IT202100022505A1 - Procedimento di fabbricazione di un sensore di pressione capacitivo e sensore di pressione capacitivo - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo: ?PROCEDIMENTO DI FABBRICAZIONE DI UN SENSORE DI PRESSIONE CAPACITIVO E SENSORE DI PRESSIONE CAPACITIVO?
La presente invenzione ? relativa ad un procedimento di fabbricazione di un dispositivo microelettro-meccanico (MEMS), e ad un dispositivo microelettro-meccanico. In particolare, l'invenzione ? relativa alla fabbricazione di un sensore di pressione capacitivo e al sensore di pressione capacitivo cos? ottenuto. Il sensore di pressione capacitivo ? dotato di una regione sospesa, o membrana, in grado di muoversi rispetto al resto della struttura. In particolare, tale membrana rappresenta un elettrodo variabile, affacciato ad una porzione fissa costituente un elettrodo fisso e separato da questo mediante una cavit? in parte o talmente sepolta.
Sono note diverse tecniche per la realizzazione della membrana, basate sull'incollaggio di due substrati o sulla rimozione di uno strato sacrificale.
Per esempio US 6,521,965 prevede la realizzazione dell'elettrodo inferiore; la realizzazione di una regione sacrificale sopra l'elettrodo inferiore; la crescita epitassiale dello strato della membrana; la realizzazione di fori di attacco nello strato della membrana; la rimozione della regione sacrificale attraverso i fori di attacco; e la chiusura dei fori tramite ossido di riempimento. Un analogo processo ? descritto anche da US 6,527,961 per la realizzazione di sensori di pressione. US 6,012,336 utilizza nitruro di silicio o metallo per il riempimento dei fori di attacco.
Nei processi indicati, il riempimento dei fori di attacco ? una fase critica. Infatti, non ? possibile utilizzare un materiale conforme, altrimenti questo penetrerebbe nella cavit? appena realizzata e ne determinerebbe un riempimento almeno parziale, con conseguente falso accoppiamento capacitivo. D'altra parte, l'uso di un materiale non conforme, date anche le caratteristiche geometriche dei fori, stretti e profondi per le applicazioni in cui ? richiesta una membrana di elevato spessore, non ne consente la chiusura completa. Infatti, normalmente i fori di attacco si chiudono in prossimit? dell'apertura superiore prima che il materiale di riempimento abbia riempito completamente i fori stessi nella parte inferiore.
Anche l'uso di due materiali differenti, un primo materiale non conforme che restringe l'apertura superiore ed impedisce ad un secondo materiale conforme di penetrare all'interno della cavit?, non risolve il problema.
Scopo della presente invenzione ? mettere a disposizione un processo ed un dispositivo che superino gli inconvenienti della tecnica nota.
Secondo la presente invenzione vengono realizzati un procedimento di fabbricazione di un dispositivo MEMS ed un dispositivo MEMS cos? ottenuto, come definiti nelle rivendicazioni allegate.
Per una migliore comprensione della presente invenzione ne vengono ora descritte forme di realizzazione preferite, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- le figure 1-14 illustrano, in vista in sezione laterale, fasi di fabbricazione di un dispositivo microelettro-meccanico, in particolare un sensore di pressione capacitivo secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;
- la figura 15A illustra, in vista in sezione laterale, un sensore di pressione capacitivo differenziale secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione;
- la figura 15B illustra un package in cui il sensore di pressione di figura 15A ? alloggiato o alloggiabile;
- la figura 16 illustra un sensore di pressione capacitivo secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione; e
- la figura 17 illustra un sensore di pressione capacitivo secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione.
Le figure 1-14 mostrano fasi successive di fabbricazione di un dispositivo o sistema microelettromeccanico (MEMS) 30 secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. In particolare il dispositivo MEMS 30 integra strutture microelettromeccaniche per la trasduzione di uno o pi? segnali di pressione ambientale in rispettivi segnali elettrici. In particolare, la trasduzione ? eseguita sulla base di una variazione di una capacit?. Nel seguito ci si riferisce dunque al dispositivo MEMS 30 anche come sensore di pressione, o sensore di pressione capacitivo.
Le figure 1-14 illustrano una fetta (?wafer?) in vista in sezione laterale, in un sistema di riferimento triassiale di assi X, Y, Z ortogonali tra loro.
La figura 1 mostra la fetta 1, avente un lato fronte 1a e un lato retro 1b opposti tra loro lungo l?asse Z, comprendente un substrato 2 di materiale semiconduttore, tipicamente silicio. In corrispondenza del lato fronte 1a, il substrato 2 ? sovrastato da uno strato isolante 3, ad esempio ossido di silicio (SiO2) avente un spessore compreso fra 0.2 e 2 ?m, tipicamente 0.5 ?m. Lo strato isolante 3 ? ad esempio formato mediante ossidazione termica.
In figura 2, sullo strato isolante 3 viene formato uno strato strutturale 4, di materiale elettricamente conduttivo, ad esempio di polisilicio drogato di tipo N (es., con densit? di drogaggio compresa tra 1?10<19 >e 2?10<20 >ioni/cm<3>)). In una forma di realizzazione, lo strato strutturale 4 ? formato mediante deposizione di polisilicio con tecnica LPCVD.
Con rifeirmento al sensore di pressione di tipo capacitivo, lo strato strutturale 4 forma un elettrodo inferiore del sensore di pressione (ovvero, il piatto inferiore del condensatore).
