[发明专利]制造MEMS元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造电子器件的方法，所述电子器件包括具有固定电极和可动电极的微机电(MEMS)元件，固定电极和可动电极由处于敞开位置的间隙彼此分离，所述可动电极可向着和从固定电极移动，所述方法包括以下步骤：

-从与第一侧相反的第二侧在基板中提供至少一个蚀刻孔，使得暴露出牺牲层的区域，以及

-使牺牲层通过基板中的至少一个蚀刻孔暴露在蚀刻剂下，利用蚀刻剂将牺牲层去除，从而使可动电极从固定电极分离。

本发明还涉及一种可使用所述方法制造的电子器件。

背景技术

这种方法和这种装置公知于WO-A2004/071943。现有装置中的处理基板包括下、上半导体层和中间埋藏氧化层。埋藏氧化层在此是牺牲层，而可动电极和固定电极位于下半导体层中、且垂直于基板表面延伸。保留了该埋藏氧化层的多个部分。在埋藏氧化物中的接触插塞提供了与固定电极的电连接。操纵基板在去除牺牲层之后被合适地去除。合适地，另外的基板作为盖层粘接到下半导体层。仅固定电极被粘接，这是因为下半导体层已在去除牺牲层之前在可动电极的区域被稍微薄化。

现有装置和现有方法的不足是，牺牲层的去除难以控制。去除涉及底蚀，且底蚀的形状仅由蚀刻时间决定。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种说明书起始段中所提及到的方法，其中，牺牲层的去除可以以可靠的方式执行。

上述目的的实现在于，在从第二侧提供蚀刻孔之前，包括以下步骤：

-在基板的第一表面上提供牺牲层，所述牺牲层通过局部氧化基板提供，且侧向至少基本上由基板的至少一个柱环绕着；以及

-设置具有第一电极的电极结构，所述电极结构延伸到基板的至少一个柱，且设有触点。

然后，牺牲层的去除使得在固定电极和可动电极之间产生间隙。

在本发明的方法中，牺牲层和至少一个电极位于基板上。这使得蚀刻阻挡层可覆盖牺牲层，从而，牺牲层可被选择性地蚀刻，而不会引起底蚀问题。蚀刻阻挡层可以是单独的层，但可选地，可动电极本身用作蚀刻阻挡层。牺牲层在此通过氧化基板提供。合适地，称作浅沟槽隔离的技术可用于此。

而且，用于限定牺牲层的浅沟槽隔离的使用使得可准确限定出要被去除的材料，从而可形成空腔。该浅沟槽隔离在第一侧的处理即前端处理的过程中应用。这样，它可以以亚微米级的高分辨率很好地应用，甚至低到75nm左右的先进平版印刷术尺寸。此外，基板的柱包括不同于牺牲层的另一种材料，且牺牲层可相对于基板被选择性地蚀刻。而且，沟槽隔离的高分辨率、特别是基板柱使得可调节柱的机械性能。特别地，它们可以是柔性的，或具有类似弹簧的特性。

明显相关的方法公知于WO-A2004/009440。在该现有技术方法中，使用具有高掺杂(n⁺)和低掺杂(n^-)基板层的基板。孔通过高掺杂(n⁺)层从第一侧蚀刻。在完成基板的第一侧的处理之后，低掺杂(n^-)层被部分蚀刻掉，同时n⁺和n^-层之间的接合部作为蚀刻阻挡部。该方法具有的缺点在于，孔的蚀刻需要与其他前侧蚀刻结合起来。如果其他元件也需要设在基板的第一侧，这是极其不实用的：孔易于充填任何流体，该流体由于毛细管作用不能被合适地去除。而且，该现有技术方法不能产生膜片由基板中的柱支撑的结构。

有利地，第一电极限定在金属层或多晶硅层中，所述金属层或多晶硅层也可用于邻近于MEMS元件限定出晶体管的栅电极。栅介电体在此是绝缘层。当与晶体管组合时，第一电极例如平行于基板表面合适地侧向延伸。然而，这不是严格必需的。在一个实施例中，第一电极是固定电极，在另一个实施例中，它是可动电极。

多晶硅栅用作MEMS元件的可动电极本身是公知的，例如描述于R.Maboudian和R.T.Howe，J. Vac.Sci.Techn.B15(1997)，1-20中。然而，文献仅涉及从上侧的蚀刻，而不涉及例如通过基板从下侧的蚀刻。而且，从下侧的蚀刻可减少毛细管作用的问题。这种问题描述于该文献中，且实质上是指蚀刻剂在去除牺牲层之后由于毛细力趋向于残留。通过本发明，可改善通向在牺牲层的去除中所产生的间隙的通路。不仅基板可被充分薄化以使到间隙具有短的路径，而且蚀刻孔的数目可增大，它们的直径也可大些。而且，利用与传统半导体制造操作分开的处理，这使得可采用更多种方法克服毛细力。