專利名稱：集成電路器件和微機電組件的整體制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路組件和微機電組件的整體制造方法，特別涉及利用適用于微機電組件的犧牲層及半導(dǎo)體組件中的絕緣層在同一工藝流程中，整體制造半導(dǎo)體器件和微機電器件的方法。
但是集成電路器件及微機電組件制造中，常有使用相同的淀積金屬、介電層以及蝕刻介電層孔等薄膜制造步驟，因而造成許多生產(chǎn)工藝步驟的重復(fù)增加生產(chǎn)成本以及造成浪費。
本發(fā)明是一種整體制造工藝流程，利用BPSG有同時形成集成電路介電層及微機電組件犧牲層的特點，將微機電制造導(dǎo)入一般IC制造中，而不需將集成電路制造及微機電組件制造完全區(qū)分為兩獨立制造流程。本發(fā)明使集成電路與微機電組件共享BPSG層、金屬層，且可在同一層介電層中同時蝕刻出集成電路器件及微機電組件所需的介電層孔及其填充金屬塞，大大減少現(xiàn)有技術(shù)因?qū)⒓呻娐菲骷拔C電組件分為兩獨立制造流程而產(chǎn)生的重復(fù)步驟。
根據(jù)本發(fā)明，集成電路器件與微機電組件共享介電層、金屬層，且可在同一層介電層中同時蝕刻出集成電路器件及微機電組件所需的介電層孔及其填充金屬塞，大大減少現(xiàn)有技術(shù)因?qū)⒓呻娐芳拔C電組件分為兩個獨立制造流程而產(chǎn)生的重復(fù)步驟。
為使本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實施例，并結(jié)合附圖詳細(xì)說明。
首先，提供一半導(dǎo)體襯底10，其中，上述半導(dǎo)體襯底10可具有集成電路器件20(例如，CMOS)，如

圖1所示。前述半導(dǎo)體襯底10材料例如是一硅晶片或GaAs襯底，其上方可以形成任何所需的半導(dǎo)體器件，例如CMOS晶體管、電阻、邏輯組件等，不過此處為了簡化圖式，僅以具有CMOS晶體管于其上的平整襯底為代表。在前述半導(dǎo)體襯底10淀積一層絕緣層110，它可為摻硼的磷硅酸鹽玻璃(BPSG)，此絕緣層110厚度范圍約在6500-11000之間，其中，BPSG可以在SiH4，PH3，B2H6的環(huán)境下，使用常壓化學(xué)氣相淀積法(APCVD)形成，然后利用化學(xué)機械研磨法使其平坦化，并利用快速熱處理(RTP，rapidthermal process)將BPSG形成的絕緣層110退火，以致密化此絕緣層110。
再進(jìn)一步界定此絕緣層110并蝕刻其形狀，如圖2所示，以分隔上述絕緣層110作為集成電路器件20介電層110a，同時亦可作為微機電組件30的犧牲層110b。接著，在介電層110a及犧牲層110b頂部依序淀積一層結(jié)構(gòu)層120以及一層電阻加熱器(heater)層160。其中結(jié)構(gòu)層120可為氮化硅(Si3N4)，其厚度約為10000，可利用低壓化學(xué)氣相淀積法(LPCVD)，以二氯硅烷(SiCl2H2)與氨氣(NH3)為反應(yīng)氣體，在250-400℃的操作溫度下淀積而成；而作為電阻加熱器層160可為氮化鈦(TiN)，其厚度約為1400-2800，可以鈦為金屬靶，用氬氣和氮氣混合反應(yīng)氣體，用反應(yīng)濺射法而形成氮化鈦層。
接下來，以常規(guī)集成電路光刻法，依序界定電阻加熱器層160以及結(jié)構(gòu)層120的形狀，如圖3所示。
再如圖4所示，于半導(dǎo)體襯底10上形成一金屬間介電層130，其中，金屬間介電層130的材料還包括氧化硅導(dǎo)電漿料、低介電常數(shù)旋涂式玻璃、四乙氧基硅玻璃、氮化硅、磷摻雜氧化硅、氟化氧化硅(F-SiO2)、氮氧化硅、氟硅玻璃(FSG)、磷硅玻璃(PSG)、高密度導(dǎo)電漿料淀積的未摻雜硅玻璃(HDP-USG)、高密度導(dǎo)電漿料淀積的氧化硅(HDP-SiO2)、低壓化學(xué)氣相淀積法(SACVD)淀積的氧化硅、以及以臭氧-四乙氧基硅烷(O3-TEOS)淀積的氧化硅。