In seguito, figura 3, lo strato strutturale 4 viene sagomato (es., fotolitograficamente) per definire la forma desiderata e/o prevista in fase di progetto dell?elettrodo inferiore del sensore di pressione.
Si procede quindi, figura 4, con la formazione, al di sopra dello strato strutturale 4 (e al di sopra delle porzioni esposte dello strato isolante 3) di uno strato di interruzione attacco (?etch stop layer?) 5. Lo strato di interruzione attacco 5 ?, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, di ossido di alluminio (Al2O3), anche noto come allumina. Lo strato di interruzione attacco 5 ha, ad esempio, spessore di alcune decine di nanometri, ad esempio compreso tra 20 e 60 nm, in particolare 40 nm.
Lo strato di interruzione attacco 5 ? formato mediante tecnica di deposizione di strato atomico (ALD ? ?Atomic Layer Deposition?). La deposizione di Al2O3 mediante tecnica ALD ? nota nello stato della tecnica ed ? tipicamente eseguita utilizzando come reagenti trimetil-alluminio (TMA, Al(CH3)3) e vapori di acqua (H2O). Alternativamente ai vapori di H2O ? possibile utilizzare ozono (O3). Ad esempio, il deposito pu? avvenire utilizzando TMA come sorgente di alluminio e H2O come ossidante. Il documento di Steven M. George, Chem. Rev. 2010, 110, p. 111-131, oppure il documento di Puurunen, R. L., J. Appl. Phys. 2005, 97, p. 121-301, descrivono possibili metodi di formazione dello strato di interruzione attacco 5.
Anche il documento brevettuale WO 2013/061313 descrive un metodo per la formazione di uno strato di interruzione attacco di Al2O3 utilizzabile nel contesto della presente invenzione. In particolare, come descritto in WO 2013/061313, lo strato di interruzione attacco 5 viene formato con un processo che prevede il deposito ALD di due strati intermedi di Al2O3, entrambi sottoposti a cristallizzazione. La sequenza di: i) deposizione di un primo strato intermedio di Al2O3, ii) cristallizzazione del primo strato intermedio, iii) deposizione di un secondo strato intermedio di Al2O3, e iv) cristallizzazione del secondo strato intermedio, consente la formazione di uno strato di interruzione attacco 5, di Al2O3 con caratteristiche di resistenza all?attacco da parte di soluzioni contenenti acido idrofluoridrico (HF) e, soprattutto, di impermeabilit? dello strato di interruzione attacco 5 a tali soluzioni a base di HF.
Inoltre, tale strato di interruzione attacco 5, oltre a essere resistente all?attacco con HF ed impermeabile al HF, mostra ottime propriet? di adesione allo strato 3 sottostante di ossido di silicio e allo strato 4 di polisilicio, mostra ottime propriet? dielettriche che non variano in funzione di eventuali trattamenti termici successivi, mostra scarsa (trascurabile) variazione del raggio di curvatura (?warpage?) della fetta 1, e mostra una elevata compatibilit? con processi termici ad alta temperatura (superiore ai 1000?C).
Quindi, figura 5, si forma uno strato sacrificale 8, ad esempio di ossido di silicio. Lo spessore di tale strato sacrificale 8, in corrispondenza, e al di sopra, dello strato strutturale 4, ? compreso tra 0.4 e 2 ?m (o comunque scelto in funzione del valore di capacit?). Per sopperire alla presenza dello ?scalino? tra lo strato isolante 3 e lo strato strutturale 4, e formare uno strato sacrificale 8 avente una superficie superiore planare, viene eseguita, dopo la formazione dello strato sacrificale 8, una fase di planarizzazione (es., tramite CMP).
Alternativamente, ? possibile formare lo strato sacrificale 8 in due sottofasi successive tra loro, comprendenti:
- formare un primo sottostrato sacrificale 8a, qui di ossido di silicio depositato con tecnica PECVD (TEOS o ossido basato su silano), fino a copertura completa dello strato di interruzione attacco 5 nella regione dello stesso che si estende al di sopra dello strato strutturale 4; lo spessore tox1 del primo sottostrato sacrificale 8a, misurato lungo l?asse Z lateralmente allo strato strutturale 4, ? maggiore della somma degli spessori dello strato strutturale 4 e dello strato di interruzione attacco 5 (es. tra 700 nm e 1.5 ?m);
- planarizzare il primo sottostrato sacrificale 8a, ad esempio con tecnica CMP, in modo da ottenere una superficie superiore dello stesso planare ma senza esporre porzioni dello strato di interruzione attacco 5 sottostante;
- formare un secondo sottostrato sacrificale 8b, qui di ossido di silicio depositato con tecnica PECVD (TEOS o ossido basato su silano), al di sopra del primo sottostrato sacrificale 8a; lo spessore tox-c del secondo sottostrato sacrificale 8b, misurato lungo l?asse Z a partire dalla superficie superiore del primo sottostrato sacrificale 8a, ? compresa tra 300 nm e 2 ?m.
Il primo ed il secondo sottostrato sacrificale 8a, 8b formano, insieme, lo strato sacrificale 8. Lo spessore di tale strato sacrificale 8, ? scelto in funzione del valore di capacit? desiderata (es., tra 500 nm e 2.3 ?m).
