用传声器换能器形成的集成电路制造技术

一种集成到集成电路（2000）中的电容性传声器换能器包括固定板（2006）以及形成在该集成电路的互连区域（2004）之中或之上的膜（2012）。一种形成包含电容性传声器换能器的集成电路的工艺包括：蚀刻穿过固定板（2006）到为背侧腔（2014）限定的区域的接入槽（2010）；用牺牲材料填充接入槽；以及从集成电路的背侧去除一部分牺牲材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及集成电路领域。更具体地，本专利技术涉及集成电路中的传声器换能器。
技术介绍
将包括背侧腔的传声器换能器集成到集成电路中已成问题。
技术实现思路
一种集成到集成电路中的电容性传声器换能器包括固定板以及形成在该集成电路的互连区域之中或之上的膜。一种形成该电容性传声器换能器的工艺包括穿过固定板蚀刻接入槽；形成背腔；形成牺牲材料的牺牲填充区域；以及从集成电路的背侧去除一部分牺牲材料。 附图说明参考附图描述示例性实施例，其中图1A-1G是示出根据示例性实施例包括电容性传声器换能器的集成电路的连续加工阶段的横截面图。图2是示出根据示例性实施例包括电容性传声器换能器的集成电路的横截面图。图3A-3D是示出根据示例性实施例包括电容性传声器换能器的集成电路的连续加工阶段的横截面图。图4A-4B是示出根据示例性实施例包括电容性传声器换能器的集成电路的连续加工阶段的横截面图。具体实施例方式在集成电路中形成的电容性传声器换能器包括传声器换能器电容器的固定板；传声器换能器电容器的膜板(本文称为膜)；以及背腔。该膜通过相对于固定板向上和向下移动而响应集成电路上方的周围环境中的声波。背腔是位于固定板和膜之下的开放区域，其延伸穿过集成电路的衬底。可以通过形成集成电路的互联元件的固定板和膜而将电容性传声器换能器集成到集成电路中。可以进一步通过以下方式将电容性传声器换能器集成到集成电路中，即形成穿过固定板的接入槽；形成背腔；形成牺牲材料的牺牲填充区域；以及从集成电路背侧去除一部分牺牲材料。图1A-1G示出根据示例性实施例包括电容性传声器换能器的集成电路的加工阶段。该集成电路可以包括如互补金属氧化物半导体(CMOS)电路等数字电路、模拟电路或者数字电路和模拟电路的组合。该集成电路可以包括以下元件，诸如电感器、电容器、例如用于向电容性传声器换能器供电的电荷泵、如基于结型场效应晶体管(JFET)的放大器等放大器或其他元件。参考图1A，集成电路1000在衬底1002之中和之上形成，衬底1002可以是单晶硅晶片，或者可以是绝缘体上硅(SOI)晶片，或者适于加工集成电路1000的其他材料。集成电路1000包括一个或更多个互连水平层的第一互连区域1004和在衬底1002上方形成的介电层。在当前实施例的一种实现方式中，为电容性传声器换能器限定的传声器换能器范围1006中的第一互连区域1004的顶表面基本无金属互连元件，诸如触点、金属互联线或通孔。在当前实施例的一种实现方式中，传声器换能器范围1006可为100微米至2毫米宽。电容性传声器换能器的固定板1008被形成在第一互连区域1004的顶表面上。在当前实施例的一个实现方式中，固定板1008可以与集成电路1000中的水平互连元件(图IA中未示出)同时形成。在进一步实施例中，固定板1008可以包括铜。在可替换的实施例中，固定板1008可以包括铝或具有铜的铝。腔接入开口 1010被形成在固定板1008中，以容纳在后续加工步骤中形成的腔接入槽。膜终端1012可以形成在第一互连区域1004上方。图IB和IC示出形成集成电路1000中的接入槽的可替换的工艺。参考图1B，在集成电路1000的现有顶表面上形成接入槽光刻胶图案1014，从而限 定接入槽1016的范围。在图IB中所示的当前实施例的实现方式中，接入槽光刻胶图案1014与固定板1018的边缘交叠。在当前实施例的一种实现方式中，接入槽1016可为500纳米至10微米宽，并且为I微米至100微米深。接入槽1016是通过接入槽蚀刻工艺1018形成的例如使用含氟等离子体的反应离子蚀刻(RIE)工艺形成的。可以用于形成接入槽1016的其他工艺诸如激光熔蚀也在当前实施例的范围内。在当前实施例的一种实现方式中，在完成接入槽1016的形成之后，可以通过例如将集成电路1000暴露于含氧等离子体且然后进行湿式清理的方式去除接入槽光刻胶图案1014。参考图1C，在集成电路1000的现有顶表面上形成可替换的接入槽光刻胶图案1020，以限定接入槽1016的范围。在图IC中所示的当前实施例的实现方式中，可替换的接入槽光刻胶图案1020不与固定板1008的边缘交叠。如参考图IB所述的方式形成接入槽1016。参考图1D，腔填充牺牲层1022在固定板1008上形成并延伸到接入槽1016中。可以在后续的加工步骤中去除腔填充牺牲层1022，同时基本不从第一互连区域1004去除材料。在当前实施例的一种实现方式中，腔填充牺牲层1022可以包括有机聚合物，诸如光刻胶、聚酰亚胺或酚醛树脂。