專利名稱：具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微機電系統(tǒng)芯片，也有關(guān)于此種系統(tǒng)芯片中的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，即具有 功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片。
背景技術(shù)：
微機電系統(tǒng)有各種應(yīng)用，例如微聲壓傳感器、陀螺儀、加速度計等。大部份的微機 電系統(tǒng)中包含微機電元件與其它微電子電路，必須互相整合，構(gòu)成整合芯片?，F(xiàn)有技術(shù)的一 例可參閱圖IA的平面圖，如圖所示，整合芯片中包含微機電元件區(qū)100和微電子電路元件 (例如為CMOS元件)區(qū)200，且微機電元件區(qū)100由防護環(huán)120圍繞，以防止制作微機電元 件的過程中因蝕刻損及微電子電路元件區(qū)200。請參考圖1B，圖IB是沿圖IA的A-A方向的剖面圖。在制作微電子電路元件和微 機電元件的過程中，將沉積多層的介電層20(圖中未區(qū)分各層間的界線)，而在此種現(xiàn)有技 術(shù)中，必須通過蝕刻該介電層20，以在微機電元件區(qū)100形成可活動的微機電元件(未示 出)，因此在微機電元件區(qū)100中將留下空間10。如前述，蝕刻介電層20時不宜損及微電 子電路元件區(qū)200，因此設(shè)有防護環(huán)120，由多晶硅層12、接觸層13、第一金屬層14、信道層 15a-15c、及其它金屬層16a-16c所構(gòu)成。信道層和金屬層的數(shù)目可視微電子電路電路內(nèi)聯(lián) 機需求和微機電元件設(shè)計來決定。為了在功能上連結(jié)微機電元件與微電子電路元件，必須在其間提供電氣連結(jié)。上 述現(xiàn)有技術(shù)中是使用一層或多層金屬層來達(dá)成此連結(jié)，例如圖IB中的第一金屬層14。然 而，既然使用到一層或多層金屬層，所述的金屬層便必須穿越防護環(huán)120，而在其穿越防護 環(huán)120的位置處將不能與防護環(huán)120的其它部分(圖標(biāo)中的接觸層13、信道層15a、及第一 金屬層14的其它部分)構(gòu)成緊密封閉的結(jié)構(gòu)，否則即造成短路。因此，此種現(xiàn)有技術(shù)中，在 蝕刻制作微機電元件時將不能完全避免損及微電子電路元件區(qū)200。因此，需要一種導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，可在功能上連結(jié)微機電元件與微電子電路元件，而仍能 保持防護環(huán)120結(jié)構(gòu)的完整性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種微機電系統(tǒng)芯片，其具 有特殊設(shè)計的功能連結(jié)導(dǎo)線，以連結(jié)微機電元件與微電子電路元件，而解決前述問題。為達(dá)上述目的，就本發(fā)明的其中一個觀點而言，提供了一種具有功能連結(jié)導(dǎo)線的 微機電系統(tǒng)芯片，包含基板；位于基板上的微機電元件區(qū)；位于基板上的微電子電路元件 區(qū)；將微機電元件區(qū)與微電子電路元件區(qū)分隔開的防護環(huán)，該防護環(huán)包含位于基板上的結(jié) 構(gòu)層，和位于結(jié)構(gòu)層上的接觸層；其中該接觸層作為耦合微機電元件區(qū)與微電子電路元件 區(qū)的功能連結(jié)導(dǎo)線。就本發(fā)明的另一個觀點而言，提供了一種具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片， 包含基板；位于基板上的微機電元件區(qū)；位于基板上的微電子電路元件區(qū)；將微機電元件區(qū)與微電子電路元件區(qū)分隔開的防護環(huán)；以及位于該防護環(huán)下方、基板表面上的導(dǎo)電層，作 為耦合微機電元件區(qū)與微電子電路元件區(qū)的功能連結(jié)導(dǎo)線。就本發(fā)明的再一個觀點而言，提供了一種具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片， 包含基板；位于基板上的微機電元件區(qū)；位于基板上的微電子電路元件區(qū)；將微機電元件 區(qū)與微電子電路元件區(qū)分隔開的防護環(huán)；以及位于該防護環(huán)下方、基板內(nèi)的井區(qū)，作為耦合 微機電元件區(qū)與微電子電路元件區(qū)的功能連結(jié)導(dǎo)線。以上微機電系統(tǒng)芯片中，可兼而設(shè)置導(dǎo)電層與井區(qū)。以上微機電系統(tǒng)芯片中的防護環(huán)中，宜包含位于基板上的具有介電功能的結(jié)構(gòu) 層，該結(jié)構(gòu)層的較佳材料為未摻雜的多晶硅層。以上微機電系統(tǒng)芯片中，該井區(qū)可延伸至微機電元件區(qū)下方。下面通過具體實施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點及其 所達(dá)成的功效。


圖1A-1B為現(xiàn)有技術(shù)；
圖2-7分別示出本發(fā)明的六個實
圖中符號說明
10空間
11基板