Quindi, figura 6, viene eseguito un attacco dello strato sacrificale 8 in modo da formare una trincea 10 che circonda, o delimita internamente, una regione 8? dello strato sacrificale 8. La trincea 10 si estende lungo l?asse Z per l?intero spessore dello strato sacrificale 8. In questo modo, la regione 8? ? separata dalle restanti porzioni dello strato sacrificale 8 mediante la trincea 10. La forma della regione 8?, definita dalla trincea 10, corrisponde alla forma desiderata della cavit? tramite la quale sono affacciati i due piatti conduttivi del condensatore che forma l?elemento sensibile del sensore di pressione, come meglio evidente dal seguito della descrizione.
Quindi, figura 7, si procede con la formazione, al di sopra dello strato sacrificale 8 (compresa la regione 8?) e nella trincea 10, di un ulteriore strato di interruzione attacco 15. Lo strato di interruzione attacco 15 ?, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, di ossido di alluminio (Al2O3), con spessore di alcune decine di nanometri, ad esempio compreso tra 20 e 60 nm, in particolare 40 nm.
Lo strato di interruzione attacco 15 viene formato secondo lo stesso procedimento precedentemente discusso per lo strato di interruzione attacco 5.
Quindi, figura 8, lo strato di interruzione attacco 15 viene sagomato (?patterned?) rimuovendo porzioni selettive dello stesso al di sopra della regione 8?, formando un cavit? 15a attraverso lo strato di interruzione attacco 15, fino a raggiungere la superficie della regione 8?. Almeno una porzione della superficie della regione 8? ? cos? esposta attraverso la cavit? 15a. La zona della regione 8? esposta in questa fase di processo (ovvero, la cavit? 15a) definisce la forma e l?estensione spaziale del piatto superiore del condensatore che forma l?elemento attivo del sensore di pressione, come meglio evidente dal seguito della descrizione.
Quindi, figura 9, si esegue una fase di deposizione di uno strato strutturale 16 al di sopra dello strato di interruzione attacco 15 e nella cavit? 15a, coprendo la superficie della regione 8?. In una forma di realizzazione, lo strato strutturale 16 ? di materiale conduttivo, ad esempio di polisilicio drogato (es., con drogaggio compreso tra 1?10<18 >e 2?10<20 >ioni/cm<3>). In alternativa, lo strato strutturale 16 pu? essere di polisilicio non drogato.
Lo strato strutturale 16 ? ad esempio depositato con tecnica LPCVD. Lo strato strutturale 16 ha spessore, ad esempio, compreso tra 0.2 ?m e 1 ?m.
In seguito, figura 10, lo strato strutturale 16 viene definito, ad esempio fotolitograficamente, per rimuoverlo selettivamente in corrispondenza della cavit? 15a. In particolare, in una forma di realizzazione, lo strato strutturale 16 non viene rimosso completamente in corrispondenza della cavit? 15a, in modo da lasciare regioni 16? che fungono da ancoraggio per un successivo strato che verr? depositato in seguito (strato 20, illustrato in figura 11). Risulta evidente che, in altre forme di realizzazione, qualora si ritenesse che tale ancoraggio non ? necessario per supportare strutturalmente lo strato 20 di figura 11, le regioni 16? non vengono formate e lo strato strutturale 16 viene completamente rimosso in corrispondenza della cavit? 15a.
Quindi, figura 11, come anticipato, viene formato uno strato permeabile 20 al di sopra dello strato strutturale 16, delle regioni di ancoraggio 16? (se presenti) e della regione 8? esposta tra le regioni di ancoraggio 16?.
Lo strato permeabile 20 ?, in una forma di realizzazione della presente invenzione, di polisilicio permeabile alla soluzione chimica utilizzata per la successiva rimozione della regione 8?. Ad esempio, nella forma di realizzazione descritta, in cui la regione 8? ? di ossido di silicio, ? possibile utilizzare acido idrofluoridrico (HF), o soluzioni contenenti HF, per rimuovere selettivamente la regione 8?. In questo caso, lo strato permeabile 20 ? provvisto di pori o aperture atte a consentire il passaggio dell?acido idrofluoridrico attraverso lo strato permeabile 20, raggiungendo e rimuovendo la regione 8? e formando una cavit? o camera sepolta 22.
Lo strato permeabile 20 ? in particolare di silicio policristallino, avente fori (o pori) con un diametro che varia da 1 a 50 nm. Lo spessore dello strato permeabile 20 ? nell'intervallo da 50 a 150 nm, per esempio di 100 nm. Lo strato permeabile 20 ? ad esempio depositato mediante tecnica LPCVD. Secondo una forma di realizzazione esemplificativa, non limitativa, le condizioni di deposizione sono nella regione di transizione da trazione a compressione, con una finestra di processo attorno ai 600?C utilizzando un gas sorgente silano, in un ambiente di deposizione con una pressione di circa 550 mtorr. Le dimensioni dei pori dello strato permeabile 20 sono, in generale, scelte in modo tale che la soluzione di attacco chimico (liquida o gassosa) utilizzata per rimuovere la regione 8? possa penetrare attraverso i pori fino a raggiungere la strato permeabile 20.
In generale, lo strato permeabile 20 pu? essere polisilicio poroso, formato in modo noto in letteratura, o polisilicio avente fori (aperture) formate attivamente in seguito alla sua deposizione, mediante azione meccanica o fisico-chimica di rimozione selettiva di materiale.
