[发明专利]微电子构件和相应的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子构件和相应的制造方法。

背景技术

微机械传感器，例如惯性传感器，主要借助于电容或压阻转换器实现。很久以来在文献中就报道了所谓移动栅惯性传感器，然而时至今日在市场上仍未见到这种类型的传感器。一个原因在于该种转换元件的制造类型，尤其是适当的牺牲层工艺的制备和带有适当的在机械上或热机械上良好确定的特性的CMOS层的可用性。

通常在微机械学中使用氧化硅作为牺牲层。然而，在移动栅惯性传感器中，沟道区和源/漏触点是敞开的并且不受保护，因为在去除牺牲层时还强制地去除了薄的栅极氧化物。因此，这时沟道区的层不受保护地外露（frei），就像源区/漏区和沟道区之间的pn结一样。结果产生了干扰场效应晶体管的工作区或引起漂移和噪音以及使传感器元件不可靠的表面状态。

EP 0 990 911 Al描述了一种基于场效应的微机械传感器及其应用，其中，一个栅区相对于源区和漏区可移动。

US 2009/0317930 Al描述了一种借助于异构的牺牲层制造带有可偏转元件的结构的方法。

US 2011/0265574 Al描述了一个带有微机械功能元件和CMOS装置的系统。

DE 10 2009 029 217 Al描述了一种带有场效应晶体管的惯性传感器，其中，构造和布置成使得栅极电极固定，而沟道区可移动。

发明内容

本发明提出一种微电子构件和相应的制造方法。

按照本发明的制造方法允许成本低廉地制造一集成的微机械传感器。尤其可以产生带有良好定义的覆层特性的MEMS传感元件。该制造过程描述一个基本上封闭的硅表面。

尤其使得例如由单晶硅制造耐用的机械的MEMS构件成为可能。其与CMOS层中的应力不具有关系或仅具有很小的相关性，并显示出一定义的温度相关性。不需要厚的MEMS层的昂贵的沉积或转移键合（Transferbonden）。因此，可以以较高的质量表面密度成本低廉地实现厚的功能层。周围封闭的硅表面可供电路工艺使用。

质量装置或惯性质量可以具有一较高的质量密度，因为不需要针对掏蚀（Unterätzung）的牺牲层腐蚀孔。优选的扩展方案是从属权项的主题。

本发明所基于的想法是，MEMS构件作为转换元件具有一晶体管，其中，该晶体管的沟道区、源区和漏区集成在一以质量装置为的形式的可移动的机械功能单元中，其中，所述栅区悬挂在印制电路系统上，更确切地说，使得所述栅区在偏转的质量装置的情况下保持固定。

可移动的机械功能单元与其周围的机械去耦是通过相对于所述印制电路系统或相对于处于其下面的衬底的各间隙来实现的。这些间隙侧部地只通过一机械柔性连接和集成于其上的引线来过度张紧（überspannt）。

所述印制电路系统和所述可移动的机械功能单元之间的间隙优选通过氧化物层向上和向下加以限制。这样的氧化物层同时在牺牲层腐蚀期间用作腐蚀停止层，并且用作钝化层，以避免不希望的表面泄漏电流。

例如，可弹性偏转的质量装置可以用来探测诸如加速度和转动速率等惯性测量参数。

本发明的优点

根据一种优选的实施方式，所述印制电路系统具有多个嵌入到一绝缘层中的印制电路平面，它们通过通孔彼此垂直连接，其中，所述栅区悬挂在所述印制电路平面中的至少一个印制电路平面上。所述栅区在周围的CMOS层上的机械刚性悬挂，例如，通过金属连接件在最上面的印制电路平面中实现。这样的金属连接件必须在牺牲层腐蚀工艺中进行掏蚀，这必须在其尺寸设计和所述腐蚀孔的尺寸设计时予以考虑。相对于所述牺牲层的一比较大的距离是有利的，因此即使在定向的腐蚀步骤下也可以通过倾斜入射的离子进行一掏蚀，而不需要各向同性的后腐蚀。金属平面或印制电路系统例如经由一孔栅来负责所述栅区与周围的CMOS层的刚性连接以及所述栅区的电联接，此外还作为用于氧化物腐蚀的腐蚀掩膜。

根据另一种优选的实施方式，用于所述漏区和/或源区的电联接导线在所述质量装置上面的第一多晶硅层中绝缘地引导，其中，所述漏区和/或源区通过各自的接触桥与所属的联接导线连接。这样的由多晶硅制成的电联接导线使得比相应的扩散导线更小的泄漏电流成为可能，其中，绝缘是通过pn-结实现的。此外，多个晶体管可以在以质量装置为形式的可移动的机械功能单元上进行联接。

根据另一种优选的实施方式，所述接触桥布置在绝缘层的相应的孔中。这样所述接触桥便可以跟随所述质量装置的运动。