微机电前处理方法及结构技术

本发明专利技术涉及一种微机电前处理方法及结构，可应用于半导体制程。微机电前处理方法为在硅基底上形成内含微结构、多个金属插销堆叠层、多个金属电路与金属连接层的绝缘层。其中微结构与金属电路平行并排于绝缘层内，金属插销堆叠层位于微结构的周侧，而金属连接层与金属电路电性连接。接着，金属连接层为外露于绝缘层表面受保护层保护，或内藏于绝缘层表面下受绝缘层覆盖之下，进行蚀刻去除金属插销堆叠层及后续制程步骤。借此避免金属连接层于蚀刻过程中遭受侵蚀而破坏结构。

【技术实现步骤摘要】
微机电前处理方法及结构
本专利技术是有关于一种半导体的装置及制造方法，且特别是有关于一种微型悬浮结 构及其制造方法。
技术介绍
现今微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)包含各种不同的微 结构。例如，不可动的探针、流道、孔穴结构，或是一些可动的弹簧、连杆、齿轮等结构。将上 述不同的微结构和相关的半导体电路相互整合，即可构成各种不同的半导体应用。半导体 电路例如互补式金属氧化层半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS) 而通过制造方法与结构设计提升微结构各种不同的功能，是未来半导体微机电系统的关键 指针，也是未来进一步研究芯片时的严峻挑战。因此，若能研发改进已知的技术，未来的发 展性实无法预估。目前微机电装置中的传感器及致动器皆独立于半导体组件之外制造，且必须利用 湿蚀刻、干蚀刻和牺牲层(sacrificial-layer)去除等专用的微机电作业在硅基底上制作 出悬浮式结构。其中，湿蚀刻是一种快速有效的蚀刻方式，主要利用蚀刻剂与材料间的化学 反应来达到蚀刻的效果，且所使用的蚀刻剂通常仅会与特定材料进行反应，因此对于不同 材料具有相当高的“选择性”(selectivity)。然而，由于化学反应并不会对特定方向有任 何的偏好，所以湿蚀刻本质上属于一种“等向性蚀刻”(isotropic etching)。等向性蚀刻 意味着湿蚀刻不但会在纵向进行蚀刻，也会有横向的蚀刻效果。而横向的蚀刻效果则会导 致所谓“侧蚀”(undercut)的现象发生。而干蚀刻，例如等离子蚀刻，则是利用部分解离的气体来进行，最大优点即是干蚀 刻为“非等向性蚀刻”(anisotropic etching)。然而，由于干蚀刻主要是利用离子的撞击 移除材料，属于一种物理作用，因此干蚀刻对于不同的材料其选择性较湿蚀刻低。常用微结构中，其金属电路为埋设于绝缘层内，而需利用金属连接层将金属电路 与其它外部导体结构电性连接，使得金属连接层为直接暴露于绝缘层外。此外，通常会在形 成微结构的同时，在微结构周侧布设金属堆叠结构，再利用后续蚀刻金属堆叠结构达到微 结构悬浮。然而，当进行微结构悬浮的金属蚀刻过程中，金属连接层便容易同时受侵蚀而遭 受破坏。虽然在蚀刻过程中会采用有机化合物组成的光刻胶来保护不被蚀刻的区域，但这 种光刻胶其实无法承受如硫酸蚀刻液的强烈侵蚀。因此，在蚀刻过程中如何让金属连接层 受到保护，如何选择此保护层使用的材料皆十分重要，以避免金属连接层受到蚀刻液侵蚀。
技术实现思路
因此，本专利技术的一目的在于提供一种可整合半导体制程的微机电前处理制造方 法，以避免用于与外部导体电性连接的金属连接层被不当蚀刻，而受到破坏。依据本专利技术一实施方式，一种微机电前处理方法可应用于半导体制程。此微机电 前处理方法包括以下步骤。首先，在硅基底上形成绝缘层。此绝缘层内含微结构、多个金属插销堆叠层1多个金属电路与金属连接层。其中微结构与金属电路平行并排于绝缘层内，金属插销堆叠层位于微结构的周侧，而金属连接层则与金属电路电性连接。接着，判断金属连接层是否外露于绝缘层表面。若有，则于该金属连接层上形成保护层。接下来，蚀刻去除金属插销堆叠层后，再在绝缘层上形成光刻胶层，并裸露金属连接层上的保护层。最后，蚀刻去除保护层与光刻胶层，使金属连接层外露于绝缘层表面。[o008] 根据本专利技术的前述目的，同时提出一种微机电前处理结构，可应用于半导体制程。此微机电前处理结构包含硅基底1绝缘层与保护层。绝缘层位于硅基底上，且绝缘层内包含微结构1多个金属电路1多个金属插销堆叠层与金属连接层。金属电路与微结构平行并排，金属插销堆叠层则位于微结构的周侧。而金属连接层与金属电路电性连接，且金属连接层表面外露于绝缘层的表面。保护层位于金属连接层上，以避免金属连接层于蚀刻金属插销堆叠层时受到侵蚀破坏。[o009] 根据本专利技术的前述目的，提出一种微机电前处理结构，可应用于半导体制程。此微机电前处理结构包含硅基底与位于硅基底上的绝缘层。绝缘层内包含微结构1多个金属电路1多个金属插销堆叠层与金属连接层。金属电路与微结构平行并排，金属插销堆叠层则位于微结构的周侧。而金属连接层与金属电路电性连接，且金属连接层表面内藏于绝缘层表面下，以避免金属连接层于蚀刻金属插销堆叠层时受到侵蚀破坏。[oo10] 应用本专利技术的微机电前处理结构与方法可有效结合微机电结构与半导体组件在同一制程之内完成，大幅减少制程的复杂性及成本。此外，利用保护层保护金属连接层，使金属连接层在蚀刻去除金属插销堆叠层的过程中不会受到蚀刻液的破坏，而能受到充份的保护，有效避免金属连接层被不当侵蚀。附图说明[oo11] 为让本专利技术的上述和其它目的1特征1优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下[oo12] 图l是绘示依照本专利技术一实施方式的一种微结构前处理方法步骤流程图。[oo13] 图2至图7是绘示图l的微结构前处理方法中，各步骤的结构剖面图。[oo14] [主要组件符号说明][oo15] lOO方法110—170步骤[oo16] 200硅基底300绝缘层[oo17] 30l蚀刻空间3lo微结构[oo18] 320金属电路330金属插销堆叠层[oo19] 340金属连接层400保护层 500光刻胶层具体实施方式 图l为绘示依照本专利技术一实施方式的一种微结构前处理方法lOO的步骤流程图。并请同时参照图2至图7，其为分别绘示绘示图l的微结构前处理方法中，各步骤的结构剖面图，借以说明微结构处理方法的详细步骤。本实施方式的微结构前处理方法可应用于半导体制程中，半导体制程例如互补式金属氧化层半导体(C0mplementary Metal一。XideSemiconductor, CMOS)制程。使微结构的制造与半导体制程整合于同一制程内进行。首先，请同时参照图1及图2。如图2所示，在硅基底200上形成绝缘层300。绝 缘层300内具有平行并排的微结构310、多个金属电路320、多个金属插销堆叠层330与金 属连接层340 (步骤110)。微结构310与金属电路320平行并排于绝缘层300内。金属插销堆叠层330位于微结构310的周侧，且金属插销堆叠层330为贯穿设置 于绝缘层300内。金属插销堆叠层330为由铝铜合金、钨及钛等金属交互堆叠而成，且各金 属插销堆叠层330两两连接导通。由于微结构310外围有绝缘层包覆，因此，金属插销堆叠 层330并未与微结构310接触。金属连接层340与金属电路320电性连接，且金属连接层透过预先的光掩膜布局 设计，以减少额外的光掩膜花费。而金属连接层340可再与外部导体(未绘示)电性连接， 使金属电路320透过金属连接层340与外部导体进行信号连接。在此实施方式中，金属连 接层340位于金属电路320的上方，如图2所示。且金属连接层340可为外露于绝缘层300 表面上，如图3A所示。或者，金属连接层为内藏于绝缘层300表面下，如图;3B所示。当欲以蚀刻将金属插销堆叠层330去除之前，必须先判断金属连接层340是否外 露于绝缘层300表面(步骤120)。若有，则如图3A所示，需在金属连接层上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电前处理方法，应用于半导体制程，其特征在于，该微机电前处理方法包括：形成一绝缘层于一硅基底上，该绝缘层内含一微结构、多个金属插销堆叠层、多个金属电路与一金属连接层，其中该微结构与该些金属电路平行并排于该绝缘层内，该些金属插销堆叠层位于该微结构的周侧，而该金属连接层与该些金属电路电性连接；判断该金属连接层是否外露于该绝缘层表面，若有，则形成一保护层于该金属连接层上；蚀刻去除该些金属插销堆叠层；形成一光刻胶层于该绝缘层上，并裸露该金属连接层上的保护层；蚀刻去除该保护层，使该金属连接层外露于该绝缘层表面；以及蚀刻去除该光刻胶层。

