[发明专利]微机械系统和用于制造微机械系统的方法

说明书

微机械系统和用于制造微机械系统的方法。制造微机械系统的方法包括在FEOL工艺中在晶体管区域中形成晶体管的步骤。在FEOL工艺之后，在晶体管区域中沉积保护层，其中保护层包括隔离材料。至少在不是晶体管区域的区域中形成结构化牺牲层。此外，形成至少部分覆盖结构化牺牲层的功能层。在形成功能层之后，去除牺牲层以便在功能层与沉积有牺牲层的表面之间产生空腔。保护层保护晶体管避免在MOL以及BEOL工艺中的进一步处理步骤中的蚀刻工艺期间受到损害。相同的氧化物可以用作BEOL中的金属化工艺的基础。因此，通常用作晶体管的保护的保护层可以保留在晶体管上方。因此，在BEOL工艺之前施加的保护层变成氧化物覆盖物的部分。

相关申请的引用

本申请是于2014年6月26日提交的共同待审的美国专利申请No.14/315,979的部分继续申请并要求其优先权，其整体通过引用结合在此。

技术领域

本发明的实施例涉及用于制造微机械系统的方法以及涉及该微机械系统。本发明的进一步实施例涉及传感器元件，或更一般地MEMS元件在CMOS技术中的集成。

背景技术

术语“微机电系统（MEMS）”或“微机械系统”常常用于指代组合电子和机械组件的小型集成器件或系统。当关注于微机械部分时，术语“微机械系统”可以用于描述包括一个或多个微机械元件以及可能但并非必需的电气组件和/或电子组件的小型集成器件或系统。

微机械系统可以用作例如致动器、换能器或传感器，例如压力传感器。压力传感器是现在汽车电子和消费者商品电子的大批量产品。对于这些应用中的许多而言，使用在特定应用集成电路（ASIC）中集成传感器的系统。例如，Infineon Technologies AG提供这样的系统作为侧面气囊传感器。

具体地，微机械系统的机械激活（mechanically active）元件通常会需要相对复杂的结构，诸如凹进、梁、悬臂、底切、空腔等。可能要求相对高数目的制作步骤。此外，用于执行微机械系统的工艺会需要与例如用于产生电气和/或电子组件的可能的后续制造步骤兼容。

本发明涉及例如薄片（lamella）或薄膜至例如130 nm结点的集成，对于集成在衬底中的薄片或薄膜，仅有过微小程度的研究，并且本发明描述了用于制造薄片或薄膜而不会影响在前实现的CMOS结构的方法。

发明内容

本发明的实施例涉及用于制造微机械系统的方法。该方法包括在晶体管区域中形成前段制程（FEOL）工艺晶体管的步骤。在FEOL工艺之后，在晶体管区域中沉积保护层，其中保护层包括隔离材料，例如氧化物。至少在不是晶体管区域的区域中形成结构化牺牲层。此外，形成至少部分覆盖结构化牺牲层的功能层。在形成功能层之后，去除牺牲层以便在功能层与牺牲层沉积于其上的表面之间产生空腔。保护层保护晶体管以避免在MOL（中间段制程）和BEOL（后段制程）工艺中的进一步处理步骤中，尤其是在蚀刻工艺期间被损伤。将氧化物用于所述保护层是有利的，因为相同的氧化物可以用作BEOL中的金属化工艺的基础。因此，通常用作晶体管的保护保护层可以保留在晶体管上方并且不需要像牺牲层那样被去除。因此，在BEOL工艺之前施加的保护层变成氧化物覆盖的一部分。

根据实施例，该方法可以包括进一步步骤，其中进行热处理，其中热处理可以激活功能层的掺杂原子并且提供功能层的原子结构的重新结构化。原子结构的重新结构化还在产生功能层中产生张力。

实施例示出牺牲层的高度，其小于100 nm或小于75 nm或小于50 nm。传感器，例如压力传感器的灵敏度直接涉及薄膜与对电极之间的空腔的高度（以及由此牺牲层的高度）。空腔的高度越小，传感器的灵敏度越高。

本发明的进一步实施例涉及用于制造压力传感器的方法。该方法包括在半导体衬底的表面处形成牺牲层，其中形成覆盖牺牲层的功能层。此外，形成至少一个空洞并且通过至少一个空洞应用去除工艺以产生空腔来去除牺牲层。附加地，在550 ℃与750 ℃之间的温度下提供热处理并且封闭该至少一个空洞。