TW201720747A - 基於3C-SiC之感測器 - Google Patents

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葛瑞德 科斯頓
史帝芬 瑞海德
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Abstract

本發明揭示一種感測器。該感測器包含基板(2)及受該基板支撐的單晶3C-SiC之層(6)。該基板可由矽SiC組成。該單晶3C-SiC層可包含至少一個例如直接受該基板支撐之固定區域(7)及至少一個懸掛區域(9)。

Description

基於3C-SiC之感測器
本發明係關於基於3C-SiC之感測器(諸如壓力感測器)及包括基於3C-SiC之感測器之單片積體感測器。
碳化矽為寬帶隙合成半導體材料，由於其導熱率、擊穿場強及飽和速度之值很高，因此很適合用於高功率及高頻率電子裝置。 碳化矽以若干不同晶形(或「多型」)存在，此取決於矽之雙層與碳堆疊之順序。此等多型中，3C-碳化矽(3C-SiC)、4H-碳化矽(4H-SiC)及6H-碳化矽(6H-SiC)最常用於電子裝置中。 4H-及6H-SiC基板可商購且4H-及6H-SiC之高品質同質磊晶層可在此等類型基板上生長。然而，生產4H-及6H-SiC基板比矽基板昂貴得多且小得多。 儘管3C-SiC基板不可獲得，但異質磊晶3C-SiC可在矽上生長。此允許使用更大/更便宜的矽晶圓。然而當前，熱壁化學氣相沈積(CVD)反應器用於在矽上生長3C-SiC磊晶層。據稱高溫冷壁CVD反應器已用於在矽上生長3C-SiC磊晶層，但是不明確在該等反應器中在不損害反應器或處於反應器內部之組分之情況下如何實現溫度超過1,300℃。 此外，大部分(即便不是所有)關於3C-SiC/Si異質磊晶的研究往往會在小基板上實施，諸如50 mm直徑晶圓或10 mm晶粒。此會產生給定異質磊晶方法是否已獲得成功且適合於生產之誤導性印象，因為橫跨小基板更容易實現均一溫度。因此，小異質結構可能不會揭露關於晶圓之間缺乏均一性、成洞及晶圓彎曲之問題。 舉例而言，R. Anzalone等人: 「Heteroepitaxy of 3C-SiC on different on-axis oriented silicon substrates」, Journal of Applied Physics, 第105卷, 第084910頁(2009)描述在熱壁低壓化學氣相(LPCVD)反應器中，用三氯矽烷(SiHCl3 )作為矽供應、用乙烯(C2 H4 )作為碳供應且用氫氣(H2 )作為載體氣體，在1350℃之生長溫度下，在2吋矽晶圓上生長磊晶薄膜。熱壁CVD反應器往往會具有低生產量且需要經常性的昂貴維護。 Wei-Yu Chen等人:「Crystal Quality of 3C-SiC Influenced by the Diffusion Step in the Modified Four-Step Method」, Journal of The Electrochemical Society, 第157卷, 第H377-H380頁(2010)描述在水平冷壁式LPCVD系統中，用矽烷(SiH4 )作為矽供應、用丙烷(C3 H8 )作為碳供應且用氫氣(H2 )作為載體氣體，在1420℃之生長溫度下，在1 cm × cm基板上生長磊晶薄膜。雖然使用冷壁反應器，但是也使用複雜的3步或4步沈積方法，採用接近矽熔點之溫度。