KR20200100620A - 미세 전자 기계 컴포넌트 및 그 제조 방법 - Google Patents

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세바스티앙 되링
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프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
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Abstract

본 발명에 따른 미세 전자 기계 컴포넌트에 있어서, 하나 이상의 미세 전자 기계 소자(5), 전기 접촉 소자(3) 및 절연 층(2.2) 및 그 위에 이산화 규소(silicon dioxide)로 형성된 희생 층(2.1)이 CMOS 회로 기판(1) 위에 형성되고, 상기 미세 전자 기계 소자(5)는 적어도 하나 이상의 자유도로 자유롭게 이동 가능하도록 배열된다. 상기 미세 전자 기계 컴포넌트의 외부 가장자리에서, 상기 CMOS 회로의 모든 소자 주위에 방사상으로 연장되고, 불화 수소산(hydrofluoric acid) 내성이 있는 가스 및/또는 유체-밀폐 폐쇄 층이 실리콘, 게르마늄 또는 산화 알루미늄과 함께 상기 CMOS 회로 기판(1)의 표면에 형성된다.

Description

미세 전자 기계 컴포넌트 및 그 제조 방법
본 발명은 미세 전자 기계 컴포넌트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 CMOS 회로 상에 배열된 미세 전자 기계 소자(MEMS 소자)에 적용하기 위한 것이다. MEMS 컴포넌트의 제조는 다양한 미세 기계 제조 방법, 특히 희생 층의 사용을 이용한다. 후자는 종종 이산화 규소(silicon dioxide)로 생산된다. MEMS 컴포넌트의 추후 이동성을 보장하기 위하여, 희생 층은 국부적으로 제거되어야 한다(릴리즈 프로세스). 이산화 규소의 경우, 이는 액체 또는 기체 형태로 사용되는 불화수소산(HF)를 사용한 에칭에 의해 달성될 수 있다. MEMS 컴포넌트가 CMOS 회로 상에 배치되는 경우, CMOS 회로에 존재하는 이산화 규소층은 상이한 금속 층 사이에서 게이트 산화물(gate oxide) 또는 절연체로서의 기능을 보장하기 위하여 불화수소산에 의한 가능한 공격으로부터 보호되어야 한다. CMOS 부분에서, 특히, 도핑된 이산화 규소 층은 예를 들어, 보로포스포실리케이트 유리(borophosphosilicate glass: BPSG)가 종종 사용된다. 후자는 희생 층에서 도핑되지 않은 실리케이트 유리(USG)보다 상당히 높은 에칭 속도를 나타내므로 불화수소산을 사용한 에칭 중에 특히 민감하다. 에칭 영역이 CMOS 영역 내에서 발생하면, 단락 또는 층의 박리가 발생할 수 있다. 외부 가장자리로부터의 공격이 발생하는 경우, 과도한 박리는 MEMS 컴포넌트의 전기적 접촉(본드 패드) 및 기능 컴포넌트가 사용된 CMOS 회로에서 분리될 수 있다. 와이어 본딩 및 따라서 이러한 방식으로 영향을 받는 MEMS 컴포넌트의 사용은 더 이상 가능하지 않다. 따라서, MEMS 컴포넌트의 CMOS 영역은 릴리즈 프로세서 중 발생하는 가능한 공격으로부터 효과적으로 보호되어야 한다.
MEMS 컴포넌트의 MEMS 부분인 CMOS 회로의 상부에 대한 공격 방지를 조사하는 많은 연구가 있었다. 지금까지는 CMOS 회로의 측면 보호는 크게 무시되었으며 위의 MEMS 부분의 방향으로부터의 일반적인 보호만 해결되었다. CMOS 보호는 예를 들어 US 2016/0068388 A1 에서, 표면을 덮는 추가적인 금속층을 제안한다. 이것은 간단하고 아마도 자주 사용되는 방법을 구성한다. 티타늄, 질화 티타늄, 알루미늄 및 알루미늄 구리가 재료로서 제안되었다. 그러나 US 2016/0068388 A1에서 또한, 상기 재료는 불화수소산에 대한 완전한 내성을 나타내지 않고 오히려 부속되고 및 결과적으로 특정 기간동안만 효과적인 보호를 보장할 수 있다는 것이 주목된다. 따라서, 두께는 충분히 크게 선택되어야 한다.
