[發(fā)明專利]用于制造針對氫氟酸蝕刻的保護(hù)層的方法、設(shè)置有該保護(hù)層的半導(dǎo)體器件及制造該半導(dǎo)體器件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280063151.0
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN104053626B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·洛薩;R·佩祖托;R·坎佩代利;M·阿茲佩提亞烏爾奎亞;M·珀爾提;L·埃斯波西托
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 王茂華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造針對用氫氟酸(HF)的蝕刻的保護(hù)層的方法、一種配置有保護(hù)層的半導(dǎo)體器件、以及利用該用于制造保護(hù)層的方法來制作該半導(dǎo)體器件。特別地，該半導(dǎo)體器件為MEMS器件，諸如慣性傳感器；并且保護(hù)層適于保護(hù)下面的層免受用于去除在保護(hù)層之上的犧牲層的氫氟酸影響。

背景技術(shù)

在用于半導(dǎo)體器件、微電子器件和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的已知制造技術(shù)中，表面微加工占據(jù)重要位置。通過微加工而制造自立(free-standing)結(jié)構(gòu)包括，在襯底上形成與犧牲層部分地重疊的結(jié)構(gòu)層。隨后的選擇性蝕刻使得暴露于蝕刻溶液的犧牲層能夠被去除以釋放結(jié)構(gòu)層并且形成自立結(jié)構(gòu)。

圖1-圖6根據(jù)已知工藝示出了慣性傳感器1(特別是陀螺儀)的制造步驟。具體而言，示出了這樣一種工藝，其用于在硅襯底上方以外延多晶硅(亦稱作“EPIPoly”)形成定子的自立結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子的自立結(jié)構(gòu)，該自立結(jié)構(gòu)容納能夠形成去往和來自自立結(jié)構(gòu)的電接觸的多晶硅的導(dǎo)電條帶。

參照圖1，根據(jù)一種用于制作陀螺儀的已知類型的制造方法，提供硅襯底1。然后通過例如熱生長，形成氧化硅支撐層2。該支撐層2也稱作持久或場氧化層，并且具有在2和3μm之間的近似厚度。支撐層2具有支撐上面的結(jié)構(gòu)(在隨后的步驟中形成)的功能，并且能夠減少在這些上面的結(jié)構(gòu)和下面的襯底1之間的寄生電容。

在支撐層2之上形成摻雜多晶硅(例如為N型)的層，隨后蝕刻該摻雜多晶硅層以去除多晶硅的選擇的部分并且形成電接觸區(qū)域4a、4b。電接觸區(qū)域4a、4b為導(dǎo)電條帶；并且形成電互連，如將在隨后的制造步驟中進(jìn)一步闡釋。用于形成電接觸區(qū)域4a、4b的、對多晶硅層的蝕刻是選擇性的，并且并不去除支撐層2的部分。如前文所提及的，支撐層2具有將電接觸區(qū)域4a、4b與襯底1電絕緣并且減少在襯底1上的寄生電容的功能。

然后，圖2，在支撐層2和電接觸區(qū)域4a、4b之上形成氧化硅的犧牲層6。通過光刻步驟和隨后的蝕刻，從下面的電接觸區(qū)域4a、4b之上去除犧牲層6的部分，從而形成朝著電接觸區(qū)域4a、4b延伸的多個溝槽8，以便暴露電接觸區(qū)域4a、4b的相應(yīng)的表面部分。特別地，在電接觸區(qū)域4b之上形成兩個溝槽8。

在圖2中的步驟期間還形成溝槽9，該溝槽9延伸穿過犧牲層6和支撐層2，直至到達(dá)襯底1的上表面并且暴露該上表面。在隨后的制造步驟中，這一溝槽提供用于形成與襯底1電接觸的接地端子的通道。

然后，圖3，在犧牲層6之上以及溝槽8、9中形成(例如外延多晶硅(“EPIPoly”)的)結(jié)構(gòu)層10，其在溝槽8中延伸以制作與電接觸區(qū)域4a、4b的電接觸，并且在溝槽9中延伸以制作與襯底1的電接觸。可以按需要處理結(jié)構(gòu)層10，以形成具有期望構(gòu)造的結(jié)構(gòu)。

在圖4中，選擇性地蝕刻結(jié)構(gòu)層10，以形成可在一個或多個方向上移動的自立結(jié)構(gòu)(定子11和轉(zhuǎn)子12)、可以為容納定子11和轉(zhuǎn)子12的腔室14定界的側(cè)壁13、以及在腔室14的外部的電接觸端子15(在圖4中僅示出了一個電接觸端子15(“焊盤”))。

然而應(yīng)注意到，在制造步驟中定子11和轉(zhuǎn)子12仍被約束至下面的犧牲層6，并且因此不能自由移動。在定子11和轉(zhuǎn)子12的結(jié)構(gòu)中還形成通孔18以使得能夠在隨后的制造步驟中去除犧牲層6，從而使定子11和轉(zhuǎn)子12部分地懸浮。在圖5中示出了該工藝步驟，其中通過去除犧牲層6的在定子11和轉(zhuǎn)子12之下延伸的部分而使得定子11和轉(zhuǎn)子12自立。定子11和轉(zhuǎn)子12的在圖4中延伸至溝槽8中的部分形成在圖5中的用于定子11和轉(zhuǎn)子12的相應(yīng)的支撐基部16、17。這些支撐基部16、17也與下面的電接觸區(qū)域4a、4b電接觸。

如在圖5中可以注意到的，在部分側(cè)壁13之下保留部分犧牲層6，以支撐它們并且保證側(cè)壁與電接觸區(qū)域4b的充足的電絕緣。

此外，為了在制造步驟結(jié)束保護(hù)電接觸區(qū)域4b的保持暴露于外部環(huán)境的部分，執(zhí)行氮化硅(SiN)沉積步驟以覆蓋并且保護(hù)電接觸區(qū)域4b(保護(hù)層16在圖5中可見)。

最后，圖6，通過布置在側(cè)壁13上并且與側(cè)壁13接觸的帽件19，而完成慣性傳感器的制造(本文中例如為陀螺儀)。帽件19和側(cè)壁通過焊接材料20彼此耦合，該焊接材料20根據(jù)需要為導(dǎo)電或絕緣類型的。以這種方式，腔室14被絕緣以保護(hù)定子11和轉(zhuǎn)子12以及一般所有未在本文中詳細(xì)示出的形成陀螺儀的元件(可動部件和固定部件)。如所提及的，在腔室14外部有電接觸端子15，該電接觸端子15電連接至相應(yīng)的電接觸區(qū)域4a、4b，以從/向定子11和轉(zhuǎn)子12接收/饋送電信號。