In riferimento alla figura 12, una fase di attacco chimico della regione 8? (identificata da frecce 21) viene eseguita con HF o miscele di HF tamponato o con tecniche di attacco chimico a vapore utilizzando HF in forma di vapore. Il materiale della regione 8? viene completamente rimosso e viene formata la cavit? sepolta 22. Come detto, l?agente chimico utilizzato per l?attacco permea attraverso le aperture o pori dello strato permeabile 20.
Quindi, figura 13, viene formato uno strato di sigillatura 24 (es., eseguendo una crescita epitassiale di silicio amorfo) sullo strato permeabile 20, per formare un secondo elettrodo operativamente accoppiato al primo elettrodo (ovvero lo strato 4 formato in figura 3) attraverso la cavit? 22. Lo strato di sigillatura 24 ha spessore ad esempio tra 0.2 ?m e 2 ?m. Il silicio amorfo dello strato di sigillatura 24 pu? essere depositato con tecnica PECVD, ad una temperatura di deposizione tra 200 e 400 ?C, utilizzando come precursori SiH4/H2 o SiH4/He. Se richiesto dall?applicazione, lo strato di sigillatura 24 pu? essere drogato in situ utilizzando fosfina (PH3) o biborano (B2H6). Nel contesto della presente invenzione, lo strato di sigillatura ? elettricamente conduttivo (reso tale tramite drogaggio).
Uno o pi? ulteriori strati 25 possono essere depositati o formati sullo strato di sigillatura 24, ad esempio uno o pi? strati di un rispettivo materiale tra tra: polisilicio, Al2O3,HfO2, SiN (PE) con funzione di passivazione o rinforzo.
Se necessario, la sigillatura dello strato permeabile 20 (e quindi della cavit? sepolta 22) pu? avvenire in un ambiente (camera di reazione) a pressione controllata, al fine di impostare un valore di pressione desiderato nella cavit? sepolta 22. Tale valore di pressione pu? variare ad esempio tra 0.09 mbar a 205 mbar.
Alternativamente, si nota comunque che l'utilizzo della tecnica PECVD per formare lo strato di sigilaltura 24, depositando silicio amorfo, consente la generazione di una pressione desiderata nella cavit? sepolta 22. Infatti, il prodotto tra temperatura di deposizione dello strato 24 (circa 350? C) e la pressione a cui si lavora nella camera di reazione (circa 1,5 Torr) permette di avere, una volta che lo strato 24 sia raffreddato, una bassa pressione all'interno della cavit? 22.
Quindi, con riferimento alla figura 14, vengono formate piazzole conduttive 28, 29 per consentire la polarizzazione dall?esterno degli elettrodi di rilevamento del sensore di pressione cos? fabbricato. Una piazzola conduttiva 28 ? elettricamente accoppiata allo strato di sigillatura 24, mentre l?altra piazzola conduttiva 29 ? elettricamente accoppiata allo strato strutturale 4, lateralmente alla cavit? sepolta 22. Le piazzole 28, 29 sono formate depositando materiale conduttivo, per esempio metallo quale alluminio e sagomandolo per conseguire le estensioni desiderate per le piazzole.
In una forma di realizzazione, per porre la piazzola conduttiva 29 a contatto con lo strato strutturale 4, viene eseguita una fase di rimozione selettiva degli strati 25, 24, 20, 16, 15 ed eventualmente dello strato 8 (se presente nella zona in cui si desidera formare la piazzola 29).
Al fine di proteggere gli strati esposti attraverso l?apertura cos? formata, la formazione degli uno o pi? strati 25 precedentemente descritta pu? avvenire dopo la formazione di una tale apertura (dunque l?uno o pi? strato 25 si deposita anche internamente a tale apertura) e prima della formazione della piazzola 29.
Alternativamente, la piazzola conduttiva 29 pu? essere messa in contatto elettrico con lo strato strutturale 4 mediante un percorso conduttivo estendentesi tra lo strato strutturale 4 e la piazzola conduttiva 29.
Si forma cos? un dispositivo MEMS 30, in particolare un sensore di pressione di tipo capacitivo, ancora pi? in particolare un sensore di pressione assoluto configurato per rilevare una variazione di pressione esterna al sensore rispetto al valore di pressione presente all?interno della cavit? sepolta 22 (valore fisso, impostato, come descritto, in fase di fabbricazione).
Il sensore di pressione 30 ? provvisto di un corpo di supporto (substrato 2 pi? strato 3) su cui si estende il primo elettrodo (strato 4) del condensatore utilizzato per il rilevamento capacitivo. Il primo elettrodo ? affacciato verso la cavit? sepolta 22 (in particolare, con l?interposizione dello strato 5). Al di sopra della cavit? sepolta 22, opposto al primo elettrodo 4, si estende il secondo elettrodo (strato 20 pi? strato 24). Il primo ed il secondo elettrodo sono quindi affacciati tra loro attraverso la cavit? sepolta 22. Il secondo elettrodo ? una membrana configurata per deflettersi lungo l?asse Z. La variazione di pressione nell?ambiente esterno al sensore di pressione 30 causa una deflessione del secondo elettrodo ed una conseguente variazione di capacit? del condensatore cos? formato, che viene rilevata mediante le piazzole conduttive 28, 29, in modo di per s? noto ed elaborata tramite circuiteria nota, non mostrata.