그러므로 본 발명의 목적은 에칭 프로세스(릴리즈 프로세스)에 의해 희생 물질로서 이산화규소를 제거하고 특히 이 경우에 층간 박리를 피함으로써, 자유 이동성을 위해 미세 전자 기계 소자를 노출시키는 과정에서 MEMS 컴포넌트의 CMOS 회로의 개선된 보호 가능성을 특정하는 것이다.
본 발명에 따른 목적은 청구항 1의 특징을 가지는 컴포넌트의 수단에 의해 달성된다. 청구항 6은 제조 방법을 정의한다. 본 발명의 유리한 구성 및 개발은 종속항에 언급된 특징으로 실현될 수 있다.
본 발명에 따른 미세 전자 기계 컴포넌트에 있어서, 하나 이상의 미세 전자 기계 소자, 전기 접촉 소자 및 절연 층 및 그 위에 이산화 규소(silicon dioxide)로 형성된 희생 층이 CMOS 회로 기판 위에 형성된다. 이 경우에, 상기 미세 전자 기계 소자는 적어도 하나 이상의 자유도로 자유롭게 이동 가능하도록 배열되는 것은 종래 기술에서 알려진 바와 같다. 본 발명에 따르면, 상기 미세 전자 기계 컴포넌트의 외부 가장자리에서, 상기 CMOS 회로의 모든 소자 주위에 방사상으로 연장되고, 불화 수소산(hydrofluoric acid) 내성이 있는 가스-및/또는 유체-밀폐 폐쇄 층이 실리콘, 게르마늄 또는 산화 알루미늄과 함께 상기 CMOS 회로 기판의 표면에 형성된다.
상기 층은 방사상으로 연장되는 가드 링을 형성하고, 에칭제(etchant), 특히 불화수소산이 그에 중요한 영역, 특히 CMOS 회로를 공격하는 것을 방지한다. 적어도 희생 층 물질이 충분한 정도로 제거되고 각각의 미세 전자 기계 소자의 이동성이 달성될 때까지 에칭함으로써 희생 층 물질을 제거하는 동안 층 물질은 불화수소산에 내성이 있어야 한다.
유리하게는, 층은 비정질 실리콘(aSi)으로, 바람직하게는 도핑된 비정질 실리콘으로 형성되어야 한다. 특히, 붕소가 도핑에 사용될 수 있다. 그러나, 대안적으로, 산화 알루미늄, 게르마늄 또는 규소 및 게르마늄으로 구성된 화합물도 고려될 수 있다.
이산화 규소는 순수한 이산화 규소일 필요는 없다. 이산화 규소는 또한 도핑제 또는 첨가제를 함유할 수 있고, 예를 들어, 보로포스포실리케이트 유리(borophosphosilicate glass)가 사용될 수 있다.
또한, 미세 전자 기계 소자가 이동 가능하게 배치된 미세 전자 기계 소자의 표면에 산화 알루미늄으로 구성된 장벽 층이 형성되는 것이 유리하다. 상기 장벽층은 에칭 공격으로부터, 특히 희생 층에서 장벽 층 아래에 배열된 전기 접촉 소자를 보호 할 수있다.
유리하게, 방사상으로 연장되고, 실리콘 또는 산화 알루미늄으로 형성된 층은 더 큰 높이를 가질 수 있으며, 이는 CMOS 회로 기판의 표면을 넘어 측면으로 돌출되고, 사용된 에칭제에 의한 공격으로부터 측면 보호를 제공할 수 있다.
방사상으로 연장되는 층은 적어도 CMOS 층 구성의 높이에 대응하는 높이를 가져야 한다. 이는 상기 CMOS 회로 주위에 가드링을 형성할 수 있도록 구현될 수 있다. 이 경우, 미세 전자 기계 소자의 밑면까지 직접 장벽 층까지 CMOS 회로 기판의 표면으로부터 진행하여 구현될 수 있다.
