的第一层；
图6C是一侧视图，表示了图6A所示的、根据本发明示例性实施例的多层金属被包封MEMS结构的第一层；
图6D是一俯视图，表示了图6A所示的、根据本发明示例性实施例的多层金属被包封MEMS结构的第二层；
图6E是一侧视图，表示了图6A所示的、根据本发明示例性实施例的多层金属被包封MEMS结构的第一层和第二层；
图6F是一俯视图，表示了图6A所示的、根据本发明示例性实施例的多层金属被包封MEMS结构的第三层；
图6G是一侧视图，表示了图6A所示的、根据本发明示例性实施例的多层金属被包封MEMS结构的第一层、第二层以及第三层；
图6H是图6A所示的、根据本发明示例性实施例的多层金属被包封MEMS结构的横剖面图；
图7A是一平面图，表示了根据本发明示例性实施例的、形成一感应线圈的被包封MEMS结构；以及
图7B是一个横剖面图，表示了在本发明示例性实施例中的、形成一感应线圈的被包封MEMS结构的一部分。
【具体实施方式】
下面将参照本发明的图2A～7B、对本发明各种示例性实施例中的被包封MEMS以及被包封MEMS的制造方法进行描述。
总体上讲，本发明有利于制造一种被包封MEMS结构，其中，包封材料具有的电学特性、机械特性和/或磁性与芯材料的这些特性是互补的。例如，本发明的方法可利用悬臂梁来制造MEMS RF开关，该悬臂梁具有被金属包封件包围的二氧化硅芯。这样的结构形成了一种机械强度更为耐用的梁，该梁可被弯曲，使得导电金属包封件与MEMS RF开关的其它开关触点实现电接触。另外，一种采用了两端固定梁的MEMS RF开关可包括沿梁的数段金属包封件，各段金属包封件之间是相互电绝缘的，从而，例如使第一段金属包封件与一控制电压相接触，而一第二段金属包封件与一RF输入信号相接触。此外，被包封MEMS结构可形成一感应线圈，其中无论芯材料或包封材料可包括一种铁磁性材料，以提高性能。
参见图2A，可在一半导体衬底202上形成一介电层204，该介电层优选地是用二氧化硅制成的。在各种示例性的实施例中，本领域中公知的其它介电材料，例如，氮化硅、石英、钛酸锶钡、钛酸钡、钛酸锶、钛酸钡和钛酸锶的混合物、甚至是有机化合物如聚酰亚胺，可被使用，只要这些材料能通过现有CMOS制造工艺被构图即可。介电层204的厚度例如可从约几百埃到约几个微米。
在各种示例性的实施例中，如图2A所示，可通过本领域公知的工艺例如等离子刻蚀、离子铣削(ion milling)或反应离子蚀刻(RIE)来对介电层204进行构图，从而在介电层204的上表面中形成沟槽。在各种示例性的实施例中，介电层204中沟槽的深度范围可在约0.5μm到约3μm之间，宽度在约15μm到约100μm的范围内，长度范围为约20μm到约200μm。在该沟槽内，随后可形成MEMS结构的被包封部分。
在与介电层204上表面对应的沟槽底面处，可形成至少一个开关触点和至少一个接地板，可以设置各种数量的开关触点和接地板以及各种触点开关结构。
在各种示例性的实施例中，可以不将包围沟槽一端或两端的介电层204去除，以形成被包封MEMS结构的一个或多个支撑件，被包封MEMS结构将与下面的介电层204分离开。
参见图2A，可在图案化介电层204的沟槽内沉积一种牺牲材料212。为此目的，可使用多种牺牲材料，例如光致抗蚀剂、聚酰亚胺、无定形碳、聚合物(异丁烯酸甲酯)、聚对亚二甲苯(聚对二甲苯基)、非苯基(norberene-based)材料如BF Goodrich的整体牺牲聚合物(Unity SacrificialPolymer)、类金刚石碳以及由Dow Chemicals制造的由聚合物树脂形成的半导体介质(SiLK)。在各种示例性的实施例中，也可以采用本领域公知的其它牺牲材料，只要这些牺牲材料是按照牺牲工艺的要求选出的即可。
然后通过例如光刻、RIE、以及化学机械平面化方法(CMP)等CMOS兼容方法的工艺来对牺牲材料212构图，使得后序形成的MEMS结构的被包封部分能被从下面的介电层204中解脱出来。
