TW200918445A - A microelectromechanical device and its manufacturing method - Google Patents

Description

200918445 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於一種微機電元件與其製作方法，特f β 一種與CMOS製程相容的微機電元件製作方法。、疋 【先前技術】 微機電元件有各種應用，例如可製作加速声 (accelerometer)或陀螺儀(gyro sensor)等等。製作微機電= 的製程，以能與CMOS製程相容為佳，因可在前段製= 製作電晶體電路，與後段的微機電元件搭配。 美國專利第6,458,615號案提出-種利用石夕飿 作微機電元件的方法，此方法需要·絲板，在 制上較為困難，不算理想。 x k |專利第6,238,58〇號案提出—種细氧化物勉刻 絲作微機電元件財法，但此方种絲提及如何 微機電元件之細部結構，以及如何避免在氧 ^

及微機電树結構。 J 本案係針對以上先前技術的缺點，提出解決之道。 【發明内容】 明之第一目的在提供一種製作微機電元件的方 電元物^不需要糊石夕基板，且在蝴時不會傷及微機 本^明之第二目的在提供-種微機電元件。 為達上述之目的，就本發明的其中一個觀點而言，提 200918445 =~種_電元件製作方法，包含：提供—個已製 定的基板’在該基板上有—待餘刻區域；沉積並 u層之圖案；沉積並定義金屬層 :成，結構’在該微機電結構中具有區域間 區:向上露出之隔離區、及向下露出之隔離區 = 刻終止層_遮蔽該向上露二 立去除q域間之隔離區；以及去除該待飿刻區域。 來製作nr待糊區域可以由氧化物’如二氧化石夕 iiTtr止層可以由對氧化物具有高選擇比的材料 氣作’如鼠化石夕 '氮氧化石夕、氧化鈦、氮化鈦。 彻較iti該喊線之—部分謂献頂視為密封的防 濩衣，將該待蝕刻區域環繞於内。 tJ本發明的另—個觀點而言，提供了 匕3.基板；在該基板上之元件與内連線，在内 :之間具有空間；在魄線上方之微機電結構；以及在 、線間之空間上方、微機電結構下方之姓刻終止層圖案。 上述元件巾終止層可以由對氧化物選擇 =來製作，如氮化續化石夕、氧化欽、氮化鈦。 部分*形雜賊衫封賭贿，將該空 底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明 的、技術内容、特點及其所達成之功效。 【實施方式】 200918445 以下將參照第1A_U圖來說明本發 :參閱第ia圖，在本實施例中首先提供4第=二 基板1卜此基板11例如可从其如 個第零層晶圓 容。接菩/其姑” 1•為以與CM0S製程相 :接者祕板η以c聰縣製料晶· 不出），再依序以沉積、微影、_ (^ ，中之接觸層12a，第一層金屬層二内= 層广第二層金屬層13b，第二層通道層以等二中所 製程，其接觸層與通道層例如可使用鶴來 製作二金屬賴可使用絲製作，介電材料可使用氧化^ 。但當然，使用其他導電與介電材料來製作内 連線也疋可行的，且金屬層數目健也可以更多，圖 是舉例而已。各層12a-l2c與13a_13b之圖案中，包含重義 的氧化物區域14，·除氧化物區域14外，各層的細部圖g 並未緣示，以求簡化圖面。氧化物區域14的材料例二 使用二氧化矽。

