电子器件的制造方法和电子器件技术

一种微机电系统（ＭＥＭＳ）器件的制造方法，包括在衬底（１４）上提供基层（１０）和机械层（１２），在基层（１０）和机械层（１２）之间提供牺牲层（１６），在牺牲层（１６）和衬底（１４）之间提供蚀刻停止层（１８），以及借助干法化学蚀刻去除牺牲层（１６），其中利用含氟的等离子体进行干法化学蚀刻，并且该蚀刻停止层（１８）包括基本上不导电的、氟化学剂惰性材料，如ＨｆＯ↓［２］、ＺｒＯ↓［２］、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］或ＴｉＯ↓［２］。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括微机电系统(MEMS)元件的电子器件的制造方法，该微机电系统(MEMS)元件包括第一和第二电极，第二电极可朝着第一电极移动以及可从第一电极移动，其方法包括步骤在衬底的第一侧提供导电材料的基层，在基层中限定了第一电极和接触垫；提供牺牲层，其至少覆盖基层中的第一电极，但使接触垫至少部分露出；在牺牲层的顶部上提供导电材料的机械层，所述机械层机械地连接至基层中的接触垫，以及借助干法化学蚀刻来去除所述牺牲层。本专利技术还涉及一种包括衬底的第一侧的微机电系统(MEMS)元件的电子器件，其MEMS元件包括第一和第二电极，该第二电极可朝着闭合和开放位置之间的第一电极移动和从该第一电极移动，且通过其开放位置的空气隙与第一电极隔离开。
技术介绍
微机电系统(MEMS)涉及微型传感器和致动器的集合，其在微电路控制下会对环境改变作出反应。MEMS集成到传统的射频(RF)电路中产生系统优良的性能水平和低的制造成本。将基于MEMS的制造技术组合到微波和毫米波系统中将可变的路由提供给具有MEMS致动器、天线、开关和电容器的器件。总系统以增加的带宽和增加的辐射效率、缩小的功耗运行，且对于在无线个人通信器件的扩展区内实施具有相当大的范围。MEMS元件包括第一和第二电极，其第二电极可朝着开放位置和闭合位置之间的第一电极移动和可从该第一电极移动，其中开放位置是第一和第二电极之间的空气隙。电介质层可存在于第一电极的顶部上。这导致在其闭合位置第一电极没有与第二电极进行电接触的事实，但与第二电极形成了电容器。如果非常希望的话，其它的电极还可提供有电介质层或原生氧化物。第二电极必须可移动但仍并入机械稳定的结构的事实会导致器件通常具有足够厚度和机械稳定性的机械层的事实。第二可移动的电极可提供在机械层中，但这不是必要的。其还可提供在梁和第一电极之间的附加中间层中。特别地，最近的实验显示出除了存在于中间电极层中的第二电极外，在机械层中制造具有第三电极的MEMS元件是有利的。于是第二电极不仅可朝着第一电极移动，而且可朝着第三电极移动。表面微机械加工是制造MEMS的常见方法，且在图的图1中示意性地示出了用于表面微机械加工的处理序列。在衬底14上沉积和构造基层10、牺牲层16和梁或机械层12。通过蚀刻牺牲层16使梁层(beam layer)12是独立式的。这意味着该梁层具有没有被衬底支撑的较大面积。然后该梁层经由支撑体至基层中的一个或多个接触垫被支撑。这种支撑体可存在于梁层下面，但还或多或少位于梁层的侧面。如果梁层具有桥状或膜片状结构，则尤其存在后一可选方案，且提供更好的弹性用于向着梁层垂直移动。如同在该情况下梁层可以是导电的，其中接触垫也是电接触垫。然而，这不是必要的。在该实施例中，第二电极限定在机械层12中，且第一电极限定在基层中。在上述序列中的关键处理步骤是蚀刻牺牲层，且用于蚀刻该层的蚀刻剂理想地应当满足几个标准不应当蚀刻梁层和基层；蚀刻之后不应当导致第二电极粘贴到衬底上；以及应当导致第二电极在其最终位置之间可移动，而没有来自未被去除的牺牲层部分的任何机械阻力。具有它们的牺牲层蚀刻剂的材料的几种MEMS系统是公知的。最常见的系统是利用由Si组成的梁层和基层(12、10)在HF溶液中湿法化学蚀刻SiO2牺牲层。然而，公知系统的主要缺点是，作为在HF蚀刻之后干燥衬底期间毛细管力的结果，独立式层12易于粘贴到基层上。不具有该缺陷的另一类型的系统是其中的蚀刻剂由气体或等离子体而不是由液体组成。这种类型的系统称为干法化学蚀刻。这种类型的公知系统对于牺牲层蚀刻使用O2等离子体。在该情况下，牺牲层由聚合物组成，基层和机械层包括金属。另外可以暴露出衬底、和衬底上或基层上的任意电介质层。然而，该系统的缺陷是聚合物牺牲层限制了梁层的处理自由。由于聚合物在高温(200-300℃)处易于流动和/或除气，于是限制了梁层的处理温度。这显著地限制了用于机械层的材料的选择。此外，对于构造层使用聚合物在常见的IC工艺中是非标准的。如果必须仅局部地去除牺牲层，则该限制是特别成问题的。适当地，机械层还可用作互连，且可能地，其它元件如电感器和电容器存在于该器件中。它们从MEMS元件横向地移动，但限定在相同层中。机械层在其中具有互连层的功能，且具有微米或者甚至毫米数量级尺寸的互连或线圈不应该在没有足够的支撑的情况下悬挂在空气中。为了仅局部地去除牺牲层，其上的部分必须由保护层如光致抗蚀剂保护。然而，光致抗蚀剂是聚合物层，而且去除聚合物牺牲层的蚀刻剂也易于去除聚合物层。
