TW504488B - A single crystal, dual wafer, tunneling sensor and a method of making same - Google Patents

A single crystal, dual wafer, tunneling sensor and a method of making same Download PDF

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TW504488B TW090116340A TW90116340A TW504488B TW 504488 B TW504488 B TW 504488B TW 090116340 A TW090116340 A TW 090116340A TW 90116340 A TW90116340 A TW 90116340A TW 504488 B TW504488 B TW 504488B
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Randall L Kubena
Michael J Little
Leroy H Hackett
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Hrl Lab Llc
Hughes Electronics Corp
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Description

504488 五、發明說明（1) 本發明係有關於一種微機電（micro electro-mechanical (MEM))穿隧式感應器（tunneling sensor)，該微機電穿隧式感應器係利用共晶方式將兩晶 圓相互連接。 [習知技術] 本發明係提供一種藉由低成本且具有理想之面型微機 械加工（surface micromachining)之微機械加工技術 (micromachining t echnl ques )以製作單晶石夕穿隧式裝置 (single crystal silicon MEM tunneling device)之新 方法。於習知技術中，面型微機械加工一詞係表示利用電 子束蒸鍍（e-beam evaporated)金屬的方式來形成具有可 控制、自我測試及頂端電極（tip)之一穿隧式感應器或切 換器（tunneling sensor or switch), 繼而利用犧性阻層 (sacrificial layer)、一電鍍接種層（plating seed layer)、一阻模（resist mold)及金屬電鑛（metal electroplating)來形成一懸臂部（cantilever port ion)，最後再以一連串的化學蝕刻劑將該犧性阻層進 行移除。在一般進行體型微機械加工（bulk micromachining)的情況下，機械接腳（mechanical pin) 及/或環氧樹脂（epoxy )係用以對於多石夕晶圓層（mu 11 i - S i wafer stacks)進行組裝，其中，該多矽晶圓層係採用金 屬對金屬（metal-to-metal)的方式進行接合，而由氮化石夕 所形成之一主動夾合薄膜（active sandwiched membrane)
1012-4156-Pf.ptd 第5頁 504488 五、發明說明（2) 與金屬之間、或是與形成於石英基底（Si—〇n —Quartz)上之 一溶解晶圓之間係採用陽極接合（an〇dic bonding)的方式 進行結合。然而，就上述所提出之各種體型微機械加工 (bulk micromachining)係均無法在一矽基底上之一組穿 隧式電極（tunneling electrode)進行單晶矽懸臂束結構 (single crystal Si cantilever)(在該單晶矽懸臂束結 構之大部分表面上不具有沉積金屬層時係可形成不匹配之 熱膨脹係數，同時亦可藉由共晶方式將該懸臂束結構連接 至位於該基底上之墊狀物（pad)。除了上述對於生產技術 的說明之外，該面型微機械加工等技術係可在低溫製程下 ，行’如此便可在該MEMS切換器及/或感應器形成之前， 藉由此一低溫製程將CMOS電路形成於該石夕基底之中。因 此’在藉由單晶矽來製作懸臂束結構的情況下，其所形成 之切換器及感應器係為可在重覆製程下進行製作且具有可 控制應力及幾何形狀之MEMS裝置。
穿隨式感應器或切換器係可應用在軍事、航海、汽車 及太空等技術之中。於太空用途上，藉由該㈣…切換器及 感應器係可提高衛星的穩定度及大幅減少成本、動力需求 及陀螺儀系統（gyro systems)之重量。於汽車領域中，該 MEMS切換器及感應器係可應用在空氣安全氣囊之設置、行 駛控制（ride control)及防剎車鎖死系統（anti-1〇ck)。 於軍事上，該MEMS切換器及感應器係可應用在高動力航程 加速器（dynamic range acceler〇meters)及低漂移陀螺 (drift gyros) 〇
504488 五、發明說明（3) 發明之簡要說明 整體而言’本發明係提供一種製作MEM感應器之製造 方法。其成型方式係首先在一第一基底（first substrate)或晶圓之一蝕刻中止層（etch stop)之上定義 出 懸’束結構（cantilevered beam structure)及一配 合結構（mating structure)，並且於一第二基底（second substrate)或晶圓上形成有至少一接觸結構（c〇ntact structure)及一配合結構（mating structure)。於該第二 基底或晶圓之上之該配合結構之形狀係互補於該第一基底 或晶圓上之該配合結構之形狀，於該第二基底或晶圓之上 之至少一配合結構上係形成有一結合層或一結晶層，並且 將該第一基底或晶圓之該配合結構定位在相對於該第二基 底或晶圓之該配合結構的位置上。藉由熱壓方式施加於該 第一、二基底或晶圓之間以使得該第一基底或晶圓之該配 合結構、該第二基底或晶圓之該配合結構兩者之間形成了 共晶接合。隨後，依序將該第一基底、該絕緣層移除，如 此使得該懸臂束結構可在相對於該第二基底或晶圓的方式 進行移動。此外，該結合層或該結晶層係可做為一導電^ 徑，如此便可在該懸臂束結構、該懸臂束結構上之接觸件 之間形成一電路。 此外，本發明係提供一種穿隧式感應器組件 (tunneling sensor assembly)，藉由該組件以制从 lfT,
衣作一MEM 切換器或穿随式感應器（tunneling sensor)。兮# 1 々穿隧式感
504488 五、發明說明（4) 應器組件包括有一第一基底（first substrate)或晶圓， 於該第一基底（first substrate)或晶圓上形成有一束結 構（beam structure)及一配合結構（mating structure)。 於一第二基底（second substrate)或晶圓之上形成有至少 一接觸結構（contact structure)及一配合結構（mating s t r u c t u r e ) ’於該第二基底或晶圓之上之該配合結構之形 狀係互補於該第一基底或晶圓上之該配合結構之形狀。— 壓力 / 熱感結合層（pressure/heat sensitive bonding layer)，設置於該第一基底或晶圓上之該配合結構、該第 二基底或晶圓上之該配合結構中之至少一配合結構之上， 該壓力/熱感應結合層係根據該第一基底或晶圓上之該配 合結構、該第二基底或晶圓上之該配合結構之間的壓力/ 加熱之應用而將該第一基底或晶圓上之該配合 該第二基底或晶圓上之該配合結構。 、。構σ至 圖式簡單說明 (MEM 程； 第1 A-6A圖係用以說明第一sensor)之懸臂部（canti i 實^例中之一 Μ E Μ感應器 ever portion)的製作過 第IB-6B圖係根據第1 a-6A圖 步驟時之平面圖式； 中之該懸臂部於不同製作