실리콘, 산화 알루미늄, 게르마늄 또는 실리콘과 게르마늄의 화합물로 형성된 층이 하나 이상의 추가 층으로 오버 코팅될 가능성도 있다. 하나 이상의 추가 층은 바람직하게는 금속, 특히 바람직하게는 티타늄, 알루미늄, 알루미늄-구리 합금 또는 티타늄-알루미늄 합금 또는 티타늄 질화물로 형성될 수 있다. 상기 추가 층은 또한 에칭 공격으로부터, 특히 MEMS 컴포넌트의 가장자리로부터 진행하여 희생층의 내에 배열된 전기 접촉 소자 및 CMOS 회로의 일부를 보호할 수 있다. 실리콘 또는 산화 알루미늄으로 형성된 층은 CMOS 회로 기판의 표면을 주로 보호한다.
본 발명에 따른 MEMS 컴포넌트 제작 과정은 이산화 규소로 형성된 절연 층이 CMOS 회로 기판의 표면에 도포되고, 프로세스에서 전기 접촉 소자 또는 전기 전도체 트랙은 절연층에 종래 기술된 바와 같이 국부적으로 정의된 방식으로 매립된다. 본 발명에 따르면, 외부 가장자리의 절연 층에서 하나 이상의 트랜치(trench)가 CMOS 회로 기판의 표면이 CMOS 회로의 모든 소자 주위에 방사상으로 연장되는 방식으로 연장되도록 형성된다. 그 후, 적어도 그 하부 영역에 있는 트렌치는 실리콘 또는 산화 알루미늄으로 형성된 유체- 및/또는 기체-밀폐 폐쇄 층으로 채워진다. 기밀성(tightness)는 희생 층 재료를 제거하기 위해 에칭제, 특히 불화수소산의 상태를 고려해야 한다. 또한, 단단한 층이 주변으로 연장되는 재료는 그 자체로 사용된 불화수소산에 내성이 있어야 한다.
기밀 폐쇄 층은 바람직하게는 비정질 실리콘, 및 특히 바람직하게는 붕소 또는 게르마늄을 갖는 실리콘의 화합물로 형성될 수 있다.
그 후, 방법은 선택적으로 추가 전기 접촉 소자, 전기 전도체 트랙 또는 전극을 형성하는 단계를 선택적으로 계속하며, 희생 층도 역시 형성된다. 희생 층은 마찬가지로 이산화 규소로 형성된다. 희생 층의 재료는 절연층의 재료와 동일할 수 있다. 그러나, 이 두 재료는 다른 도핑 때문에 또는 다른 물질을 추가로 함유하는 이산화 규소에 의해 다른 농도(consistency)를 가질 수 있다. 절연 및/또는 희생 층을 형성하기 위한 이산화 규소는 유리, 특히 붕소 및 인에 대해 공지된 첨가제를 함유할 수 있다.
어떠한 원하는 MEMS 소자가 이 CMOS 회로에 적용되어 주위에 연장된 보호 층이 제공된다.
그 후, 에칭 방법에 의해 희생 층 재료를 제거함으로써, 하나 이상의 미세 전자 기계 소자의 이동성이 달성된다.
트랜치는 주로 실리콘 또는 산화 알루미늄으로 채워질 수 있지만, 바람직하게는 실리콘으로 완전히 채워질 수 있다. 결과적으로 에칭 공격에 대한 측면 보호가 추가로 향상될 수 있다.
절연층은 연속적으로 복수의 방법 단계로 점진적으로 형성될 수 있다. 이들 방법 단계들 사이에서, 그 자체로 공지된 방식으로 전기 접촉 소자 및/또는 전기 전도체 트랙이 절연층 재료 내에 형성되고 매립될 수 있다. 전기 접촉 소자 및 전극은 희생층에 매립되고 에칭에 의해 다시 노출될 수 있다.
대안으로서 또는 이에 추가로, 층은 트랜치 내 바람직하게는 금속, 특히 바람직하게는 티타늄, 질화 티타늄, 알루미늄, 알루미늄-구리 합금, 또는 티타늄-알루미늄 합금으로 형성된 하나 이상의 추가 층으로 피복될 수 있다.
절연 층 및 희생 층 사이에, 산화 알루미늄, 또는 실리콘, 바람직하게는 aSi 로 구성되는 폐쇄된 장벽층, 및 하나 이상의 미세 전자 기계 소자의 방향으로 대면하는 상기 장벽층의 표면에, 미세 전기 기계 소자의 작동에 필요한 추가 전기 접촉 소자 및 전극이 형성될 수 있으며, 이는 전기 접촉 소자가 장벽 층 아래에 배열된다. 그 후, 에칭에 의하여 장벽 층의 위에 희생층의 재료를 제거함으로써, 미세 전자 기계 소자의 이동성이 달성된다.
