[发明专利]用于制造针对氢氟酸蚀刻的保护层的方法、设置有该保护层的半导体器件及制造该半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造针对用氢氟酸(HF)的蚀刻的保护层的方法、一种配置有保护层的半导体器件、以及利用该用于制造保护层的方法来制作该半导体器件。特别地，该半导体器件为MEMS器件，诸如惯性传感器；并且保护层适于保护下面的层免受用于去除在保护层之上的牺牲层的氢氟酸影响。

背景技术

在用于半导体器件、微电子器件和微机电系统(MEMS)的已知制造技术中，表面微加工占据重要位置。通过微加工而制造自立(free-standing)结构包括，在衬底上形成与牺牲层部分地重叠的结构层。随后的选择性蚀刻使得暴露于蚀刻溶液的牺牲层能够被去除以释放结构层并且形成自立结构。

图1-图6根据已知工艺示出了惯性传感器1(特别是陀螺仪)的制造步骤。具体而言，示出了这样一种工艺，其用于在硅衬底上方以外延多晶硅(亦称作“EPIPoly”)形成定子的自立结构和转子的自立结构，该自立结构容纳能够形成去往和来自自立结构的电接触的多晶硅的导电条带。

参照图1，根据一种用于制作陀螺仪的已知类型的制造方法，提供硅衬底1。然后通过例如热生长，形成氧化硅支撑层2。该支撑层2也称作持久或场氧化层，并且具有在2和3μm之间的近似厚度。支撑层2具有支撑上面的结构(在随后的步骤中形成)的功能，并且能够减少在这些上面的结构和下面的衬底1之间的寄生电容。

在支撑层2之上形成掺杂多晶硅(例如为N型)的层，随后蚀刻该掺杂多晶硅层以去除多晶硅的选择的部分并且形成电接触区域4a、4b。电接触区域4a、4b为导电条带；并且形成电互连，如将在随后的制造步骤中进一步阐释。用于形成电接触区域4a、4b的、对多晶硅层的蚀刻是选择性的，并且并不去除支撑层2的部分。如前文所提及的，支撑层2具有将电接触区域4a、4b与衬底1电绝缘并且减少在衬底1上的寄生电容的功能。

然后，图2，在支撑层2和电接触区域4a、4b之上形成氧化硅的牺牲层6。通过光刻步骤和随后的蚀刻，从下面的电接触区域4a、4b之上去除牺牲层6的部分，从而形成朝着电接触区域4a、4b延伸的多个沟槽8，以便暴露电接触区域4a、4b的相应的表面部分。特别地，在电接触区域4b之上形成两个沟槽8。

在图2中的步骤期间还形成沟槽9，该沟槽9延伸穿过牺牲层6和支撑层2，直至到达衬底1的上表面并且暴露该上表面。在随后的制造步骤中，这一沟槽提供用于形成与衬底1电接触的接地端子的通道。

然后，图3，在牺牲层6之上以及沟槽8、9中形成(例如外延多晶硅(“EPIPoly”)的)结构层10，其在沟槽8中延伸以制作与电接触区域4a、4b的电接触，并且在沟槽9中延伸以制作与衬底1的电接触。可以按需要处理结构层10，以形成具有期望构造的结构。

在图4中，选择性地蚀刻结构层10，以形成可在一个或多个方向上移动的自立结构(定子11和转子12)、可以为容纳定子11和转子12的腔室14定界的侧壁13、以及在腔室14的外部的电接触端子15(在图4中仅示出了一个电接触端子15(“焊盘”))。

然而应注意到，在制造步骤中定子11和转子12仍被约束至下面的牺牲层6，并且因此不能自由移动。在定子11和转子12的结构中还形成通孔18以使得能够在随后的制造步骤中去除牺牲层6，从而使定子11和转子12部分地悬浮。在图5中示出了该工艺步骤，其中通过去除牺牲层6的在定子11和转子12之下延伸的部分而使得定子11和转子12自立。定子11和转子12的在图4中延伸至沟槽8中的部分形成在图5中的用于定子11和转子12的相应的支撑基部16、17。这些支撑基部16、17也与下面的电接触区域4a、4b电接触。

如在图5中可以注意到的，在部分侧壁13之下保留部分牺牲层6，以支撑它们并且保证侧壁与电接触区域4b的充足的电绝缘。

此外，为了在制造步骤结束保护电接触区域4b的保持暴露于外部环境的部分，执行氮化硅(SiN)沉积步骤以覆盖并且保护电接触区域4b(保护层16在图5中可见)。

最后，图6，通过布置在侧壁13上并且与侧壁13接触的帽件19，而完成惯性传感器的制造(本文中例如为陀螺仪)。帽件19和侧壁通过焊接材料20彼此耦合，该焊接材料20根据需要为导电或绝缘类型的。以这种方式，腔室14被绝缘以保护定子11和转子12以及一般所有未在本文中详细示出的形成陀螺仪的元件(可动部件和固定部件)。如所提及的，在腔室14外部有电接触端子15，该电接触端子15电连接至相应的电接触区域4a、4b，以从/向定子11和转子12接收/馈送电信号。