= A-9A圖係以剖面圖說明於第一實施例 感應态（tunnel ing sensor)之製作過程· 穿隨式 第7B-9B圖係以平面圖說明第以-91圖中之基部（base
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port ion)之製作過程； 第1 〇、11圖係表示相互對齊之該懸臂部、誃 由共晶接合（eutectic bond)進行結合後之平面圖土；°在藉 第12A、12B圖係分別表示在根據本發明之第一’ 中之完整穿隧式感應器之剖面圖、平面圖； &例 第13A、14A圖係用以說明第二實施例中之一 器之懸臂部的製作過程； 以應 第13B、14B圖係表示僅相對於第13A、14A圖中 臂部之平面圖式； 口甲之该懸
第15A-19A圖係以剖面圖說明於第二實施例中之穿隧 式感應器之基部的製作過程； 第15B-19B圖係表示相對於第i5A-19A圖中之第二實施 例中之晶圓（waf er )的製作過程； 第2 0、2 1圖係表示相互對齊之該懸臂部、該基部在藉 由共晶接合進行結合後之平面圖； 第2 2 A、2 3圖係表示在根據本發明之第二實施例中之 元整MEM感應器之剖面圖’第22B圖係表示在根據本發明之 第二實施例中之完整MEM感應器之平面圖；
第2 4 A - 2 9 A圖係以剖面圖說明一修正例，該修正例係 均可適用於該MEM感應器之該懸臂部之第一、二實施例 中； 第24B-29B圖係表示相對於第24A-29A圖中之該修正例 之平面圖式； 第3 0圖係表示一 MEM感應器之另一實施例之側視圖，
504488 五、發明說明（6) 於該實施例之柱狀支承結構（columnar support)的中央區 域（central region)係具有較佳的共晶接合； 第3 1圖係表示一 Μ E Μ感應器之另一實施例之側視圖， 於該實施例之鄰接於該懸臂束結構1 2的區域係具有較佳的 共晶接合， ' 第3 2圖係藉由一側視圖說明如同第3 〇圖中之實施例中 所述之一MEM支承結構（MEM suppor t )之另一實施例，並且 於該實施例中之該懸臂束結構（cantilevere(i beam structure)係具有一帶狀導體（ribbon conductor); 第33圖係表示一MEM感應器之另一實施例之側視圖， 於該實施例中之鄰接於該懸臂束結構的區域係具有如同於 第3 1圖中所示之實施例中所具有之較佳共晶接合，並且於 該實施例中之該懸臂束結構係具有一帶狀導體； 、 第34圖係表示一MEM感應器之另一實施例之側視圖， 於該實施例中之鄰接於該懸臂束結構的區域係具有較佳的 共晶接合’並且於該實施例中係採用具有一矽突出物 (silicon protrusion)之一基座結構（base structure)， 該基座結構係用以形成該柱狀支承結構； 第35圖係表示一 MEM感應器之又一實施例之側視圖， 於該實施例中之鄰接於該懸臂束結構的區域係具有較佳的 共晶接合，並且該實施例中係採用如同第34圖之用以形成 該柱狀支承結構且具有一矽突出物（siHc〇n pr〇trusi〇n) 之一基座結構（base structure)，並且於該實施例中之該 懸臂束結構係具有一帶狀導體； 1012-4156-Pf.ptd 第10頁 504488 五、發明說明（7) 第3 6圖係表示一 MEM感應器之另一實施例之側視圖， 於該實施例之柱狀支承結構的中央區域係如同第3 〇圖之實 施例中所具有之較佳共晶接合，並且於該實施例中係採用 具有一石夕突出物之一基座結構以形成該柱狀支承結構之部 分結構； 第37 於該實施 施例中所 臂束結構 第38 之一實施 例’並且 由該附加 懸臂束結 第39 該實施例 施例中係 之一基座 例之柱 具有之 係具有 圖係藉 例，該 於該實 墊以施 構而可 圖係藉 係相同 採用用 結構； 圖係表示一mem感應器之另一實施例之側視圖， 狀支承結構的中央區域係如同第36圖之實 較佳共晶接合，並且於該實施例中之該懸 一帶狀導體； 由側視圖說明一MEM切換器（MEM switch) 實施例係相同於第3 2圖中所提出之實施 施例中係另外設置有一墊狀物（pad),藉 加靜電力量（electrostatic forces)至該 對對於該MEM切換器進行關閉； 由側視圖說明一MEM切換器之一實施例， 於第38圖中所提出之實施例，並且於該實 以形成該柱狀支承結構且具有一矽突出物 如I眚，f'藉由側視圖說明一mem切換器之另一實施
該實施例中係採用 =出之實施例，並且於 懸臂束結構用之該柱狀支承結 ：形成每 弟圖係鞛由侧視圖說明一mem 例，該實施例#相π1 Λ闰士 < J換裔之又一實施 係相同於第40圖中所提出之實施例，但該漬
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該懸臂束結構的矽層之間形成有 五、發明說明（8) 施例中係於該帶狀導體 一 S i 02 層。 符號說明 1 0〜晶圓 1 2〜懸臂束結構（矽層） 1222-2〜元件 1 6〜光阻層 1 6 - 5〜開口 11〜钱刻中止層薄膜 ' 12-2〜兩部件 14〜光阻層（罩幕層） 16一 1、16-2〜開口
18 〜鈦（Ti)/ 鉑（Pt)/ 金（Au)層 1 8 -1〜柱狀接觸件（配合結構） 18-2〜穿隧式頂端接觸件 2〜晶圓 20’〜光阻層 20-1、20-2〜開口 20〜光阻層 22 〜鈦（Ti) /鉑（Pt) / 金（Au)層 22-1、24-1〜金屬層 22-2〜接觸件 24〜金（Au)/矽（Si)層 26-2〜尖狀接觸件 30-1 '58-1 ' 60]〜配 32、34〜二氧化矽層 36〜罩幕 222-2〜接觸件 24—1〜相對薄金屬層 3 G、3 0 ’〜晶圓 結構
36-1 λ36-2 、36-3 、36-4〜開 π 38 〜鈦（Ti)/ 鉑（Pt)/ 金（Au)層 38-1、38-2、38-3、38-4〜接觸電極
504488 五、發明說明（9) 40〜墊狀物 42〜帶狀導體 5 0〜光阻層 5 6〜光阻層 4〜晶圓 40-1〜4〇 — 4〜墊狀物 44〜防護環 52、54〜氧化層 5 6〜1〜開口 58 〜鈦（Ti) /鉑（Pt) /金（Au)層 58-1、β〇_ι〜外周圍層 58-1、60-1〜相對薄金屬層 60〜金/石夕（Au/Si)共晶層 61-1、16-2〜開口 62-2、62-3、62_4〜開口 70〜二氧化矽層 實施例 為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂， 下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下。於第1A-1 5圖係用以說明第一實施例，於第丨6 —23圖係 用以說明第二實施例，並且於後續中係將針對修正例提出 說明。當所述之實施例中具有相同於前述實施例中之元件 時，於該實施例中係將不再對於該相同元件進行綴述。例 如：第二實施例中之說明係可參閱第^ — 48圖。 於各圖中之MEM裝置雖未標示出相關的幾何尺寸，但 於圖中係提出相關的結構以做為熟習此項技藝者之來考 凡熟習此項技藝者係可以了解，具有極小尺寸之該° 機械裝置係為可經由相同於半導體裝置之生產方式來製 作，如此便可在同一時間内於該矽晶圓上形成數以千 更多之裝置，並且藉由第15圖所示之本發明MEM裝置之^