트렌치 내의 실리콘 또는 산화 알루미늄은 PE-CVD 기술, 스퍼터링 또는 원자 층 증착 (ALD)에 의해 증착 될 수 있으며, 그와 함께 층이 형성 될 수있다.
붕소 도핑된 비정질 실리콘 aSiB 또는 산화 알루미늄, 게르마늄 또는 실리콘과 게르마늄 aSiGe의 화합물을 재료로 사용하면 액체 또는 기체 상태의 비스-
Figure pct00001
-비스 불화수소산(vis-
Figure pct00002
-vis hydrofluoric acid)에 비해 더 우수하거나 완전히 불활성인 금속에 비해 이점이 있어 사실상 무제한 시간 동안 릴리즈 프로세스 동안 원하는 보호 효과를 보장한다.
실리콘, 특히 aSiB, 게르마늄 또는 실리콘과 게르마늄 aSiGe의 화합물이 트랜치를 채우는 능력에 의해 추가의 이점이 달성된다. PE-CVD 기술에 의해 증착된 실리콘, 게르마늄, 또는 실리콘과 게르마늄의 화합물은 공극없이 링형 보호로 제공된 트랜치를 채울 수 있다. 그 후, 실리콘, 특히 aSiB, 또는 게르마늄 또는 실리콘과 게르마늄 aSiGe의 화합물은 평탄화 될 수 있다. 이와는 대조적으로, 지금까지 이미 언급되고 이미 언급된 금속층은 PVD 방법에 의해 증착되고 프로세스에서 트랜치를 완전히 채우지 않고 오히려 바닥과 측벽만을 채운다. 이 경우에, 이러한 층의 두께는 일반적으로 비구조화된 영역에 증착된 원하는 두께보다는 상당히 얇다. 최소의 층 두께는 특히 트랜치 바닥으로부터 측벽으로의 전이에서 존재하며, 미세 균열의 형성은 국부적으로 지배적인 기계적 조건의 결과로 점점 커진다. 재료의 내구성이 낮을 뿐만 아니라, 상기 미세 균열은 추가적인 누출을 구성하여 금속으로 채워진 트랜치의 보호 효과를 감소시킨다. 이러한 문제점은 컴포넌트의 코너에서 관찰될 수 있는데, 이로 인해 층으로 형성된 가드링의 필요한 곡률 반경의 결과로 언더컷(undercuts)이 점점 커진다. 대조적으로, 실리콘, 특히 aSiB, 게르마늄 또는 실리콘과 게르마늄으로 형성된 화합물로 완전히 채워진 트렌치를 사용하면, 층으로 형성된 실리콘 충전 가드 링의 총 폭과 높이가 상당히 넓고 높아지기 때문에 누출이 예상되지 않는다.
본 발명에 따른 MEMS 컴포넌트의 제조 동안, 통상적인 종래의 방법과 같이 공지된 방법을 이용할 수 있다.
본 발명은 예로서 상세히 설명될 것이다.
도면에서:
도 1a는 본 발명에 따른 MEMS 컴포넌트의 일 예를 통한 단면도를 도시하며, 여기서 미세 기계 소자는 아직 자유롭게 움직일 수 없다;
도 1b는 본 발명에 따른 MEMS 컴포넌트의 추가 일 예를 통한 단면도를 도시하며, 여기서 미세 기계 소자는 아직 자유롭게 움직일 수 없다;
도 2는 표준 CMOS 회로 기판을 통한 단면도를 도시한다;
도 3은 CMOS 소자가 이산화 규소로 구성된 절연층으로 덮인 영역에서 CMOS 회로 기판을 통한 단면도를 도시한다.
도 4는 절연 층을 통해 천공(via)가 형성된 도 3에 따른 CMOS 회로의 단면도를 도시한다.
도 5는 도 4에 따른 예의 단면도를 도시하며, 금속의 구조 및 금속화는 CMOS 상의 전기 접점 및 전기 접촉 소자를 형성하기 위해 수행된다;
도 6은 도 5에 따른 하나의 예를 통한 단면도를 도시하며, 여기에서 천공을 통해 CMOS 회로의 소자 주위의 방사상 외부 가장자리에서 접촉부 (비아)를 통해 방사상으로 연장되는 트렌치가 실리콘 웨이퍼로 형성된다;
도 7은 도 6에 따른 절연 층을 갖는 CMOS 회로의 단면도이며, 여기서 표면은 aSiB로 코팅되고 트랜치 프로세스에서 aSiB로 채워진다;
도 8은 도 7에 도시된 예의 단면도를 도시하며, 트랜치 영역으로부터 증착된 aSiB의 일부가 다시 제거된 것을 도시한다.