12多晶娃層
12a、12b結(jié)構(gòu)層
13、13a、13b、13c接觸層
14第一層金I
15a_15c信道層
16a_16c金屬層
17導(dǎo)電層
18井區(qū)
18a摻雜區(qū)
18b重?fù)诫s區(qū)
20介電層
100 微機電元件區(qū)
200 微電子電路元件區(qū)
具體實施例方式本發(fā)明中的圖式均屬示意，主要意在表示制程步驟以及各層之間的上下次序關(guān) 系，至于形狀、厚度與寬度則并未依照比例繪制。圖2說明本發(fā)明的第一實施例。在本實施例中，使用接觸層13作為微機電元件與 微電子電路元件(例如為CMOS元件)的功能連結(jié)導(dǎo)線，并以最底層的結(jié)構(gòu)層12a作為電氣 隔絕，以避免接觸層13和基板11短路導(dǎo)通。此結(jié)構(gòu)層12a例如為未摻雜的多晶硅層，或其它可提供電氣隔絕功能的材料層。在微機電元件區(qū)100或微電子電路元件區(qū)200中，都可 直接使用接觸層13作為導(dǎo)線(作為電路走線，而非僅是栓柱)。圖3說明本發(fā)明的第二實施例。在本實施例中，于微機電元件區(qū)100中使用接觸 層13a作為導(dǎo)線(作為電路走線，而非僅是栓柱)，并以未摻雜的多晶硅層12a作為接觸層 13a和基板11間的電氣隔絕。但微機電元件與微電子電路元件的功能連結(jié)導(dǎo)線則通過基 板11表面上的導(dǎo)電層17來達(dá)成，此導(dǎo)電層17例如為硅化鈷(CoSi2)、硅化鈦(TiSi2)、或其 它常用于接觸層底部以增加接觸層導(dǎo)電性的材料。由于功能連結(jié)導(dǎo)線并未穿越防護環(huán)120 而是由防護環(huán)120的下方經(jīng)過，因此防護環(huán)120中的接觸層13b和結(jié)構(gòu)層12b可以和防護 環(huán)120的其它部分構(gòu)成緊密封閉的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)層12b宜具有介電功能，以使防護環(huán)120不 致與導(dǎo)電層17短路連接；但其必須使用與介電層20不同的材料來制作。如介電層20為二 氧化硅，則結(jié)構(gòu)層12b例如可為氮化硅、氮氧化硅等。在其中一個較佳實施例中，結(jié)構(gòu)層12b 可選用未摻雜的多晶硅，如此在制程整合上較為便利。在微電子電路元件區(qū)200中，導(dǎo)電層 17可通過接觸層13c和金屬層14等，通過微電子電路元件區(qū)200中的內(nèi)聯(lián)機，而與其它電 路元件連接。圖4說明本發(fā)明的第三實施例。在本實施例中，微機電元件區(qū)100中同樣使用接 觸層13a 作為導(dǎo)線，并以未摻雜的多晶硅層12a作為接觸層13a和基板11間的電氣隔絕。 但微機電元件與微電子電路元件的功能連結(jié)導(dǎo)線則是通過基板11內(nèi)部的井區(qū)18來達(dá)成， 此井區(qū)18例如包含N型井區(qū)18a與位于N型井區(qū)18a上方的重攙雜的N+井區(qū)18b，而基板 11則例如為P型。N型井區(qū)18與P型基板11間構(gòu)成接面二極管，故可避免短路。同樣地， 由于功能連結(jié)導(dǎo)線并未穿越防護環(huán)120而是由防護環(huán)120的下方經(jīng)過，因此防護環(huán)120中 的接觸層13b和未摻雜多晶硅層12b可以和防護環(huán)120的其它部分構(gòu)成緊密封閉的結(jié)構(gòu)。圖5說明本發(fā)明的第四實施例。在本實施例中，除了以導(dǎo)電層17作為微機電元件 與微電子電路元件的功能連結(jié)導(dǎo)線外，另也同時設(shè)置N型井區(qū)18，與P型基板11間構(gòu)成接 面二極管，以避免短路。同樣地，由于功能連結(jié)導(dǎo)線并未穿越防護環(huán)120而是由防護環(huán)120 的下方經(jīng)過，因此防護環(huán)120中的接觸層13b和未摻雜多晶硅層12b可以和防護環(huán)120的 其它部分構(gòu)成緊密封閉的結(jié)構(gòu)。圖6說明本發(fā)明的第五實施例。在本實施例中，N型井區(qū)18與P型基板11間構(gòu) 成的接面二極管延伸至微機電元件區(qū)100，因此微機電元件區(qū)100中可不需要以未摻雜的 多晶硅層來提供電氣隔絕；接觸層13a可以直接接觸N型井區(qū)18。圖7說明本發(fā)明的第六實施例。本實施例與前一實施例相似，由于N型井區(qū)18與 P型基板11間構(gòu)成的接面二極管延伸至微機電元件區(qū)100，因此微機電元件區(qū)100中可不 需要以未摻雜的多晶硅層來提供電氣隔絕。至于微機電元件與微電子電路元件的功能連結(jié) 導(dǎo)線，則增加了導(dǎo)電層17。以上已針對較佳實施例來說明本發(fā)明，以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于了 解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，當(dāng)可在本發(fā)明精 神內(nèi)，立即思及各種等效變化。舉例而言，以上所述各實施例中的材料、金屬層數(shù)等皆為舉 例，還有其它各種等效變化的可能。又，與微機電元件整合的微電子電路不限于以CMOS元 件制作，亦可包含雙極晶體管等。故凡依本發(fā)明的概念與精神所為之均等變化或修飾，均應(yīng) 包括于本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，其特征在于，包含基板；位于基板上的微機電元件區(qū)；位于基板上的微電子電路元件區(qū)；將微機電元件區(qū)與微電子電路元件區(qū)分隔開的防護環(huán)，該防護環(huán)包含位于基板上的結(jié)構(gòu)層，和位于結(jié)構(gòu)層上的接觸層；其中該接觸層作為耦合微機電元件區(qū)與微電子電路元件區(qū)的功能連結(jié)導(dǎo)線。
