Подробное описание (1060173), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В одном варианте осуществления этого полупроводниковую подложку выборочно замаскирована, на этапе 504 . В некоторых вариантах осуществления этап 504 не выполняется, и, следовательно, иллюстративно показано на пунктирной рамкой. Селективный маскирование полупроводниковой подложки позволяет подложки включают областей, имеющих материал р-типа и N-типа. Это позволяет компоненты CMOS, чтобы сформировать в обоих п-типа материала и в материале р-типа на одной подложке, тем самым позволяя монолитной интеграции MEMS давления датчика с объемной изолированы КМОП кристалле интегральной.
Полупроводниковая подложка селективно маскируется формирования первого слоя маскирования, который определяет один или более глубокие участки также. В одном варианте осуществления первый маскирующий слой содержит по образцу слой фоторезиста. Рисунком слой фоторезиста могут быть сформированы на поверхности подложки путем фоторезиста спин покрытия на подложке. Спин покрытием затем фоторезист с рисунком селективным воздействием источника света (например, ультрафиолетового света) и впоследствии разработан.
На этапе 506 , глубокий имплантат хорошо выполняется. Глубокий имплантат хорошо может содержать имплантации р-типа легирующей примеси (например, бора, галлия и др.) или н-типа легирующей примеси (например, фосфор, мышьяк и др.) в полупроводниковой подложке. В легирующие примеси имплантируют в концентрации легирующей примеси, достаточно высокой, чтобы сформировать р-n перехода, который действует как диод обратного смещения, который действует, чтобы управлять глубиной травления (например, на этапе 524 ). В одном варианте осуществления N-типа легирующей примеси имплантируют в р-типа подложки в дозе примерно 10 12 см -3 до примерно 10 17 см -3 . В другом варианте ионы фосфора имплантируют в р-типа подложки в дозе примерно 10 14 см -3 до примерно 5 × 10 17 см -3 . В одном варианте осуществления имплантат глубоко вполне может быть выборочно выполняются в пределах области подложки, которые не были в масках на этапе 504 . В другом варианте осуществления имплантат глубоко хорошо может содержать веерной имплантата выполнена по всей полупроводниковой подложке (например, над подложкой без маски).
На этапе 508 , глубокий имплантат хорошо приводится в подложку. Вождение глубокую имплантата а в субстрат включает диффундирующих присадок, введенных на шаге 506 на заданную глубину в пределах подложки. В одном варианте осуществления имплантат глубоко хорошо приводится в подложку путем воздействия на подложку до повышенной температуры. Глубоко имплантат хорошо может приводиться в подложку до различных глубинах в зависимости от температуры и времени привода дюйма В некоторых вариантах осуществления имплантированных ионов приводятся в подложку на глубину между около 7 мкм и примерно 11 мкм по подвергая подложки до температуры примерно 1100-1200 ° С в течение примерно 300-400 минут. Такая глубина обеспечивает достаточной упругости к MEMS давление датчика диафрагмы. После того, как глубоко имплантат хорошо приводится в подложку оксид маскирование формируется на шаге 504 будет удалена.
При изменении температуры и продолжительности привода в, различные больших глубинах скважины может быть достигнута. В одном варианте прогностические расчеты, выполненные на компьютере может выполняться перед имплантацией на этапе 506 и диск в на этапе 508 . Прогнозные расчеты могут быть использованы для определения глубины р-п перехода и профиля легирования. Такое моделирование позволяет точную глубину PN перехода и профиля легирования оптимизировать производительность MEMS давления датчика .
После того как скважина была сформирована в подложке, MEMS давление датчик устройство может быть образовано в подложке, на этапе 510 . MEMS давление датчик будет иметь мембрану с толщиной, определенной глубиной глубокой имплантата скважины. Этапы 512 - 524 иллюстрируют примерный способ формирования MEMS давления датчика внутри подложки, имеющей глубоких скважин, сформированные в нем. В некоторых вариантах альтернативные шаги для формирования MEMS давления датчик может быть использован, так что иллюстрированные шаги 512 - 524 не выполняется и, следовательно, иллюстративно показано пунктирными коробки.
На этапе 512 , субстрат в маске и датчик имплантат выполняется. В варианте, подложка маскируется второй слой маскирующего в том числе с рисунком сло фоторезиста. После того как подложка маскируется, датчик имплантации выполняется. Датчик включает в себя имплантацию легирования тип, который является тем же самым, что и подложки (например, р-типа легирующей примеси в среде N-типа), и который имеет более высокую концентрацию около 10 18 , например. В датчик имплантаты образуют резистивный мелкой хорошо внутри глубокой скважины, который работает как пьезорезистивного элемента. Имплантаты формируются в глубокую скважину в отверстия в маскирующего слоя.