도 9는 aSiB로 채워진 트랜치를 덮는 방식인 표면 상에 이산화 규소로 구성된 절연 층을 형성하는 추가 영역을 갖는 도 8에 따른 예시의 단면도를 도시한다.
도 10은 절연 층의 표면이 평탄화된 도 9에 따른 예의 단면도를 도시한다.
도 11은 천공(via)가 평탄화된 표면상에 형상화되고 실리콘 층과 접촉하는 금속 층이 상기 천공 및 표면 상에 형성된 도 10에 따른 예시의 단면도를 도시한다.
도 12는 도 11에 따른 예시의 단면도로서, 전기 접촉 소자 및 전기 전도체 트랙이 금속 층의 국부적으로 정의된 제거에 의해 형성된 것을 도시한다.
도13은 도 12에 따른 예시의 단면도로서, 절연 층의 추가 영역이 형성되고 전기 접촉 소자가 상기 영역에 내장된 것을 도시한다.
도 14는 절연체 층의 표면의 평탄화가 수행된 도 13에 따른 예의 단면도를 도시한다.
도 15는 도 14에 따른 예시의 단면도로서, 희생 층의 평탄화된 표면상에 산화 알루미늄 또는 aSi로 구성된 장벽 층이 형성된 것을 도시한다.
도 16은 도 15에 따른 예시의 단면도로서, 여기서 천공은 산화 알루미늄 또는 aSi로 구성된 장벽 층을 통해 국부적으로 정의된 방식으로 형성된 것을 도시한다.
도 17은 도 16에 따른 예시의 단면도로서, 상기 절연 층내 배치된 전기 접촉 소자까지 천공된 것을 도시한다.
도 18은 도 10 내지 도 17에 따른 예시의 단면도로서, 여기서 금속화가 표면에 적용되고 전기 접촉 접점이 전기 접촉 소자까지 형성된다.
도 19는 도 18에 도시된 예시의 단면도로서, 국부적으로 정의된 방식으로 최종 금속화가 제거된 것을 도시한다.
도 20은 도 19에 도시된 예시의 단면도로서, MEMS 소자를 위한 희생층이 금속화된 CMOS 회로의 표면에 형성된 것을 도시한다.
도 21은 도 20에 도시된 예시의 단면도로서, 희생층의 표면에 평탄화 된 것을 도시한다.
도 22는 도 21에 도시된 예시의 단면도로서, 이전에 형성된 희생 층의 영역 내, 천공이 전기 접촉 소자까지 형성된 것을 도시한다.
도 23은 도 22에 도시된 예시의 단면도로서, 미세 전기 기계 소자를 형성하기 위한 재료가 희생 층의 미리 도포된 영역의 평탄화된 표면상에 마지막으로 형성된 천공으로 바로 적용된 것을 도시한다.
도 24는 도 도 23에 도시된 예시의 단면도로서, 미세 전자 기계 소자의 형성을 위한 재료의 국부적으로 정의된 재료 제거가 수행된 것을 도시하고,
도 25는 희생 층의 영역이 제거되어 미세 전자 기계 소자가 움직일 수 있는 본 발명에 따른 MEMS 소자의 완성된 제조 예시의 단면도를 도시한다.
다음의 도면으로, 본 발명에 EKfms MEMS 컴포넌트의 예가 방법 단계에서 점진적으로 생성될 수 있는 방법을 설명하고자 한다.
도 1a는 미세 기계 소자 (5)가 아직 자유롭게 움직이지 못하는 상태를 도시한다. 이 경우에, CMOS 회로 기판(1)의 표면 상에, 희생 층(2.1)이 MEMS 컴포넌트의 상위 영역에 형성되고, 상기 상위 영역은 MEMS 소자(5)의 이동성을 성취하기 위하여 제거되도록 유도되며, 이산화 규소로 구성된 절연층(2.2)의 아래에는 CMOS 회로의 영역에 형성되며, 복수의 전기 접촉 소자(3)가 상기 절연층에 매립된다. MEMS 컴포넌트의 방사상 외부 가장자리에서 aSiB로 구성된 층(4)은 CMOS 회로 기판(1)의 표면 상에 연장되는 방식으로 형성되고, 다른 표면에서 희생 및 절연층의 재료로 둘러싸인다.