然而，不清楚該方法是否可重複，是否可在不損害腔室及腔室內部組分之情況下實現，及是否可用於生產大量的大直徑晶圓。 Y. Gao等人:「Low-temperature chemical-vapor deposition of 3C-SiC films on Si(100) using SiH4 -C2 H4 -HCl-H2 」, Journal of Crystal Growth, 第191卷, 第439至445頁 (1998)描述使用用以抑制純矽成核之HCl在矽上沈積3C-SiC薄膜。然而，該論文略去若干細節，諸如晶圓切割(wafer offcut)及尺寸，且未提及沈積之後該基板是否遭受翹曲或彎曲。此外，該等SiC薄膜看起來非常粗糙。根據該論文中之顯微圖，SiC薄膜之RMS表面粗糙度值似乎為數百奈米。此外，儘管用更高濃度之HCl似乎改進晶體品質，但其降低生長速率，且若略去HCl，則SiC薄膜為多晶。
本發明力圖提供基於3C-SiC之感測器。 根據本發明之第一態樣，提供一種感測器，其包含基板及3C-SiC層，該3C-SiC層為單晶且受該基板支撐。該3C-SiC層可包含至少一個固定區域及至少一個懸掛區域。 該基板可為矽或絕緣體上矽基板。該基板可為碳化矽基板。 該3C-SiC層之第一固定區域可直接受該基板支撐。該感測器可進一步包含受該基板支撐之中間層，且該3C-SiC層之第二固定區域可直接受該中間層支撐。 該感測器可進一步包含受該基板支撐之中間層，且該3C-SiC層之第一固定區域可直接受該中間層支撐。 該基板具有第一及第二對置表面，且該3C-SiC層可支撐在該第一表面上。該感測器可包含另一支撐在該第二表面上之3C-SiC層。此可用於有助於避免基板彎曲及翹曲。該感測器可包含穿過該基板介於該基板之第一與第二對置表面之間的窗口。 該感測器可包含形成密封空腔之外殼，且該3C-SiC層之第一未受支撐區域可形成該外殼之可變形部分。此類型的感測器可用作壓力感測器。 該3C-SiC層之第一未受支撐區域可包含線或網。該3C-SiC層之第一未受支撐區域可包含懸臂支架。 該感測器較佳包含受該基板支撐之第一電極。該第一電極較佳為固定的，亦即不移動。該第一電極可包含導電層或區域。該導電層或區域可包含半導體材料之摻雜層或區域。該導電層或區域可包含金屬化層或區域。 該感測器較佳包含受SiC層支撐之第二電極。第二電極相對於該基板可為可移置的。該第二電極可包含導電層或區域。該導電層或區域可包含半導體材料之摻雜層或區域。該導電層或區域可包含金屬化層或區域。 該感測器可包括一或多個介電層，該一或多個介電層包含例如AlN。 該感測器較佳為壓力感測器。 該感測器可進一步包含安置於SiC層上之介電層及安置於該介電層上之導電層。該感測器可進一步包含上覆於導電層之功能層或該導電層可經功能化，例如以便選擇性地吸收特定氣體種類。 該感測器可為氣體感測器。 根據本發明之第二態樣，提供一種感測器，其包含3C-SiC基板及Si層，該Si層為單晶且受該基板支撐。該Si層可包含至少一個固定區域及至少一個固定懸掛區域。 根據本發明之第三態樣，提供一種單片積體感測器，其包含根據第一或第二態樣之感測器及電路，該電路耦合至該感測器且形成(亦即，安置)於該基板之中及/或之上。 根據本發明之第四態樣，提供一種製造感測器之方法。該方法包含提供感測器基板及在該基板上提供單晶3C-SiC層。提供3C-SiC層包含藉由在單晶矽上生長磊晶3C-SiC來形成3C-SiC層。該方法包含在冷壁化學氣相沈積反應器中提供單晶基板(諸如單晶矽晶圓或絕緣體上矽晶圓)。