一种采用低温工艺形成电学隔离区方法、单片集成方法及芯片，其首先采用湿法腐蚀、等离子干法刻蚀或深槽反应离子刻蚀法将一绝缘硅基片具有的器件层相应部分腐蚀以形成相应隔离槽，并由隔离槽将基片分隔为多个电学隔离区，接着再在器件层上采用低于４００℃的低温工艺生成一绝缘介质层，并使处于隔离槽位置处的绝缘介质层表面平坦，然后再在需要电学连接的各电学隔离区的绝缘介质层相应位置采用湿法腐蚀或干法刻蚀法形成相应连接孔，最后在绝缘介质层上淀积一金属层，并进行必要刻蚀后形成将各连接孔进行相应金属互连的金属连接线，进而实现相应各电学隔离区的必要电学连接，由此可实现将ＭＥＭＳ与集成电路器件的集成。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在绝缘硅基片(SOI)上采用低温工艺形成电学隔 离区的方法、在 绝缘硅基片上采用低温工艺形成电学隔离区而将微机电器件与集成电路器件单片集成的 方法、以及在绝缘硅基片上采用低温工艺形成电学隔离区而形成的微机电器件与集成电路 器件单片集成芯片。
技术介绍
微机电系统(MEMS)是近年来高速发展的一项高新技术，它采用先进的半导体制 备工艺，来实现MEMS器件的批量制备。与传统制作技术相比，MEMS技术制作的器件在体积、 功耗、重量以及价格等方面有十分明显的优势。目前，MEMS器件和集成电路(IC)通常由不同的厂商依其各自的制备流程在不同 的基片上独立完成器件制作，然后再混合封装完成集成化以得到相应的完整系统。该种方 法好处是制备工艺难度小，MEMS器件设计和制备可以单独优化，因此该种方法在很多领域 得到了广泛应用，例如压阻型传感器等。然而对于某些易受干扰的应用，例如高阻抗输出的 压电和电容等类型的传感器，将MEMS器件和集成电路单片集成更有优势，可有效降低干扰 噪声影响及显著提高器件整体性能。实现MEMS器件和集成电路单片集成的制造方法有三种第一，先完成MEMS器件的 制作，然后再在同一基片上完成集成电路的制作；第二，MEMS器件和集成电路在制作过程 中单步工艺相互交叉进行；第三种方法即“后半导体工艺” (post-IC)，先做完标准的集成电 路，然后再在同一基片上完成MEMS器件的制作。第三种集成办法有诸多好处，既可以充分 利用现有成熟的标准集成电路制备流程，不会因制作MEMS器件污染集成电路加工设备，也 有利于提高成品率及减少对设备的投资。但是第三种集成办法也有缺点，由于集成电路制 备完成后，做为金属电极的铝不能承受400°C以上的高温，这样在随后MEMS器件的制备过 程不能采用高温工艺，这样就增加了集成电路和MEMS单片集成的工艺难度。采用绝缘硅(Silicon on Insulator, SOI)基片作为集成电路以及MEMS器件的基 片可避免制作MEMS器件时需要的高温工艺，通常，SOI基片由非常厚的体硅衬底层、相当薄 的绝缘氧化硅中间层(即氧化硅埋层)、及薄薄的单晶硅顶层(即器件层)构成。目前美国 模拟器件公司(ADI)即利用该公司SOI-MEMS技术制造集成加速度计传感器，其通过电学隔 离同一 SOI基片上MEMS器件区域与集成电路区域，同时实现MEMS器件与集成电路器件的 必要电学连接，然而该技术采用的隔离工艺为高温氧化硅和多晶硅构成的复合膜，无法做 到完全的Post-IC工艺。此外，北京大学微电子研究所在单晶硅衬底上开发集成陀螺传感 器时也是利用高温氧化硅与多晶硅形成的复合膜来隔离MEMS器件和集成电路。由于都是采用高温工艺形成电学隔离，因此都难以做到完全的post-IC工艺，如何解决这一问题实已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在绝缘硅基片上采用低温工艺形成电学隔离区而形 成的微机电器件与集成电路器件单片集成芯片。为了达到上述目的，本专利技术提供的在绝缘硅基片上采用低温工艺形成电学隔离区 的方法，其包括步骤1)根据设计要求采用湿法腐蚀、等离子干法刻蚀及深槽反应离子刻 蚀法中的一种方法将一绝缘硅基片具有的器件层的相应部分腐蚀，并使腐蚀进行至所述绝 缘硅基片具有的氧化硅埋层停止以形成相应隔离槽，同时所述绝缘硅基片被所述隔离槽分 隔为多个电学隔离区；2)在形成有所述隔离槽的器件层上采用低于400°C的低温工艺生成 一绝缘介质层，并使处于所述隔离槽位置处的绝缘介质层表面平坦；3)根据设计需要在需 要电学连接的各电学隔离区的绝缘介质层相应位置采用湿法腐蚀或干法刻蚀法形成相应 连接孔；4)在具有连接孔的绝缘介质层上淀积一金属层，并使所述金属层填充并覆盖各连 接孔，再对所述金属层采用湿法刻蚀或干法刻蚀以形成将各连接孔进行金属互连的金属连 接线，进而实现相应各电学隔离区的必要电学连接。