산화 알루미늄으로 구성된 장벽 층(7)은 미세 전자 기계 소자(5)가 여전히 거기에 있는 희생 층(2.1)의 표면으로부터 거리를 두고 형성되며, 천공을 갖는 장벽 층은 전기 관통 접점(8)을 통해 전기 접촉 소자(3)로 가이드 된다. 이 에시에서, 미세 전기 기계 소자(5)는 전자기 방사선을 반사하는 선회 가능한 소자로 의도된다.
도1B에 도시된 예는 층(4)이 형성되는 방식에서도 도 1a에 따른 예시와 상이하다. 상기 층은 장벽 층(7)까지 이어진다.
도 2는 생산의 시작점으로서 표준으로 이용가능한 CMOOS 소자(15)를 갖는 CMOS 회로 기판(1)을 도시한다.
도 3은 이산화 규소로 구성된 절연 층(2.2)의 영역이 PE-CVD 방법에 의해 CMOS 회로 기판의 표면상에 어떻게 증착되는지를 도시한다.
이와 같이 형성된 희생 층(2) 내로 반응성 이온 에칭에 의해 접촉 구멍(비아)(9)이 국부적응로 정의된 방식으로 형성되고, 상기 접촉 구멍은 CMOS 회로 기판(1)의 전기 접촉부까지 절연 층(2.2)의 지금까지 형성된 영역의 표면으로부터 유도된다(도 4).
스퍼터링 또는 리소그래픽 패터닝(lithographic patterning)에 의해 금속을 증착함으로써 추가의 전기 접촉부(10) 및 전기 관통 접촉부(10)가 형성되었으며, 이는 도 5로부터 수집될 수 있다.
도 6은 절연 층(2.2)의 재료에서 MEMS 컴포넌트의 반경 방향 외부 가장자리에서 도 5에 도시된 반제품이 어떻게 더 가공되었는지를 도시한다. 방사상으로 연장되는 트렌치(6)는 반응성 이온 에칭에 의해 형성되고, 상기 트렌치는 CMOS 회로 기판(1)의 표면까지 연장된다.
도 7은 PE-CVD 방법으로 aSiB (4.1)을 코팅한 방법을 보여준다. 트랜치(6)는 또한 프로세스에 의해 aSiB (4.1)로 완전히 채워졌다.
도 8에서 수집할 수 있듯이, 층(4)으로서 이후의 가드링의 영역에만 남아 있도록, 그후, aSiB(4.1)로 리소그래피로 국소적으로 정의된 방식으로 반응성 이온 에칭에 의해 제거되었다. 층(4)의 표면은 이 예에서와 같이 패턴화된 방식으로 형성될 필요는 없으며, 도 1b에 도시된 바와 같이 평평하고 평면일 수 있다.
그 후, PE CVD 방법에 의해 절연 층(2.2)의 영역을 다시 증착하여, 표면이 이산화 규소로 완전히 형성되고 층(4)도 그와 함게 피복된다(도 9).
도 10은 그 때까지 절연 층(2.2)의 표면이 형성되고 층(4)을 형성하는 aSiB가 화학적 기계적 연마에 의해 어떻게 평탄화되었는지를 도시한다.
그때까지 형성된 절연 층(2.2)의 평탄화된 표면에, 비아(10)가 에칭되고, 층(4)에서 aSiB와 접촉하는 상기 층이 AlSiCu 로 구성된 연속 층(11)이 스퍼터링에 의해 형성된다 (도 11).
도 12로부터 층(11)의 일부가 리소그래피 방식으로 국부적으로 정의된 방식으로 제거되고 에칭에 의해 전기 접촉 소자 및/또는 전도성 트랙(3)이 어떻게 형성되었는지를 수집할 수 있다.
도 13 및 도 14에서 절연 층(2.2)의 추가 영역이 PE-CVD 방식에 따른 수단에 의해 표면 상에 형성되고, 그 안에 전기 접촉 소자(3)가 실장되는 것을 수집할 수 있다. 절연 층(2.2)의 표면에 화학적 기계적 연마에 의해 다시 평탄화된다.