如图2A所示，在各种示例性的实施例中，例如可通过化学气相沉积、溅射、或本领域公知的其它工艺在图案化牺牲材料212的沟槽内沉积一第一包封层222。第一包封层222的厚度范围例如在约50到约1000。第一包封层222可构成被包封MEMS结构的外包封表面的一部分。在各种示例性的实施例中，第一包封层222可包括势垒材料，该势垒材料可防止随后将沉积的金属层232发生氧化、电迁移、和/或扩散。在各种示例性的实施例中，第一包封层222可以是用诸如金、铂、钯和铱的贵金属制成的，或者也可以是用诸如钨、氮化钨、钽、氮化钽、镍的高熔点金属制成的，以及本领域公知的其它金属和合金制成。
参见图2A，然后可在第一包封层222内沉积金属层232。在各种示例性的实施例中，金属层232的金属具有很好的导电性，例如铜或金，也可以包括其它金属如铝、或本领域公知的金属合金。金属层232的厚度范围从约400到约1500。金属层232可用种子阳极电镀金属形成，或者通过本领域公知的其它工艺制成，例如，化学气相沉积、等离子增强气相沉积以及蒸发。
在各种示例性的实施例中以及如图2A所示，第一包封层222和金属层232可包括侧壁，该侧壁约与介电层204和牺牲材料212的裸露上表面的高度相等。第一包封层222和金属层232的侧壁高度例如可通过对每层的各沉积和/或构图工艺来确定，或者也可通过本领域中公知的其它方法，例如CMP来确定。替代地，在各种示例性的实施例中，金属层232的横截面可以为矩形，也就是说，不具有如图2A所示的金属层232的侧壁。
参见图2B，在各种示例性实施例中，通过例如化学气相沉积或本领域公知的其它工艺，一层或多层介电层例如可沉积在金属层232和第一包封层222的裸露表面上，还可沉积在牺牲层212和介电层204上。在各种示例性的实施例中，如图2B所示，这些介电层中的一第一层可形成一停止层252，其可停止蚀刻工序。停止层252的厚度可例如约为500。优选地是，停止层252可由氮化硅制成，但也可用本领域公知的提供蚀刻停止的其它介电材料。
在各种示例性实施例中，这些介电层中的第二层形成了一芯层242，该芯层的机械和/或电学特性与第一包封层222的特性不同。如图2B所示，芯层242可沉积到停止层252上。芯层242的厚度范围可例如从约500到约1微米或更大。在各种示例性的实施例中，芯层242可用二氧化硅或本领域公知的其它介电材料(例如氮化硅)制成。
参见图2C，在各种示例性实施例中，例如通过CMP方法可将芯层242平坦化至停止层252的深度，停止层252叠置在介电层204和牺牲材料212的上表面上方。在另一示例性的实施例中，例如通过CMP、RIE和本领域公知的其它工艺，可将芯层242自身平坦化到低于介电层204和牺牲材料212的上表面高度的高度，从而形成截面为矩形的芯层242。
参见图2D，例如通过RIE或本领域公知的其它工艺，可使构成芯层242侧壁的芯层242部分凹进。在各种示例性的实施例中，例如如图2D中所示，从芯层242去除的侧壁可凹进到约250至约700的深度处。该凹进深度可为后续沉积的第二包封层262提供空间，其中的第二包封层262形成了被包封结构的顶部。
参见图2E，在各种示例性的实施例中，可从介电层204、牺牲材料212、第一包封层222、金属层232的上表面、以及从裸露在凹进芯层242的高度的上方的金属层232的内侧壁处将停止层252去除。例如可用RIE和本领域公知的其它工艺将停止层252去除。
参见图2F，在各种示例性实施例中，例如通过RIE、湿法蚀刻或本领域公知的其它蚀刻工艺，可将构成第一包封层222内的金属层232侧壁的金属层232部分去除。将金属层232的侧壁去除例如可形成为约250到约700的凹进深度，该凹进深度可对应于凹进芯层242的深度。金属层232的凹进深度还可为随后沉积的第二包封层262提供空间，第二包封层262形成了包封件的顶部。
在另一示例性实施例中，可对金属层232自身进行平坦化以形成矩形横截面的金属层232(图中未示出)，其形成在第一包封层222上并位于芯层242的下方。该金属层没有与随后将要沉积的一第二包封层262物理连接。