Secondo una diversa ed ulteriore forma di realizzazione (figura 15A), il dispositivo MEMS ? un sensore di pressione di tipo capacitivo differenziale 30?, configurato per fornire un segnale identificativo della differenza tra due pressioni ambientali a cui il sensore stesso ? esposto. Il sensore di pressione 30? ? fabbricato secondo gli stessi passi precedentemente descritti per il sensore di pressione 30 (figure 1-14), ad eccezione della cavit? 22 che deve essere collegata verso l?esterno al fine di poter operare il sensore 30? come sensore differenziale. A questo fine, la cavit? 22 ? fluidicamente collegata verso l?esterno del sensore di pressione 30?, ad esempio tramite un canale realizzato opportunamente che consente il passaggio di aria (o altro fluido in forma gassosa) verso la cavit? 22. La deformazione risultante della membrana (secondo elettrodo) ? indicativa della differenza tra una prima pressione ambientale P1 (esterna alla cavit? 22) e una seconda pressione ambientale P2 (interna alla cavit? 22), ed il segnale trasdotto dal sensore di pressione differenziale 30? ? un segnale di pressione differenziale.
Con riferimento alla figura 15B, il sensore di pressione differenziale 30? ? provvisto di un package 32 (elementi comuni del sensore di pressione 30? con il sensore di pressione 30 sono identificati con gli stessi numeri di riferimento). Il package 32 include un alloggiamento interno 33 nel quale ? alloggiato o disposto il sensore di pressione differenziale 30?. Il package 32 presenta una prima apertura passante 32a, configurata per mettere in comunicazione fluidica la membrana (secondo elettrodo) del sensore di pressione differenziale 30? con l?ambiente esterno al package 32, e per formare un canale di accesso della pressione P1 verso la membrana (ma non verso la cavit? 22). Il package 32 presenta inoltre una seconda apertura passante 32b, configurata per mettere in comunicazione fluidica la cavit? 22 con l?ambiente esterno al package 32, e per formare un canale di accesso della pressione P2 verso la cavit? 22 (ma non verso la membrana). La prima e la seconda apertura passante 32a, 32b sono dunque formate e collegate al sensore di pressione 30? in modo tale per cui, all?interno del package 32, le pressioni P1 e P2 rimangono separate, al fine di consentire il corretto funzionamento del sensore di pressione in modalit? differenziale. In altre parole, il sensore di pressione 30? ? montato nel package 32 in modo tale per cui il canale di accesso verso la cavit? 22 sia connesso alla seconda apertura passante 32b mediante opportuni mezzi o sistemi a tenuta di fluido (tenuta stagna), impedendo un collegamento fluidico della seconda apertura passante 32b con altre regioni della camera interna del package 32.
Il sensore di pressione differenziale 30? si presta dunque ad essere montato in sistemi / componenti in cui la prima apertura passante 32a ? in comunicazione con un primo ambiente a pressione ambientale P1 e la seconda apertura passante 32b ? in comunicazione con un secondo ambiente a pressione ambientale P2. La prima apertura passante 32a forma dunque un accesso per la pressione P1 che agisce su un primo lato della membrana (es., lato esterno alla cavit? 22), deformandola. La seconda apertura passante 32b forma un rispettivo accesso per la pressione P2 che agisce su un secondo lato, opposto al primo lato (es., lato interno alla cavit? 22), della membrana generando una forza di deformazione della membrana che contrasta la forza generata dalla pressione P1. La deformazione risultante della membrana ? indicativa della differenza tra la pressione P1 e la pressione P2, ed il segnale trasdotto dal sensore di pressione differenziale 30? ? un segnale di pressione differenziale.
I documenti brevettuali US7,763,487 e US8,008,738 descrivono packages utilizzabili nel contesto della presente invenzione, per incapsulare un sensore di pressione 30? di tipo differenziale.
La figura 16 illustra una ulteriore forma di realizzazione di un dispositivo MEMS secondo la presente invenzione, applicabile sia al sensore di pressione 30 che al sensore di pressione 30?. Il dispositivo MEMS illustrato in figura 16 comprende tutti gli elementi e le caratteristiche tecniche precedentemente descritte nelle rispettive forme di realizzazione.
Il dispositivo MEMS di figura 16 comprende inoltre una ulteriore cavit? o camera sepolta 42 estendentesi nel substrato 2, al di sotto del primo elettrodo (ovvero al di sotto dello strato 4). Tale cavit? sepolta 42 si estende, ad esempio, ad una distanza d1 (misurata lungo l?asse Z) a partire dal fondo della cavit? 22 compresa tra 20 ?m e 60 ?m. In questo modo, la porzione di fetta 1 al di sopra della cavit? sepolta 42 forma una ulteriore membrana che pu? deflettere per scaricare eventuali stress residui dalla fabbricazione o che si possono presentare durante l?uso del dispositivo MEMS 30, 30?, prevenendo eventuali problemi strutturali quali rotture, crepe, deformazioni.
La cavit? sepolta 42 pu? essere formata in modo di per s? noto, ad esempio secondo il processo di formazione di cavit? sepolte descritto in US7,763,487 e US8,008,738.
Secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione, illustrata in figura 17, sia il dispositivo MEMS 30 che il dispositivo MEMS 30? comprendono un rispettivo strato di anti-adesione (?anti-stiction?) 50 all?interno della cavit? sepolta 22 e/o della cavit? sepolta 42 (se presente). Per semplicit? di descrizione ed illustrazione, la figura 17 non mostra la cavit? sepolta 42, tuttavia, come qui sopra detto, quanto descritto si applica anche al caso in cui tale cavit? sepolta 42 sia presente.