該方法包含將該基板加熱至等於或高於700℃且等於或小於1200℃之溫度，以及在基板處於該溫度下之同時，將氣體混合物引入該反應器中，以便在該單晶矽上沈積3C-SiC之磊晶層。該氣體混合物包含矽源前驅體、碳源前驅體及載體氣體。該方法可進一步包含處理該基板、基板上之層及/或3C-SiC層(例如，藉由形成遮罩及蝕刻來進行)，使得3C-SiC層包含至少一個固定區域及至少一個懸掛區域。 該單晶矽基板可為感測器基板。或者，單晶矽基板可為操作基板，且在該基板上提供3C-SiC層可包含將該3C-SiC層及感測器基板接合。該方法可包含其後移除操作基板，例如藉由蝕刻進行。 該方法可包含提供多於一個3C-SiC層。該方法可包含提供電極區域。 該方法可進一步包含在感測器基板之中及/或之上提供電晶體，以便形成單片積體電路。 3C-SiC生長速率可為至少1 μm/h。生長速率可為至少10 μm/h。生長速率可高達20 μm/h或大於20 μm/h。然而，可使用較低的生長速率，例如用於生長3C-SiC之薄層(例如＜100 nm)。 碳源前驅體可為有機矽化合物。碳源前驅體可為含甲基矽烷。碳源前驅體較佳為三甲基矽烷(C3 H10 Si)。 矽源前驅體及碳源前驅體較佳不同，亦即，不使用充當矽源及碳源兩者之單一前驅體。 碳源前驅體可具有至少1 sccm或至少10 sccm之流動速率。 矽源前驅體可為矽烷或含氯矽烷。矽源前驅體較佳為二氯矽烷(SiH2 Cl2 )。矽源前驅體可為三氯矽烷。矽源前驅體可包含第一及第二前驅體組分。例如，矽源前驅體可包含氣體混合物，諸如矽烷或二矽烷及氯化氫(HCl)。 矽源前驅體可具有至少1 sccm或至少10 sccm之流動速率。 載體氣體較佳為氫氣(H2 )。 載體氣體可具有至少1 sccm或至少10 sccm之流動速率。 碳源前驅體與矽源前驅體之流動速率的比率可小於3且大於0.33。碳源前驅體與矽源前驅體之流動速率的比率可小於2且大於0.5。碳源前驅體與矽源前驅體之流動速率可相同或大體上相同(例如，碳源前驅體與矽源前驅體之流動速率的比率小於1.2且大於0.8)。 氣體混合物較佳由矽源前驅體、碳源前驅體及載體氣體或者矽源前驅體、碳源前驅體、載體氣體及摻雜劑源前驅體組成。 氣體混合物較佳排除(亦即，不包括或不由其組成)氯化氫(HCl)氣體。 溫度可等於或高於900℃，等於或高於900℃，或等於或高於1000℃。溫度較佳等於或高於1100℃。 沈積期間反應器中的壓力可等於或大於66.7 Pa (0.5托)且等於或小於26.7 kPa (200托)或等於或小於80 kPa (600托)，亦即低於大氣壓的化學氣相沈積。沈積期間反應器中的壓力等於或大於13.3 kPa (100托)且等於或小於13.3 kPa (760托)。 單晶矽具有(001)表面定向。單晶矽可具有(110)定向。單晶矽可具有(111)定向。具有(111)定向(亦即在(111) Si上生長)之3C-SiC之磊晶層可用作氮化鎵(GaN)過度生長之基板。 單晶矽之表面較佳為平坦的，亦即未圖案化。單晶矽可為同軸的。單晶矽可為離軸的。 對於直徑為至少100 mm之異質結構而言，大體上不存在晶圓彎曲。磊晶3C-SiC之表面可具有藉由AFM量測等於或小於20 nm且較佳等於或小於10 nm之RMS表面粗糙度。 該基板可為晶圓且可具有至少100 mm、至少200 mm或至少450 mm或大於450 mm之直徑。晶圓較佳為單晶晶圓。然而，晶圓可為絕緣體上矽(silicon-on-insulator，SOI)晶圓或藍寶石上矽(silicon-on-sapphire，SoS)晶圓或其他相似類型之基板。