請參閱第2圖之頂視圖’從第二層通道層以之上方 視之，該層包括氧化物區域14、將氧化物區域14包圍在 内的防護環區域l2e心以及其他的通道圖_域仏_2。 各層12a-12c與i3a_i3b之圖案中，宜疊置形成上下相連的 防濩環，以避免在後續钱刻氧化物區域14時，損及通道圖 案區域12c_2内（及下方對應區域内）的介電材料。各層 的防護環只需要上下相連即可，形狀不必要相同，也不必 要完全對齊。 請參閱第1B圖，接續第1A圖製程之後，在基板上方 200918445 "匕，層氮化物’例如氮化石夕，並透過光阻韻刻或其他方 式疋義其圖案，形成分隔開的氮化物區域15a與15b。氮 化物之作岐作域續侧氧化物區域14時之侧終止 層，因此，任何在蝕刻氧化物區域14時具有高選擇比的材 料都可以使用，所述之氮化⑦僅係舉例。其它材料如氮氧 化發、氣化鈦、或氮化鈦等皆可。 再明參閱第1C圖’接下來在基板上方沉積-層氧化 物16 ’例如二氧化石夕，並使用平坦化製程使其平整，例如 可使用化學频研磨。此麵並非_必要，可 選擇性地為之。 再明參閱第1D圖，接下來在基板上方沉積微機電結 構’包括通道層mm與金屬層13c_1;3f。為了機電電路 功能的需求，可能必須將某些區域彼此隔離，圖中舉例顯 示彼此隔離的兩區域L#R，其間以氧化物m來隔離。 此外’結構中也會有某些氧化物區域露出下方、某些氧化 物區域露出上方’圖中分別舉例示出氧化物區域m與 17c。請注意由於餘刻終止層15a之作用，氧化物區域^ 與氧化物區域I4並不树。氧化物輯17a_17e皆是 微機電結構中隔離之用。 /再請參閱第IE ®，接下來在基板上方沉積光阻並顯 影’以在氧化物區域l7c的上方留下光阻】8作為遮蔽。 接著見第IF ® ’以光㈣為料断氧化物餘刻， 去除區域17a _氧化物。_的方式例如可為異向性 (anisotropic)反應式離子蝕刻（ΚΙΕ,Γ_ίνεί〇η_)。 200918445 接著見第1G圖，再沉積一層光阻19，此光阻也填入 區域17a之内。 再請參閲第1H W，接下來進行氧化物侧，其方式 例如可使賴驗蒸氣糊（HFvapcweteh)、或將整體基 板浸入酸油轉衝氧化物侧（BGE，〇硫 etch)方式進行j、式働】。雖然基板上方被光阻a所覆蓋， 但钱刻劑可透縣板财（垂錢面方向）對氧化物區域 Η、16進行飿刻。請注意由於防護環（請參閱第2圖）和 氮化物區域15a、l5b的作用，進行钱刻時，不會損及内連 線金屬層與通道層之介電材料，衫會損及氧化物區域 17b。 最後如第11 ®所示，將光阻18、19 -齊去除，即可 得到所欲的微機電結構，其中區域14、16、％為空心。 "與先前技術相較，本發明並不需要勉刻石夕基板=在 氧化物時不會傷及微機電元件結構，因此較為優越。 以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上 者，僅係為使熟悉本技術料於了解本發_内容 範圍。對於熟悉本技術者，當 了在本發嶋_，立即思及各種等效變化 第1F-1H圖之兩次氧化物_，係為求較二’ 在某些制中，其亦可僅以― 與1C圖之氮化物和氧化物的形成次序，亦可 雖然實施例所述金屬以鋁為例、介電材料以二化：炎 例，但本發明也可應關和低介電常數材料來製作。除= 200918445 上所述外，還其他有各種等效變化的可能。故凡依本發明 之概念與精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明 之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第1A-1I圖示出本發明的—個實施例。 第2圖示出第1A圖的頂視圖。 【主要元件符號說明】 11第零層矽基板 12a接觸層 12b-12f通道層 12c-l防護環區域 12_2通道圖案區域 13a-13f金屬層 14氧化物區域（空心區域） 15a-15b氮化物區域 16氧化層（空心區域） 17a氧化物區域（空心區域） 17b-17c氧化物區域 18,19光阻

Claims (1)

1. 200918445 十、申請專利範圍： h —種微機電it件製作方法，包含： -待 =製作元件與内糊基板’在該基板上有 沉積並定義蝕刻終止層之圖案； 沉積並定義金屬層與通道層，⑽ :微機電結構中具有區域間之隔離區、向上:出 = r 姓刻終止層接觸； 與该 以及遮蔽该向上露出之隔離區，並去除區域間之隔離區； 去除該待蝕刻區域。 2·如申μ專利範m第〗項所述之微機電元件製作 其中該待蝕刻區域係以氧化物製作。 / 3. 如申請專利範圍第1項所述之微機電元件製作方法， 其中該待蝕刻區域係以二氧化矽製作。 / ， 4. 如申料利細第1項所述之微機電元件製作方法， 其中該糊終止層材料選自以下之—或多者：氮化长 氧化石夕、氧化鈦、氮化鈦。 、11 5. 如申請專利範圍第1項所述之微機電元件製作方法， 其中該區域間之_區雜用異向性反應_子钱刻方 式去除。 6. 如申請專利範圍第1項所述之微機電元件製作方法， 其中該待侧(1域係㈣氫氟酸蒸氣侧或 ’ 侧方式去除。 # 11 200918445 7审，請專利範圍第e所述之微機電 更包含：在沉積並定義麵刻終止層之圖案後，2方法， 層，並進行平坦化步驟。 〃 ’儿積一材料 ^如申請專利範圍第7項所述之微機電 其中該平坦化步驟包括：化學機械研_ 切法， 9甘如申請專利翻第7項所述之微機電元“ 其中該材料層之材_待_區域之材料_。， 10.如中請專機_丨項所述之微機電 其中該内連線之一部分形成一 I作方法， 繞於内。 4賴伽刻區域環 η. —種微機電元件，包含： 基板； 在該基板上之元件與内連線，仙連線之間具有空間. 在内連線上方之微機電結構；以及 ij 層^内連線間之空間上方、微機電結構下方之韻刻終止 12.如申請專利範圍m項所述之微機電元件，其中該 蝕刻終止層材料選自以下之一或多者： 〔 石夕、氧化鈦、氮化鈦。 13:如申請專利範圍第n項所述之微機電元件，其中該 内連線之一部分形成一防護環，將該空間環繞於内。X 12