接下來，如圖5所示，蝕刻出微機電組件區(qū)域的介電層孔131，它穿過金屬間介電層130或通過金屬間介電層130與BPSG層110，以暴露出集成電路器件及微機電組件的接觸區(qū)131。最后，淀積金屬層140于金屬間介電層130上，且此金屬層的金屬填滿介電層孔131，并蝕刻出此金屬層形狀以作為金屬內(nèi)連，其中，可以物理氣相淀積(PVD)方式淀積銅，以形成此金屬層140。
綜上所述，本實施例中，利用同一絕緣層，如BPSG，同時做為集成電路的介電層以及微機電組件的犧牲層。也就是說在制造集成電路之后的制造流程中，導(dǎo)入部分微機電制造流程，同時完成微機電組件部分制造步驟。
接下來，如圖6所示，淀積一層保護(hù)層150，它可為多晶硅，再參照第06213589號美國專利，以深蝕刻襯底10技術(shù)，形成襯底10開口以除去犧牲層110b，即可完成一具有空腔13的微機電噴嘴；此步驟可以濕蝕刻的方式完成，按犧牲層110b與低介電常數(shù)材料選用適當(dāng)?shù)奈g刻液，通?？蛇_(dá)到極高的蝕刻選擇比。目前濕蝕刻的方式大致可分為浸蝕性蝕刻(immersion etching)、噴涂蝕刻(spray etching)兩大類，均適用于本制造流程。
如上所述，將部分微機電組件制造引入集成電路器件制造中，以減少兩種不同流程的重復(fù)步驟，例如淀積絕緣層以及金屬層。其后微機電組件部分可再進(jìn)一步蝕刻掉在集成電路制造中的絕緣層所形成的犧牲層，而制造出具有空腔的噴嘴，也可以本發(fā)明方法，于集成電路組件的制造流程中制造懸吊電樞開關(guān)。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例公開，但并不限制本發(fā)明，本行業(yè)技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和發(fā)明范圍的前提下，可進(jìn)行某些修改和更替，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以所附權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。
符號說明10-半導(dǎo)體襯底；13-空腔；20-集成電路器件；30-微機電組件；110-絕緣層；110a-介電層；110b-犧牲層；120-結(jié)構(gòu)層；130-金屬間介電層131-介電層孔；140-金屬層；150-保護(hù)層；160-熱阻加熱器層。
權(quán)利要求
1.一種集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，包括下列步驟a)提供一半導(dǎo)體襯底，其中該半導(dǎo)體襯底分為集成電路器件區(qū)域以及微機電組件區(qū)域，且該集成電路區(qū)域形成有一集成電路器件；b)淀積一絕緣層于該集成電路區(qū)域以及微機電組件區(qū)域上；c)蝕刻該絕緣層，以分隔該集成電路區(qū)域以及微機電組件區(qū)域上的絕緣層，其中，集成電路區(qū)域上的絕緣層作為一內(nèi)層介電層，且該微機電組件區(qū)域上的絕緣層作為一犧牲層；d)淀積一結(jié)構(gòu)層于該微機電組件區(qū)域上；e)淀積一介電層于該結(jié)構(gòu)層及該內(nèi)層介電層上；f)于該介電層中形成多個介電層孔，以暴露出該集成電路區(qū)域與該微機電組件區(qū)域的接觸區(qū)；以及g)于該介電層上淀積一金屬層，且該金屬層填入該介電層孔。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，其中，該集成電路器件包括CMOS晶體管、電阻或邏輯組件。
3.如權(quán)利要求1所述的集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，其中，該絕緣層材料為摻硼的磷硅酸鹽玻璃。
4.如權(quán)利要求3所述的集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，其中，還包括對該摻硼的磷硅酸鹽玻璃以快速加熱制造退火處理。
5.如權(quán)利要求1所述的集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，其中，該絕緣層厚度約為6500-11000。