i 504488 五、發明說明（10) ^ 佳實施例的尺寸資料係可對於之這些小型化裝置有更進一 步的認知。 請參閱第1Α、1Β圖，第1人、；^圖係表示藉由一起始晶 圓（starting wafer)以進行該懸臂的製作過程，其中，該 起始晶圓包括一II型矽晶圓l〇(a wafer 〇f bulk二type^ silicon (Si))，並且於該„型矽晶圓1〇之上形成有一 0型 矽層1 2之摻雜而形成，並且該矽晶圓丨〇係以具有晶格方向 (crystalline orientation)為<100> 之單晶結構（single crystalline structure)為佳。該p型矽層12係以在該矽 晶圓ίο上形成一矽磊晶層（epitaxial layer 〇f siHc〇n) 為佳，該p型矽層12的厚度大小係可為〇1 8〇〇 中之 任意數值，而其中係以1 — 20/zm為佳，並且該懸臂束之厚 度值係隨著其長度值增加而增加，同時由於該懸臂束最終 仍是由該p型矽層12所形成，因而在形成該？型矽層12時的 所需厚度值則疋根據該懸臂束之所需長度值而製定。 藉由硼進行摻雜之該P型矽層12的阻值（resistivity) 宜降低至0·05 Ω-cm以下為佳，其中該阻值又以界於 0· 0 1 0 · 05 Ω -cm之間為較佳值，而該矽晶圓丨〇之阻值則 是以近似10 Ω-cm為佳。此外，由於硼（b〇r〇n)之原子尺 寸相對地小於矽之原子尺寸，因而在採用硼做為摻雜劑 # 時，硼原子所佔之量（level)(1〇2G)係可減少該p型矽声Μ 的阻值，在相同的濃度量（c〇ncentrati〇n laei) 用具有車父大原子尺寸之非雜龄, · · 、丁炙非雜質（n〇n_impurity)(例如··鍺 (germamunO)做為摻雜劑時，由於該非雜質對於所生成材
1012-4156-Pf.ptd 第14頁 504488
料中之電子載體（electr〇n carriers)不會造成任何移除 的效果，因而可藉由該非雜質以有效地對於所產生的應力 進行導引。 请再參閱第1 A、1 B圖，藉由照像平版印刷 (phot〇1 ithographic techniques)係可將該p 型矽層 12 形 成一罩幕層（mask layer) 14，於本實施例中之該罩幕層14 係呈現出大寫字母’ E’之形狀，並且可藉由，E，形狀之該罩 幕層14的外周圍部（outer peripherai p〇rti〇n)做為一配 合結構（mating structure)以將該感應器之懸臂部 (cantilever portion)結合至該基部。 在完成第2A、2B圖中之該罩幕層14的圖樣化之後，便 可藉由一電漿蝕刻（Plasma etch)對於該矽晶圓1〇上之該p 型矽層12進行蝕刻處理，並且藉由距離約為5〇〇a之深度 對於該矽晶圓1 0進行蝕刻。 隨後，將第2A、2B圖中之該罩幕14進行移除，並且形 成了如第2A、2B圖中所示之另一光阻層16，於該光阻層16 上係形成有兩開口 1 6 - 1、1 6 - 2，其中，開口 1 6 -1係沿著該 P型矽層1 2之’ E’形狀之外周圍的底部進行成型，而開口 16-2則是設置於或鄰接於’E’形狀之該p型矽層12中之内腳 (interior leg)的頂端（tip)。 隨後，將一鈦（Ti)/鉑（Pt)/金（Au)層18沉積於該光阻 層16之上，並且該鈦（Ti)/鉑（Pt)/金（Au)層18係利用該開 口 16-1、16-2而分別形成一柱狀接觸件（p〇st contact )18-1及一穿隧式頂端接觸件（tunnel ing tip
1012-4156-Pf.ptd 第15頁 504488 五、發明說明（12) contactMS-2，該鈦（Ti)/鉑（Pt)/金（Au)層18的總厚度係 以2 0 0 0 A為佳，而鈦（τ i )層、鉑（p t )層之個別厚度則是分 別界於1 00-20 0 A、1 000-2000 A的範圍。在移除=光阻】 16後係對於該晶圓進行溫度約為52〇它之燒結步驟 曰 (sintering step)，如此便可於該柱狀接觸件18-丨、該穿 隧式頂端接觸件18-2與該p型矽層12之間形成一歐姆式鈦一 石夕接合（ohmicTi-Si juncture)。 隨後，於第4A、4B圖中之結構上覆蓋一光阻層2〇，該 光阻層20之形狀係相同於第3A、⑽圖中之該光阻層16，= 且於該光阻層20之中形成有兩開口20-丨、2〇_2。任何熟習 此項技藝者均可知道，於圖面中不會對於開口16一丨、… 16-2、20-1、20-2進行尺寸的標示，並且該開口 16-2、 20-2的尺寸係遠小於該開口丨^ 'μη的尺寸。因此，當 對於晶圓進行較大厚度之鈦（Ti)/鉑（pt)/金（Au)層之沉^ 作業時’該開口20-1將被填充（參閱第5圖）。然而，當進、 行例如金屬層22之沉積作業時，由於該開口 2〇 —丨、2〇 — 2的 邊緣在沉積過程之中將會形成有漸增的伸出部 (overhang)，因而對於任何熟習此項技藝者均可察覺出在 罩幕之側邊上會形成有少部分的填入物（f丨丨卜1〇)。此 外’由於該開口 20-1具有較大的寬度，則該填入物對於開 口 2 0 -1的影響較小；該開口 2 〇 _ 2係以相當窄小的寬度做為 其起始’如此可形成符號2〇 — 2所示之錐面狀或角錐狀的^ (Τι)/鉑（Pt)/金（Au)層22，並且由於該金屬層22係具有足 多句的厚度’因而在沉積過程中係可使得該金屬層22以通過
1012-4156-Pf.ptd 第16頁 五、發明說明（13) f開：20、2之頂部的方式對於該開口20-2進行封閉。最 4 \藉由 >儿積方式將厚度約為ι〇〇 A之一金（Au)/矽（si)層 24形成該結構之上，廿 傅i上 並且於該開口 20-1之中形成一相對薄 金屬層24-1。 第6A、6B圖係表示在藉由該光阻層2〇對於該金屬層 2/、24之提昇部分（11 f ting)進行溶解後之結構圖示。於 型石夕層12上側之金屬層22、24的較佳高度值係為8, 5〇〇 A ’而錐面狀或角錐狀結構之接觸件22 — 2的較佳高度係為 11，50 0 A。因此，在經由上述說明之後係可充份了解第一 實施例中所提出之MEM感應器之懸臂束部（cantilever beajn portion)，以下將對於該MEM感應器之第一實施例中 之該基座結構的成型過程進行說明，並且於圖中之金屬層 22-1、24-1 係用以形成一配合結構（mating ， 該配合結構係用以結合於該懸臂束部之基部（base portion) 〇 以下將針對該基部之製作過程進行說明。請先參閱第 7A、7B圖，广氧化矽層32、34係形成於該晶圓3〇之主要表 面上，並且該二氧化矽層32、34之較佳厚度為微米（# «0。請參閱第8A、8B圖，由一光阻層36所形成 幕 係用以製作複數開口 36]、36 —2、36_3及36_:之其：幕3該6 開口 36-1之形狀大小係相同於第^、3β圖中所提出之開口 16-1 ’並且該開口36_3、36_4係用以進行控制電極 (control eIectr〇de)38-3、自我測試電極（self test eleCtr〇de)38-4 之沉積作業。一鈦（Ti)/鉑（ρ〇/金（Au)層
1012-4156-Pf.ptd 第17頁 504488
38係沉積於該罩幕36之上，並且該鈦（η)/鉑（pt)/金（Au) 層38係經由各開σ36-1、36-2、36-3、36-4而於該二氧化 梦層34之上形成複數接觸電極38 — 1、3g-2、38-S 此外，於該光阻層36上亦形成有複數開口，如此便可在進 行該金屬層3 8的沉積過程中形成連接用之複數墊狀物4 〇， 並且藉由該墊狀物40以提供做為複數電極、相互連接之帶 狀導體（ribbon conductor)42之使用。此外，較佳的方式 係將一防護環（guard ring)44設置於該頂端電極36 —2的^ 圍’並且將該防護環44連接於該帶狀導體42 — 2、墊狀物 40-2，同時為了簡化圖式起見，於各正視圖中係未圖示出 該防護環44之結構。 第9A、9B圖係表示在藉由該光阻層36移除沉積於該金 屬層38之上的提昇部分後的圖示，其中，接觸部38_丨係形 成了字母E之外周圍部分，並且於該接觸部38 —丨上包括有 一配合結構，藉由該配合結構以結合於該懸臂束部2之配 合結構22-1、24-1。
