微机电传感器与制作方法 【技术领域】
本发明涉及一种微机电传感器，特别有关于压力传感器；本发明亦有关于此种微机电传感器的制作方法，其与CMOS制程兼容。
背景技术
微机电元件有各种应用，其中一种应用为制作绝对或相对式的压力传感器，如血压计、麦克风等等。美国专利第6,012,336号案、美国专利第6,536,281号案、美国专利第6,928,879号案、美国专利第7,121,146号案、美国专利第6,743,654号案、美国专利第7,135,149号案等揭露了相关的技术内容，但其制程或是过于复杂，或是需要非标准CMOS制程的特殊材料或机台设备，并不理想。因此，业界甚为需要一种结构和制程与CMOS制程充分兼容的微机电传感器。
【发明内容】
本发明目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种微机电传感器，其制程可完全与目前的CMOS制程整合。
本发明的另一目的在于，提出一种制作上述微机电传感器的制程。
为达上述目的，就本发明的其中一个观点而言，提供了一种微机电传感器制作方法，包含：提供一个基板；在该基板上形成内连线并以介电层包覆该内连线，该内连线的一部分构成一待蚀刻结构体，将该微机电传感器的悬浮结构与其它结构至少部分区隔开；蚀刻该基板的背部，露出该待蚀刻结构体；以及蚀刻去除该待蚀刻结构体。
为达上述目的，就本发明的另一个观点而言，提供了一种微机电传感器，包含：部分挖空的基板；位于基板挖空部分上方的悬浮结构；以及与悬浮结构至少部分区隔开的上方结构，其中该悬浮结构与上方结构通过包含金属蚀刻的步骤而区隔开，且该悬浮结构包含金属层和包覆金属层的介电材料，该上方结构包含金属层和位于金属层下方的介电材料。
上述微机电传感器与制作方法中，可使用气密材料封闭该基板的背部，构成绝对式传感器。该气密材料例如为硅或玻璃。
传感器中可更包含：包围该悬浮结构的防护环。
下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
【附图说明】
图1A‑1E标出本发明的一个实施例。
图中符号说明
11 第零层硅基板
12a 接触层
12b 通道层
13 金属层
14 介电层
15 连接垫
16 防护层
17 气密层
20 待蚀刻结构体(分离空间)
30 外侧金属结构体
40 悬浮结构
【具体实施方式】
本发明中的图式均属示意，主要意在表示制程步骤以及各层之间的上下次序关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。
首先说明本发明的其中一个实施例。请参阅图1A，在本实施例中首先提供一个第零层晶圆基板11，此基板11例如可为硅基板，以与CMOS制程兼容。接着在基板11上以CMOS制程制作晶体管元件等(未示出)，再依序以沉积、微影、蚀刻等制程制作内连线，如图1A中的接触层12a，金属层13，通道层12b等。各层金属图案通过介电层14来予以隔离。此外，并在最上层金属层中形成连接垫(bond pad)15的图案，且在整体结构的最上方形成防护层(passivation)16。其中，接触层12a与通道层12b例如可使用钨来制作，金属层13例如可使用铝来制作，介电层14材料例如可使用氧化物如二氧化硅。但当然，使用其它导电与介电材料来制作内连线也是可行的，且金属层数目当然也可以更多，图标仅是举例。
图标结构中，在最内部的第一层金属层13的外侧、图标最外侧金属结构体(图1C的30，以下亦称为上方结构)的内侧，形成了一个由接触层12a，金属层13，通道层12b所构成的待蚀刻结构体20。此待蚀刻结构体20的目的在于界定微机电元件中的悬浮结构，此点参阅后述制程步骤即可明白。至于最外侧金属结构体则例如可提供防护环(guard ring)的作用，以避免外围电路被蚀刻，或作为上电极(容后详述)。
请参阅图1B，接下来对第零层晶圆基板11的背部进行蚀刻，其方式例如可使用ICP(Inductively Coupled Plasma)DRIE(Deep ReactiveIon Etch)，感应耦合电浆深式反应离子蚀刻，将基板11的一部分挖空，使待蚀刻结构体20暴露出来。
再请参阅图1C，接下来对待蚀刻结构体20进行蚀刻，将其去除后形成如图的分离空间20，将悬浮结构40与微机电元件的其它结构区隔开。蚀刻方式例如可使用硫酸加上双氧水的湿式蚀刻。注意所谓“区隔开”是指“至少部分分离”但不必须“完全分离”；在本剖面图所未显示的位置，悬浮结构40仍与第零层晶圆基板11相连。在其中一种应用方式中，悬浮结构40担任下电极的作用，其固定于基板，且在进行感测时不产生形变。相对之，上方结构30则作为上电极，其最上层金属13、或其与介电层14和防护层16的复合层构成薄膜结构，可感测声压或气压的变化而变形造成电容值变化。
去除待蚀刻结构体20后，如图1D所示，可通过微影蚀刻方式去除防护层16的一部分或全部，打开内连线顶层的连接垫15。如欲使用上方结构30作为上电极，且希望降低薄膜厚度，则可将上电极上方的防护层16、或连同介电层14一同蚀刻去除。
当所要制作的是相对式传感器，例如微声压传感器、加速度计等时，制程可在此告一段落。当所要制作的是绝对式传感器时，则宜再进行图1E的步骤，从第零层晶圆基板11的背部进行气密封装(hermatical package)，以一层气密层17为气密封装的材料而进行封装，此层的材质例如可为玻璃或硅。
以上制程完全与CMOS制程兼容，故可利用现有的标准CMOS制程，在CMOS晶圆厂中制作微机电元件，将MEMS元件和CMOS元件整合在单一芯片之上。因此，本发明优于现有技术。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。对于本领域技术人员，当可在本发明精神内，立即思及各种等效变化。举例而言，以上所述各实施例中的材料、金属层数、蚀刻方式皆为举例，还其它有各种等效变化的可能。又如，外侧金属结构体30不必须形成封闭的防护环。故凡依本发明的概念与精神所为之均等变化或修饰，均应包括于本发明的权利要求书的范围内。