微机电的结构及制造方法技术

本发明专利技术提供一种微机电结构，在基板上具有微结构与蚀刻道。微结构为金属层及导电层相连形成，且以氧化硅包覆在微结构周围，并在氧化硅顶端具有阻挡层。蚀刻道为金属层与氧化层交互堆叠而成，且氧化层两边具有通道。其中，微结构的阻挡层与蚀刻道最上层的金属层非同一平面；借此在利用蚀刻移除蚀刻道的金属层时，不会同时将微结构的金属层移除。本发明专利技术还提供一种微机电制造方法，以湿式蚀刻法移除前述蚀刻道中的金属层，再以震荡或蚀刻将蚀刻道中残余的氧化层移除，并利用深反应离子蚀刻及背蚀刻悬浮微结构，以形成蚀刻道壁面平整、无残留的悬浮微机电结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种半导体结构与制造方法，且特别是有关于一种用以制造微机 电的结构及方法。
技术介绍
微机电系统包含各种不同的微结构，将不同的微结构与相关的电路整合连接，并 利用不同的加工技术，即可构成不同的应用。例如，将微结构与互补型金属氧化物半晶体管 电路结合，再利用湿式蚀刻使微结构形成悬浮式结构，可应用于感测芯片。然而，在微结构 的形成过程中，容易有微结构中金属层被掏空与氧化物残留的问题。如图1所示，其绘示微结构与电路的剖面图。其中微结构110两旁具有由金属层 122与各层导孔层124交替堆叠形成的蚀刻道120。然而由于导孔层124违反一般晶圆厂的 宽度设计原则，而将导孔层124设计为将整层铺满。因此在一开始沉积导孔层124时，沉积 材料容易只沉积在通道侧边，形成中央凹陷的通道层，而无法如预期把整个通道填满，导致 沉积出表面不平整的通道层。由于一开始的沉积制程所沉积出的导孔层表面就已不平整， 导致后续所有制程皆受不平整的影响，使得各层金属层122与各层导孔层124皆具有不平 整的表面，甚至使蚀刻道120与微结构110接触的表面不平整。因此在制造悬浮的微结构 的过程中，容易产生氧化硅等残留物，也使得形成的微结构外表不平整。此外，如图1所示，微结构110外围以氧化硅116保护，氧化硅顶端并无阻挡层保 护，且氧化硅116顶端与蚀刻道120顶端位于同一平面。因此，在晶圆厂进行制程时会由于 过蚀刻，在去除覆盖于蚀刻道上的氧化硅130的同时，也易一并去除微结构顶端的氧化硅 116，不仅裸露蚀刻道中的金属层122，也同时造成微结构中的金属层112裸露。所以利用湿 式蚀刻法去除蚀刻道120中的金属层122的同时，也容易意外移除微结构110中的金属层 112，造成微结构的掏空，形成如图2所示的结果。综上所述，需要一种制造微机电的新的结构及方法，可在微机电形成过程中，保护 微结构内的金属层不被掏空，且形成壁面平整的微机电结构。
技术实现思路
因此本专利技术的一目的在于提供一种微机电结构，在制造悬浮的微结构的过程中， 可保护微结构内的金属层不被掏空，并可形成壁面平整的微机电。本专利技术的另一目的在于提供一种可形成壁面平整，且去除蚀刻道中残留氧化层的 微机电制造方法。根据本专利技术一实施例，提出一种微机电结构。其在基板上具有微结构与蚀刻道。微 结构为利用金属层及导电层相连而形成，且以氧化硅包覆在微结构周围，并在氧化硅顶端 具有阻挡层。蚀刻道为金属层与氧化层交互堆叠而成。其中，氧化层两边具有信道，且微结 构的阻挡层与蚀刻道最上层的金属层非同一平面。依照本专利技术的上述目的，提出一种微机电制造方法。其步骤为以湿式蚀刻法移除蚀刻道中的金属层，其中，蚀刻道中的金属层与氧化层交互堆叠，而氧化层两边具有通道。 接着，以超音波震荡将蚀刻道中残余的氧化层移除。之后利用深反应离子蚀刻及背蚀刻悬 浮微结构。在深反应离子蚀刻后，背蚀刻前，可加上覆盖层于微结构上方，以保护微结构。且 在背蚀刻前，在基板下沉积一层光阻层，以定义背蚀刻区域，并保护其它不须蚀刻的区域。 上述覆盖层可为氧化硅、金属、玻璃或硅基。依照本专利技术另一实施例，提出一种微机电制造方法。其步骤为以湿式蚀刻法移除 蚀刻道中的金属层，其中，蚀刻道中的金属层与氧化层交互堆叠，而氧化层两边具有通道， 并以支撑层支撑金属层。接着，以蚀刻将蚀刻道中残余的氧化层移除，最后利用深反应离子 蚀刻及背蚀刻悬浮微结构。在深反应离子蚀刻后，背蚀刻前，可加上覆盖层于微结构上方， 以保护微结构。且在背蚀刻前，在基板下沉积光阻层，以定义背蚀刻区域，并保护其它不须 蚀刻的区域。上述覆盖层可为氧化硅、金属、玻璃或硅基。因此，应用本专利技术的微机电结构，信道位于氧化层两边，且通道的设计符合一般晶 圆厂的宽度设计原则。因此在沉积通道层时，可沉积出外表平整的通道层，以保持蚀刻道表 面以及蚀刻道壁面平整。且于湿式蚀刻移除蚀刻道的金属层的同时，并不会掏空微结构的 金属层。此外，应用本专利技术的微机电制造方法，可完全移除蚀刻道中残留的氧化层，且形成 壁面平整的悬浮式微机电。进而可用来制造许多低成本的传感器和致动器。