具有 3C-SiC 膜之基於 3C-SiC 之 感測器 1 參看圖1，展示基於3C-SiC之感測器1。 感測器1包含具有第一面3及第二面4(本文中稱作「上」及「下」面或表面)之基板2。感測器1可包括一或多個支撐於基板2之第一面3上之中間層5之堆疊。中間層5可包括導電層(諸如金屬層)及/或介電層。感測器1包括直接及/或間接支撐於該基板2之第一面3上之單晶3C-SiC之層6(下文簡稱作3C-SiC層)。正如之後將會更詳細解釋，3C-SiC層6藉由低溫(亦即低於1200℃)沈積製程在通常用於矽處理之類型的冷壁化學氣相沈積(CVD)反應器中生長。 3C-SiC層6具有厚度t，該厚度t可處於僅幾奈米至數微米範圍內。舉例而言，3C-SiC層6可為超薄的，例如處於介於2 nm與10 nm之間的範圍內，或可為厚的，例如具有1 μm或10 μm之數量級。正如後文將會更詳細解釋，該沈積製程可經調適以使生長速率改變若干數量級。 基板2在頂部表面3處具有表面區域，其較佳由半導體材料組成且較佳為單晶。半導體材料可為矽且因此基板2可能呈矽基板或絕緣體上矽基板之形式。矽可為同軸的且具有(001)定向。半導體材料可為SiC且可為3C-SiC、4H-SiC、 6H-SiC或其他SiC多型。 3C-SiC層6包括至少一個直接由相對應的底層區域8支撐之第一區域7(下文稱作「固定區域」)，底層區域可由一或多個視情況存在之中間層5及/或基板2的部分提供。 3C-SiC層6亦包括至少一個懸掛於空腔10上方之第二區域9(下文稱作「自由區域」或「懸掛區域」)。自由區域9自由偏轉或變形，例如藉由彎曲進行。自由區域9較佳不受底層區域支撐。然而，自由區域9可移動且與另一層(其可為底層)接觸。 3C-SiC層6之自由區域9可為或可部分為薄片或板(在本文中稱作「膜」)。正如後文將會更詳細解釋，膜9可由於膜9之任一邊上之壓力不同(亦即大於及小於)而變形，且因此感測器1可用作壓力感測器。然而，自由區域9可呈線或網之形式且可用作例如加速計。自由區域9可例如藉由以下方式而為懸臂式的：支撐自由區域9之第一末端或邊緣且留下第二末端或其他邊緣不受支撐。 空腔10可呈例如溝槽、盲孔或其他形式凹座之形式。舉例而言，空腔10可由凹座形成，該凹座至少部分由在基板表面3處蝕刻基板2之部分11產生。空腔10可呈通孔形式，該通孔由在基板2之上表面3與下表面4之間蝕刻基板2之部分12產生。 空腔10可為不同形狀(在平面視圖中)，例如圓形或長方形。空腔10可為多階，亦即可具有兩個或大於兩個具有不同深度的部分。 感測器1較佳包括用於向電路或模組15提供電信號之第一電極13及第二電極14。舉例言之，可將第一電極13安置於空腔10之底部表面16之上或之中，且將第二電極14安置於3C-SiC層6之第二區域8之上、之中或之下。若第二區8能夠朝向或離開空腔10之底部16偏轉或變形，則電路15可量測兩個電極13、14之電容。可使用電量測之其他形式，例如使用壓阻或壓電效應。 模組15可包含可包括放大器及濾波器之模擬前端(未圖示)及用於經由有線或無線接口(未圖示)提供數位輸出18之數位後端(未圖示)。數位輸出18可符合串列匯流排協定，諸如I2 C/SPI。 感測器1及電路15較佳使用同一基板(亦即基板2)單片積體，以提供適合用於惡劣環境(例如在超出200℃及高達400℃、500℃或高於500℃之溫度下)的積體感測器19。電晶體(未圖示)可使用Si-CMOS或基於SiC之CMOS建構，且電晶體及其他電路元件可製造於基板2中。可將數位輸出18供應至處於不大惡劣的環境中之遠端定位之模組、微控制器或其他計算裝置(未圖示)。 