TWI336313B - Microelectromechanical device and method for making same - Google Patents

Description

1336313 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 一種與CMOS製程相容的微機電元件製作方法。 【先前技術】

微機電元件有各種應用，例如可製作加逮声 (accelerometer)或陀螺儀(gyro sensor)等等。製作微機，。 的製程’以能與CM0S製程相容為佳，因可在前段= 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號案提出一種利用石夕韻 作微機電元件的方法，此方法需要_錄板 制上較為困難，不算理想。 蚀到控

特別是 ，國專利第6,238,58〇號案提出一種氧化物餘刻 來製作微魏讀的方法，但此方法巾縣提及如何製作 微機電元件之細部結構，以及如何避免在氧 及微機電元件結構。 J寻傷 本案係針對以上先前技術的缺點，提出解決之道。 【發明内容】 、f發明之第-目的在提供—種製作微機電元件的方 法:其中並不需雜财紐，且在侧時不會傷及微機 電元件結構。 本發明之第二目的在提供一種微機電元件。 為達上述之目的，就本發明的其中-個觀點而言，提 5 1336313 =了一種微機電元件製作方法，包含：提# :與内連線的基板’在該基板上有一待蝕刻區域 疋義蝕刻終止層之圖案；沉穑 °° <，况積並 二 疋義金屬層與通道層，以 =「㈣結射科之隔離 下兩山 離區、及向下露出之隔離區，其中該向 隔接觸：遮蔽該向上露出之 上^二 以及絲該待_區域。 來製作:_:止==:氧化物’如二氧切 來製 爾蝴密封的防 此外’就本發明的另一個觀 :元件’包含:基板;在該基板上之元件=線種 说細姐_魏_，·以及在 3 :1、微機電結構下方之侧終止層圖案。 上述兀件中，蝕刻終止層可以 如氮化”氧化”二氮= 間形成從頂視為密封的防護環，將該空 之目ί下f由具體實施_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】 6 1336313 清二ΪΤΓ，·11圖來說明本發明的第—實施例。 = 例中首先提供-個第零層晶圓 容:接著在基板丨丨上以CM__電晶體元 =)’再依相沉積、微影、働彳等製程製_連線 第U圖中之接觸層12a，第一層金屬層i3a，第一

層12b，第二層金屬層13b，第二層通道層i2c等。^中= 不為兩層金屬之製程，其接觸層與通道層例如可使 製作，金屬層則可使_來製作，介電材料可使用氧= 如二氧化，但當然’使賴他導電與介電材料來製作 ，線也是可行的’且金數目#然也可以更多，圖示僅 是舉例而已。各層12a_12c與i3a_13b之圖案中，包含重聂 的氧化物區域14 ;除氧化物區域14外，各層的細部圖^ 並未緣示，以求簡化圖面。氧化物區域14的材 以、 使用二氧化矽。 請參閱第2圖之頂視圖，從第二層通道層丨兀之上方 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12c-l、以及其他的通道圖案區域12匕2。 各層12a-12c與Ua-Ub之圖案中，宜疊置形成上下相連的 防護環，以避免在後續蝕刻氧化物區域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^ 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 7 1336313 沉積-層氮化物，例如氮化石夕，並透過光阻餘刻或其他方 式定義其圖案’形成分隔開的氮化物區域15a與⑸。氮 化物之作収作為後續蝴氧化物區域14時之钱刻終止 層，因此’任何在钱刻氧化物區域14時具有高選擇^的材 料都可以使用，所述之氮化石夕僅係舉例。其它材料如氮氧 化矽、氧化鈦、或氮化鈦等皆可。 再請參閱第1C圖，接下來在基板上方沉積一層氧化 • 物16 ’例如二氧化石夕，並使用平坦化製程使其平整，例如 可使用化學機械研磨。此步驟並非絕對必要，可 選擇性地為之。 再請參閱第1D圖，接下來在基板上方沉積微機電結 構’包括it道層l2d-Uf與金屬層13c_13f。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 不彼此隔離㈣區域L與R，其取氧錄17a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 鲁 物區域露出上方，圖中分別舉例示出氧化物區域17b與

