专利名称：可整合半导体制程的微机电前处理制造方法及其结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微机电制造方法及其结构，具体涉及一种全新的可整 合半导体制程的微机电前处理制造方法及其结构，其能有效避免金属不当 侵蚀破坏，进而使内部电路能与外部透过打线接合进行讯号传输。
背景技术：
现有半导体微机电系统包含各种不同的半导体微型结构，例如不可 动的探针、流道、孔穴结构，或是一些可动的弹簧、连杆、齿轮(刚体运 动或是挠性形变)等结构。
将上述不同的结构和相关的半导体电路相互整合，即可构成各种不同 的半导体应用；藉由制造方法提升微机械结构各种不同的功能，是未来半 导体微机电系统的关键指针，也是未来进一步研究芯片时的严峻挑战；若 能研发改进习知的技术，未来的发展性实无法预估。
目前制作微机电传感器及致动器系统皆需要在硅基底上制作出悬浮 式结构；前述制程必须采用了先进的半导体技术，例如湿蚀刻、干蚀刻 和牺牲层(sacrificial layer)去除等微机电专用作业。
湿蚀刻是一种快速有效蚀刻，而且不致蚀刻其它材料的蚀刻剂 (etchant)，因此，通常湿蚀刻对不同材料会具有相当高的选择性 (selectivity)。然而，除了结晶方向可能影响蚀刻速率外，由于化学反 应并不会对特定方向有任何的偏好，因此湿蚀刻本质上乃是一种等向性蚀刻(isotropic etching)。等向性蚀刻意味着，湿蚀刻不但会在纵向进行 蚀刻，而且也会有横向的蚀刻效果。横向蚀刻会导致所谓侧蚀(undercut) 的现象发生。
相反的，在干蚀刻(电浆蚀刻)中，电桨是一种部分解离的气体，干蚀 刻最大优点即是非等向性蚀刻(anisotropic etching)。然而，干蚀刻的 选择性却比湿蚀刻来得低(因为干蚀刻的蚀刻机制基本上是一种物理交互 作用；因此离子的撞击不但可以移除被蚀刻的薄膜，也同时会移除屏蔽)。
现有半导体制程的结构如对硅基底具微机电结构的绝缘层进行金属 蚀刻，将直接侵蚀绝缘层成型一与金属电路电性链接的金属连接层，现有 半导体制程多采用有机化合物组成的光阻来做各种图案的定义，而如使用 前述光阻来保护不被蚀刻的区域，其无法承受蚀刻液(如硫酸)的强烈侵 蚀；再者不受保护的金属连接层将因受侵蚀而使其结构遭受破坏，故如何 着重于保护层的制造方法及其结构组成，进而避免金属连接层遭受蚀刻液 侵蚀为本发明所欲解决的问题所在。
而为了能够有效解决前述相关议题，本发明创作人基于过去在微机电 (Microelectric Machanic System, MEMS)领域所累积的研发技术与经验， 于数次试验及多方尝试后，终于发展出一种可整合半导体制程的微机电前 处理制造方法及其结构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可整合半导体制程的微机电 前处理制造方法，避免金属不当蚀刻，使内部电路能与外部透过打线等接 合方式传输讯号。为此，本发明还要提供一种可整合半导体制程的微机电前处理结构。
为了解决以上技术问题，本发明的一种可整合半导体制程的微机电 前处理制造方法，包括如下步骤
于硅基底上表面形成内具微机电结构的绝缘层，微机电结构包含彼此 独立的至少一微结构与数个金属电路，绝缘层成型一与金属电路电性链接 的金属连接层，判断金属连接层外露于绝缘层表面上，金属连接层上形成 一保护层；
绝缘层进行蚀刻，金属连接层受保护层保护，避免金属连接层受蚀刻 侵蚀破坏；
绝缘层于表面形成一光阻层，使金属连接层上的保护层外露；
金属连接层上的保护层经蚀刻去除，使金属连接层外露于绝缘层表
面；以及
绝缘层上的光阻层经蚀刻去除。
本发明的一种可整合半导体制程的微机电前处理结构为于一硅基 底上表面形成至少一 内具微机电结构的绝缘层，微机电结构包含彼此独立 的至少一微结构与金属电路，绝缘层成型一与金属电路电性链接的金属连 接层，金属连接层外露于绝缘层表面上受一保护层覆盖，避免蚀刻侵蚀破 坏。