基板2之後表面4可支撐SiC之另一層20。此可用於有助於確保基板2不彎曲或翹曲。在 Si 上生長 3C-SiC 在本文中所述之感測器中，結晶3C-SiC可在低於1200℃之溫度下使用通常用於矽處理之類型的冷壁、減壓、低於大氣壓或大氣壓CVD反應器在矽上生長。合適的反應器系統之實例為ASM Epsilon 2000 RP-CVD系統。 使用由矽源前驅體、碳源前驅體、視情況選用之摻雜劑前驅體及載體氣體組成之氣體混合物進行沈積。未使用單一矽/碳前驅體。氯化氫不包括於氣體混合物中。 矽源前驅體呈具有化學式SiH2 Cl2 之二氯矽烷(其可稱為「DCS」)形式，且矽源前驅體呈具有化學式C3 H10 Si之三甲基矽烷(其可稱為「TMS」)形式。n型摻雜劑前驅體可呈胂(AsH3 )或磷化氫(PH3 )之形式，且p型摻雜劑前驅體可呈二硼烷(B2 H6 )之形式。將氫氣用作載體氣體。 使用此等或其他類似前驅體，結晶3C-SiC磊晶層可在處於或低於1,200℃之沈積溫度TEPI 下在空白(亦即未圖案化)矽基板(諸如同軸(001)定向矽晶圓)上生長，且可達成大於10 μm/h之生長速率。必要時，可使用較低生長速率。 其他矽源前驅體之實例包括其他矽烷，諸如矽烷(SiH4 )或含氯矽烷，諸如三氯矽烷(SiHCl3 )。其他碳源前驅體之實例包括含甲基矽烷，諸如甲基矽烷(CH6 Si)或戊亞甲基甲基矽烷(C6 H14 Si)。 清潔同軸(001)定向矽晶圓，且使用氫氟酸(HF)浸液移除其天然表面氧化物(未圖示)。晶圓在待用溫度TSB 下經由裝載鎖在大氣壓下裝載至反應器(未圖示)中。待用溫度TSB 為900℃。然而，待用溫度TSB 可採用介於室溫與1,200℃之間的值。 載體氣體(在此情況下為氫氣)以10 slm之流動速率在壓力13.3 kPa(100托)下引入至反應器中。接通加熱器，且對其進行控制，使得晶圓溫度達到並且維持在設定點溫度(其在此情況下為1,190℃)下。 將流動速率分別為10 sccm、10 sccm及10,000 sccm之二氯矽烷、三甲基矽烷及氫氣之混合物引入至反應器(未圖示)中，同時將溫度維持在1,190℃下且將壓力維持在13.3 kPa(100托)下。因此，二氯矽烷及三甲基矽烷之分壓分別為13.3 Pa、13.3 Pa。此氣體混合物之生長速率及氣體流動速率(且在此溫度與壓力下)為約20 µm/h。 氣體混合物持續流動，直至生長出3C-SiC之所需厚度。一旦達到所需厚度，即停止二氯矽烷及三甲基矽烷之流動，但載體氣體持續流動。斷開加熱器並使3C-SiC/Si晶圓冷卻。此過程耗時約5至10分鐘。一旦晶圓冷卻，即停止載體氣體流動並淨化反應器。隨後自反應器移除3C-SiC/Si晶圓。 該方法可藉由在磊晶之前原位形成薄晶種層(未圖示)來修改。晶種層(未圖示)包含厚度至多10 nm之矽-碳(Si1-x Cx ，其中x為約0.01)之層。 在將晶圓在待用溫度TSB 下在大氣壓下經由裝載鎖裝載至反應器中之後，將晶圓冷卻至約600℃。使用相同前驅體、相同流動速率及相同壓力執行短沈積週期(例如持續幾分鐘)。然而，歸因於低溫，該方法未產生磊晶。 在不希望受理論束縛的情況下，認為晶種層(未圖示)有助於在磊晶期間防止在矽表面形成空隙。 在包含3C-SiC磊晶層之3C-SiC/Si異質結構1中可觀察到無晶圓彎曲，該3C-SiC磊晶層在1,190℃下使用二氯矽烷及三甲基矽烷使用上文所述方法在100 mm直徑(100)定向、同軸單晶矽晶圓上生長。此外，3C-SiC/Si異質結構具有(10 ± 1) nm之RMS表面粗糙度，如使用原子力顯微鏡所量測。