微机电结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种微机电结构及其制作方法。该微机电结构的制作方法，包含首先提供一基底包含一逻辑元件区和一微机电元件区，接着形成一逻辑元件于逻辑元件区，之后全面形成一含氮材料层覆盖逻辑元件区和微机电元件区，然后移除位于微机电元件区内的部分的含氮材料层以在含氮材料层上定义出至少一退缩区域，在形成退缩区域之后，形成至少一介电层覆盖逻辑元件区和微机电元件区，并且介电层填入退缩区域，接续蚀刻位于微机电元件区的部分的介电层以形成至少一孔洞穿透介电层，其中退缩区域环绕孔洞，最后蚀刻基底以形成一腔室。

MEMS structure and manufacturing method thereof

The invention discloses a micro electro mechanical structure and a manufacturing method thereof. The manufacturing method of MEMS structure, comprising providing a substrate comprising a first logic element area and a micro electromechanical component, then forming a logic element in the logic element area, after fully formed a nitrogen-containing material layer covers the logic element region and MEMS devices, and then remove the part in MEMS devices in the region nitrogen to nitrogen in the material layer material layer defining at least a retreat area, after the formation of the retreat area, forming at least one dielectric layer covering the logic element region and MEMS devices, and a dielectric layer in the back area, after etching part of the dielectric layer is located in the area of MEMS components to form at least one hole through the dielectric layer, wherein the back region around the hole, finally etching the substrate to form a cavity.