【技术特征摘要】
1.一种微机电前处理方法，应用于半导体制程，其特征在于，该微机电前处理方法包括形成一绝缘层于一硅基底上，该绝缘层内含一微结构、多个金属插销堆叠层、多个金属 电路与一金属连接层，其中该微结构与该些金属电路平行并排于该绝缘层内，该些金属插 销堆叠层位于该微结构的周侧，而该金属连接层与该些金属电路电性连接；判断该金属连接层是否外露于该绝缘层表面，若有，则形成一保护层于该金属连接层上；蚀刻去除该些金属插销堆叠层；形成一光刻胶层于该绝缘层上，并裸露该金属连接层上的保护层； 蚀刻去除该保护层，使该金属连接层外露于该绝缘层表面；以及 蚀刻去除该光刻胶层。2.根据权利要求1所述的微机电前处理方法，其特征在于，该些金属插销堆叠层是选 自由铝铜合金、钨金属、钛金属或上述任意组合的群组所堆叠而成。3.根据权利要求1所述的微机电前处理方法，其特征在于，该保护层是由一钝性金属 材料或一非有机材料所形成。4.一种微机电前处理结构，应用于半导体制程，其特征在于，该微机电前处理结构包含一硅基底；一绝缘层，位于该硅基底上，该绝缘层内包含 一微结构；多个金属电路，与该微结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓翔，刘政谚，
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]