基於 3C-SiC 之 壓力感測器之第一類型 參看圖2，展示基於3C-SiC之壓力感測器21之第一類型。壓力感測器21可在高溫下操作，例如高達500℃及高於500℃。參考Haojie Lv等人:「A SiC High-temperature Pressure Sensor Operating in Severe Condition」, TELKOMNIKA, 第10卷, 第2247至2252頁(2012)。 感測器21包含具有階梯式上面23及下面24之單晶6H-SiC基板22。感測器1包括直接支撐在基板22之階梯式面23上之介電材料(其可為氮化鋁(AlN))之保形層25。 介電層25支撐包含外部固定區域27及內部圓形膜29之單晶3C-SiC之層26，該外部固定區域受提供3C-SiC層26之附著區域28的介電層25之最上部分251 支撐。密封空腔30形成於介電層25與3C-SiC層26之間。第一電極33及第二電極34分別由基板22及3C-SiC層26中之第一及第二摻雜區域提供。 亦參看圖3，現將描述一種製造基於3C-SiC之壓力感測器21之第一類型之方法。 6H-SiC基板22'使用光微影且藉由反應離子蝕刻來圖案化以形成經蝕刻基板22(步驟S1)。第一電極13藉由光微影且藉由將摻雜劑物質(諸如鋁)之離子植入至基板22之凹入部分的底部來形成(步驟S2)。介電材料(諸如AlN)之層例如使用CVD或分子束磊晶法沈積(步驟S3)。 單晶SiC之層26使用上文描述之方法沈積於單晶矽操作基板上(步驟S4)。3C-SiC之厚度可具有約2 μm之厚度。3C-SiC層26為黏結至介電層25之晶圓(步驟S5)，且矽操作晶圓39藉由使用氫氧化四甲基銨(TMAH)濕式蝕刻來移除(步驟S6)。介電材料(諸如AlN)之保護性罩蓋層(未圖示)可沈積於3C-SiC層26之暴露表面40上。基於 3C-SiC 之 壓力感測器之第二類型 參看圖4，展示基於3C-SiC之壓力感測器41之第二類型。壓力感測器41可在高溫下操作，例如高達500℃及高於500℃。參考N G Wright及A B Horsfall:「SiC sensors: a review」, Journal of Physics D: Applied Physics, 第40卷, 第6345至6354頁(2007)。 感測器41包含具有上面43及下面44之單晶矽基板42。 該基板42支撐包含外部固定區域47及內部高架膜49之單晶3C-SiC之第一層46，該外部固定區域直接受基板42支撐。密封空腔50形成於基板42與3C-SiC層46之間。 第一電極53支撐於該基板之上表面43上。第二電極54支撐於3C-SiC層46之上表面61上。單晶3C-SiC之第二層62上覆於第二電極54。單晶3C-SiC之第三層63上覆於第二3C-SiC層62。通孔64穿過第一3C-SiC層46及第二3C-SiC層62且提供第三3C-SiC層63與基板42之間的連接。可使用較少3C-SiC層。舉例而言，可使用類似於壓力感測器之第一類型之單一3C-SiC層。 單晶SiC層可使用上文描述之方法沈積。該等層可使用光微影及使用深反應離子蝕刻(DRIE)，利用使用SF6 /O2 之感應耦合電漿(ICP)先進矽蝕刻(ASE)及/或使用SF6 /He之反應離子蝕刻(RIE)圖案化。氣體感測器 在某些類型感測器中，不必使用3C-SiC之懸掛區域。舉例而言，氣體感測器(未圖示)包含3C-SiC之層、介電質之上覆層及安置於該介電層上之功能化電極。