請參閱第10圖’該懸臂束部2係採用第丨人―6B圖所示之 較佳方式形成，並且該懸臂束部2的位置係對齊於該基座 結構4，該基座結構4係採用第以—98圖所示之方式形成。 凡任何熟習此項技藝者係可了解，於上說明中係已針對該 晶圓10、30之表面上的圖樣進行多次的描述，其中，於該 懸臂束部2之上形成有複數元件22-1、24-1、1 222-2，並 且在相對於該懸臂束部2之該基座結構4上形成有複數元件 38-1至38一4，其中，該元件"Η至38一4係用以做為該晶圓
504488 五、發明說明（15) ^ 1 0、3 0之間於進行結合時之使用。請參閱第丨丨圖，相互斜 齊之該晶圓1 0、3 0係可在加壓、加熱過程中使得該金屬展 2 4 -1、3 8 - 1之間達到共晶的結合效果，並且對於在溫度為 400 °C之下且包括有1 000個裝置之3吋（7.5 cra)晶圓2 間所採用的壓力值係以約5, 000牛頓（N)為佳。上述壓力值 係必須根據晶圓之尺寸及其所連結的總面積而訂定，若兩 晶圓間係在非共晶化（11011-61^6(：1：丨08117)的情況下進行择 合’此時則必須採用較高的溫度以達到理想的結合效果。 上述金屬層24-1、38-1係做為字母E之外周圍部分， 藉由該金屬層24-1、38-1以保護該MEM感應器之該接觸件 22-2。如第12A、12B圖所示，在完成結合程序之後，藉由 溶解方式將該晶圓10形成了該MEM感應器，其中，該晶"圓 10係可藉由乙二胺鄰苯二酚（ethylenediamine pyrocatechol，EDP)餘刻劑進行溶解。上述電漿餘刻過程 係不會影響該懸臂束結構1 2之矽結構，並且在完成蝕刻步 驟後僅會留下結合於該基座結構4之該懸臂束結構丨2的該 接觸件22-2、該懸臂束結構12的支承或配合結構22 —丨及 24-1。如第12A圖所示，較佳的該MEM感應器所具有之束結 構的長度係界於200 - 300微米（/^)(0.2-〇.3mm)之間。〜 除了可藉由上述EDP钱刻劑進行餘刻之外，當藉由一 氧化石夕薄層做為該p型矽層1 2、該晶圓1 〇之間的蝕刻中止 層（jtch stop)時，利用電漿蝕刻係可對於二氧化石夕薄層 以下將提出該MEM感應器之第二實施例。相同於上述
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五、發明說明（16) " 第一實施例中所述，於第二實施例中係首先對於該懸臂束 部2之製作方式提出介紹，隨後並對於該基座結構4 :製 作、較佳的共晶接合方式及該mem感應器的完成依序提出 說明，並且在以下的說明中將可看出該第二實施例不同於 該第 κ施例之處係在於·第二實施例中所提出之懸臂束 - 係於該基座結構4的上側進行支承。 · 於第二實施例中之該懸臂束部2的製作方式係相同於 第一實施例之第1Α-4Β圖中所述之製作方式，並且其結構 係完全相同於第4Α、4Β圖中所述之結構。
此外，柱狀接觸件18-1係可藉由鈦（Ti)/金（Au)層（亦 即，不具有鉑（Pt))所形成，其方式係必須藉由另一罩幕 步驟以對於在該柱狀接觸件丨8 —丨上的鉑（pt )層進行移除作 業」而此一方式將使得石夕原子（S i )於燒結過程中與金 (Au)產生共晶接合而形成了一金/矽共晶層 eutectic)，該金/矽共晶層係形成於第“、“圖中之該 狀接觸件丨8 — 1之外露部（exposed port ion)之上。除了上 述方式之外，於第4A、4B圖中之該柱狀接觸件is-ι的外露 f亦可抓用較為簡單的方式以沉積形成一金/矽（Au/Si)共 ϋ，其t式係可在該柱狀接觸件18 —1之中包含有有鉑 t的成伤’並且如果在以下的說明中之該懸臂束部2與 =土座結構4之間係採用非共晶化（non-eutectically)方 方、進行〜&時’該柱狀接觸件1 8 -1係可以省略。 部的方Ϊ於第4A、4B圖中之該柱狀接觸件18-1之外露 、 式係可採用金（Au)層或金/矽（Au/Si )層為佳。
504488 五、發明說明（17) 基於上述論點可知，於第1 3A、1 3B圖中所形成之一光 阻層20’中係具有單一開口 20-2，並且於該光阻層20，上沉 積形成有厚度為15,000A之一金（Au)層26，同時該金（Au) 層26係經由該開口 20-2而沉積形成該穿隧式頂端接觸件 18 - 2之上’該穿随式頂端接觸件18-2之上的該金（Au)層26 係呈現錐面狀或角錐狀，如此便可形成一尖狀接觸件 (pointed contact)26-2，而該尖狀接觸件26-2係根據於 該開口 20-2之伸出部（overhang)而形成。當該尖狀接觸件 2 6 2形成之後’該光阻層2 0之剩餘部分經溶化而形成如 第1 4 A、1 4 B圖中之該懸臂束部2。相較於第二實施例中之 第1 4A、1 4B與第一實施例中之第6A、6B可知，其主要的差 異係在於該第二實施例中不包括有金屬層22 — 1、24-1，並 且於該第二實施例中係藉由該金屬層1 8 -1以形成該配合二 構。 、、、口 晴參閱第15Α-19Β圖’於第15Α-19Β圖將針對該MEM感 應器之第二實施例中之該基座結構4的製作方式提出說〜 明。請先參閱第15A、15B圖，於一矽晶圓3〇,上係沉積有 一光阻層50，該光阻層50係用以構成字母E的外周圍部 分。該矽晶圓30,之外露部分在經由深度為2〇,〇〇〇A之蝕 刻過程後，於該光阻層50之罩幕下侧係形成有一突出物 (protruding p〇rti〇n)30-i。隨後，將該光阻層 5〇進 除且對於該矽晶圓30,進行氧化處理，如此便可在該 圓30,之外露表面上形成有氧化層52、54，各氧化層“曰、曰 54的厚度係以1微米（為佳。由於在第UA圖中^圖樣
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(pattern)係為該矽晶圓3〇，之成型過程中的圖樣之一，因 而在第16A圖中並未標示出經過氧化處理後之端面（end surfaces) 〇 請參閱第17A、17β圖，一光阻層56係具有一開口 56-1 ’该光阻層56係用以構成字母，Ε，的外周圍部分，並 且經由該開口Μ — 1將一鈦（Ti)/鉑（Pt)/金（Au)層58係沉積 於一金/矽（Au/Si)共晶層6〇之上，其中，該鈦（Ti)/鉑 (Pt)/金（Au)層58的厚度係以2,〇〇〇a為佳，而該金/矽 (Au/Si)共晶層60的厚度係以ιοοοΑ為佳，並且該鈦（Ti) /^(Pj)/金（Au)層58、該金/石夕（Au/Si)共晶層60係仍以沿 著該字母’ E,的外周圍部分進行成型為佳。如果該柱狀接 j件18-1係由金/矽（Au/Si)共晶層所形成，此時由於該外 路層58-1中係已包含有金（Au)，則該金屬層6〇係可僅藉由 金（Au)所構成，或是可以將金（Au)自該金屬層60中去除。 請參閱第18B圖。隨後，將該光阻層56移除，並且對 於該光阻層5 6進行圖樣化，於圖樣化後之該光阻層5 6上具 有：（i)如第18A圖中所示之開口 62-2、62-3、62-4 ;(ii) 塾狀物40-1至40-4所需之開口及用以連接該墊狀物4〇 —丨至 40-4之帶狀導體42 ; (iii)如第18B圖中所示之該防護環44 及其墊狀物所需之開口。為了清楚說明起見，該防護環44 所需之開口並未標示於第18A圖之中。如第19A、19B圖所 示，一鈦（Ti) /始（pt)/金（Au)層38係沉積於該光阻層52之 上’同時該鈦（T i) /鉑（p t) /金（Au)層3 8亦經由該開口