参见图2G，在各种示例性的实施例中，第二包封层262可被沉积在第一包封层222和芯层242的裸露表面上，如果存在金属层232和停止层252，则还沉积在金属层232与停止层252的裸露表面上。在各种示例性的实施例中，第二包封层262可用与第一包封层222相同的材料制成，或者也可以用另一种势垒材料制成，这些势垒材料包括但不限于贵金属、钨、氮化钨、氮化钽、钛、氮化钛和镍。在各种示例性实施例中，第二包封层262可例如填充凹进芯层242上方的深度，并也可覆盖凹进停止层252和凹进金属层232至与牺牲材料212和介电层204的上表面高度相等或更高的高度。
参见图2H，例如通过CMP方法可将第二包封层262平坦化到与介电层204和牺牲材料212的上表面深度相对应的深度。通过上述的示例性实施例，可制造出被包封MEMS结构的被包封部分。
参见图2I，然后可将牺牲材料212去除，以制造例如一被包封梁，其叠置在介电层204下部分的上方并与其分离。例如，如果在被包封MEMS结构上没有暴露可被氧化的材料，则可通过将牺牲材料212暴露在氧等离子体中而将其去除。替代地，如果在被包封MEMS结构上裸露着可被氧化的材料，则例如可使用H2/CO2/CO/N2类型的等离子体来去除有机牺牲材料。这种气体混合物在RIE领域内是公知的。
在各种示例性的实施例中，如图3A所示，介电层204可被制成包围被包封梁的仅一个端部，以形成一被包封悬臂梁。在这种被包封悬臂梁中，第一、第二包封层222、262可例如是用金属制成的，而芯层242则是用介电材料制成的。如图3B和图3C所示，一金属被包封悬臂梁可例如被制成以提供金属包封件的电气绝缘段，而介电芯层沿悬臂梁的整个长度延伸。
如图6A～6H所示，通过CMOS兼容方法，还可将被包封MEMS结构的示例性实施例制成多层金属被包封MEMS结构。
在各种示例性的实施例中，对形成于半导体衬底上的介电层构图而形成一沟槽。可在沟槽内沉积单层的牺牲材料，在该牺牲材料的上方将形成被包封MEMS结构。当将牺牲材料从沟槽中去除时，被包封MEMS结构就与下面的介电层分离开了。在各种示例性的实施例中，可沉积图6B所示的第一金属层612，并通过例如RIE方法以及本领域公知的其它工艺对其构图以形成MEMS结构被包封部分的第一金属层。
参见图6D～6E，在各种示例性实施例中，用现有光学掩模工艺可形成一第二层，该第二层包括一第二介电层624和一第二金属层622。可在第一金属层612上形成一第二介电层624。在各种示例性的实施例中，对第二介电层624构图以形成与第一金属层612相接触的两侧边沟槽，同时保留在两侧边沟槽之间的第二介电层624的中央部分。然后在两侧边沟槽内形成一第二金属层622。
在各种示例性的实施例中，利用本领域公知的各种工艺，将包围要被去掉的多层金属被包封结构部分的第二介电层624区域去除。然后，用牺牲材料将这些区域填充。
参见图6F～6H，在各种示例性的实施例中，利用现有光学掩模工艺可形成一第三金属层632。可在至少第二金属层622和第二介电层624的中央部分上形成一第三介电层。在各种示例性的实施例中，对第三介电层构图，以形成与第一金属层612的图案对应的另一沟槽，其中第三介电层的另一沟槽与第二金属层624相接触。然后在第三介电层的图案化沟槽内形成一第三金属层632。
在各种示例性的实施例中，而后可对第三介电层进一步构图以提供至包围多层金属被包封MEMS结构的附加牺牲材料的通道。该牺牲材料可被去除以释放多层金属被包封MEMS结构，如图3A所示，该MEMS结构的一部分与第一介电层相分离并叠置在第一介电层的上方。
如图6A～6H所示，通过CMOS兼容方法，包括金属包封件的电绝缘段的被包封MEMS结构的一种示例性实施例也可制作成多层金属被包封MEMS结构。
在各种示例性实施例中，对形成在一半导体衬底上的基底介电层构图以形成一第一沟槽。可在第一沟槽内沉积一种牺牲材料，在该牺牲材料的上方形成被包封MEMS结构。在各种示例性的实施例中，对牺牲材料的上表面构图以形成沿着第一沟槽长轴的至少两分离沟槽。替代地，一介电层形成在牺牲材料上并被构图，以形成沿着第一沟槽长轴的至少两分离沟槽。
如图6C所示，可在两分离沟槽内形成一第一金属层612，并使得第一金属层612与一第一介电层614相邻接。