도 15는 절연 층(2.2)의 전체 표면상에 산화 알루미늄으로 구성된 장벽 층(7)의 형성을 도시한다. 장벽 층(7)은 ALD(원자 층 증착)에 의해 형성될 수 있다. 이는 폐쇄된 층을 형성해야한다.
도 16에 따르면, 천공(7.1)은 장벽 층(7)에 반응성 이온 에칭에 의해 국부적으로 정의된 방식으로 형성된다.
천공(7.1)은 반응성 이온 에칭 방법에 의해 그리고 절연 층 재료의 국부적으로 정의된 제거에 의해 깊어질 수 있으며, 그 결과 확대된 비아(7.2)가 형성되어 전기 접촉 소자(3)까지 이른다. 이는 도 17에 도시되어 있다.
도 18에 따르면, 금속 층 (12)은 스퍼터링에 의해 표면에 다시 적용되며, 상기 금속 층은 접점(8)을 통해 마지막에 형성된 전기 접촉 소자(3)에 형성하는데 사용된다. 이를 위해 AlSiCu 합금 또는 TiAl을 다시 사용할 수 있다.
도 19를 참조하면, 금속층(12)의 국부적으로 정의된 제거가 리소그래피 및 에칭에 의해 어떻게 수행되도록 의도되고, 상기 제거는 표면에 추가의 전기 접촉 소자(3) 및 장벽 층(7)의 표면의 전극(13)을 형성하게하는 방법을 설명하고자한다.
미세 전자 기계 소자(5)의 형성을 위해, PE-CVD 기술에 의해 추가된 희생 층의 재료가 표면에 증착되고, 그 결과 최종 형성된 전기 접촉 소자(3), 전극(13) 및 장벽 층(7)은 희생 층(2.1)의 재료에 의해 폐쇄된다(도 20).
도 21에 따르면, 희생 층(2.1)의 표면은 화학적 기계적 연마에 의하여 다시 평탄화된다.
희생 층(2.1)에 내장되고 장벽 층(7) 위에 배치된 전기 접촉 소자(3)까지 표면으로부터 진행된 희생 층 물질을 통해 반응성 이온 에칭에 의해 추가 천공(14)이 형성되는 것도 도 22에서 수집될 수 있다.
그 후, 미세 전자 기계 소자(5)가 형성되도록 의도된 재료 (5.1)의 층이 형성되고 천공(14)이 재료(5.1)로 동시에 채워져서, 결과적으로 미세 전자 기계 소자(5)를 위한 전기 전도성 재료의 경우 대응하는 전기 접촉 소자(3)에 전기 전도성 연결이 생성될 수있다. 층은 금속의 경우 스퍼터링에 의해 그리고 실리콘과 같은 다른 재료의 경우에는 PE-CVD방법에 의해 형성될 수있다(도 23).
미세 전자 기계 소자(5)가 형성되도록 의도된 재료의 일부는 리소그래피 및 에칭에 의해 다시 제거될 수 있으며, 그 결과 미세 전자 기계 소자(5)의 치수 및 기하학적 형태가 영향을 받을 수 있다 (도 24).
그 후, 표면 희생 층 재료는 불화수소산을 사용하는 습식 또는 수증기 에칭에 의해 제거되고, 결과적으로, 이 경우에 피봇가능한 반사 소자로서 구현된 미세 전자 기계 소자(5)는 적어도 하나의 축 주위에서 자유롭게 움직일 수 있다. 여기서, 외부 에지에서 층(4)의 일부를 노출시키는 것도 가능하지만, 반드시 그런 것은 아니다.
이러한 방식으로 처리된 본 발명에 따른 MEMS 컴포넌트의 예는 도 25로부터 수집될 수 있다.

