[发明专利]构造基片的器件层的方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及一种构造基片的器件层的方法。 

本发明的一些实施例涉及一种微机械结构的三维构造方法。 

背景技术

微机械器件，例如微光学器件，如扫描仪，可以用体微机械(volume micromechanical)法在例如BSOI(键合绝缘体上硅)(bonded-silicon-on-insulator)上制造，其中，这些器件通过分别将器件层或设备面“蚀刻”到分离层或中间层，例如BOX(嵌入氧化物)上来进行几何学上限定。致动器下面的空间，分别为载体晶片或载体层，通常被暴露以用于进行不受限制的振动。在电极的平面结构中，例如，侧电极可以用于激励例如谐振微机械装置。 

DE199 63 382A1中描述了微镜的一个例子。提出了微镜，尤其是具有至少一个大悬臂镜面的微振动镜，该镜通过至少一个扭转弹簧可从固定位置上偏转。这里，镜面通过由至少大致相互平行导引的扭转梁连接到至少一个支撑体上。进一步地，建议经由静电或磁相互作用来将微镜偏离固定位置。 

图9(A)-(C)显示了制造BSOI晶片的方法900的例子。这里，在第一步骤910中，由例如硅组成并且在其表面具有氧化层130的载体层120连接到器件层110上，器件层110的厚度为2μm到400μm，并且由例如硅组成，如图9(A)和9(B)所示。载体层120表面上的氧化层130用作器件层110和载体层120之间的中间层130。在这种情况下，中间层130也称为BOX。在第二步骤920中，构造器件层110的层厚和边缘，如图9(C)所示。 

进一步地，图10(A)-(D)显示了制造在BSOI晶片中或在其上的微机械结构的方法1000的例子，该晶片例如根据图9所述的方法来制造。在方法1000中，在第一步骤1010中，如图10(A)所示，在器件层110中提供 了隔离沟槽。因此，需要在器件层110的硅中蚀刻出沟槽，并在之后氧化沟槽壁(如附图标记1011所示)，并且用例如多晶硅1012填充沟槽。这个步骤可以由平面化CMP(CMP：化学机械抛光)处理或等离子回刻(etching back)而结束。 

如图10(B)所示，第二步骤1020包括形成并构造背部掩模1022，形成并构造导电路径1024和粘合垫(bondpad)1025(粘合垫：用于提供与其他电装置的例如电连接的垫片)，以及形成并构造例如镜1026。由此，背部掩模由载体层120上的远离器件层110的层1022形成，并且在之后将蚀刻载体层120的位置处被去除。 

如图10(C)所示，通过第三步骤1030形成用于构造微机械元件的前部掩模1032，载体层120在由背部掩模1022，例如TMAH(TMAH：羟化四甲铵)所限定的位置1021处被去除，并且中间层130或BOX同样在已经去除掉载体层120的位置1023处被去除。 

如图10(D)所示，第四步骤1040包括在器件层110中蚀刻出沟槽1042，其中在形成沟槽1042的位置处，器件层110被完全去除，第四步骤还包括在之后去除前部掩模1032。器件层110中的沟槽1042限定了微机械元件的几何形状。 

通常，这些设备的物理性能，例如固有频率或模式裂距(mode splitting)由悬挂物(suspension)的几何尺寸，例如弹簧的长度和宽度，结合振动质量(vibration mass)几何关系来限定，并且可以根据，例如各种应用的需要来进行相应的调节。但是，对于某些应用，这些二维尺寸的参数空间并不足以得到完美的解决。由此，本质上可能要求局部改变器件层的厚度。换句话说，除了二维的几何尺寸限定外，额外地，第三维尺寸，即器件层的厚度可以被改变以便调节设备的物理性能。 

一些方法通过局部沉积并构造厚的层来改变器件层厚度，由此改变物理性能(如质量)。但是，沉积和蚀刻所需的冗长的加工时间使得成本昂贵。此外，众多步骤会产生光刻问题。 

其他方法从前侧产生了SOI层的阶梯(SOI：绝缘体上硅(silicon-on-insulator))，该阶梯导致了平面度的损失。这会导致，例如光刻问题，并且不再能轻易实现旋涂抗蚀剂(resist spin-on)。两级蚀刻加工(通 过通常为等离子蚀刻工艺的蚀刻来蚀刻各个阶梯并暴露设备)控制成本高昂，并且意味着需要双重掩模。如果不需要把掩模残留物保留在设备的已加工的器件层上以避免层张力，则很难用双重抗蚀剂(double-resist)掩模来实现该技术。