6 2_2、62-3、6 2-4而分別形成了接觸件（00111^(^)38 — 3、
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38-4、38-2，其中，該接觸件38一3、38一4、38一2係經由該 帶狀導體42而分別連接至該墊狀物4〇 — 2至40-4，並且外周 圍層（outerperipheral layer)58一 ！ ni 係藉由該帶狀 導體42而連接至該墊狀物40-丨。值得注意的是，當形成該 接觸件38-3、38-4、38-2時，該墊狀物4〇、該帶狀導體^ 係宜同一時間進行成型為佳，並且在將該光阻層62移除之 後係可看出該基座結構4的相關結構（如第19A、19b圖所 =)。該突出物（protrusion)30-1的高度係以約20, 〇〇〇 A 高出於相鄰該晶圓30’之複數部件為佳，而相對薄金屬層 (relatively thin layerMn、6〇m 係用以做為該基^ 結構4之配合結構。
請參閱第20圖，第二實施例中之該懸臂束部2係即將 結合至該基座結構4之上，該晶圓1〇、3〇，係放置於一相對 關係的位置上以使得其配合結構18 —丨及⑽―丨、58 —丨、6H 相互對齊，如此便可進行兩金屬層18 —丨、6〇 —丨之間的姓 合。如第21圖所示，在採用適當的壓力值及加熱值（溫^ 在400 °C之下且包括有1 000個感應器之3吋晶圓2、4之間係 採用壓力值為5, 000牛頓（N)為佳）下係可使得兩金屬層 18-1、60-1之間達到共晶接合，並且在對於該矽晶圓“進 打溶解後便可得到如第22圖中所示之MEM感應器結構。於 第22圖中之p型矽層12包括有兩部件、 12-2 i其中，該部件丨2-2係用以做為該懸臂束，而該部件 12-1係貼附於該基座結構4的底層之上，並且藉由元件 18一2、12 —2、12 —1、18 —1、60 —1、58_1 及其所連接之該帶
504488 五、發明說明（20) 狀導體42而將該尖狀接觸件26-2連接至該塾狀物4〇-1之 上。右兩晶圓間係在非共晶化（non-eutectically)的情況 下進行結合，此時則必須採用較高的溫度以達到理想的結 合效果。 請參閱第23圖’第23圖的内容係完全相同於第22圖， 但於該第23圖中所述係較第22圖更為詳細，並且於各元件 上標示出相關的尺度。
根據先前相對於第4 B圖中所提出之第一、二實施例的 内容可知，該鈦（Τι) /翻（Pt) /金（Au)層18係用以形成該柱 狀接觸件18-1及該穿隧式頂端接觸件18-2，並且在經由燒 結方式下係可在具有摻雜之該懸臂束結構丨2上形成了歐姆 式接觸的效應。因此，在利用帶狀導體對於該柱狀接觸件 18-1與該穿隧式頂端接觸件18 —2之間進行連接的情況下， 於上述實施例中所提出之燒結步驟係可省略，並且在第 24A、24B圖中係將針對於此一修正提相關的詳細說明。 於上述的修正方式下，形成於該矽晶圓10之上的i 層12係可採用（i)硼進行摻雜（ii)未經摻雜或是^ 物進行摻雜以增加其導電性（conductivity)。如； 摻雜（或是藉由不純物進行摻雜）時，該姓刻中止； 置於該矽磊晶層1 2、該矽晶圓1 〇之間，此一結構〗 之為矽絕緣技術（Silicon On Insulator 用該蝕刻中止層11時，該蝕刻中止層丨丨係 係以界於卜2微米（㈣之二氧化石夕來製成為斤;;用' 由該餘刻中止層11將該晶圓10自該懸臂束12一2進 基
矽磊晶 由不純 以未經 11係設 態係稱 如果採 厚度值 且在藉
504488 五、發明說明（21) 移除。當該矽磊晶層12採用硼（Β〇Γ〇η)進行摻雜 ▲ 遙晶層12的阻值係可低於〇· 05 Q—cm以下，並且在J该石夕 晶層1 2的作用下係可有效地防止該EDp蝕刻劑所j矽磊 的不當的破壞。 此造成 另一方面，以未經摻雜或是藉由不純物進行 矽磊晶層12(請參閱第24A、24B圖）係可經由熱氧化，1 4 如此便可在該矽磊晶層1 2之外露表面上形成一相=5一 化石夕層，#中，該石夕蠢晶層12之較佳厚度值係 ，^乳 米（μ m)(該矽磊晶層1 2的厚度值亦可根據應用而採用 f更大之數值）’而該二氧化矽層之較佳厚度值係為"微 米（Vm)。為達到上述之數值，於兩主要表面（maj〇r · surf ace)上係進行氧化處理，並且可根據實際需要而移除 該底層上之氧化層。此一可選擇性設置之氧化層係可用以 做為一理想的阻層（barrier)，並且藉由該氧化層可有效 地防止該懸臂束結構之上的矽原子（Si)擴散至其一端部上 之穿隧式頂端（tunneling tip)的金（Au)之中，同時該氧 化層係可以應用至該懸臂束結構之各實施例之 楚說明起見，除了在第37、41圖中係以符號7〇表示出該J 化層之外，於其它各圖式中並不表示出其所相對的位置。 請參閱第25A、25B圖。隨後，將一光阻層14沉積於該 矽磊晶層1 2之上（如採用該氧化層時，該光阻層丨4亦可沉 積於該氧化層之上），並且該光阻層丨4之較佳形狀係根據 第、2B圖中之字母’ E’形狀的該光阻層14來進行成型。 在藉由一電漿蝕刻以深度約為5 〇 〇 a之深度對於第2 5 a、
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25B圖中之該㈣中止層n、該以晶層u 後，繼而進行如第2以、26β圖所示之一進y /之 其圖樣化。基本上，除了 —開口16_ 層U的沉積及 J係：據第3A、3B圖中所示之該光阻 Η 2之外Ί亥開口 16 —5除了可用以連接該開口6卜1、 用行該光阻層16上之一金屬層18(宜採 用鈦（Ή)/鉑層為佳）的沉積作業時，該開口 16-5亦可做為一帶狀導體18_5於成型過程時之使用。如 27A、27B圖所示’當完成了該金屬層18之沉積作業後，此 ，便對於該光阻層1 6進行移除，並且於該矽磊晶層丨2或該 氧化層（如採用該氧化層時）之上係僅留下了該金屬層18之 部件 18~~1、18*~2、18~~5。 在完成第27A、27B圖中的結構之後，一金（Au)層或一 鈦（Ti) /鉑（Pt) /金（Au)層係可在適當的罩幕及沉積步驟下 形成了如同第28A、28B圖中所示之一穿隧式頂端22，並且 可根據實際需求而同時沉積形成一元件22-1 (請參閱第6A 圖），如此便可完成第10、11圖中所示之該MEM感應器。另 一方面’如果於該晶圓30上係形成一突出物（protruding) 30 -1(如第16A圖所示）時，上述之該元件22_1的沉積步驟 係可省略，如此便完成了如同第20、21圖所述之該MEM感 應器。在完成了將第28A、28B圖中之結構結合至第19A、 1 9B圖中之該基座結構4，並且同時將該矽晶圓1 〇自該懸臂 束結構12上移除時，如此便形成了第29A、29B圖中所示之 結構。較佳的方式係藉由兩次的電漿蝕刻來將該矽晶圓1 〇