本发明的另一种可整合半导体制程的微机电前处理制造方法，包括 如下步骤
于硅基底上表面形成内具微机电结构的绝缘层，微机电结构包含彼此 独立的至少一微结构与数个金属电路，绝缘层成型一与金属电路电性链接的金属连接层，判断金属连接层内藏于绝缘层表面下；
绝缘层进行蚀刻，金属连接层受绝缘层保护，避免金属连接层受蚀刻 侵蚀破坏；
绝缘层于表面形成一光阻层，使金属连接层上的绝缘层外露； 金属连接层上的绝缘层经蚀刻去除，使金属连接层外露于绝缘层表 面；以及
绝缘层上的光阻层经蚀刻去除。
本发明的另一种可整合半导体制程的微机电前处理结构为，于一硅 基底上表面形成至少一内具微机电结构的绝缘层，微机电结构包含彼此独 立的至少一微结构与金属电路,绝缘层成型一与金属电路电性链接的金属 连接层，金属连接层内藏于绝缘层表面下受绝缘层覆盖，避免蚀刻侵蚀破 坏。
本发明的可整合半导体制程的微机电前处理制造方法及其结构可获 得下述功效金属连接层由保护层保护进行蚀刻，或金属连接层透过预先 的光罩布局设计，减少额外的光罩花费，并且藉由绝缘层保护进行蚀刻， 让蚀刻无法直接侵蚀金属连接层，避免金属连接层遭受结构破坏，使外部 导体透过与金属连接层电性连结后，令金属电路透过打线与外部接合进行 传输讯号。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。 图1至图6是本发明采用保护层保护金属连接层的制造方法及其结 构示意图；图7至图11是本发明采用绝缘层保护金属连接层的制造方法及其结 构示意图。
图中的附图标记为10、硅基底；11、上表面；20、绝缘层；201、 蚀刻空间；21、微机电结构；211、微结构；212、金属插销堆栈层；213、
金属电路；30、金属连接层；40、保护层；50、光阻层。
具体实施例方式
本发明实施例请参阅图1至图11所示
本发明可整合半导体制程的微机电前处理制造方法及其结构详细说
明如下
请参阅图1及图7所示，首先于一硅基底10上表面11成型一绝缘层 20，保护层40采用的材质必须注意不会与蚀刻液(如硫酸)产生反应，绝 缘层20内具有微机电结构21，微机电结构21包含彼此独立的至少一微 结构211、多个金属插销堆栈层212及多个金属电路213，微机电结构21 周侧默认有贯通绝缘层20的蚀刻空间201，金属插销堆栈层212设于蚀 刻空间201中，各金属插销堆栈层212由铝铜合金、鸨及钛等金属交互堆 栈而成，且各金属插销堆栈层212两两连接导通，前述金属插销堆栈层 212并未与微机电结构21接触。
绝缘层20成型一与金属电路213电性链接的金属连接层30，使外部 导体透过与金属连接层30电性链接，让金属电路213与外部导体进行讯 号链接，金属连接层30(请参阅图1及图2所示)可外露于绝缘层20表面 上，或金属连接层30(请参阅图7所示)可内藏于绝缘层20表面下。 请参阅图3及图8所示，金属插销堆栈层212经过蚀刻(采用湿蚀刻或干蚀刻)去除形成仅通过绝缘层20的蚀刻空间201，但是金属插销堆栈
层212进行蚀刻前，必须先确定金属连接层30外露于绝缘层20表面上， 或者金属连接层30内藏于绝缘层20表面下。
当判断金属连接层30处于外露状态(请参阅图1及图2所示)时，金 属连接层30表面上必须沉积一保护层40，避免金属连接层30受蚀刻侵 蚀破坏。
当判断金属连接层30处于内藏状态时(请参阅图7所示)，金属连接 层30表面已受绝缘层20覆盖，故无须沉积一保护层40，同样避免金属 连接层30受蚀刻侵蚀破坏。
但须注意的是保护层40的材质必须采用不被蚀刻破坏的材质，如保 护层40采用与绝缘层20同样材质，或保护层40采用钝性金属材质或非 有机材质，以上材质的采用必须注意不会与蚀刻液(如硫酸)产生反应，进 而达到金属连接层30于上设置绝缘层20或保护层40的目的，且金属连 接层30透过预先的光罩布局设计减少额外的光罩花费。