參考N G Wright及A B Horsfall:「SiC sensors: a review」同上。大規模製造 本文中描述之感測器可藉由以下方式製造：在直徑d等於或大於100 mm且不引起彎曲或翹曲之矽晶圓上沈積結晶3C-SiC。此可允許更便宜地製造感測器。然而，即使對於此類較大晶圓，3C-SiC方法亦不引起彎曲或翹曲。具有 Si 膜之基於 SiC 之感測器 在上文描述之感測器中，藉由在單晶矽上沈積3C-SiC來製造3C-SiC膜。 沈積方法可用於以較高沈積率沈積可用作基板之足夠厚的3C-SiC層。因此，可處理矽或絕緣體上矽晶圓，例如藉由薄化矽晶圓或蝕刻埋藏的氧化物層來進行，以留下薄(例如小於100 nm)矽層。 具有Si膜之感測器具有與圖1中所示感測器相似的結構，除了基板由3C-SiC組成且膜設置於矽層中。修改 應瞭解可對上文所述之實施例進行許多修改。 其他形式之電子裝置可形成於膜之中及/或之上。包含複數個裝置之積體電路可形成於膜之中及/或之上。另外或可替代地，可使用其他形式之裝置。舉例而言，可形成光學元件(諸如雷射、發光二極體或調節器)、光子裝置、自旋電子裝置及/或微機電(MEMS)或奈機電(NEMS)裝置。
1‧‧‧感測器
2‧‧‧基板
3‧‧‧第一面/上面/上表面/頂部表面
4‧‧‧第二面/下面/下表面/後表面
5‧‧‧中間層
6‧‧‧單晶3C-SiC之層/3C-SiC層
7‧‧‧第一區域/固定區域
8‧‧‧底層區域
9‧‧‧第二區域/自由區域/懸掛區域
10‧‧‧空腔
11‧‧‧基板之部分
12‧‧‧基板之部分
13‧‧‧第一電極
14‧‧‧第二電極
15‧‧‧電路或模組
16‧‧‧底部表面
18‧‧‧數位輸出
19‧‧‧積體感測器
20‧‧‧SiC之另一層
21‧‧‧基於3C-SiC之壓力感測器
22‧‧‧單晶6H-SiC基板
22'‧‧‧6H-SiC基板
23‧‧‧上面
24‧‧‧下面
25‧‧‧介電材料之保形層/介電層
251‧‧‧最上部分
26‧‧‧單晶3C-SiC之層/單晶SiC之層
27‧‧‧外部固定區域
28‧‧‧附著區域
29‧‧‧內部圓形膜/矽操作晶圓
30‧‧‧密封空腔
33‧‧‧第一電極
34‧‧‧第二電極
40‧‧‧暴露表面
41‧‧‧基於3C-SiC之壓力感測器
42‧‧‧單晶矽基板
43‧‧‧上面/上表面
44‧‧‧下面
46‧‧‧單晶3C-SiC之第一層
47‧‧‧外部固定區域
49‧‧‧內部高架膜
50‧‧‧密封空腔
53‧‧‧第一電極
54‧‧‧第二電極
61‧‧‧上表面
62‧‧‧單晶3C-SiC之第二層
63‧‧‧單晶3C-SiC之第三層
64‧‧‧通孔
S1‧‧‧步驟
S2‧‧‧步驟
S3‧‧‧步驟
S4‧‧‧步驟
S5‧‧‧步驟
S6‧‧‧步驟
t‧‧‧厚度
本發明之某些實施例現將以舉例之方式，參考附圖加以描述，在該等附圖中： 圖1為具有3C-SiC膜之基於3C-SiC之感測器之示意性側視圖； 圖2為基於3C-SiC之壓力感測器之第一類型之示意性側視圖； 圖3示出在製造圖3中所示之壓力感測器之第一類型期間所採用的部分步驟；及 圖4為基於3C-SiC之壓力感測器之第二類型之示意性側視圖。
1‧‧‧感測器
2‧‧‧基板
3‧‧‧第一面/上面/上表面/頂部表面
4‧‧‧第二面/下面/下表面/後表面
5‧‧‧中間層
6‧‧‧單晶3C-SiC之層/3C-SiC層
7‧‧‧第一區域/固定區域
8‧‧‧底層區域
9‧‧‧第二區域/自由區域/懸掛區域
10‧‧‧空腔
11‧‧‧基板之部分
12‧‧‧基板之部分
13‧‧‧第一電極
14‧‧‧第二電極