1012-4156-Pf.ptd 第26頁 504488 五、發明說明（23) 自该懸臂束結構1 2進行移除，其中 & 於_ α曰pm η— a Λ 具中，第一次電漿蝕刻係對 蝕“中曰:展夕兮：’而第二次電漿蝕刻係用以將做為 餘刻中止層之該金屬層丨丨進行移除。 第30圖係表示一MEM感應器之另一實施例， 表示出該MEM感應器於完成後的^r m 、 ’、 更動與濶都以製作出本實施例及其它 1…列’以下將對於相關的實施例提出說明。於第 之實施例中，其較佳方式係在於該配合 結構24-1、該接觸電極38-1之π b拉< ^ 要u 2么χ< 电视μ 1之間且接近於該矽晶圓1 0的位 上=木用共晶接合。此外，於第3〇圖中所提出之實施例 5 i I： 方式係在於該金（Au)層與該金/矽（Au/Si)層之 間且接近於該支承臂（supp〇rting arm)之中心點（cen^r 的位置上進行共晶接合。其它的實施例係近似於第 1Α-12Β圖中之第一實施例所採用的方式來成型。於第。圖 所提出之實施例中，其對於相對接近於該基座結構4、且 接近於該懸臂束結構12之該金（Au)層與該金/矽（Au/Si)層 之間的連接方式係採用共晶接合，其方式係相同於第 1A-12B圖中之第一實施例所採用的結合方式。於第3〇、 圖所不之實施例中，該懸臂束結構丨2係具有理想的導電 性’如此便可使得在該懸臂束結構丨2之端部上的接觸件 222-2與該基座結構4(如第12B圖所示）上的接觸件4〇 —丨之 間達到理想的電性連接，並且該懸臂束結構丨2所摻雜的阻 值係以低於〇· 05 Ω-cm為佳。如果該懸臂束結構12係採用 棚進行摻雜時，該懸臂束結構12將具有較低的阻值，此時
第27頁 504488 五、發明說明（24) 係可利用EDP蝕刻劑方式將誃曰 移除（請參閱第10、11圖及;P 010自該懸臂束12-2進行 晶圓10之蝕刻作業時，較佳、關說明）。此外，當進行該 (SOI)以形成一晶圓，並且的方式係採用矽絕緣技術 24A-28B圖）做為蝕刻中止芦//二氧化矽層H(請參閱第 不受到破壞。 9 有效地保護該懸臂束結構1 2 相較於第10、23、29、30 R击 ㈡、30圖中之實施例係採用相° =:施例，其中，於第 性。 按觸件或突出物30-1以提高其穩定 於第3 2、3 3圖中之實絲榀於上 浐办丨廿； 耳^例係相同於第29、30圖中之實 施例，其中，於該兩實施例巾 貝 ^ 中所採用的該帶狀導體18-5係 J蒼亏第24Α - 29Β圖，並且甚太—τ ^ ^ m 1 〇 - ^ ^ 右在遠兩實施例中之該懸臂束 、、、口構1 2中藉由硼進行摻雜時 降=至0.05 Q-cmu下為佳。具有較高阻值之矽原子（si) 帶狀導體18-5係可用以做為該懸臂束結構12，並且如 =該懸臂束結構12係採用蝴進行摻雜時，該懸臂束結構12 將具有較低的阻值，此時係可利用EDp蝕刻劑方式將該晶 圓1〇自該懸臂束12-2進行移除（請參閱第1〇、u圖及其相 關說明）。此外，當進行該晶圓或基底1〇之蝕刻作業時， 較佳的方式係採用具有該二氧化矽蝕刻中止層丨丨之一si〇 結構（請參閱M24A-28B圖）以保護該懸臂束結構12不受到 破壞。 除了所取代以平面基底（planar substrate)之實施例
之外’於第3 4 - 3 7圖中之實施例係分別相同於第2 9、31、 Μ、32圖中之實施例，相關於具有突出物3〇1之基底的 明係可參閱第二實施例（請參閱第丨3Α_23圖及其相 。 明）〇 整體而言，於第13 Α-23圖、第34-37圖中之所提出之 實施例係適用於製作MEM感應器，這是由於在其矽晶圓3〇, 上形成有較為強固之矽柱狀接觸件或突出物3 〇 _丨，如此 可使得所形成之感應器及切換器具有較佳的機械穩定性。 基於上述說明可知，於目前所提出之結構係主要應 於做為一感應器，任何熟習此項技藝者不僅可以充份了 如何操作該結構以做為一感應器（sens〇r)之外，並且可2 根據需求對於該結構進行相關的修改以做為一切換器 (switch)之使用。此外，該感應器裝置可在適當的設計 基於需求之修改下係可做為其它型式的感應器（例如：陀 螺儀（gyroscopes)、磁力計（magnet〇meters)等）或切換 =但於以下圖式中係表示該感應器裝置係用以做為加' 度器（accelerometer)之使用。 ^ 以下將配合第38-41圖分別對於—MEM裝置之_切換器 型（switch version)的四個實施例提出說明，並且為了將 該MEM裝置做為切換器之使用，原先所採用之一尖狀接觸 件（pcnnted c〇ntact)26-2係藉由將金屬製之墊狀物 26-3、26-4沉積於該懸臂束結構12之上所取代並且於這 些實施作J中所Μ出之該懸臂束結構係宜 結構來形成為佳。兩接觸件38_5、38_6係在該金二二
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=該基座結構4係同時成型，目而#將該切換器進行關 才蚪，泫墊狀物26-4係電性連通該兩接觸件38 — 5、38_6。 此外，由於未經摻雜之矽結構係具有較高的阻值，因而於 本實施例中係採用第24A-29B圖之該帶狀導體18 —5將該墊 狀物26-3電性連接至該基座結構4。當在該墊狀物“^、 26-3之間施加一電壓時，作用於該懸臂束結構12之上的靜 電力量係可將該切換器進行關閉。當該切換器進行關閉且 該墊狀物26-4與該墊狀物38-3、26 —3之間係形成實體接觸 時，上述之電壓係可使得該墊狀物26 — 4與該兩接觸件 38-5、38-6之間連接形成一電路。其它的實施例係相同於 前述之實施例。值得注意的是，由於藉由乙二胺鄰笨二鼢 (ethylenediamine pyrocatechol，EDP)蝕刻劑進行溶解 係可能無法達到理想的結構，因而該懸臂束結構丨2係宜採 用未推雜之石夕來形成為佳’並且於本實施例中所採用'之二 氧化矽蝕刻中止層薄膜11係可參閱第24A-29B圖。當對於 該基底1 0被蝕刻移除時，藉由該蝕刻中止層薄膜丨丨係可用 以保護該懸臂束結構1 2不受到破壞。 μ
請參閱第3 8圖，該切換器係形成於一平面基座 (planar base)4之上，並且該懸臂束結構12係藉由—柱狀 結構（column)80所支承，其中，該柱狀結構8〇係藉由沉積 金屬及金/石夕（Au/S i )共晶層所構成。於本實施例中，該金 /矽（Au/Si)共晶層係設置於接近該柱狀結構8〇的中間^ 分。於第39圖之實施例中，該金/矽（Au/Si)共晶層係設置 於接近該懸臂束結構1 2。於第4 0圖之實施例中，該金夕
504488 五、發明說明（27) (Au/Si)共晶層係鄰接設置於該懸 且於該基座結構4上形成有一突出二構1 該2;二， μ承該„束結構12之該柱狀結細的—部八 、·，。構。相關於切換器的實施例中’於第4〇圖中所提 ： 例係同樣在該基座結構4上形成有—突出物3Η，此一實： 念係相同於感測器之實施例，如此係可使 仏 器及切換器具有較佳的機械穩定性。 饮應 請參閱第41圖，二氧化石夕層7〇係沉積於該懸臂束 12與該金屬層18之間。該金屬層18係以鈦（Ti)、鉑（ρ〇及 金（Au)層來形成為佳，其中，鉑（Pt)係用以做為對於矽 子（Si)之一擴散阻層（diffusion barrier)，如此可避免、 石夕原子（Si)擴散進入金接觸件（Au contacts)之中。當該 金屬層18對於其它金屬製之該接觸件無法提供保護時，誃 二氧化矽層70亦可做為擴散阻層亦達到適當的阻擋效果;; 由各實施例之圖式中所示的結構係均採用字母，E，之 形狀來成型’這是由於此一形狀的結構係可對於該懸臂束 結構12提供理想的機械支承效果。然而，其並非用以限制 本發明，該支承結構或該配合結構的形狀係可根據設計而 有不同型態的變化，例如：圓型、三角型或其它需求之任 何形狀。 在利用没置於該懸臂束結構1 2之一帶狀導體的實施例 中，形成於該懸臂束結構12之該墊狀物、該接觸件（例 如：26-2、26-3)係形成於該帶狀導體18 —丨、18-2、18_5 之上。於該懸臂束結構1 2之上的該帶狀導體係可根據形成
