包括微机械开关的电子器件制造技术

一种制造包括集成电路器件的电子器件的方法，该集成电路器件具有在一个共同的衬底（２）上提供的微机械开关（１０）和薄膜电路部件（２０）。微机械开关（１０）具有在各自牺牲区上面延伸的接触横梁（１２）。在分配给微机械开关的衬底区中用于形成薄膜电路部件的部件层（５）被用作牺牲区。这使得不同层能够在开关与部件之间共享。可为接触横梁提供辅助的支持层（５０）以保护它们在随后的处理和制造阶段免遭损坏。此支持层的一部分在完成的器件中可被留下附在横梁上以增加强度。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子器件，更具体地是涉及包括微机械开关及其制造方法的集成电路器件。特别但不是唯一地，本专利技术涉及集成电路光敏二极管阵列，具有由相关微机械开关控制的单个光敏二极管的寻址。已经认识到微机械开关可以给出比传统的半导体关开器件如晶体管或二极管更低的导通电阻和更高的断开电阻。已经提出不同类型的用于可移动横梁静电激励或电磁激励以执行开关操作的微机械开关。制造开关横梁的公知方法包括具有合适的机械与电特性的横梁结构在牺牲支持层上的淀积。最终除去牺牲层留下一个腔，横梁在激励信号的作用下向腔中偏移。出现在Proceedings of the IEEE onMicroelectromechanical System，1994年，第97页的文章“Electrostatic Polysilicon microrelays Integrated withMOSFETs”描述了包括横梁的微继电器，该横梁两端由通过二氧化硅牺牲刻蚀获得的横梁中心所限定的一个腔来支撑。这种继电器结构集成在晶体管衬底上，因此说明了微机械器件的IC兼容性。现有的制造包括微机械开关集成电路器件的方法存在的一个问题是由于要将不同的部件集成在器件上而带来的制造过程增长的复杂性。根据本专利技术，提供了一种制造集成电路器件的方法，该器件包括在一个共同衬底上提供的多个微机械开关和多个薄膜电路部件，此方法包括淀积和形成下电极图形，为薄膜电路部件和微机械开关限定底部接触；淀积和形成部件层图形，用于在下电极图形上形成薄膜电路部件，该部件层在分配给微机械开关的衬底区上限定牺牲区并且在分配给薄膜电路部件的衬底区上限定薄膜电路部件；淀积和形成导体层图形以提供上电极图形，上电极图形限定用于薄膜电路部件的顶部接触并且限定用于微机械开关的接触横梁，每个接触横梁延伸于各自的牺牲区上；除去部件层的牺牲区以限定接触横梁与每个微机械开关下电极图形之间的间隔。在本专利技术的方法中，下电级图形和上电极图形在微机械开关和薄膜电路部件之间是共享的，因此减少了形成集成电路器件所需要的额外处理步骤。此外，限定薄膜电路部件的层也担当微机械开关横梁的支撑。用这种方法，部件层区限定了微机械开关的牺牲层，因此薄膜电路部件和开关所需要的处理步骤在最大可能程度上是共享的。薄膜电路部件可包括二极管，例如限定PIN或NIP二极管结构，同时提供有一个覆盖并直接接触二极管结构的上电极层的二极管。这些二极管可由非晶硅层形成，并且获得的二极管开关集成电路器件可限定一个图像传感器的像素。上电极层可被形成图形以在牺牲区限定一个井(well)，因此除去牺牲区之后，一个接触突出部分就限定在接触横梁的下边。这个接触突出部分有助于减小开关的导通电阻。支持层可淀积和形成图形在分配给微机械开关的衬底区中的部件层上，以提供接触横梁的机械支持。这有助于提高横梁的稳定性并且防止在随后的刻蚀过程中或者在集成电路部件的分割与封装过程中横梁的塌陷。牺牲区的除去优选地利用可留下支持层的刻蚀剂完成，因此在最终产品中为接触横梁提供了附加的支撑。根据本专利技术，以集成电路器件形式的电子器件的实施例及其制造方法将借助实例、参考以及显示于附图进行描述，其中附图说明图1示明了制造集成电路二极管结构需要的处理步骤；图2示明了本专利技术用于微机械开关制造的处理步骤，此微机械开关被结合在与图1二极管结构相同的衬底上；图3示明了在衬底一位置作为横向相邻部件的二极管和微机械开关的组合。图4示明了在图像传感器中作为像素元件的组合的光敏二极管与微机械开关的工作；图5示明了根据本专利技术方法制造的图像传感器的电路配置；以及图6示明了制造电子器件的方法在另一实施例中的处理步骤，该电子器件包括在一个共同衬底上的微机械开关和二极管结构。应该理解这些图仅仅是示意性的并且未按比例画出。特别地，某些尺寸如层的厚度或区可能已经被放大而其它尺寸可能已经被缩小。也应该理解遍及图中所使用的相同参考数字是指明相同的或者是类似的部分。本专利技术与微机械开关和其它薄膜电子电路部件在一个共同衬底上的集成有关。特别地，如图3所示，本专利技术提供了一种以集成电路器件形式制造电子器件的方法，其中微机械开关10提供有一个在空隙14中延伸的横梁12，横梁12通过加入的激励信号可选择地活动于空隙14中以使开关闭合。横梁12被淀积牺牲层上，该牺牲层随后要被除去的以形成空隙14。