Lo strato di anti-adesione 50 pu? coprire completamente le pareti interne della cavit? 22 (e/o cavit? 42), oppure solo parzialmente.
Lo strato di anti-adesione 50 ? di un materiale scelto in modo tale da limitare o evitare l?occlusione anche solo parziale della cavit? 22 (e/o cavit? 42) a causa di una potenziale adesione reciproca delle pareti che delimitano superiormente e inferiormente la cavit? 22 (e/o cavit? 42). Questo effetto indesiderato causerebbe l?impossibilit? di corretto movimento del secondo elettrodo e conseguente fallimento del dispositivo MEMS 30/30?.
A questo fine, lo strato di anti-adesione 50 pu? essere introdotto nella cavit? 22 tramite una opportuna apertura che metta in comunicazione la cavit? 22 con l?ambiente in cui avviene la deposizione dello strato di anti-adesione 50. Tale apertura pu? in seguito essere chiusa nel caso di sensore di pressione assoluto 30, oppure pu? essere l?apertura utilizzata per mettere in comunicazione fluidica la cavit? 22 con l?ambiente esterno nel caso di sensore di pressione differenziale 30?, che rimane quindi fluidicamente accessibile.
La deposizione dello strato di anti-adesione 50 pu? avvenire mediante procedimento in fase vapore.
Materiali utilizzabili per lo strato di antiadesione 50 includono, ma non sono limitati a, clorosilani, triclorosilani, diclorosilani, siloxani, ecc., come ad esempio:
DDMS ? ?dimethyldichlorosilane?;
FOTS ? ?perfluorooctyltrichlorosilane?;
PF10TAS ? ?perfluorodecyltris(dimethylamino)silane?; PFDA ? ?perfluorodecanoic acid?.
Materiali utilizzabili, e i relativi processi di deposizione, sono noti nello stato della tecnica, in particolare da Ashurst, W. & Carraro, C. & Maboudian, Roya. (2004), ?Vapor phase anti-stiction coatings for MEMS? Device and Materials Reliability, IEEE Transactions on. 3. 173-178. 10.1109/TDMR.2003.821540.
I procedimenti di fabbricazione e i dispositivi sopra descritti, secondo le varie forme di realizzazione, presentano numerosi vantaggi.
Grazie alla struttura monolitica della membrana, sostanzialmente priva di zone vuote, la membrana ? robusta e quindi particolarmente adatta alla realizzazione di strutture MEMS di differente tipo, riducendo rischi di rottura, deformazione o danni che ne pregiudichino la funzionalit?.
Il processo ? di semplice realizzazione, dato che esso non presenta particolari criticit? o difficolt? di esecuzione, garantendo quindi elevate rese e costi finali ridotti. Si nota inoltre che il procedimento di fabbricazione richiede l?utilizzo di una singola fetta di materiale semiconduttore, risultando cos? economicamente vantaggioso e con ridotte criticit? dovute all?assenza di fasi di incollaggio o bonding tra fette.
Inoltre, il procedimento di fabbricazione ? particolarmente flessibile, in quanto consente di realizzare cavit? sepolte e/o membrane della forma e delle dimensioni desiderate, sia per quanto riguarda l'area che lo spessore, in modo semplice. In particolare, per l'applicazione come sensore di pressione, ? possibile ottenere un elevato spessore della membrana, in modo da aumentare l?accuratezza del sensore stesso.
L'uso del silicio poroso garantisce l'ottenimento di una membrana di forma regolare ed evitando formazioni indesiderate che comprometterebbero o comunque ridurrebbero le caratteristiche elettriche/meccaniche del dispositivo MEMS finito.
La presenza simultanea dei due strati di ossido di alluminio cristallizzato previene i corto circuiti tra gli elettrodi superiore e inferiore del condensatore e consente di definire, in fase di fabbricazione, il diametro della membrana, che non ? dipendente dal tempo di attacco.
Inoltre, grazie all'utilizzo dei due strati di ossido di alluminio cristallizzato, ? possibile definire con precisione la dimensione della membrana, senza utilizzare un attacco a tempo. Infatti, l?ossido di alluminio cristallizzato funge da maschera dura (?hard mask?) per il successivo attacco HF volto a rimuovere lo strato di ossido sotto la membrana.
L'uso di uno strato di polisilicio permeabile al HF abilita la formazione di una griglia porosa che permette all'HF di permeare e attaccare l'ossido. Il polisilicio permeabile serve anche come supporto per gli strati superiori.
L'utilizzo dello strato di silicio amorfo 24 (depositato tramite PECVD), grazie al quale la chiusura dello strato di polisilicio poroso ? veloce, consente anche la definizione di una pressione desiderata nella cavit? sepolta 22. Infatti, il prodotto tra temperatura di deposizione (circa 350? C) e la pressione a cui si lavora nella camera di reazione (circa 1,5 Torr) permette di avere, una volta che lo strato di silicio amorfo 24 sia raffreddato, un vuoto spinto all'interno della cavit? 22. Inoltre, utilizzando il silicio amorfo, ed eseguendo una deposizione PECVD, il volume della cavit? 22 non viene ridotto da prodotti indesiderati o di scarto.
Risulta infine chiaro che al procedimento e al dispositivo qui descritti ed illustrati possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall?ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.