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而有不同的連接設 2 6 — 3直接連接至該 於该懸臂束結構1 2之上的各種金屬元件 計方式，如此方能夠將例如元件26-2、 懸臂束結構12。 於該懸臂束結構1 2之末端部上的接觸件係呈現出圓錐 狀或三角R，然而其並非用以限制本發明，該接觸件的形 狀係可根據設計而有不同型態的變化，例如：垂 例中係可呈現出扁平狀。 μ二只& 基於上述相關於鈦（Ti)/鉑（Pt)/金（Au)層的說明可 知，任何熟習此項技藝者係可了解於該鈦（Ti)/鉑（ρθ/金 (Au)層中包括有個別的鈦（Ti)層、鉑（pt)層、金（A㈧層， 其中，鈦（π)層係可以提高黏著性，而始（pt)層係用二做 為對於矽原子（Si)之一擴散阻層（diffusi〇n barrier)， 如此可避免矽原子（Si)擴散進入其所鄰接之金（Au)層。此 外，其它如鉻（Cr)及/或鈀（Pd)層亦可用以做為擴散阻層 之使用。上述擴散阻層之目的係在於防止矽原子（s丨）擴散 進入由金（Au)接觸件，其原因在於矽原子（Si)會於在= (Au)層的外露表面上形成二氧化矽。由於該二氧化矽所具 有之介電質（dielectric)效應係會嚴重影響金（Au)接觸件 之功能，因而由鉑（Pt)及/或鈀（Pd)層所形成之該擴散阻 層係多半設置於該金（Au)接觸件與矽材料之間。
由金/石夕（Au/Si)或金-矽（Au-Si)之命名可知，該金/ 矽（Au/Si)或該金-矽（Au —Si)係為金（Au)、矽（Si)之混合 物’並且該金（Au)、該矽（Si)係可以個別之層來形成。當 溫度提高時，矽原子（Si)將擴散進入其所鄰接之金（Au)S
504488 五、發明說明（29) 中而形成一金/矽（Au/Si)結晶層（eutectic)。钬 在部分實施例中必須利用金/矽（Au/Si )層的你除了 行石夕原子(Si)擴散進入金(Au)層之外 於進 簡化製作程序。 ^从有效地 ? 士述中係已針對腦裝置中之多個實施 J、、中：大部分的實施例中係針對相關於感瘫号提出 明’而於少部分的實施例中係針對相關於切換二=說 :月由任何熟習此項技藝者當可做更動與濁飾。；= 例中二對於該基座結構4與該懸臂束部 杜 =及：Γ:Γ使得其相互連接之金屬層心= 接合。此外，該基座結構4與該懸臂束部2之2 j 共晶化的情況下進行結合，此時則 ^ 了 f非 達到理想的結合效果'然而，由於在=== =則仍以採用共晶化方式的結合為佳，並且對；/束 以石夕(si)層與該金/伽Si)層為佳。 雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，块 :ίΐΓΓ ϊ何熟習此項技藝者’在不脫離本創作之精 ::範圍β，當可做更動與潤冑，因…" = 备事後附之申請專利範圍所界定者為準。 ，、°圍

Claims (1)

  1. 504488 _案號90116340_W年纪月多曰 修正本_ 六、申請專利範圍 1 . 一種製作微機電穿隧式感應器之製造方法，包括有 下列步驟： (a) 於一第一基底或晶圓上定義出一懸臂束結構及一 配合結構； (b) 於一第二基底或晶圓上形成有至少一接觸結構及 一配合結構，於該第二基底或晶圓上之該配合結構之形狀 係互補於該第一基底或晶圓上之該配合結構之形狀； (c )將該第一基底或晶圓之該配合結構定位在相對於 該第二基底或晶圓之該配合結構的位置上； (d)將相關於該第一基底或晶圓之上之該配合結構之 一層狀物連接於相關於該第二基底或晶圓之上之該配合結 構之一層狀物； (e )移除該第一基底或晶圓之至少一部件以釋放該懸 臂束結構。 2. 如申請專利範圍第1項所述之製作微機電穿隧式感 應器之製造方法，其中，該第二基底或晶圓係由矽所製 成。 3. 如申請專利範圍第2項所述之製作微機電穿隧式感 應器之製造方法，其中，形成該第二基底或晶圓之該矽結 構為單一晶體結構。 4. 如申請專利範圍第3項所述之製作微機電穿隧式感 應器之製造方法，其中，該矽結構之該晶體結構為 <100〉。 5. 如申請專利範圍第4項所述之製作微機電穿隧式感
    1012-4156-pf2.ptc 第34頁 504488
    六、申請專利範圍 應器之製造方法，其中，該石夕姑構為η-型 修正 如申請專利範圍第i項/所述之製作微機電穿隧式感 應器之製造方法，其中，、基底或晶圓係由矽所製 磺弟 成。 7·如申請專利範圍第6項戶斤述之製作微機電穿隧式感 應器之製造方法，其中，形成該第一基底或晶圓之矽結構 為單一晶體結構。 夕 8·如申請專利範圍第7項所述之製作微機電穿隧式感 應姦之製造方法，其中，於續第一基底或晶圓中之該石夕結 構之該晶體結構為<100>。、以 9 ·如申請專利範圍第8項所述之製作微機電穿隧式感 應裔之製造方法，其中，該梦結構為π -型。 10·如申請專利範圍第1頊所述之製作微機電穿 應器之製造方法，其中，藉由熱壓方式施加於該 基底或晶圓之間以使得該第〆基底或晶圓之該配人、二 該第二基底或晶圓之該配合結構兩者之間 u 5結構、 V战共曰4立 11 ·如申請專利範圍第丨項所述之製作微機雷曰曰接合。 應器之製造方法，其中，該懸臂束結構俜，、…、穿隧式感 成： r方式所製 (a)於δ亥弟一基底或晶圓形成具有換雜 層； 〃、之一矽磊晶 (b )對於該石夕蟲晶層進行罩幕及餘刻 或晶圓之上定義出一束結構； (c )以钱刻移除該第一基底或晶圓 基底 圓夕卜玄益山土处摄. j μ於該第
    1012-4156-pf2.ptc 第35頁 六、申請專利範圍 J：a 曰 修正 感應器之制申η專利乾圍第11項所述之製作微機電穿隧式 將一金屬其中，經由一暫用罩幕層之一小開孔 在該小開、於泫束結構之一端部以形成一接觸件，並且 該金屬ί遂D:足夠小的情況下係可藉由沉積方式使得 形成該^網i ί該小開孔，以及可在經由該小開孔沉積 J ^ 件時以形成剖面逐漸減少之一延長帶。 感應器範圍第11項所述之製作微機電穿隧式 银刻劑。…法，其中，乙二胺鄰苯二紛係用以做為- 如申請專利範圍第11項所述之製作微機電穿隧式 忍應1^之製造方法’其中，該石夕蠢晶層係以適當濃度之石朋 進行推雜’如此以使得該矽磊晶層之阻值降低至0 . 〇 5 Ω -cm以下。 、1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所述之製作微機電穿隧式 感應器之製造方法，其中，一金屬層係以可選擇方式沉積 於4石夕蠢晶層之上，並且在一提昇溫度下對於該金屬層進 行燒結以使得該矽磊晶層上形成了第一歐姆式接觸及第二 歐姆式接觸，該第二歐姆式接觸係鄰接於該束結構之一末 端部’該第一歐姆式接觸係形成了位於該第一基底之該配 合結構。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項所述之製作微機電穿隧式 感應器之製造方法，其中，該金屬層係藉由鈦/鉑/金層所 形成。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項戶斤述之製作微機電穿隨式
    504488
    感應态之製造方法，其中，一相斟戶 方式形成，並且該相對厚鈦/鉑/金：、自’：：：：積 -相對薄鈦“自/金層之上，該相對厚鈦=於 部係形成了該第一基底或晶圓之上的該配合結構且聂 該第一歐姆式接觸之上，以及該相對 ς ; 二部係形成了於該第二歐姆式接觸之上之鈾層之—第 、2·如申請專利範圍第17項所述之製作微機電穿千 感應态之製造方法，更包括於該第二基底或晶圓之上: 了複數鈦/鉑/金接觸件，於該第二基底或晶圓之該等鈦成 鉑〔金接觸件中之至少一鈦/鉑/金接觸件係用以定義出於 該第二基底或晶圓之上的該配合結構。 、 、1 9 ·如申請專利範圍第1 8項所述之製作微機電穿隨式 感應器之製造方法，其中，該結合係由共晶化方式形成， 而用以製作一共晶接合之該金屬層係可經由位於該第二基 底之上且沉積於該鈦/翻/金接觸件之上的金-石夕共晶層所 形成’以及/或是用以製作一共晶層之該金屬層係亦可經 由位於該第一基底或晶圓之上且沉積於鈦/鉑/金所形成之 遠相對厚金屬層之該第一部之上的金—矽共晶層所形成。 2 0 · 一種用以製作一微機電穿隧式感應器之一穿隧式 感應器組件，該穿隧式感應器組件包括： (a) 一束結構及定義於一第一基底或晶圓之上之一配 合結構； (b) 至少一接觸結構及定義於一第二基底或晶圓之上 之一配合結構，於該第二基底或晶圓之上之該配合結構之