15‧‧‧電路或模組
16‧‧‧底部表面
18‧‧‧數位輸出
19‧‧‧積體感測器
20‧‧‧SiC之另一層
t‧‧‧厚度

Claims (23)

  1. 一種感測器，其包含： 基板；及 3C-SiC層，其為單晶且其受該基板支撐。
  2. 如請求項1之感測器，其中該3C-SiC層包含至少一個固定區域及至少一個懸掛區域。
  3. 如請求項1之感測器，其中該基板為矽或絕緣體上矽基板。
  4. 如請求項1之感測器，其中該基板為碳化矽基板。
  5. 如請求項1至4中任一項之感測器，其中該3C-SiC層之第一固定區域直接受該基板支撐。
  6. 如請求項5之感測器，其進一步包含： 中間層，其受該基板支撐， 其中該3C-SiC層之第二固定區域直接受該中間層支撐。
  7. 如請求項1至4中任一項之感測器，其進一步包含： 中間層，其受該基板支撐， 其中該3C-SiC層之第一固定區域直接受該中間層支撐。
  8. 如請求項1至4中任一項之感測器，其中該基板具有第一及第二對置表面且該3C-SiC層支撐於該第一表面上，且其中該感測器包含另一支撐於該第二表面上之3C-SiC層。
  9. 如請求項1至4中任一項之感測器，其中該基板具有第一及第二對置表面且該感測器包含穿過該基板介於該基板之該第一與第二對置表面之間的窗口。
  10. 如請求項1至4中任一項之感測器，其包含： 外殼，其形成密封空腔； 其中該3C-SiC層之第一懸掛區域形成該外殼之可變形部分。
  11. 如請求項1至4中任一項之感測器，其中該3C-SiC層之第一懸掛區域包含線或網。
  12. 如請求項1至4中任一項之感測器，其中該3C-SiC層之第一懸掛區域包含懸臂支架。
  13. 如請求項1至4中任一項之感測器，其為壓力感測器。
  14. 如請求項1至4中任一項之感測器，其進一步包含： 介電層，其安置於該SiC層上；及 導電層，其安置於該介電層上。
  15. 如請求項14之感測器，其進一步包含上覆於該導電層之功能層或該導電層經功能化。
  16. 如請求項1至4中任一項之感測器，其為氣體感測器。
  17. 一種感測器，其包含： 3C-SiC基板；及 Si層，其為單晶且其受該基板支撐。
  18. 如請求項17之感測器，其中該Si層包含至少一個固定區域及至少一個懸掛區域。
  19. 一種單片積體感測器，其包含： 如請求項1至18中任一項之感測器；及 電路，其耦合至該感測器且其安置於該基板之中及/或之上。
  20. 一種製造感測器之方法，該方法包含： 提供感測器基板；及 在該基板上提供單晶3C-SiC層，其中提供該3C-SiC層包含藉由以下方式形成該3C-SiC層： 在冷壁化學氣相沈積反應器中提供單晶矽基板； 將該基板加熱至等於或高於700℃且等於或低於1200℃之溫度；及 在該基板處於該溫度下之同時，將氣體混合物引入該反應器中，該氣體混合物包含矽源前驅體、碳源前驅體及載體氣體以便在該單晶矽上沈積3C-SiC之磊晶層。
  21. 如請求項20之方法，其進一步包含： 處理該基板、該基板上之層及/或該3C-SiC層，使得該3C-SiC層包含至少一個固定區域及至少一個懸掛區域。
  22. 如請求項20或21之方法，其中該單晶矽基板為該感測器基板。
  23. 如請求項20或21之方法，其中該單晶矽基板為操作基板，且其中在該基板上提供該3C-SiC層包含將該3C-SiC層及該感測器基板接合且視情況移除該操作基板。
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