较佳地，当所述隔离槽为采用深槽反应离子刻蚀法或等离子干法刻蚀法所形成 时，在步骤2)中，使所生成的绝缘介质层填充并覆盖所述隔离槽，当所述隔离槽为采用湿 法腐蚀或等离子干法刻蚀法所形成时，在步骤2)中，使所生成的绝缘介质层仅覆盖所述隔 离槽的底部。 较佳地，当采用湿法腐蚀所形成的隔离槽深度小于5微米时，在所述步骤4)中，采 用常规厚光刻胶来进行大尺寸线条的光刻以形成金属连接线，当采用湿法腐蚀所形成的隔 离槽深度大于5微米时，在所述步骤4)形成金属连接线过程中采用喷涂法来涂布光刻胶。所述绝缘介质层材料可为氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺(polyimide)、聚对二甲苯 (parylene)、光刻胶及空气所形成的组合中的一种。本专利技术还提供一种将微机电器件与集成电路器件单片集成的方法，其包括步骤 1)提供一绝缘硅基片，其具有的器件层表面具有用于制作集成电路的第一区域及用于制作 微机电器件的第二区域；2)根据设计需要由标准半导体工艺在所述第一区域生成相应集 成电路器件；3)采用前述在绝缘硅基片上采用低温工艺形成电学隔离区的方法将所述第 一区域与第二区域电学隔离使两者成为电学隔离区，并生成将在所述第一区域的集成电路 器件与在所述第二区域的MEMS器件进行必要电学连接的金属连接线，且在生成必要的金 属连线的过程中根据设计需要制作出相应的微机电器件的图形；4)在所述绝缘硅基片具 有的衬底表面对应第二区域处采用深槽反应离子刻蚀法或湿法腐蚀法去除相应的衬底部 分以暴露出所述绝缘硅基片具有的氧化硅埋层相应部分；5)采用干法刻蚀或者湿法腐蚀 去掉被暴露出的氧化硅埋层相应部分；6)根据制作出的微机电器件的图形采用深槽反应 离子刻蚀法刻蚀穿相应器件层部分以形成相应悬浮的微机电器件。其中，所形成的微机电器件为加速度计传感器、集成陀螺传感器、集成谐振器、集成微执行器、集成微继电器中的一种。此外，本专利技术的又一将微机电器件与集成电路器件单片集成的方法，包括步骤1) 提供一绝缘硅基片，其具有的器件层表面具有用于制作集成电路的第一区域及用于制作微机电器件的第二区域；2)根据设计需要由标准半导体工艺在所述第一区域生成相应集成电路器件；3)采用前述在绝缘硅基片上采用低温工艺形成电学隔离区的方法将所述第一 区域与第二区域电学隔离使两者成为电学隔离区，并生成将在所述第一区域的集成电路器 件与在所述第二区域的MEMS器件进行必要电学连接的金属连接线，且在生成必要的金属 连线的过程中根据设计需要制作出相应的微机电器件的图形；4)根据制作出的微机电器 件的图形采用深槽反应离子刻蚀法刻蚀穿相应器件层部分；5)采用湿法腐蚀、气相氢氟酸 腐蚀及湿法腐蚀与气相氢氟酸腐蚀相结合的方法中的一种去掉处于微机电器件下的氧化 硅埋层以形成相应悬浮的微机电器件。其中，所形成的微机电器件为加速度计传感器、集成陀螺传感器、集成谐振器、集 成微执行器、集成微继电器中的一种。再有，本专利技术还提供一种微机电器件与集成电路器件单片集成芯片，其包括器件 层开设有隔离槽的绝缘硅基片，所述隔离槽将所述绝缘硅基片分隔为多个电学隔离区；包 括在所述隔离槽一侧的电学隔离区生成的集成电路器件的集成电路区；包括在所述集成电 路区开设的第一连接孔、在所述隔离槽另一侧的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微机电器件与集成电路器件单片集成芯片，其特征在于包括：绝缘硅基片，其具有的器件层开设有隔离槽以将所述绝缘硅基片分隔为多个电学隔离区；集成电路区，包括在所述隔离槽一侧的电学隔离区生成的集成电路器件；金属互连区，其包括在所述集成电路区开设的第一连接孔、在所述隔离槽另一侧的电学隔离区开设的第二连接孔、在所述第一连接孔及第二连接孔之间的所述绝缘硅基片的器件层表面采用低于４００℃的低温工艺生成的跨越所述隔离槽的绝缘介质层、及在所述绝缘介质层上生成的将所述第一连接孔及第二连接孔连通的金属互连线；微机电区，包括在所述隔离槽另一侧的电学隔离区生成的微机电器件。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，胡维，
申请(专利权)人：李刚，胡维，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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