2.如權(quán)利要求1所述的具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，其中，該結(jié)構(gòu)層為未摻 雜的多晶硅層、或氮化硅、或氮氧化硅。
3.一種具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，其特征在于，包含 基板；位于基板上的微機電元件區(qū)； 位于基板上的微電子電路元件區(qū)；將微機電元件區(qū)與微電子電路元件區(qū)分隔開的防護環(huán)；以及位于該防護環(huán)下方、基板表面上的導(dǎo)電層，作為耦合微機電元件區(qū)與微電子電路元件 區(qū)的功能連結(jié)導(dǎo)線。
4.如權(quán)利要求3所述的具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，其中，該導(dǎo)電層材料包 含硅化鈷或硅化鈦。
5.如權(quán)利要求3所述的具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，其中，還包含位于導(dǎo)電 層下方、基板內(nèi)的井區(qū)，該井區(qū)與基板構(gòu)成接面二極管。
6.權(quán)利要求3所述的具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，其中，該防護環(huán)包含位于 基板上的具有介電功能的結(jié)構(gòu)層，該結(jié)構(gòu)層為未摻雜的多晶硅層、或氮化硅、或氮氧化硅。
7.如權(quán)利要求3所述的具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，其中，在微機電元件區(qū) 中包含接觸層，作為電路走線。
8.一種具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，其特征在于，包含 基板；位于基板上的微機電元件區(qū)； 位于基板上的微電子電路元件區(qū)；將微機電元件區(qū)與微電子電路元件區(qū)分隔開的防護環(huán)；以及位于該防護環(huán)下方、基板內(nèi)的井區(qū)，作為耦合微機電元件區(qū)與微電子電路元件區(qū)的功 能連結(jié)導(dǎo)線。
9.如權(quán)利要求8所述的具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，其中，該井區(qū)包含摻雜 區(qū)與位于摻雜區(qū)上方的重?fù)诫s區(qū)，且該井區(qū)與基板構(gòu)成接面二極管。
10.如權(quán)利要求8所述的具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，其中，該防護環(huán)包含 位于基板上的具有介電功能的結(jié)構(gòu)層，該結(jié)構(gòu)層為未摻雜的多晶硅層、或氮化硅、或氮氧化娃。
11.如權(quán)利要求8所述的具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，其中，還包含位于該防 護環(huán)下方、該井區(qū)上方的基板表面的導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層材料包含硅化鈷或硅化鈦，且其中該 井區(qū)延伸于該微機電元件區(qū)下方。
12.如權(quán)利要求8所述的具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，其中，在微機電元件區(qū) 中包含接觸層，作為電路走線。
13.如權(quán)利要求8所述的具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，其中，該井區(qū)延伸于該 微機電元件區(qū)下方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有功能連結(jié)導(dǎo)線的微機電系統(tǒng)芯片，包含基板；位于基板上的微機電元件區(qū)；位于基板上的微電子電路元件區(qū)；將微機電元件區(qū)與微電子電路元件區(qū)分隔開的防護環(huán)；以及位于該防護環(huán)下方、基板表面上的導(dǎo)電層，或位于該防護環(huán)下方、基板內(nèi)的井區(qū)，作為耦合微機電元件區(qū)與微電子電路元件區(qū)的功能連結(jié)導(dǎo)線。
文檔編號H01L23/52GK101870444SQ200910134748
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者徐新惠, 李昇達(dá), 王傳蔚 申請人:原相科技股份有限公司