[發明專利]微電子構件和相應的制造方法

有效

• 申請號: 201310583569.0
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103663359B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: C·舍林;A·法伊
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/00;B81B3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 梁冰,楊國治

技術領域

本發明涉及微電子構件和相應的制造方法。

背景技術

微機械傳感器，例如慣性傳感器，主要借助于電容或壓阻轉換器實現。很久以來在文獻中就報道了所謂移動柵慣性傳感器，然而時至今日在市場上仍未見到這種類型的傳感器。一個原因在于該種轉換元件的制造類型，尤其是適當的犧牲層工藝的制備和帶有適當的在機械上或熱機械上良好確定的特性的CMOS層的可用性。

通常在微機械學中使用氧化硅作為犧牲層。然而，在移動柵慣性傳感器中，溝道區和源/漏觸點是敞開的并且不受保護，因為在去除犧牲層時還強制地去除了薄的柵極氧化物。因此，這時溝道區的層不受保護地外露（frei），就像源區/漏區和溝道區之間的pn結一樣。結果產生了干擾場效應晶體管的工作區或引起漂移和噪音以及使傳感器元件不可靠的表面狀態。

EP 0 990 911 Al描述了一種基于場效應的微機械傳感器及其應用，其中，一個柵區相對于源區和漏區可移動。

US 2009/0317930 Al描述了一種借助于異構的犧牲層制造帶有可偏轉元件的結構的方法。

US 2011/0265574 Al描述了一個帶有微機械功能元件和CMOS裝置的系統。

DE 10 2009 029 217 Al描述了一種帶有場效應晶體管的慣性傳感器，其中，構造和布置成使得柵極電極固定，而溝道區可移動。

發明內容

本發明提出一種微電子構件和相應的制造方法。

按照本發明的制造方法允許成本低廉地制造一集成的微機械傳感器。尤其可以產生帶有良好定義的覆層特性的MEMS傳感元件。該制造過程描述一個基本上封閉的硅表面。

尤其使得例如由單晶硅制造耐用的機械的MEMS構件成為可能。其與CMOS層中的應力不具有關系或僅具有很小的相關性，并顯示出一定義的溫度相關性。不需要厚的MEMS層的昂貴的沉積或轉移鍵合（Transferbonden）。因此，可以以較高的質量表面密度成本低廉地實現厚的功能層。周圍封閉的硅表面可供電路工藝使用。

質量裝置或慣性質量可以具有一較高的質量密度，因為不需要針對掏蝕（Unter?tzung）的犧牲層腐蝕孔。優選的擴展方案是從屬權項的主題。

本發明所基于的想法是，MEMS構件作為轉換元件具有一晶體管，其中，該晶體管的溝道區、源區和漏區集成在一以質量裝置為的形式的可移動的機械功能單元中，其中，所述柵區懸掛在印制電路系統上，更確切地說，使得所述柵區在偏轉的質量裝置的情況下保持固定。

可移動的機械功能單元與其周圍的機械去耦是通過相對于所述印制電路系統或相對于處于其下面的襯底的各間隙來實現的。這些間隙側部地只通過一機械柔性連接和集成于其上的引線來過度張緊（überspannt）。

所述印制電路系統和所述可移動的機械功能單元之間的間隙優選通過氧化物層向上和向下加以限制。這樣的氧化物層同時在犧牲層腐蝕期間用作腐蝕停止層，并且用作鈍化層，以避免不希望的表面泄漏電流。

例如，可彈性偏轉的質量裝置可以用來探測諸如加速度和轉動速率等慣性測量參數。

本發明的優點

根據一種優選的實施方式，所述印制電路系統具有多個嵌入到一絕緣層中的印制電路平面，它們通過通孔彼此垂直連接，其中，所述柵區懸掛在所述印制電路平面中的至少一個印制電路平面上。所述柵區在周圍的CMOS層上的機械剛性懸掛，例如，通過金屬連接件在最上面的印制電路平面中實現。這樣的金屬連接件必須在犧牲層腐蝕工藝中進行掏蝕，這必須在其尺寸設計和所述腐蝕孔的尺寸設計時予以考慮。相對于所述犧牲層的一比較大的距離是有利的，因此即使在定向的腐蝕步驟下也可以通過傾斜入射的離子進行一掏蝕，而不需要各向同性的后腐蝕。金屬平面或印制電路系統例如經由一孔柵來負責所述柵區與周圍的CMOS層的剛性連接以及所述柵區的電聯接，此外還作為用于氧化物腐蝕的腐蝕掩膜。

根據另一種優選的實施方式，用于所述漏區和/或源區的電聯接導線在所述質量裝置上面的第一多晶硅層中絕緣地引導，其中，所述漏區和/或源區通過各自的接觸橋與所屬的聯接導線連接。這樣的由多晶硅制成的電聯接導線使得比相應的擴散導線更小的泄漏電流成為可能，其中，絕緣是通過pn-結實現的。此外，多個晶體管可以在以質量裝置為形式的可移動的機械功能單元上進行聯接。

根據另一種優選的實施方式，所述接觸橋布置在絕緣層的相應的孔中。這樣所述接觸橋便可以跟隨所述質量裝置的運動。