Claims (11)

  1. 미세 전자 기계 컴포넌트에 있어서,
    하나 이상의 미세 전자 기계 소자(5), 전기 접촉 소자(3) 및 절연 층(2.2) 및 그 위에 이산화 규소(silicon dioxide)로 형성된 희생 층(2.1)이 CMOS 회로 기판(1) 위에 형성되고, 상기 미세 전자 기계 소자(5)는 적어도 하나 이상의 자유도로 자유롭게 이동 가능하도록 배열되고,
    상기 미세 전자 기계 컴포넌트의 외부 가장자리에서, 상기 CMOS 회로의 모든 소자 주위에 방사상으로 연장되고, 불화 수소산(hydrofluoric acid) 내성이 있는 가스 및/또는 유체-밀폐 폐쇄 층이 실리콘, 게르마늄 또는 산화 알루미늄과 함께 상기 CMOS 회로 기판(1)의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 전자 기계 컴포넌트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 층(4)은 비정질 실리콘으로 형성되는 것을 특징으로 하는 컴포넌트.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 층(4)은 도핑된 비정질 실리콘으로 형성되고, 특히 붕소 또는 게르마늄 도핑된 비정질 실리콘, 또는 실리콘과 게르마늄의 화합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 컴포넌트.
  4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 전자 기계 소자(5)가 움직일 수 있도록 배열된 미세 전자 기계 컴포넌트의 표면에 산화 알루미늄으로 구성된 장벽 층(barrier layer)(7)이 형성되는 것을 특징으로 하는 컴포넌트.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층(4)은 하나 이상의 추가 층으로 오버 코팅되고, 상기 하나 이상의 추가 층은 바람직하게 금속, 더욱 바람직하게는 티타늄, 알루미늄, 알루미늄-구리 합금 또는 티타늄-알루미늄 합금 또는 티타늄 질화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 컴포넌트.
  6. 제 1항 내지 제 5항에 따른 미세 전자 기계 소자를 제조하는 방법에 있어서,
    실리콘 이산화물을 포함하는 절연 층(2.2)은 CMOS 회로 기판(1)의 표면에 적용되고, 전기 접촉 소자(3)는 국부적으로 정의된 방식으로 절연 층(2.2)에 매립되고, 및
    CMOS 회로 기판(1)의 표면까지 연장되는 적어도 하나의 트렌치(6)의 외부 가장자리에서의 상기 절연체 층(2.2)이 상기 CMOS 회로의 상기 모든 소자 주위에 방사상으로 연장되는 방식으로 형성되며; 및
    적어도 그 하부 영역에 있는, 상기 트랜치(6)는 실리콘, 게르마늄, 실리콘과 게르마늄의 화합물 또는 게르마늄 또는 산화 알루미늄으로 형성된 폐쇄 층(4)으로 채워지고; 및
    그 다음에 이산화 규소를 포함하는 희생 층(2.1) 및 그 위에 하나 이상의 미세 기계 소자(5)가 형성되는 재료를 도포하고; 이후
    에칭 방법에 의해 상기 희생 층(2.1)은 불소산(hydrofluoric acid)를 사용하여 국부적으로 정의된 방식으로 제거되고, 그 결과 하나 이상의 미세 전자 기계 소자(5)의 이동성(movability)가 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜치(6)는 실리콘, 게르마늄 또는 산화 알루미늄으로 주로, 바람직하게는 완전히 채워지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 층(4)은 상기 트랜치(6)에서 바람직하게는 금속, 특히 바람직하게는 티타늄, 티타늄-알루미늄 또는 알루미늄-구리 또는 질화 티타늄으로 형성되는 하나 이상의 추가 층으로 덮여있는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7항 또는 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희생 층(2)에서 산화 알루미늄으로 구성된 폐쇄 장벽 층(7) 및 하나 이상의 미세 전자 기계 소자(5)의 방향으로 향하는 장벽 층(7)의 표면 상에, 미세 전자 기계 소자(5)의 작동에 필요한 추가 전기 접촉 소자(3) 및/또는 전극(13)이 형성되고, 장벽 층(7)의 아래에 배치된 전기 접촉 소자(3)에 전기적으로 전도성으로 연결되고, 및 이어서, 에칭에 희애 상기 장벽 층(7) 위의 상기 희생 층(2.1)의 재료를 제거하고, 그 결과, 미세 전자 기계 소자(5)의 이동성이 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희생 층(2.1)이 형성되는 재료의 국부적으로 정의된 제거를 위해, 액체 또는 가스로서 불화수소산이 에칭 목적으로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 실리콘 또는 산화 알루미늄은 PE-CVD 기술, 스퍼터링, 또는 ALD에 의해 트랜치(6)에 증착되고 상기 층(4)은 그와 함께 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
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