【技术实现步骤摘要】
微机电结构及其制作方法
本专利技术涉及一种微机电结构及其制作方法，特别是涉及一种具有退缩区域的微机电结构及其制作方法。
技术介绍
微机电元件是一种在微小化的封装结构中所制作的微型电子机械元件，其制造的技术十分类似于制造集成电路的技术，但微机电元件与其周遭环境互动的方式则多于传统的集成电路，例如力学、光学或磁力上的互动。微机电系统元件包括加速度计、开关、电容器、感应器、麦克风等极小的电子机械元件。采用微机电技术所制造的微机电元件具有许多优点。举例来说，以微机电技术制造的微机电加速度计具有重量轻以及体积小等特性。然而传统制作工艺中，在制作微机电元件的腔室时，蚀刻剂会蚀刻掉非预定蚀刻的元件，形成不预期的空隙，并且造成元件的毁损。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种新的微机电结构的制作方法，以避免上述问题。根据本专利技术的一优选实施例，本专利技术的一种微机电结构的制作方法，包含首先提供一基底包含一逻辑元件区和一微机电元件区，接着形成一逻辑元件于逻辑元件区，之后全面形成一含氮材料层覆盖逻辑元件区和微机电元件区，然后移除位于微机电元件区内的部分的含氮材料层以在含氮材料层上定义出至少一退缩区域，在形成退缩区域之后，形成至少一介电层覆盖逻辑元件区和微机电元件区，并且介电层填入退缩区域，接续蚀刻位于微机电元件区的部分的介电层以形成至少一孔洞穿透介电层，其中退缩区域环绕孔洞，最后蚀刻基底以形成一腔室，腔室和孔洞构成微机电结构的一共振腔室。根据本专利技术的一优选实施例，一种微机电结构，包含一基底，基底包含一逻辑元件区和一微机电元件区，一逻辑元件设置于逻辑元件区，一含氮材料层覆盖逻辑元件、逻辑元件区和微机电元件区，其中位于微机电元件区内的含氮材料层定义出至少一退缩区域，退缩区域内没有含氮材料层，一介电层覆盖逻辑元件区和微机电元件区，并且介电层填入退缩区域，至少一孔洞位于微机电元件区内的介电层中，其中退缩区域环绕孔洞以及一腔室位于基底的微机电元件区内，腔室和孔洞构成微机电结构的一共振腔室。附图说明图1至图6为本专利技术的第一实施例所绘示的微机电结构的制作方法的示意图；其中：图3A为图3B中的蚀刻停止层和退缩区域的相对位置的上视图；图5A绘示的图5B和图6中的蚀刻停止层、退缩区域和孔洞的相对位置的上视图；图7为本专利技术的第二实施例所绘示的微机电结构的制作方法的示意图。主要元件符号说明10基底12浅沟槽隔离14逻辑元件16微机电元件18蚀刻停止层20图案化光致抗蚀剂22退缩区域24介电层26金属层间介电层28金属电路30保护层32孔洞34末端36腔室38共振腔室40盖层42空隙44/46开口50微机电结构60微机电结构321侧壁具体实施方式图1至图6为依据本专利技术的第一实施例所绘示的微机电结构的制作方法的示意图。如图1所示，首先提供一基底10，基底10划分为一微机电元件区A和二逻辑元件区B，逻辑元件区B可以位于微机电元件区A的两侧，基底10可以为一硅基底、一锗基底、一砷化镓基底、一硅锗基底、一磷化铟基底、一氮化镓基底、一碳化硅基底或是其它半导体基底，在本专利技术的实施例中，基底10优选为硅基底。在微机电元件区A的基底10上可设置有一浅沟槽隔离12，浅沟槽隔离12可延伸至逻辑元件区B。接着形成一逻辑元件14，例如一晶体管于逻辑元件区B，并且形成至少一微机电元件16于微机电元件区A，晶体管可以包含一多晶硅栅极电极，微机电元件16中也可以包含多晶硅，在图1中绘示的微机电元件16为4个，但仅为举例之用，微机电元件16的个数可以视产品的需要调整。然后全面形成一蚀刻停止层18顺应地覆盖微机电元件区A和逻辑元件区B，详细来说，蚀刻停止层18覆盖基底10、逻辑元件14和微机电元件16。蚀刻停止层18优选为氮化硅，但不限于此，蚀刻停止层18可以为其它含氮材料层。此外蚀刻停止层18可以为复合材料层，但至少包含一含氮材料层，举例而言，蚀刻停止层18可以为氮化硅和氧化硅的复合结构。另外，蚀刻停止层18还可以选择性包含有应力。如图2所示，形成一图案化光致抗蚀剂20覆盖蚀刻停止层18，由图案化光致抗蚀剂20曝露出位于微机电元件区A的部分的蚀刻停止层18。请参阅图3A和图3B，图3A为图3B中的蚀刻停止层和退缩区域的相对位置的上视图，在图案化光致抗蚀剂20形成之后，利用图案化光致抗蚀剂20为掩模移除曝露的蚀刻停止层18中的含氮材料层，以在蚀刻停止层18上定义出至少一个退缩区域22。换句话说，退缩区域22为利用移除部分的蚀刻停止层18所定义出来的区域，也就是在蚀刻停止层18中所形成的凹槽，所以在退缩区域22中不会有含氮材料层。详细来说，若是蚀刻停止层18为单层结构，例如为单层的氮化硅，在退缩区域22中就不会有任何的蚀刻停止层；若是蚀刻停止层18为复合层，由含氮材料层和非含氮材料层组合而成，例如为氮化硅和氧化硅的复合结构，在退缩区域22中还会剩下非含氮材料层的蚀刻停止层，在本例中也就是氧化硅。在退缩区域22形成之后，将图案化光致抗蚀剂20移除，另外，移除蚀刻停止层18的方式可以为干蚀刻或湿蚀刻。此外在本实施例中以蚀刻停止层18为单层结构为例。如图4所示，同时在微机电元件区A和逻辑元件区B上形成至少一介电层24、多个金属层间介电层26和多个金属电路28于逻辑元件区B和微机电元件区A，介电层24位于金属层间介电层26下方，金属电路28位于金属层间介电层26和介电层24内。金属层间介电层26和介电层24优选氧化硅。另外，介电层24填满退缩区域22并且接触蚀刻停止层18。然后在最上层的金属层间介电层26上选择性形成一保护层30，保护层30优选为氧化硅。请参阅图5A和图5B，图5A为图5B中的蚀刻停止层、退缩区域和孔洞的相对位置的上视图。如图5B所示，首先移除部分的保护层30，使得在微机电元件区A的最上层的金属层间介电层26曝露出来，并且在逻辑元件区B的部分最上层的金属层间介电层26也曝露出来，接着形成一掩模层(图未示)曝露覆盖微机电元件区B内曝露出的金属层间介电层26，然后蚀刻在逻辑元件区A内曝露出的金属层间介电层26，使得位于金属层间介电层26内的金属电路28曝露出来，之后移除掩模层。接续以另一掩模层(图未示)覆盖逻辑元件区B，并曝露出微机电元件区A，然后蚀刻位于微机电元件区A的金属层间介电层26、金属电路28和介电层24以形成至少一孔洞32穿透金属层间介电层26、金属电路28和介电层24，孔洞32的个数可以如图5A和图5B所示的为4个，但依据需求不同也可以变化成其它个数。请同时参阅图5A和图5B，值得注意的是本专利技术特别设计了退缩区域22和孔洞32的相对位置：退缩区域22环绕并且重叠孔洞32，详细来说孔洞32具有一末端34位于填入退缩区域22的介电层26中，并且末端34完全位于退缩区域22中并且重叠部分的退缩区域22，另外，未和末端34重叠的退缩区域22则是环绕末端34。前述的相对位置其目的在于使孔洞32的周围没有任何的含氮材料层，并且孔洞32具有一侧壁321，没有任何含氮材料层由侧壁321曝露出来。请参阅图6，在孔洞32完成之后由延续孔洞32的末端34接续蚀刻基底10以在基底中形成一腔室36，然后移除覆盖逻辑元件区B的掩模层。若在前面步骤中形成有多个孔洞32，在腔室36形成之后，腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电结构的制作方法，包含：提供一基底包含一逻辑元件区和一微机电元件区；形成一逻辑元件于该逻辑元件区；全面形成一含氮材料层覆盖该逻辑元件区和该微机电元件区；移除位于该微机电元件区内的部分的该含氮材料层以在该含氮材料层上定义出至少一退缩区域；在形成该退缩区域之后，形成至少一介电层覆盖该逻辑元件区和该微机电元件区，并且该介电层填入该退缩区域；蚀刻位于该微机电元件区的部分的该介电层以形成至少一孔洞穿透该介电层，其中该退缩区域环绕该孔洞；以及蚀刻该基底以形成一腔室，该腔室和该孔洞构成该微机电结构的一共振腔室。