    504488 _案號 90116340_年月日_«_ 六、申請專利範圍 形狀係互補於該第一基底或晶圓上之該配合結構之形狀； (C) 一壓力/熱感結合層，設置於該第一基底或晶圓上 之該配合結構、該第二基底或晶圓上之該配合結構中之至 少一配合結構之上，該壓力/熱感應結合層係根據該第一 基底或晶圓上之該配合結構、該第二基底或晶圓上之該配 合結構之間的壓力/加熱之應用而將該第一基底或晶圓上 之該配合結構結合至該第二基底或晶圓上之該配合結構。 2 1.如申請專利範圍第2 0項所述之用以製作一微機電 穿隧式感應器之一穿隧式感應器組件，其中，該第二基底 或晶圓係由矽所製成。 2 2.如申請專利範圍第2 1項所述之用以製作一微機電 穿隧式感應器之一穿隧式感應器組件，其中，形成該第二 基底或晶圓之該矽結構為單一晶體結構。 2 3.如申請專利範圍第2 2項所述之用以製作一微機電 穿隧式感應器之一穿隧式感應器組件，其中，該矽結構之 該晶體結構為< 1 0 0 >。 2 4.如申請專利範圍第23項所述之用以製作一微機電 穿隧式感應器之一穿隧式感應器組件，其中，該矽係為η 型。 2 5.如申請專利範圍第2 0項所述之用以製作一微機電 穿隧式感應器之一穿隧式感應器組件，其中，該第一基底 或晶圓係由矽所製成。 2 6 ·如申請專利範圍第2 5項所述之用以製作一微機電 穿隧式感應器之一穿隧式感應器組件，其中，形成該第一
    1012-4156-pf2.ptc 第38頁 504488 曰 修正 案號 90116340 六、申請專利範圍 基底或晶圓之該矽結構為單一晶體結構。 扣2 7 ·如申請專利範圍第2 6項所述之用以製作一微機電 穿隧式感應器之一穿隧式感應器組件，其中，於該第一基 底或晶圓中之該矽結構之該晶體結構為<1〇〇>。 2 8 ·如申請專利範圍第2 7項所述之用以製作一微機電 牙式感應器之一穿隧式感應器組件，其中，該第一基底 或晶圓係為π型。 29·如申請專利範圍第2〇項所述之用以製作一微機電 牙隧式感應裔之一穿隧式感應器組件，其中，一尖狀接觸 件係設置於該束結構之一端部上。 3 0 ·如申請專利範圍第2 9項所述之用以製作一微機電 穿隧式感應器之一穿隧式感應器組件，其中，該矽磊晶層 係經由適當濃度之硼進行摻雜以使得其阻值降低至〇· 〇5 Ω - c m以下。 31 ·如申請專利範圍第3 〇項所述之用以製作一微機電 牙隧式感應裔之一穿隧式感應器組件，於該矽磊晶層上更 包括有第一歐姆接觸件及第二歐姆接觸件，該第二歐姆接 觸件係鄰接於該束結構之一末端部，該第一歐姆接觸件係 形成了位於該第一基底或晶圓上之該配合結構。 3 2 ·如申請專利範圍第31項所述之用以製作一微機電 牙隧式感應器之一穿隧式感應器組件，其中，該第一歐姆 接觸件、該第二歐姆接觸件係由鈦/鉑/金層所形成。 3 3 ·如申請專利範圍第3 2項所述之用以製作一微機電 穿隧式感應器之一穿隧式感應器組件，其中，一相對厚鈦
    第39頁 Η 1012-4156-pf2.ptc 504488 案號 90116340 曰 修」 六、申請專利範圍 網舶!金層係幻冗積方式形成於該第—、：歐姆鈦/銘/金接 之上，該相對厚鈦/鉑/金層之一第一部係設置於該第 一歐姆鈦/鉑/金接觸件之上且用以形成了該第一基底之上 的該配合結構’以及該相對厚鈦/鉑/金層之—=邶 成了於该第二歐姆鈦/鉑/金接觸件之上之—尖狀接觸件。 “Λ4:中請㈣範圍第32項所狀^製作一微機電 =式感應器之一穿隧式感應器組件’於該第二基 !=設置有鈦/翻/金接觸件，於該第二基底或晶圓之 翻/金接觸件中之至少一鈦/鈾，金接觸件係用 疋義u亥苐一基底或晶圓之上之該配合結構。 穿乂5.久申請專利範圍第3 4項所述之用以製作-微機電 隧式感應為之一穿隧式感應器組件，其中，一結人 ::T t该第二基底或晶圓之上且形成於該鈦/鉑/金接觸 :之上的一金-矽共晶層所形成，並且該結合層係亦可姐 ΐ Ϊ匕第一基底或晶圓之上且形成於相對厚鈦/鉑/金層 之μ第一部之上的一金—矽共晶層所形成。 穿隱^Λ申請專利範圍第31項所述之用以製作一微機電 —穿隨式感應11組件，於該以晶層上更 7歐姆式接觸及第二歐姆鈦接觸件，二歐姆 式接觸係#接於該束結構之一末端部’該第—歐姆式 係形成了位於該第一基底之該配合結構。 37· —種微機電穿隧式感應器組件，包括 合結構； (a) —束結構及定義於一第一基底或晶圓之上之 配
    1012-4156-pf2.ptc 第40頁 ^U4488
    年
    — (b)至少一接觸結構及定義於〆第二基底或晶圓之上 配合結構，於該第二基底戒晶圓之上之该配合結構之 形狀係互補於該第一基底或晶圓上之該配合結構之形狀； (° 一結合層，設置於該第〆基底或晶圓上之該配合 =構、該第二基底或晶圓上之該配合結構中之至少一配合 、、、口構之上，該結合層係用以將定義於該第一基底或晶圓上 /配合結構結合至該第二基底或曰曰圓上之该配合結構， 1邊結合層上係將其中之該配合結構結合至另一該配合結 ^ 38·如申請專利範圍第37項所述之微機電穿隧式感應 為組件，其中，該第一基底或晶圓上、該第二基底或晶圓 係均以單晶矽所製成。 μ 39·如申請專利範圍第38項所述之微機電穿隧式舞 器組件，其中，㈣結構之該晶體結構山為<_>。 ^ 40·如申請專利範圍第37項所述之^微機電穿隧式感應 器組件，其中，該懸臂束結構係由該第一基底或晶圓之上 的一矽磊晶層所形成，該矽磊晶層係由摻質所摻雜。 抑41 ·如申請專利範圍第4 0項所述之#微機電穿隧式感應 器組件，其中，該矽磊晶層係以適當》辰度之硼進行摻雜以 使得其阻值降低至0· 05 Ω-cm以下。少 4 2 ·如申請專利範圍第4 〇項所述之极機電穿隧式感應 器組件，於該矽磊晶層上更包括有第一歐姆鈦/翻/金接觸 件及第二歐姆鈦/鉑/金接觸件，該第了區人姆欽/顧/金接觸 件係鄰接於該束結構之一末端部，該第一歐姆鈦/鉑/金接
    案號 9011634η 、申請專利範圍 觸件係形成了位於該第一基底或晶圓上之該配合結構。 器相4』.如甘申：專利範圍第40項所述之微機電穿隧式感應 由鈦Λ::!，該第—歐姆接觸件、該第二歐姆接觸件係 田銥/鉑/金層所形成。 器細4:如甘申清專利範圍第42項所述之微機電穿隧式感應 1、、，件，其中，一相對厚金屬層係以沉積方式形成於該第 於，姆接觸件之上，該相對厚金屬層之一第一部係設 直於4弟一歐姆接觸件之上且用以形成了該 :::合I:構’以及該相對厚金屬層之一第二部；形成了 、Μ第一歐姆接觸件之上之一尖狀接觸件。 & |45·如申睛專利範圍第44所述之微機電穿隧式感應器 件牛，、更包括於該第二基底或晶圓之上形成了金屬接觸 、/苐一基底或晶圓之該等金屬接觸件中之至少一金 =觸件係用以定義出於該第二基底或晶圓之上的該配合 結構。 46·如申請專利範圍第45項所述之微機 ，該結合係由位於該第二基底或晶：：上應且 i積於該金屬接觸件之上的金—矽共晶層所形成，並且該 孟石夕共晶層係由/或可由位於該第一基底或晶圓之上且沉 積於該相對厚金屬層之該第一部之上的金—矽共晶層所形 成。 时47·如申請專利範圍第42項所述之微機電穿隧式感應 =組件’於該矽磊晶層上更包括有第一歐姆式接觸及第二 歐姆欽接觸件，該第二歐姆式接觸係鄰接於該束結構之一
    504488 案號 90116340 曰 修正 六、申請專利範圍 末端部，該第一歐姆式接觸係形成了位於該第一基底之該 配合結構。 ΒΒΙ 1012-4156-pf2.ptc 第43頁
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