L?insegnamento della presente invenzione pu? essere utilizzato per realizzare dispositivi MEMS di differente tipo rispetto a quelli descritti, quali accelerometri, giroscopi, risonatori, valvole, testine per stampa a getto di inchiostro e simili, nel qual caso le strutture al di sotto e/o al di sopra della membrana vengono adattate a seconda dell'applicazione prevista. In ogni casi, le dimensioni, la forma e il numero di canali vengono ottimizzati in funzione dell'applicazione e il dispositivo MEMS viene completato con le strutture e gli elementi necessari per la sua operativit?.
Nel caso che sia desiderato integrare componenti elettronici nella stessa fetta 1, questo pu? essere effettuato utilizzando il substrato 2 oppure ulteriori strati epitassiali formati al di sopra dello strato di sigillatura 24.
Claims (22)
1. Procedimento per la fabbricazione di un dispositivo micro-elettro-meccanico (30; 30?), comprendente le fasi di:
formare, su un substrato (2), un primo strato di protezione (5) impermeabile ad una soluzione chimica di attacco;
formare, sul primo strato di protezione (5), uno strato sacrificale (8, 8?) di un materiale che pu? essere rimosso mediante detta soluzione chimica di attacco;
formare, sullo strato sacrificale (8, 8?), un secondo strato di protezione (15) impermeabile a detta soluzione chimica di attacco;
rimuovere selettivamente una porzione del secondo strato di protezione (15) per esporre una rispettiva porzione sacrificale (8?) dello strato sacrificale (8, 8?);
formare, su detta porzione sacrificale (8?), un primo strato di membrana (20) di un materiale poroso, che ? permeabile a detta chimica di attacco;
formare una cavit? (22) rimuovendo la porzione sacrificale (8?) attraverso il primo strato di membrana (20) utilizzando detta chimica di attacco; e
sigillare pori del primo strato di membrana (20) formando un secondo strato di membrana (24) sul primo strato di membrana (20).
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta soluzione chimica di attacco comprende acido idrofluoridrico, HF, e detti primo e secondo strato di protezione (5, 15) includono Ossido di Alluminio cristallizzato.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui il primo strato di membrana (20) ? di silicio poroso o di silicio presentante una pluralit? di fori o pori passanti.
4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui formare il secondo strato di membrana (24) comprende depositare silicio amorfo drogato mediante tecnica PECVD.
5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre la fase di formare, sul substrato (2), uno strato conduttivo (4),
in cui la fase di formare il primo strato di protezione (5) comprende formare il primo strato di protezione (5) al di sopra dello strato conduttivo (4),
detto strato conduttivo (4) e detto secondo strato di membrana (24) essendo capacitivamente accoppiati tra loro tramite la cavit? (22).
6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, in cui lo strato conduttivo (4) ? di polisilicio drogato.
7. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre la fase di formare una camera sepolta (42) nel substrato (2) al di sotto della, ed almeno in parte allineata alla, cavit? (22).
8. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre la fase di collegare fluidicamente la cavit? (22) con un ambiente esterno a detto dispositivo micro-elettro-meccanico (30; 30?) tramite una apertura passante.
9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, comprendente inoltre la fase di coprire internamente la cavit? (22) mediante uno strato anti-adesione facendo fluire attraverso detta apertura passante specie chimiche includenti clorosilani, triclorosilani, diclorosilani, siloxani.
10. Procedimento secondo la rivendicazione 8 o 9, comprendente inoltre le fasi di:
disporre detto dispositivo micro-elettro-meccanico (30; 30?) all?interno di un package (32) avente un alloggiamento interno ed essendo provvisto di un primo canale di accesso (32a; 32b) e di un secondo canale di accesso (32b; 32a) verso detto alloggiamento interno; e
accoppiare detto uno tra il primo e il secondo canale di accesso (32a; 32b) all?apertura passante mediante mezzi o sistemi a tenuta di fluido configurati per impedire un collegamento fluidico tra detto alloggiamento interno del package (32) e detta cavit? (22).
11. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo microelettro-meccanico (30; 30?) ? un sensore di pressione capacitivo.
12. Dispositivo micro-elettro-meccanico (30; 30?), comprendente:
un substrato (2);
un primo strato di protezione (5) impermeabile ad una soluzione chimica di attacco, estendentesi sul substrato (2);
uno strato sacrificale (8, 8?) di un materiale che pu? essere rimosso mediante detta soluzione chimica di attacco, estendentesi sul primo strato di protezione (5);
un secondo strato di protezione (15) impermeabile a detta soluzione chimica di attacco, estendentesi sullo strato sacrificale (8, 8?);
un primo strato di membrana (20) di un materiale poroso che ? permeabile a detta chimica di attacco;
una cavit? (22) estendentesi tra il primo strato di membrana (20) e il primo strato di protezione (5); e
un secondo strato di membrana (24) sul primo strato di membrana (20), configurato per sigillare pori del primo strato di membrana (20).
13. Dispositivo secondo la rivendicazione 12, in cui detta soluzione chimica di attacco comprende acido idrofluoridrico, HF, e detti primo e secondo strato di protezione (5, 15) includono Ossido di Alluminio cristallizzato.
14. Dispositivo secondo la rivendicazione 12 o la rivendicazione 13, in cui il primo strato di membrana (20) ? di silicio poroso o di silicio presentante una pluralit? di fori o pori passanti.
15. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-14, in cui il secondo strato di membrana (24) ? di silicio amorfo drogato.
16. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-15, comprendente inoltre uno strato conduttivo (4) sul substrato (2),
in cui il primo strato di protezione (5) si estende al di sopra dello strato conduttivo (4),
e in cui detto strato conduttivo (4) e detto secondo strato di membrana (24) sono capacitivamente accoppiati tra loro tramite la cavit? (22).
17. Dispositivo secondo la rivendicazione 16, in cui lo strato conduttivo (4) ? di polisilicio drogato.
18. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-17, comprendente inoltre una camera sepolta (42) nel substrato (2) al di sotto della, ed almeno in parte allineata alla, cavit? (22).
19. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-18, comprendente inoltre una apertura passante fluidicamente collegata tra la cavit? (22) e un ambiente esterno a detto dispositivo micro-elettro-meccanico (30; 30?).
20. Dispositivo secondo la rivendicazione 19, comprendente inoltre uno strato anti-adesione che copre internamente la cavit? (22), lo strato anti- includendo un materiale tra clorosilano, triclorosilano, diclorosilano, siloxano.
21. Dispositivo secondo la rivendicazione 19 o 20, comprendente inoltre:
un package (32) avente un alloggiamento interno ed essendo provvisto di un primo canale di accesso (32a; 32b) e di un secondo canale di accesso (32b; 32a) verso detto alloggiamento interno,
in cui uno tra il primo e il secondo canale di accesso (32a; 32b) ? accoppiato all?apertura passante mediante mezzi o sistemi a tenuta di fluido configurati per impedire un collegamento fluidico tra detto alloggiamento interno del package (32) e detta cavit? (22).
22. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo microelettro-meccanico (30; 30?) ? un sensore di pressione capacitivo.
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| EP22190178.8A EP4140942A1 (en) | 2021-08-30 | 2022-08-12 | Method for manufacturing a capacitive pressure sensor and capacitive pressure sensor |
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| CN202211041314.7A CN115752814A (zh) | 2021-08-30 | 2022-08-29 | 用于制造电容式压力传感器的方法和电容式压力传感器 |
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6012336A (en) | 1995-09-06 | 2000-01-11 | Sandia Corporation | Capacitance pressure sensor |
| US6521965B1 (en) | 2000-09-12 | 2003-02-18 | Robert Bosch Gmbh | Integrated pressure sensor |
| US6527961B1 (en) | 1997-03-04 | 2003-03-04 | Sgs-Thomson Microelectronics, S.R.L. | Method of manufacturing pressure microsensors |
| US20100006957A1 (en) * | 2008-06-06 | 2010-01-14 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Microscopic structure packaging method and device with packaged microscopic structure |
| US7763487B2 (en) | 2005-05-06 | 2010-07-27 | Stmicroelectronics S.R.L. | Integrated differential pressure sensor and manufacturing process thereof |
| US20110127650A1 (en) * | 2009-11-30 | 2011-06-02 | Imec | Method of Manufacturing a Semiconductor Device and Semiconductor Devices Resulting Therefrom |
| US20120153408A1 (en) * | 2010-12-16 | 2012-06-21 | Nxp B.V. | Mems device forming method and device with mems structure |
| WO2013061313A1 (en) | 2011-10-28 | 2013-05-02 | Stmicroelectronics S.R.L. | Method for manufacturing a protective layer against hf etching, semiconductor device provided with the protective layer and method for manufacturing the semiconductor device |
-
2021
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6012336A (en) | 1995-09-06 | 2000-01-11 | Sandia Corporation | Capacitance pressure sensor |
| US6527961B1 (en) | 1997-03-04 | 2003-03-04 | Sgs-Thomson Microelectronics, S.R.L. | Method of manufacturing pressure microsensors |
| US6521965B1 (en) | 2000-09-12 | 2003-02-18 | Robert Bosch Gmbh | Integrated pressure sensor |
| US7763487B2 (en) | 2005-05-06 | 2010-07-27 | Stmicroelectronics S.R.L. | Integrated differential pressure sensor and manufacturing process thereof |
| US8008738B2 (en) | 2005-05-06 | 2011-08-30 | Stmicroelectronics S.R.L. | Integrated differential pressure sensor |
| US20100006957A1 (en) * | 2008-06-06 | 2010-01-14 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Microscopic structure packaging method and device with packaged microscopic structure |
| US20110127650A1 (en) * | 2009-11-30 | 2011-06-02 | Imec | Method of Manufacturing a Semiconductor Device and Semiconductor Devices Resulting Therefrom |
| US20120153408A1 (en) * | 2010-12-16 | 2012-06-21 | Nxp B.V. | Mems device forming method and device with mems structure |
| WO2013061313A1 (en) | 2011-10-28 | 2013-05-02 | Stmicroelectronics S.R.L. | Method for manufacturing a protective layer against hf etching, semiconductor device provided with the protective layer and method for manufacturing the semiconductor device |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ASHURST, W.CARRARO, C.MABOUDIAN, ROYA: "Vapor phase anti-stiction coatings for MEMS", DEVICE AND MATERIALS RELIABILITY, IEEE TRANSACTIONS, vol. 3, 2004, pages 173 - 178, XP011106079, DOI: 10.1109/TDMR.2003.821540 |
| PUURUNEN, R. L., J. APPL. PHYS., vol. 97, 2005, pages 121 - 301 |
| STEVEN M. GEORGE, CHEM. REV., vol. 110, 2010, pages 111 - 131 |
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