附图说明 明如下为让本专利技术的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说图1为先前技术的微结构与电路的结构剖面图； 图2是绘示先前技术的微结构经过湿式蚀刻后的剖面图； 图3是绘示依照本专利技术一实施方式的一种微机电结构剖面图； 图4是绘示依照本专利技术另一实施方式的一种微机电制造方法流程图； 图5至图10是绘示依照图4步骤的一种微机电制造方法步骤剖面图。主要组件符号说明110微结构112金属层114导电层116氧化硅120蚀刻道122金属层124导电层130氧化硅140电路200基板210微结构212金属层214导电层216氧化硅218阻挡层220蚀刻道222金属层224氧化层226通道230电路240打线区域242保护层250覆盖层260光阻层300悬浮式微结构400方法402、404、406、408 步骤 具体实施例方式请参照图3，其绘示依照本专利技术一实施方式的一种微机电结构的剖面图。微机电结 构为在基板200上具有微结构210与蚀刻道220。微结构210为多层金属层212间以导电层214连接而形成。微结构210外围以氧 化硅216包覆，且氧化硅216顶端具有阻挡层218。其中，导电层214可为导孔(via)，用来 连接金属层212。而阻挡层218为金属沉积而成，可抵挡离子蚀刻以保护底下的微结构，使 得在裸露蚀刻道时，不会同时将包覆于微结构外的氧化硅216移除，造成微结构210中的金 属层212裸露。进而避免于湿式蚀刻移除蚀刻道220的同时，意外移除微结构210中的金 属层212。蚀刻道220位于以氧化硅216包覆的微结构210旁。蚀刻道220为金属层222与 氧化层224交互堆叠而形成，且氧化层224两旁具有通道226。通道226可为导孔或触孔 (contact)。或者是，在蚀刻道220底部具有整层触孔，其上具有金属层、氧化层与导孔，以 金属层与氧化层交互堆叠，且氧化层两旁具有导孔，以形成蚀刻道，使氧化层可悬浮。氧化 层除可为氧化硅外，也可为其它氧化物。由于本专利技术的微机电结构中的信道226的宽度设计符合一般晶圆厂的设计原则， 因此通道226在沉积制程时可以确实被沉积材料填满，而不会产生表面不平整的通道226。 此外，在标准的互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)的制程中，没有通道226或金属层222的位置，会被氧化硅填满，因此通道226间会被 氧化硅填满形成氧化层224。上述微结构210外的氧化硅216顶端的阻挡层218，以及蚀刻道220中最上层的 金属层222非同一平面。根据一实施例，蚀刻道220的顶端金属层较微结构210顶端的阻 挡层218为低，以减少移除蚀刻道后，氧化硅等氧化层的残留。此外，如果接续步骤有需要 再次移除氧化物，以露出蚀刻金属孔，蚀刻道220的顶端金属层较微结构210顶端的阻挡层 218为低可降低后续蚀刻制程内外圈所产生的蚀刻速度误差。再者，基板200的微机电结构旁，具有互补型金属氧化物半导体电路230，用来控 制整个微机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电的制造方法，其特征在于，该方法的步骤包含：ａ．湿式蚀刻法移除一基板上的一微结构旁的一蚀刻道中多层金属层，其中该些金属层与氧化硅交互堆叠，且氧化硅两边具有一通道；ｂ．超音波震荡去除该蚀刻道中残留的氧化硅；ｃ．利用深反应离子蚀刻法蚀刻该基板；以及ｄ．对该基板进行背蚀刻，以形成一悬浮式微结构。

【技术特征摘要】
1.一种微机电的制造方法，其特征在于，该方法的步骤包含a.湿式蚀刻法移除一基板上的一微结构旁的一蚀刻道中多层金属层，其中该些金属层 与氧化硅交互堆叠，且氧化硅两边具有一通道；b.超音波震荡去除该蚀刻道中残留的氧化硅；c.利用深反应离子蚀刻法蚀刻该基板；以及d.对该基板进行背蚀刻，以形成一悬浮式微结构。2.根据权利要求1所述的微机电的制造方法，其特征在于，在步骤b中使用一溶液进行 超音波震荡，该溶液是水、丙酮或异丙醇。3.一种微机电的制造方法，其特征在于，该方法的步骤包含a.湿式蚀刻法移除一基板上的一微结构旁的一蚀刻道中多层金属层，其中该些金属层 与氧化硅交互堆叠，且氧化硅两旁具有一通道；b.蚀刻去除该蚀刻道中残留的氧化硅；c.利用深反应离子蚀刻法蚀刻该基板；以及d.对该基板进行背蚀刻，以形成一悬浮式微结构。4.一种微机电的制造方法，其特征在于，该方法的步骤包含a.形成一微结构与一蚀刻道于一基板上，其中该蚀刻道中包含多层金属层与多层氧 化层交互堆叠，且该些氧化层两边具有一信道，而该微结构顶端与该蚀刻道顶端非同一平b.湿式蚀刻法移除该蚀刻道中该些金属层；...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱奕翔，叶力垦，刘政谚，陈晓翔，
申请(专利权)人：微智半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]