在可替换实施例中，腔填充牺牲层1022可以包括硅和氧的化合物，诸如多孔二氧化硅。在进一步的实施例中，腔填充牺牲层1022可以包括另一种无机材料。腔填充牺牲层1022按电容性传声器换能器的固定板1008和膜之间的期望间距确定尺寸。如果存在膜终端1012，则终端通孔1024可以在腔填充牺牲层1022中形成。腔填充牺牲层1022可以可选地被平坦化，从而提供期望的厚度和表面平坦性。在当前实施例的一种实现方式中，可以在腔填充牺牲层1022的顶表面上形成带图案的平坦化缓冲件1026，从而例如在化学机械抛光(CMP)工艺期间提供更均匀的平坦化。带图案的平坦化缓冲件1026可以在平坦化工艺中被完全去除。参考图1E，在腔填充牺牲层1022的顶表面上形成第一膜层1028。在当前实施例的一种实现方式中，第一膜层1028可以与集成电路1000中的互连的衬垫金属兀件(图IE中未示出)同时形成。在进一步的实施例中，第一膜层1028可以包括氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)、钛铝(TiAl)或其组合。在其他实施例中，第一膜层1028可以包括铝或具有铜的铝。在其他实施例中，第一膜层1028可以包括介电材料，诸如氮化硅、氧氮化硅、碳化硅、氮碳化娃或氧碳氮化娃。在一些实施例中，第一膜层1028可由上述材料的组合形成。第一膜层1028可以接触膜终端1012 (如果存在)。第一膜层1028可以包括可选的性能增强部件1030，诸如皱褶或其他应力消除结构，这可以提高电容性传声器换能器对声波的响应力。如果终端通孔1024存在，则第一膜层1028可以在终端通孔1024的侧壁以及膜终端1012的暴露表面上形成。可选的第二膜层1032在第一膜层1028的顶表面上形成。在当前实施例的一种实现方式中，第二膜层1032可以与集成电路1000中的互连的元件(图IE中未示出)同时形成。如果终端通孔1024存在，则第二膜层1032可以在终端通孔1024中形成。在进一步的实施例中，第二膜层1032可以包括铜。在可替换实施例中，第二膜层1032可以包括铝或者具有铜的铝。在当前实施例的一种实现方式中，第二膜层1032的横向边缘不延伸到第一膜层1028的横向边缘。压力均等化孔1034可以在第一膜层1028中形成和/或穿过组合的第一膜层1028和第二膜层1032形成，例如通过与图案化第一膜层1028和/或第二膜层1032的范围同时图案化压力均等化孔1034的范围来实现。 在形成第一膜层1028和第二膜层1032 (如果存在)之后，在第一膜层1028和第二膜层1032上方形成牺牲保护层1036。牺牲保护层1036包括牺牲材料，其能够在后续的加工步骤中被去除，同时基本不从第一膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.31 US 61/291,760;2010.12.16 US 12/969,7841.一种包括电容性传声器换能器的集成电路，其包括 衬底； 形成在所述衬底的顶表面上的第一互连区域； 形成在所述第一互连区域的顶表面上的固定板； 第一膜层，其形成在所述固定板上方，以便在所述第一膜层和所述固定板之间存在传声器换能器腔； 形成在所述衬底中的背侧腔，其延伸至所述衬底的底表面；以及接入槽，其穿过所述第一互连区域进入所述衬底形成，以便所述接入槽连接所述传声器换能器腔和所述背侧腔。2.根据权利要求I所述的集成电路，其中所述第一膜层与所述集成电路中的互连的衬垫金属元件同时形成。3.根据权利要求I所述的集成电路，其中所述第一膜层包括从由氮化钽、氮化钛、钛铝、铝、具有铜的铝、氮化硅、氧氮化硅、碳化硅、氮碳化硅以及氧氮碳化硅组成的组中选择的材料。4.根据权利要求I所述的集成电路，其中所述第一膜层包括应力消除结构。5.根据权利要求I所述的集成电路，其还包括在所述第一膜层的顶表面上形成的第二膜层，使得所述第二膜层的横向边缘不延伸到所述第一膜层的横向边缘。6.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述第二膜层与所述集成电路中的互连的元件同时形成。7.根据权利要求6所述的集成电路，其中所述第二膜层从由铜、铝、以及具有铜的铝组成的组中选择。8.根据权利要求I所述的集成电路，其中所述固定板与所述集成电路中的互连的元件同时形成。9.根据权利要求I所述的集成电路，其中 所述衬底包括基础层、在所述基础层上形成的蚀刻终止层以及在所述蚀刻终止层上形成的顶层； 所述背侧腔延伸穿过所述基础层；以及 所述接入槽延伸穿过所述顶层。10.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·丹尼森，B·E·古德林，WY·施文，L·W·巴伦，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：