【技术特征摘要】
1.一种微机电结构的制作方法，包含：提供一基底包含一逻辑元件区和一微机电元件区；形成一逻辑元件于该逻辑元件区；全面形成一含氮材料层覆盖该逻辑元件区和该微机电元件区；移除位于该微机电元件区内的部分的该含氮材料层以在该含氮材料层上定义出至少一退缩区域；在形成该退缩区域之后，形成至少一介电层覆盖该逻辑元件区和该微机电元件区，并且该介电层填入该退缩区域；蚀刻位于该微机电元件区的部分的该介电层以形成至少一孔洞穿透该介电层，其中该退缩区域环绕该孔洞；以及蚀刻该基底以形成一腔室，该腔室和该孔洞构成该微机电结构的一共振腔室。2.如权利要求1所述的微机电结构的制作方法，其中该含氮材料层为氮化硅，该含氮材料层为一蚀刻停止层。3.如权利要求1所述的微机电结构的制作方法，其中该逻辑元件为一晶体管，该晶体管具有一多晶硅栅极电极。4.如权利要求1所述的微机电结构的制作方法，其中该孔洞具有一末端位于填入该退缩区域的该介电层中，该末端完全位于该退缩区域中。5.如权利要求4所述的微机电结构的制作方法，其中部分该退缩区域重叠该末端，并且部分该退缩区域环绕该末端。6.如权利要求1所述的微机电结构的制作方法，其中该基底为硅基底，并且该腔室是利用深反应式离子蚀刻制作工艺蚀刻该基底而形成。7.如权利要求1所述的微机电结构的制作方法，在形成该孔洞之前，还包含：形成至少一金属层间介电层和至少一金属电路于该逻辑元件区和该微机电元件区之后，蚀刻位于该微机电元件区的该金属层间介电层、该金属电路和该介电层以形成该孔洞。8.如权利要求1所述的微机电结构的制作方法，其中在该共振腔室中没有...

【专利技术属性】
技术研发人员：林梦嘉，李勇孝，陈翁宜，李世伟，刘崇显，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71