[发明专利]微机电部件及其制造方法

说明书

在根据本发明的微机电部件中，在CMOS电路基板(1)的表面上形成有至少一个微机电元件(5)、电接触元件(3)和绝缘层(2.2)以及在其上的由二氧化硅形成的牺牲层(2.1)，并且所述微机电元件(5)被布置为至少以一个自由度可自由移动。在所述微机电部件的外缘处，在所述CMOS电路基板(1)的表面上形成有径向环绕CMOS电路的所有元件延伸的、耐氢氟酸的且由硅、锗或氧化铝形成的气密和/或液密的封闭层(4)。

技术领域

本发明涉及微机电部件及其制造方法。

背景技术

本发明旨在应用于布置在CMOS电路上的微机电部件(MEMS部件)。使用各种微机械制造方法，特别是使用牺牲层制造MEMS部件。后者通常由二氧化硅制成。为了确保MEMS部件的后面可移动性，必须局部去除牺牲层(释放工艺)。在二氧化硅的情况下，这可以通过使用氢氟酸(HF)进行蚀刻而实现，氢氟酸以液体或气体的形式使用。如果将MEMS部件布置在CMOS电路上，则必须保护同样存在于CMOS电路中的二氧化硅层免受氢氟酸的可能腐蚀，以确保该二氧化硅层作为不同金属层之间的栅氧化物或绝缘体的功能。特别地，在CMOS部分中，通常使用诸如由硼磷硅玻璃(BPSG)构成的掺杂二氧化硅层。后者比牺牲层中的未掺杂的硅酸盐玻璃(USG)表现出明显更高的蚀刻率，因此在使用氢氟酸蚀刻期间特别容易受影响。如果在CMOS区域内发生蚀刻腐蚀，则可能出现短路或分层。如果从外缘受到腐蚀，则过度的分层导致电接触(接合焊盘)和MEMS部件的功能部分与使用的CMOS电路分离。于是，将不再能够进行引线接合以及因此无法使用以此方式受影响的MEMS部件。因此，必须有效地保护MEMS部件的CMOS区域，使其在释放工艺中免受可能的腐蚀。

有许多研究调查如何防止CMOS电路顶部腐蚀，在该CMOS电路顶部是MEMS部件的MEMS部分。迄今为止，CMOS电路的侧向保护在很大程度上被忽略了，并且仅解决了一般保护或从上方的保护，也就是说从覆盖MEMS部分的方向的保护。例如在US 2016/0068388A1中解决了CMOS的保护问题，该专利提出了覆盖表面的附加金属层。这构成了一种简单的且可能也经常使用的方法。提出了钛、氮化钛、铝和铝铜作为材料。然而，在US 2016/0068388A1中还指出，该材料没有表现出对于氢氟酸的完全耐腐蚀性而是被腐蚀，因此只能在一定时间内确保有效的保护。因此，厚度必须选择为足够的厚。

发明内容

因此，本发明的目的是提出了一种可能性，在通过使用蚀刻工艺(释放工艺)去除作为牺牲材料的二氧化硅而暴露微机电元件使得其可以自由移动的过程中，改善对于MEMS部件的CMOS电路的保护，并且特别是在这此情况下避免分层。

该目的是通过根据本发明的具有权利要求1的特征的部件实现的。权利要求6定义了一种制造方法。通过从属权利要求中提到的特征可以实现本发明的有利的实施例和改进示例。

在根据本发明的微机电部件中，在CMOS电路基板的表面上形成有至少一个微机电元件、电接触元件和由二氧化硅形成的牺牲层。在该情况下，现有技术中已知的是，微机电元件被布置为至少以一个自由度可自由移动。根据本发明，在微机电部件的外缘处，在CMOS电路基板的表面上形成有径向环绕CMOS电路的所有元件延伸的、耐氢氟酸的且由硅或氧化铝形成的气密和/或液密的封闭层。

所述层形成径向环绕延伸的保护环，并防止蚀刻剂，特别是氢氟酸，腐蚀对此至关重要的区域，特别是CMOS电路的区域。在通过蚀刻去除牺牲层材料期间，至少直到将牺牲层材料去除到足够程度并实现相应的微机电元件的可移动性为止，该层材料应对氢氟酸具有抗腐蚀性。

有利地，该层应当由非晶硅(aSi)形成，并且优选地由掺杂的非晶硅形成。硼特别可以用于掺杂。然而，替代地也可以考虑使用氧化铝、锗或由硅和锗构成的化合物。

二氧化硅不必是纯二氧化硅。二氧化硅还可以包含掺杂剂或添加剂，并因此可以使用例如硼磷硅玻璃。