He。請注意由於侧終止層15a之作用，氧化物區域⑺ , 與氧化物區域14並不相連。氧化物區域17a]7c皆是作為 微機電結構中隔離之用。 … ，再請參閱第1E圖，接下來祕板上方沉積光阻並顯 影’以在氧化物區域He的上方留下光阻18作為遮蔽。 接著見第1F圖’以光阻18為遮罩進行氧化物钱刻， 去除區域17a内的氧化物。餘刻的方式例如可為異向性 (anisotropic )反應式離子蝕刻（赃，reactive i〇n 灿）。 δ 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。 再請參閱第1H圖，接下來進行氧化物_，其方式 例如可使用虱氟酸蒸氣餘刻（证vapGii 6她）、或將整體基 板浸入___氧化物侧（BGE，buffercd 〇硫 etch)方式進行濃式餘刻。雖然基板上方被光阻η所覆蓋， 但侧劑可透it基板側方（垂錢面方向）對氧化物區域 二、16進行侧。請注意由於防護環（請參閱第2圖）和 氮化物區域15a、15b的作用，進行綱時，不會損及内連 線金屬層鏡道層之介電㈣，也以損及氧化物 17b 〇 最後如第II圖所示，將光阻18、19 一齊去除，即可 得到所欲的微機電結構，其中區域14、16、17a為空心。 與先前技術相較，本發明並不需要蝕刻矽基板，且在 氧化物蝕刻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，唯以上所述 者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的内容而已， 並非用來限定本發明之權利範圍。對於熟悉本技術者，當 可在本發明精神内，立即思及各種等效變化。舉例而言: 第1F-1H圖之兩次氧化物蝕刻，係為求較佳之姓刻效果， 在某些應用中，其亦可僅以一次蝕刻來達成。又如，第1B 與1C圖之氬化物和氧化物的形成次序，亦可對調。再如， 雖然實施例所述金屬以铭為例、介電材料以二氧化石夕為 例，但本發明也可應用銅和低介電常數材料來製作。除以 1336313 上所述外’還其他有各m效魏㈣能。狀依本發明 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圖示出本發明的一個實施例。 第2圖不出第1A圖的了貝視圖。 【主要元件符號說明】 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 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

Claims (1)

1. 第0961389丨鳴雅謝細範_正本㈣線版) 十、申請專利範圍：’ |卜觸月切修 L 一種微機電元㈣作方法，包It;—— ’在該基板上有 提供-個已製作元件肖内連線的基板 一待儀剡區域； 沉積並定義勉刻終止層之圖案； 沉積並定義金屬層與通道層，以形成微機電結構 ，微機電結構t至少具有向τ露出之隔離區，其中該向下 露出之隔離區與該钱刻終止層接觸； 以及遮蔽該向上露出之隔離區，並去除區域間之隔離區； 云除該待蝕刻區域。 2·如申請專利範圍冑1項所述之微機電元件製作方法，Α 中該待蝕刻區域係以氧化物製作。 八 3. 如申請專利範圍第1項所述之微機電元件製作方法，I 中該待蝕刻區域係以二氧化矽製作。 〃 4. 如申請專利範圍第1項所述之微機電元件製作方法 中該侧、终止層材料選自以下之一或多者：氮化石夕童、 化矽、氧化鈦、氮化鈦。 乳 5. 如申請專利範圍第1項所述之微機電元件製作方法，竟 中該微機電結構還包含區域間之隔離區’魏域間之ς 區係使用異向性反應式離子蝕刻方式去除。 6. 如申請專利範圍第1項所述之微機電元件製作方法，复 中該待蝕刻區域係使用氫氟酸蒸氣蝕刻或緩衝氧化知ς 刻方式去除。 Μ 7. 如申請專利範圍第1項所述之微機電元件製作方法，更 1336313 第〇細918號專利申請案申請專利範圍修正本（無劃線版） • --— 包含.在沉積ϋ定義钱刻終止層之圖案後，沉積 層，並進行平坦化步驟。 ’ 8. 如申請專纖圍第7項所述之微機電元件製作方法，盆 中該平坦化步驟包括：化學機械研磨該材料層。 9. 如申請專利範圍第7項所述之微機電元件製作 中該材料層之材料與待餘刻區域之材料相同。 ” 10. 如申料概酬狀賴電树製作 繞:ί内連線之-部分形成-防護環’將該_區域環 11· 一種微機電元件，包含： 基板； 連線 層圖t内蝴柳切、微嶋物之娜止 平方向上密部分形成—防護環，將該空間在水 刻終止元件，其中該蝕 氧化鈦、氮化鈥。 3 d 、氮氧化石夕、 12