技术实现思路
因此本专利技术的一个目的在于提供一种在开头段中所提到类型的方法，其中可仅局部地去除牺牲层。实现该目的在于，在衬底和基层之间的衬底的第一侧提供电绝缘和氟化学剂惰性材料的蚀刻停止层，并且使用含氟的等离子体来进行干法化学蚀刻。氟化学剂能去除牺牲层，而具有给牺牲层提供入口的窗口的任何光致抗蚀剂保护牺牲层的其它区域。此外，氟化学剂具有各向同性地去除某些材料的优点；因此，可以充分地去除梁层和衬底之间的凹槽，以便该梁层变成独立的。然而氟类型化学剂的缺点是过于易反应且去除除了牺牲层外的其它层。特别地，发现了由于表面处氧化层的蚀刻，出现了底部蚀刻(underetch)基层中的电极且因此不再充分地起作用的问题。克服了该缺点，原因在于使用了蚀刻停止层。本专利技术的优点在于改善了衬底上的机械层的支撑。事实上，其支撑不仅是机械层与基层的垂直互连。它还是未被去除的部分牺牲层。事实上，凹槽中机械层和基层之间的间隙最好是空腔。其另一优点在于，未被去除的部分牺牲层用作MEMS元件的化学保护层。干法蚀刻工艺的另一优点在于，相比于任何湿法化学蚀刻工艺，基本上减少了第二可移动电极与第一电极的任何粘接。理解的是，机械层一般包括梁状的自由式结构。该梁层可以是由一侧、两侧(由此具有桥状结构)或许多侧(由此具有膜片状结构)上的支撑体的载体。该梁层可包括第二电极，但这不是必要的。看起来尤其适合于在中间金属层中限定第二电极，其中梁层用作该第二电极的互连，或用作第三电极、或可能是用作此二者。在优选的实施例中，牺牲层包括无机材料。这与元件的封装有关。RF MEMS元件需要被密封地封装，以便防止对梁移动的任何干扰影响。一般利用焊料或任何其它金属的环来进行该密封封装，其在回流炉中充分地连接。在这种回流工艺中使用的温度对许多的聚合物牺牲层有害。可在处理后直接进行该封装；然而，它可在由另一公司操作的分离装配厂中很好地进行。在另一实施例中，该器件进一步包括薄膜电容器，具有第一和第二电极和中间电介质，其中第一电极限定在基层中，且牺牲层用作电介质。如清楚的，在该情况下对于仅局部地去除牺牲层很重要。此外对于稳定牺牲层足以耐受在另一处理期间且尤其是在封装期间使用的任意温度步骤是很重要的。而且，必须选择牺牲层以具有足够的介电性能。为此合适的材料例如包括氮化硅(尤其是如用PECVD沉积的)、氧化硅、氧化钽。在另一优选实施例中，蚀刻停止层位于第一电极和衬底之间。这具有许多优点首先，为了能垂直互连和使用MEMS元件作为开关，不需要构造蚀刻停止层。其次，能使用用于需要比底电极允许更高的沉积或固化温度的蚀刻停止层的材料。第三，蚀刻停止层的任意介电性能不会影响任何的电容器特性。为了完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括微机电系统（ＭＥＭＳ）元件的电子器件的制造方法，该ＭＥＭＳ元件包括第一和第二电极，该第二电极可朝着第一电极移动和可从第一电极移动，其方法包括步骤：在衬底（１４）的第一侧提供电绝缘材料的蚀刻停止层（１８）；在衬底（１４）的第一侧提供导电材料的基层（１０），在基层中限定了第一电极；提供牺牲层（１６），其至少覆盖在基层（１０）中的第一电极；在牺牲层（１６）的顶部上提供导电材料的机械层（１２），所述机械层（１２）机械地连接至衬底（１０）；在机械层（１２）的顶部上提供掩模（２０），其包括到牺牲层（１６）的至少一个窗口（２１），以及借助干法化学蚀刻去除所述牺牲层（１６）的选择区，以便第二电极可朝着第一电极移动和可从第一电极移动，其中使用含氟的等离子体进行所述干法化学蚀刻，且蚀刻停止层（１８）包括基本上不导电的、氟化学剂惰性材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JTM范比克，MJE乌勒奈尔斯，
申请(专利权)人：爱普科斯公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]