На этапе 514 , подложку снова масках и мелкой имплантации выполняется. В варианте, подложка маскируется третий слой маскирующего в том числе с рисунком сло фоторезиста, например. После того как подложка маскируется высокой концентрацией имплантации выполняется для имплантатов примесей в глубокую скважину в отверстия в третьем слое маскирования. В некоторых вариантах осуществления включает в себя имплантацию легирования тип, который является тем же самым, что и датчика имплантата, но который имеет более высокую концентрацию, превышающую примерно 10 18 , например. Имплантация формы также контакты, которые улучшают связь между резистивных неглубоких скважин и слоев металлизации, тем самым позволяя сигналы от датчика резистивных неглубоких скважин, чтобы быть принятым.
На этапе 516 один или несколько защитных слоев формируются на обратной стороне подложки. Защитный слой может содержать SiO 2 слой, образованный осаждением из паровой фазы, в варианте осуществления.
На этапе 518 , один или несколько слоев металлизации образуются. Слоев металлизации сконфигурированы для подключения piezoresistor в аналого-цифрового преобразования элемента (элементов).
На этапе 520 , пассивирующий слой образуетс над слоем металлизации. В одном варианте пассивирующий слой содержит оксид / стекло и / или нитрида кремния слой, образованный на поверхности подложки с помощью физического осаждения из паровой фазы, например.
На этапе 522 , защитный слой селективно удалена из обратной стороне подложки, чтобы сформировать отверстие. В одном варианте осуществления защитный слой удаляют с помощью фотолитографии и травления процесс, в котором материал фоторезиста, сформированный на селективных частей защитного слоя, а слой травят в открытых частей фоторезиста материала.
На этапе 524 , субстрат подвергают электрохимической контролируемого травления (ЕСЕ) процесса.
Некоторые варианты осуществления примерной полупроводниковой подложке, на которой такая методика 500 реализована, проиллюстрированы в поперечном сечении видФиг. 6-15. Следует иметь в виду, что хотяФиг. 6-15описаны по отношению к образованию MEMS давления датчика , включающего имеющий определенные типы легирующих эти легирующие типа не являются ограничивающими и могут варьироваться в альтернативных вариантах осуществления.
Фиг. 6показано поперечное сечение варианта осуществления полупроводниковой подложки, соответствующей подложки на этапе 502 . Для иллюстрации, подложка 102 вФиг. 6 включает в себя не-эпитаксиального кремния р-типа подложки.
Фиг. 7иллюстрирует вид в поперечном разрезе 700 варианта осуществления имплантации 704 , предоставленную полупроводниковой подложки 102 , что соответствует имплантации шаге 506 . Имплантация 704 обеспечивает требуемую н-типа дозу имплантата в один или несколько регионов р-типа подложки 102 , которые не покрываются с помощью первого маскирующего слоя 702 . Имплантации 704 приводит к получению требуемого п-типа имплантата доза оказывалась в относительно небольшой области имплантата 706 , имеющий высокую N-типа концентрация легирующей примеси на первой глубине в подложке 102 .
Фиг. 8иллюстрирует поперечное сечение 800 варианта привода в имплантированных примесей п-типа, соответствующих привода в стадии 508 . Привод включает воздействие на пластину до высокой температуры 802 таким образом, чтобы термически возбудить присадок N-Type в мелкой имплантата области 706 вФиг. 7и привести к их диффундировать на большую глубину в пределах р-типа подложки 102 . Привод в приводит к глубокой скважины 104 , имеющей высокую концентрацию легирующей примеси, которая простирается в пределах подложки на второй глубины, превышающей первую глубину.
Фиг. 9иллюстрирует продольное сечение 900 из варианта осуществления датчика имплантата, соответствующего датчика имплантата на этапе 512 . Как показано наФиг. 9, Второй маскирующий слой 902 сформирован над подложкой для селективного замаскировать глубокую скважину н- 104 . Сеньор имплантаты 904 вводятся в глубокий колодец в высокой концентрации р-типа легирующей примеси с образованием одной или более мелких колодцев 106 .
Фиг. 10иллюстрирует вид в поперечном разрезе 1000 варианта осуществления контакта хорошо имплантата, соответствующего контакта имплантата а на этапе 514 . Как показано наФиг. 10, Третий маскирующий слой 1002 формируется над подложкой, чтобы выборочно маскировать глубокой скважины 104 . Субстрат контакт имплантация 1004 имплантаты высокую концентрацию р-типа легирующей примеси в глубокий колодец, чтобы сформировать один или несколько подложек контактов 1006 . Мелкие скважины 106 и также контакты 108 могут перекрывать друг друга в некоторых вариантах осуществления.
Фиг. 11иллюстрирует вид в поперечном разрезе 1100 согласно варианту формирования одного или нескольких защитных слоев 1102 на задней стороне 124 полупроводниковой подложки 102 , соответствующий шагу 516 .
