[發明專利]構造基片的器件層的方法

有效

• 申請號: 200910142676.3
• 申請日: 2009-06-05
• 公開（公告）號: CN101597021A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 克利斯汀·德拉貝;托馬斯·克洛斯
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍夫應用研究促進協會
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/02;G02B26/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王新華

技術領域

本發明的實施例涉及一種構造基片的器件層的方法。?

本發明的一些實施例涉及一種微機械結構的三維構造方法。?

背景技術

微機械器件，例如微光學器件，如掃描儀，可以用體微機械(volume?micromechanical)法在例如BSOI(鍵合絕緣體上硅)(bonded-silicon-on-insulator)上制造，其中，這些器件通過分別將器件層或設備面“蝕刻”到分離層或中間層，例如BOX(嵌入氧化物)上來進行幾何學上限定。致動器下面的空間，分別為載體晶片或載體層，通常被暴露以用于進行不受限制的振動。在電極的平面結構中，例如，側電極可以用于激勵例如諧振微機械裝置。?

DE199?63?382A1中描述了微鏡的一個例子。提出了微鏡，尤其是具有至少一個大懸臂鏡面的微振動鏡，該鏡通過至少一個扭轉彈簧可從固定位置上偏轉。這里，鏡面通過由至少大致相互平行導引的扭轉梁連接到至少一個支撐體上。進一步地，建議經由靜電或磁相互作用來將微鏡偏離固定位置。?

圖9(A)-(C)顯示了制造BSOI晶片的方法900的例子。這里，在第一步驟910中，由例如硅組成并且在其表面具有氧化層130的載體層120連接到器件層110上，器件層110的厚度為2μm到400μm，并且由例如硅組成，如圖9(A)和9(B)所示。載體層120表面上的氧化層130用作器件層110和載體層120之間的中間層130。在這種情況下，中間層130也稱為BOX。在第二步驟920中，構造器件層110的層厚和邊緣，如圖9(C)所示。?

進一步地，圖10(A)-(D)顯示了制造在BSOI晶片中或在其上的微機械結構的方法1000的例子，該晶片例如根據圖9所述的方法來制造。在方法1000中，在第一步驟1010中，如圖10(A)所示，在器件層110中提供?了隔離溝槽。因此，需要在器件層110的硅中蝕刻出溝槽，并在之后氧化溝槽壁(如附圖標記1011所示)，并且用例如多晶硅1012填充溝槽。這個步驟可以由平面化CMP(CMP：化學機械拋光)處理或等離子回刻(etching?back)而結束。?

如圖10(B)所示，第二步驟1020包括形成并構造背部掩模1022，形成并構造導電路徑1024和粘合墊(bondpad)1025(粘合墊：用于提供與其他電裝置的例如電連接的墊片)，以及形成并構造例如鏡1026。由此，背部掩模由載體層120上的遠離器件層110的層1022形成，并且在之后將蝕刻載體層120的位置處被去除。?

如圖10(C)所示，通過第三步驟1030形成用于構造微機械元件的前部掩模1032，載體層120在由背部掩模1022，例如TMAH(TMAH：羥化四甲銨)所限定的位置1021處被去除，并且中間層130或BOX同樣在已經去除掉載體層120的位置1023處被去除。?

如圖10(D)所示，第四步驟1040包括在器件層110中蝕刻出溝槽1042，其中在形成溝槽1042的位置處，器件層110被完全去除，第四步驟還包括在之后去除前部掩模1032。器件層110中的溝槽1042限定了微機械元件的幾何形狀。?

通常，這些設備的物理性能，例如固有頻率或模式裂距(mode?splitting)由懸掛物(suspension)的幾何尺寸，例如彈簧的長度和寬度，結合振動質量(vibration?mass)幾何關系來限定，并且可以根據，例如各種應用的需要來進行相應的調節。但是，對于某些應用，這些二維尺寸的參數空間并不足以得到完美的解決。由此，本質上可能要求局部改變器件層的厚度。換句話說，除了二維的幾何尺寸限定外，額外地，第三維尺寸，即器件層的厚度可以被改變以便調節設備的物理性能。?

一些方法通過局部沉積并構造厚的層來改變器件層厚度，由此改變物理性能(如質量)。但是，沉積和蝕刻所需的冗長的加工時間使得成本昂貴。此外，眾多步驟會產生光刻問題。?

其他方法從前側產生了SOI層的階梯(SOI：絕緣體上硅(silicon-on-insulator))，該階梯導致了平面度的損失。這會導致，例如光刻問題，并且不再能輕易實現旋涂抗蝕劑(resist?spin-on)。兩級蝕刻加工(通?過通常為等離子蝕刻工藝的蝕刻來蝕刻各個階梯并暴露設備)控制成本高昂，并且意味著需要雙重掩模。如果不需要把掩模殘留物保留在設備的已加工的器件層上以避免層張力，則很難用雙重抗蝕劑(double-resist)掩模來實現該技術。?