6.如權(quán)利要求1所述的集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，其中，該微機電組件包括微機電噴嘴或微機電開關(guān)。
7.如權(quán)利要求1所述的集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，其中，該結(jié)構(gòu)層材料為氮化硅(Si3N4)，厚度約為10000。
8.如權(quán)利要求1所述的整合集成電路及微機電組件制造方法，其中，還包括除去該絕緣層位于該微機電組件上的部分，以釋放該微機電組件部分。
9.一種集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，包括下列步驟a)提供一半導(dǎo)體襯底，其中該半導(dǎo)體襯底分為集成電路區(qū)域以及微機電組件區(qū)域，且該集成電路區(qū)域形成有一集成電路器件；b)淀積一摻硼的磷硅酸鹽玻璃層于該集成電路區(qū)域以及微機電組件區(qū)域上；c)蝕刻該摻硼的磷硅酸鹽玻璃層，以分隔該集成電路區(qū)域以及微機電組件區(qū)域上的絕緣層，其中集成電路區(qū)域上的摻硼的磷硅酸鹽玻璃層作為一內(nèi)層介電層，且該微機電組件區(qū)域上的摻硼的磷硅酸鹽玻璃層作為一犧牲層；d)淀積一結(jié)構(gòu)層于該微機電組件區(qū)域上；e)淀積一介電層于該摻硼的磷硅酸鹽玻璃層上；f)于該介電層中形成多個介電層孔，以暴露出該集成電路區(qū)域與該微機電組件區(qū)域的接觸區(qū)；g)于該介電層上淀積一金屬層，且該金屬層填入該介電層孔；以及h)除去微機電組件區(qū)域的摻硼的磷硅酸鹽玻璃層。
10.如權(quán)利要求9所述的集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，其中，該集成電路器件包括CMOS。
11.如權(quán)利要求9所述的集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，其中，還包括對該摻硼的磷硅酸鹽玻璃以快速加熱制造退火處理。
12.如權(quán)利要求9或11所述的集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，其中，該摻硼的磷硅酸鹽玻璃層厚度約為6500-11000。
13.如權(quán)利要求9所述的集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，其中，該微機電組件包括噴嘴或開關(guān)。
14.如權(quán)利要求9所述的集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，其中，該結(jié)構(gòu)層材料為Si3N4，厚度約為10000。
全文摘要
一種集成電路器件及微機電組件的整體制造方法，包括下列步驟提供一半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底分為集成電路區(qū)域以及微機電組件區(qū)域，且該集成電路區(qū)域形成有一集成電路器件；淀積一絕緣層于該集成電路區(qū)域以及微機電組件區(qū)域上；蝕刻該絕緣層，以分隔該集成電路區(qū)域以及微機電組件區(qū)域上的絕緣層，其中集成電路區(qū)域上的絕緣層為一內(nèi)層介電層，且該微機電組件區(qū)域上的絕緣層作為一犧牲層；淀積一結(jié)構(gòu)層于該微機電組件區(qū)域上；淀積一介電層于該結(jié)構(gòu)層及該內(nèi)層介電層上；于該介電層中形成多個介電層孔，以暴露出該集成電路區(qū)域與該微機電組件區(qū)域的接觸區(qū)；以及于該介電層上淀積一金屬層，該金屬層填入該介電層孔中。
文檔編號H01L21/70GK1481011SQ0213199
公開日2004年3月10日 申請日期2002年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月4日
發(fā)明者杜碩倫, 江祿山, 朱世麟 申請人:旺宏電子股份有限公司