参见图6D～6E，在各种示例性的实施例中，利用现有光学掩模工艺可形成一第二层，该第二层包括一第二介电层624和一第二金属层622。第二介电层624可形成在第一金属层612以及将形成金属被包封结构的相邻绝缘部分的第一介电层部分的上方。在各种示例性的实施例中，在包括第一金属层612的每一两分离沟槽的上方对第二介电层624构图，以形成与第一金属层612相接触的两侧边沟槽，同时保留两侧边沟槽之间的第二介电层624的中央部分。对于两分离沟槽的每一个，可在两例边沟槽内形成一第二金属层622。
在各种示例性的实施例中，利用本领域公知的各种工艺，将包围要被去除的多层金属被包封结构部分的第二介电层624区域去掉。然后可用牺牲材料对这些区域进行填充。
参见图6F～6H，在各种示例性的实施例中，用现有光学掩模工艺可形成一第三金属层632。一第三介电层可形成在至少第二金属层622和第二介电层624的中央部分上。在各种示例性的实施例中，对第三介电层构图以形成对应于第一金属层612的图案另一分离沟槽，其中第三介电层的另一分离沟槽与第二金属层624相接触。然后，在第三介电层的图案化分离沟槽内形成一第三金属层632。
在各种示例性的实施例中，而后可对第三介电层进一步构图以提供至包围多层金属被包封MEMS结构的附加牺牲材料的通道。然后可将牺牲材料去掉以释放该多层金属被包封MEMS结构，如图3B和图3C所示，该MEMS结构的一部分与第一介电层相分离并叠置在第一介电层的上方。
在各种示例性的实施例中，如图4A所示，各种RF开关构型的一个或多个开关触点402或接地板404可形成在被包封悬臂梁410下和介电层204上，或者可将一个或多个开关触点402或接地板404的位置与被包封悬臂梁412的电绝缘段相对应。
在各种示例性的实施例中，如图4B所示，一悬臂梁可包括一个或多个电绝缘被包封部分，这些被包封部分分别叠置在接地板404和开关触点402的上方。
在各种示例性的实施例中，如图5A所示，一梁510(沿其整个长度被包封)的两端可被介电层204支撑着。梁510可叠置在位于介电层204上的一个或多个开关触点402或接地板404的上方，以形成各种RF开关构型。
在各种示例性的实施例中，如图5B所示，具有被包封部分512的多个电绝缘段的梁的两端被介电层204支撑。一个或多个开关触点402或接地板404的位置可与被包封梁的一个或多个电绝缘段相对应，以形成各种RF开关构型。例如，被包封MEMS结构的电绝缘金属被包封部分的第一段可与一控制电压相接触，而电绝缘金属被包封部分的第二段可接触一RF输入信号。
图7A是一平面图，表示了被包封MEMS结构的一种示例性实施例，该MEMS结构形成了一感应线圈700，对本领域普通技术人员而言，基于上文无论是图2A～2I、还是图6A～6H所公开的内容，获得该感应线圈的制造方法或这些制造方法的改型是很显然的。如图7A所示，在各种示例性的实施例中，用于MEMS结构的被包封部分的、由介电层204所形成的支撑可位于感应线圈的外端701和感应线圈的内端703处。图7B表示出了包封层705，其用于包封被包封MEMS感应线圈700的外端701与内端703之间的内芯层707。
为了提高电感特性，包封层705或内芯层707之一是用铁磁性材料制成的，而另一层可由具有互补的物理特性例如机械强度和/或高的导电性的材料制成。所采用的铁磁性材料可包括但不限于坡莫合金(Permalloy)、比例为80/20的镍铁合金、镍、钴和阿尔尼科永磁合金(铝-镍-钴合金)，其可通过现有CMOS制造工艺被沉积和构图。可利用材料来为MEMS感应线圈的被包封部分提供互补的物理特性，这些材料例如为：多晶硅；各种金属如铜、钽、金和铝；以及各种金属氮化物如氮化钽和氮化钛。
在各种示例性的实施例中，由铁磁性材料制成的一个或多个板件或感应线圈可设置在介电层204的表面上，并设置在MEMS感应线圈的被包封部分下，使得当阈值电流流过MEMS感应线圈的被包封部分时，MEMS感应线圈的被包封部分产生机械变形。该机械变形可被用来形成感应式驱动开关。
尽管上文以优选实施例的形式对本发明进行了描述，本领域技术人员可意识到，在所附权利要求书的设计思想和保护范围内，本发明的实施中可存在改型。