金属插销堆栈层212去除之后，微机电结构21将受绝缘层20包覆， 根本不会曝露内部的微结构211或金属电路213。
请参阅图4及图9所示，绝缘层20于表面旋布一光阻(Photoresist) 层50，仅使金属连接层30上的保护层40或金属连接层30上的绝缘层20 外露。
请参阅图5及图10所示，金属连接层30上的保护层40或金属连接 层30上的绝缘层20经过干蚀刻(采用反应離子蚀刻Reactive Ion Etching, RIE)去除，使金属连接层30外露于绝缘层20表面。请参阅图6及图11所示，绝缘层20上的光阻层50经过蚀刻(采用湿 蚀刻或干蚀刻氧电浆)去除，接续后续制程。
前述本发明的可整合半导体制程的微机电前处理制造方法及其结构， 其产生的效果在于金属连接层30受保护层40或绝缘层20保护下进行 蚀刻，避免金属连接层30直接被蚀刻液不当侵蚀，进而维持外部导体、 金属连接层30及金属电路213三者彼此之间讯号传输的通畅。
权利要求
1、一种可整合半导体制程的微机电结构制造方法；其特征在于，包括下述步骤于硅基底上表面形成内具微机电结构的绝缘层，所述微机电结构包含彼此独立的至少一微结构与数个金属电路，所述绝缘层成型一与所述金属电路电性链接的金属连接层，判断所述金属连接层外露于所述绝缘层表面上，所述金属连接层上形成一保护层；所述绝缘层进行蚀刻，所述金属连接层受所述保护层保护，避免所述金属连接层受蚀刻侵蚀破坏；所述绝缘层于表面形成一光阻层，使所述金属连接层上的保护层外露；所述金属连接层上的保护层经蚀刻去除，使所述金属连接层外露于所述绝缘层表面；以及所述绝缘层上的光阻层经蚀刻去除。
2、 一种可整合半导体制程的微机电前处理结构；其特征在于，于一 硅基底上表面形成至少一 内具微机电结构的绝缘层,所述微机电结构包含 彼此独立的至少一微结构与金属电路，所述绝缘层成型一与所述金属电路 电性链接的金属连接层，所述金属连接层外露于所述绝缘层表面上受一保 护层覆盖，避免蚀刻侵蚀破坏。
3、 一种可整合半导体制程的微机电结构制造方法，其特征在于，包 括下述步骤-于硅基底上表面形成内具微机电结构的绝缘层，所述微机电结构包含彼此独立的至少一微结构与数个金属电路，所述绝缘层成型一与所述金属 电路电性链接的金属连接层，判断所述金属连接层内藏于所述绝缘层表面下；所述绝缘层进行蚀刻，所述金属连接层受所述绝缘层保护，避免所述 金属连接层受蚀刻侵蚀破坏；所述绝缘层于表面形成一光阻层，使所述金属连接层上的绝缘层外露；所述金属连接层上的绝缘层经蚀刻去除，使所述金属连接层外露于所 述绝缘层表面；以及所述绝缘层上的光阻层经蚀刻去除。
4、 一种可整合半导体制程的微机电前处理结构，其特征在于，于一 硅基底上表面形成至少一 内具微机电结构的绝缘层，所述微机电结构包含 彼此独立的至少一微结构与金属电路，所述绝缘层成型一与所述金属电路 电性链接的金属连接层，所述金属连接层内藏于所述绝缘层表面下受所述 绝缘层覆盖，避免蚀刻侵蚀破坏。
全文摘要
本发明公开了一种可整合半导体制程的微机电前处理制造方法及其结构，于一硅基底上表面形成至少一内具微机电结构的绝缘层，微机电结构包含彼此独立的至少一微结构与金属电路，绝缘层成型一与金属电路电性链接的金属连接层，金属连接层外露于绝缘层表面上受一保护层覆盖进行蚀刻，或金属连接层内藏于绝缘层表面下受绝缘层覆盖进行蚀刻，避免金属连接层于蚀刻过程遭受侵蚀而破坏结构，使外部导体透过与金属连接层电性链接，使金属电路透过打线与外部接合进行传输讯号。
文档编号B81C1/00GK101624169SQ20081012832
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月7日 优先权日2008年7月7日
发明者刘政谚, 陈晓翔 申请人:微智半导体股份有限公司