[发明专利]具有增强锚的微结构

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及半导体制造。具体地，本发明涉及具有包括增强锚(enhanced anchor)的微结构器件的半导体器件及其制造方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)工业已经经历了快速增长。IC材料和设计的技术进步已经产生了多代IC，其中，每一代均比前一代具有更小且更复杂的电路。然而，这些进步增加了处理和制造IC的复杂性，并且对于这些将被实现的进步，需要IC处理和制造的类似开发。在IC演进的过程中，功能密度(例如，每芯片面积上互连器件的数量)通常都已经增加，而几何尺寸(例如，可使用制造工艺创建的最小部件)减小。

微机电系统(MEMS)器件是结合到半导体IC电路中的非常小的电子机械系统。MEMS器件的一个实例是微惯性传感器。使用埋入的氧化物层作为牺牲材料层来制造传统的绝缘体上硅(SOI)型MEMS器件。如此，在制造的稍后阶段去除氧化物层，其中，将被去除的氧化物量是受时间控制的。该方法的缺点包括：1)在制造期间难以控制底切蚀刻(undercut etching)的均匀性，2)在锚区域下方创建宽底切，以及3)不能生产窄气隙结构(例如，＜200nm)。

因此，需要的是具有增强锚的改进微结构器件及其制造方法。

发明内容

本发明一种制造微结构器件的方法，方法包括：提供分层晶片，其中，晶片包括硅基板层、位于基板层上的埋入氧化物层、以及位于埋入氧化物层上的硅器件层；在器件层上形成顶部氧化物层；蚀刻顶部氧化物层、器件层和埋入氧化物层，从而形成沟槽以在器件层中形成锚和微结构器件；沿着微结构器件的侧面形成热氧化物层，以在埋入氧化物层、顶部氧化物层和热氧化物层中包围微结构器件；形成多晶硅层以填充到沟槽中并包围锚；以及蚀刻掉包围微结构器件的氧化物层。

其中，蚀刻器件层包括深反应离子蚀刻(DRIE)工艺。

该方法还包括：形成微结构器件作为微机电系统(MEMS)器件。

该方法还包括：形成的MEMS器件为压电谐振器。

该方法还包括：形成锚，以完全附接至锚的侧面上的埋入氧化物层。

该方法还包括：在蚀刻掉包围微结构器件的氧化物层之后，将金属氧化物半导体(MOS)晶片结合至多晶硅层。

该方法还包括：将微结构器件密封到密封的封装件中，并且将微结构器件电连接至封装件外侧的触点。

此外，还提供了一种制造微结构器件的方法，方法包括：提供分层晶片，其中，晶片包括基板层、位于基板层上的埋入氧化物层、以及位于埋入氧化物层上的器件层；在器件层上沉积顶部硅氧化物层；使用第一掩模蚀刻顶部硅氧化物层，从而从顶部硅氧化物层中形成硬掩模；使用硬掩模蚀刻器件层，从而在器件层中形成锚和微结构；使用第二掩模蚀刻顶部硅氧化物层，留下微结构上的顶部硅氧化物层；使用第二掩模蚀刻埋入氧化物层；在晶片上形成热氧化物层；使用第三掩模蚀刻热氧化物层，留下包围微结构的氧化物层；在晶片上形成多晶硅层；对多晶硅层平面化；使用第四掩模蚀刻多晶硅层的一部分和器件层的一部分，从而形成微结构；以及蚀刻掉包围微结构的氧化物层，从而释放微结构。

其中，蚀刻器件层包括深反应离子蚀刻(DRIE)工艺。

该方法还包括：形成微结构器件作为微机电系统(MEMS)器件。

该方法还包括：形成MEMS器件作为压电谐振器。

该方法还包括：形成锚，以完全附接至锚的侧面上的埋入氧化物层。

该方法还包括：在蚀刻掉包围微结构器件的氧化物层之后，将金属氧化物半导体(MOS)晶片结合至多晶硅层。

该方法还包括：将微结构器件密封到密封的封装件中，并且将微结构器件电连接至封装件外侧的触点。

此外还提供了一种微结构器件，包括：硅基板层；埋入硅氧化物层，形成在基板层上；锚，形成在埋入氧化物层上，其中，埋入氧化物层沿着锚的整个长度延伸；多晶硅层，形成在锚的上方；以及微结构，悬浮在手柄上方，在形成在锚上方的多晶硅层和微结构之间具有气隙。

其中，气隙小于大约200nm。

该方法还包括：形成在微结构上的压电层。

该方法还包括：结合至多晶硅层的金属氧化物半导体(CMOS)晶片，从而包围微结构。

该方法还包括：密封封装件，用于在密封的封装件中密封微结构器件。

该方法还包括：触点，用于将微结构器件电连接至封装的外部。

附图说明