本专利技术提供一种方法，利用该方法由若干层限定的薄膜电路部件20，所述层不仅形成了薄膜电路部件20的结构而且还形成了随后除去的形成空隙14的牺牲层。借助实例，本专利技术将在集成电路图像传感器器件的情况中进行描述，该器件包括一个共同衬底上容纳的光敏二极管和微机械开关。制造过程包括通过光刻技术在一个共同衬底上对不同导体、绝缘体和半导体层的淀积和图形形成。简言之，这种过程是公知的，它已经运用在大面积、薄膜、电子器件的制造中，该电子器件包括在绝缘衬底上容纳的薄膜二极管阵列、薄膜晶体管及类似部件。首先描述形成薄膜光敏二极管器件所需要的制造步骤，参考图1，其示明了形成堆二极管结构所需要的处理步骤。二极管结构本身是一般的传统形式。如图1A所示，在绝缘层2例如玻璃上提供了底部导电接触层4，优选使用金属。底部接触层4可包括使用传统薄膜处理技术进行淀积和图形形成的铬层。如图1B所示，限定所需二极管结构的半导体层5直接在接触层4上进行淀积和图形形成，随后覆盖顶部电极层6并与二极管结构的上表面直接接触。半导体层可由非晶硅形成并可限定例如NIP或PIN结构。因此半导体层5包括三个分开的层，即第一掺杂型的底层、本征层和第二反掺杂型的顶层。顶部接触层可包括ITO，它是透明的因此使得二极管能够响应从上方入射的光。在单个刻蚀步骤中一起形成层5和6的图形以限定二极管结构，如图1B所示。如图1C所示，合适的绝缘材料钝化层7然后被淀积并适当地被形成图形包围二极管结构，以便降低二极管堆边缘的边缘漏电流，同时至少要留下上层6的面积的一个基本部分暴露出来。该层7可包括氮化硅(silicon nitride)，并可再次用传统的技术进行淀积和图形形成。最后，如图1D所示，顶部接触层8被淀积并形成图形以限定二极管结构顶部电极的顶接触极。该层8在钝化层7的表面上延伸以直接电接触上电极6曝露的表面。这包括一金属层，并且将从下面明显看出，该层的特性，即构成、厚度等可通过考虑微机械开关的机械与电要求来选择。图1D示明了一种完成的二极管结构，它与其它同时形成的二极管结构一起为微机械开关在一个共同衬底上的集成提供薄膜电路部件20。应该明白用于淀积不同的层并形成图形的技术与传统用于在绝缘衬底上制造薄膜电子器件以生产大面积电子器件的技术一样是公知的类型，并且典型地使用例如CVD方法或类似方法进行层的淀积以及随后通过光刻方法形成图形。同样地在此无需详细描述这些方法。图2示明了当微机械开关要提供在与图1二极管相同的衬底上时，制造这种微机械开关的处理步骤。在图2步骤A、B和D中进行的层淀积和图形形成对应于在图1步骤A、B和D中的层淀积和图形形成，因此涉及该相同层的淀积和图形形成过程能够使得二极管和开关以适当的互连一起方便地同时被制成。如图2A所示，构成底部接触层4的淀积金属层也被形成图形以限定微机械开关相互隔开的开关接触16A、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造集成电路器件的方法，该器件包括在一个共同的衬底上提供的多个微机械开关和多个薄膜电路部件，该方法包括：淀积和形成下电极图形，该下电极图形为薄膜电路部件和微机械开关限定底部接触；淀积和形成部件层图形，用于在下电极图形上面形成薄膜 电路部件，该部件层在分配给微机械开关的衬底区上面限定牺牲区并且在分配给薄膜电路部件的衬底区上面限定薄膜电路部件；淀积和形成导体层图形以提供上电极图形，该上电极图形为薄膜电路部件限定顶部接触并为微机械开关限定接触横梁，每个接触横梁在各自的 牺牲区上面延伸；除去部件层的牺牲区以限定每个微机械开关的接触横梁与下电极图形之间的间隔。

【技术特征摘要】
GB 2000-2-4 0002445.5;GB 1999-12-10 9929133.81.一种制造集成电路器件的方法，该器件包括在一个共同的衬底上提供的多个微机械开关和多个薄膜电路部件，该方法包括淀积和形成下电极图形，该下电极图形为薄膜电路部件和微机械开关限定底部接触；淀积和形成部件层图形，用于在下电极图形上面形成薄膜电路部件，该部件层在分配给微机械开关的衬底区上面限定牺牲区并且在分配给薄膜电路部件的衬底区上面限定薄膜电路部件；淀积和形成导体层图形以提供上电极图形，该上电极图形为薄膜电路部件限定顶部接触并为微机械开关限定接触横梁，每个接触横梁在各自的牺牲区上面延伸；除去部件层的牺牲区以限定每个微机械开关的接触横梁与下电极图形之间的间隔。2.如权利要求1中的方法，其中所述薄膜电路部件包括二极管。3.如权利要求1或2的方法，其中部件层限定PIN或NIP二极管结构和上电极层。4.如权利要求3的方法，其中淀积非晶硅层以限定二极管结构。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：ID弗伦克，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]