Фиг. 12иллюстрирует вид в поперечном разрезе 1200 согласно варианту формации слой металлизации, соответствующего шагу 518 . Как показано наФиг. 12, Слоев металлизации 118 сформированы так, чтобы быть частично внутри межуровневого диэлектрика (ILD) слой 114 , расположенный на верхней поверхности 122 подложки 102 . В одном варианте слоев металлизации 118 включают в себя разъем Ti или олова в контакт с одним или более мелких скважинах р- 108 в пределах глубокой скважины н- 104 . Слоев металлизации 118 может дополнительно содержать медь и / или алюминиевых проводов, проходящих перпендикулярно вилки, чтобы обеспечить боковые соединения с piezoresistor.
Фиг. 13иллюстрирует вид в поперечном разрезе 1300 согласно варианту пассивирующий слой формируется, что соответствует шагу 522 . Как показано наФиг. 13, Пассивирующий слой 116 окружает полупроводниковую подложку 102 .
Фиг. 14иллюстрирует вид в поперечном разрезе 1400 согласно варианту травителя бане ECE, соответствующего шагу 524 . Как показано наФиг. 14Подложка 102 погружают в ванну 1402 травителя (например, KOH ванна). Отверстие 1405 в защитных слоев 1102 определяет область, в которой полость должна быть сформированы на подложке 102 . Держатель пластин 1408 , соединены с потенциостатом 1404 , сконфигурирован для защиты верхней поверхности 122 подложки 102 из травителя 1406 и обеспечить электрический контакт к глубокой скважины н- 104 . Противоположный электрод 1412 и электрод 1410 , расположенный в травителя бане 1402 , также соединены с потенциостата 1404 . Электрод 1410 выполнен с возможностью регулировать напряжение между держателем пластин 1408 и противоположным электродом 1412 .
Во время травления, потенциостат 1404 выполнен с возможностью применять контролируемое смещение между глубокой скважины н- 104 и ванну 1402 травителя, в результате чего травителя 1406 для травления заднюю 124 полупроводниковой подложки 102 . PN узел 120 , расположенный на пересечении глубокой скважины н- 104 и р-типа подложки 102 , действует в качестве обратного смещением диода предотвращая травителя 1406 от воздействия любой ток, так что травителя 1406 выполняет нормальное анизотропное травление через подложку 102 , пока он не достигнет PN-переход 120 . Затем, так как обратное смещением диода был вытравлен, травителя 1406 (например, KOH) подвергается воздействию приложенного смещения, и реакция образует тонкий слой диоксида кремния, который останавливает травления.
Фиг. 15иллюстрирует вид в поперечном разрезе 1500 из варианта осуществления MEMS давления датчика , образованной методом 500 . Как показано наФиг. 15, В результате полупроводниковая подложка 102 содержит полость 110 внутри задней 124 подложки, которая примыкает глубокий н-хорошо 104 . В варианте осуществления, в котором кремниевая пластина содержит <100> ориентацию кристалла, полость 110 содержит крутых углов боковых стенок (например, 54,7 ° угол с поверхностью задней стороны) с гидроксидом калия (KOH) отображает скорость травления селективность, которая выше, в <100> кристалла направление, чем в <111> кристалла направлении. Следует иметь в виду, что размер полости 110 можно регулировать путем варьирования глубины глубокой н-скважины (и, следовательно, глубину PN-перехода в подложке), сформированный на этапах 504 - 508 .
Следует иметь в виду, что в то время как делается ссылка в этом документе для иллюстративных структур в обсуждении аспектов методик, описанных здесь, эти способы не должны быть ограничены соответствующими структурами, представленными. Например, методики, изложенные вФиг. 15 не ограничены структурой, представленной в Фиг. 6-15. Скорее, методологии и структуры должны быть рассмотрены независимо друг от друга и в состоянии стоять в одиночестве и быть осуществлено без учета любой из конкретных аспектов, изображенных на чертежах. Кроме того, слои, описанные здесь, могут быть сформированы любым подходящим способом, например, с вращением на, распыления, роста и / или методами осаждения и т.д.
Кроме того, эквивалентные изменения и / или модификации могут происходить в одном из специалистам в данной области техники на основании чтения и / или понимания описания и прилагаемых чертежей. Данное здесь описание включает в себя все такие модификации и изменения, и, как правило, не предназначено, чтобы ограничиваться ими. Например, хотя цифры, представленные здесь показаны и описаны, чтобы иметь особое легирования типа, следует понимать, что альтернативные виды легирующие могут быть использованы как будет понятно специалисту в данной области.
Кроме того, хотя конкретный признак или аспект может были раскрыты по отношению к одной из нескольких реализаций, такой признак или аспект может быть объединен с одним или более других признаков и / или других аспектов реализации, как может быть желательно. Кроме того, в той степени, что термины "включает", "имеющий", "имеет", "с" и / или их варианты используются здесь, такие термины предназначены быть включено в это означает, как «содержащий». Кроме того, «примерный» просто означало иметь в виду пример, а не лучшее. Кроме того, следует понимать, что признаки, слои и / или элементы, изображенные здесь проиллюстрированы с конкретными размерами и / или ориентации относительно друг друга в целях простоты и легкости понимания, и что фактические размеры и / или ориентации, может отличаться от что проиллюстрировано в данном документе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
