用于集成装置的释放化学物质保护的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及集成互补型金属氧化物半导体(CMOS)和微机电(MEMS)装置，例如，涉及用于集成CM0S-MEMS装置的释放化学物质保护。
【背景技术】
[0002]微机电系统(MEMS)是一种广泛使用的技术，其得以将微电子电路和机械结构二者整合在同一芯片上，而显着地降低制造成本和芯片的尺寸。在一般的情况下，MEMS装置使用表面微加工技术来制造，其中，该装置的结构部件与牺牲材料层结合。接着，该牺牲材料通过使用不与结构材料发生反应的化学蚀刻剂移除，而留下可移动的结构部件。一般来说，使用牺牲氧化物的MEMS工艺非常适用于通过在制造过程中机械地支撑此类设备和释放牺牲层作为在过程中的最后一步而制造出易碎的结构，如薄膜或低刚性的机械装置。最广泛使用的表面微加工技术系使用二氧化硅(Si02)作为牺牲材料和氢氟酸(HF)作为化学蚀刻剂。
[0003]对于与CMOS晶圆集成的MEMS结构，由于在MEMS释放时暴露于氢氟酸基(HF-based)的化学蚀刻剂，所以该CMOS晶圆是容易受到损害的。此外，习知的CMOS芯片在其金属间电介质和钝化堆栈中含有氧化硅，其在暴露于HF时会快速地被蚀刻。具体来说，用于暴露金属焊垫以接合CMOS晶圆到MEMS结构的CMOS晶圆上的钝化开口会暴露出晶圆的氧化硅，使得在制造集成CM0S-MEMS装置时，令晶圆不适于暴露于HF。
【发明内容】
[0004]下文是本说明书的简化摘要，以提供对本说明书的一些态样的基本理解。此摘要不是本申请的广泛的概观。它并非旨在标识说明书的关键或重要元素，也不是描绘任何说明书的实施例的任何特定范围，或权利要求的任何范围。其唯一目的在于以简化形式呈现本说明书的一些概念，而作为在稍后会提到的实施方式的序言。
[0005]本文描述的系统和方法，在其一个或多个实施例中，涉及一种集成互补型金属氧化物半导体(CMOS)和微机电(MEMS)装置，其防止在释放MEMS结构时对CMOS层的损坏。在一个态样中，该系统涉及集成电路衬底(例如CMOS层)，其包括具有侧壁的钝化开口，该侧壁暴露出集成电路衬底的介电层。此外，金属阻障层沉积在侧壁上，该金属阻障层防止介电层暴露于可用来释放与集成电路衬底集成的MEMS结构的释放化学物质。
[0006]本申请所公开的一个态样涉及一种方法，其包括于集成电路衬底的钝化层中创建开口，其中，该开口的侧壁暴露出该集成电路衬底的介电层。另外，该方法包括沉积金属层在侧壁上，以保护介电层免于受到可用来释放与集成电路衬底集成的MEMS装置的释放化学物质侵袭。此外，本申请的另一个态样涉及一种包括有CMOS晶圆的集成CM0S-MEMS装置以及一种与CMOS晶圆集成的MEMS装置。另外，MEMS装置包括牺牲层，该牺牲层可经由使用释放化学物质而移除。此外，CMOS晶圆包括具有开口的钝化层以及阻障材料，该钝化层的开口具有暴露出CMOS晶圆的介电层的侧壁，该阻障材料具有对释放化学物质有抗性的金属，该阻障材料覆盖该侧壁。
[0007]下面的描述和附图阐述本说明书的某些说明性的态样。然而，这些态样仅表示本说明书中的原理可被采用的各种方式中的一部分。由以下的详细说明配合参考附图，本申请的其它优点和新颖特征将变得清楚明白。
【附图说明】
[0008]在参详以下详细的说明并结合附图后，本申请的各种态样、实施例、目的、和优点将是显而易见的，其中，相同的附图标记在全文中系指相同的部件，且其中:
[0009]图1示出示例的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆，其对释放化学物质有抗性；
[0010]图2示出一个示例的CMOS晶圆，其包括受到保护而免于暴露于释放化学物质的钝化层；
[0011]图3A和3B示出在制造的不同阶段的示例集成CMOS和微机电(MEMS)装置；
[0012]图4A和4B示出在制造的不同阶段期间于CMOS装置的金属化堆叠中集成的示例MEMS结构；
[0013]图5示出用于感测声音信号的示例性系统；
[0014]图6示出用于沉积保护层于集成CM0S-MEMS装置内的示例性方法；以及
[0015]图7示出用于保护集成CM0S-MEMS装置的介电层的示例性方法。
【具体实施方式】
[0016]现在将参照附图描述一个或多个实施例，其中，相同的附图标记在全文中用以指称相同的组件。在以下说明中，出于解释的目的，众多具体的细节被阐述以使各种实施例能被彻底理解。然而，显而易见的，各种实施例可以没有这些具体细节而实践，例如，不应用于任何特定的网络环境或标准。在其它示例中，公知的结构和设备系以方块图的形式示出中，以便用额外的细节描述实施例。
[0017]本文所公开的系统和方法，在一个或多个态样中提供了用于集成互补金属氧化物半导体(CMOS)和微机电(MEMS)装置的释放化学物质保护。本申请的主题将参考附图来描述，其中，相同的附图标记在全文中用以指称相同的组件。在以下描述中，出于解释的目的，许多具体的细节被阐述以使本主题的创新性能被彻底理解。然而，本主题可以在没有这些具体细节下实行。
[0018]如本申请中所使用的，术语“或”旨在表示包容性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另有指定，或从上下文可以清楚了解，“X使用A或B”旨在表示任何自然的包容性的排列。也就是说，如果X使用A ;X使用B ;或X同时使用A和B，则“X使用A或B”能满足任何上述例子。此外，冠词“一”和“一个”用在本申请和所附权利要求中一般应被解释为表示“一或多个”，除非另有指定，或从上下文中明确得知其所指为单数形式。此外，“耦接”一词在本文中用来指直接或间接的电气或机械耦合。此外，词语“示例”和/或“示例性”在本文中用于表示充当实例，例子或说明。本文中描述为“示例”和/或“示例性”的任何态样或设计并不一定要被解释为优于或胜过其它态样或设计。相反地，示例性的词汇的使用旨在以具体方式呈现概念。
[0019]首先，参考图1，其中示出一个示例互补金属氧化物半导体(CMOS)晶圆100，其能抵抗释放化学物质。在一个示例中，CMOS晶圆100可以用于各种应用，例如，但不限于，音频感测器、无线装置、工业系统、汽车系统、机器人、电信、安全、医疗装置等。一般来说，CMOS晶圆100包括衬底102、介电层104 (例如氧化硅(Si02))、钝化层106 (例如氮化硅)、和金属焊垫108。作为一个示例，钝化层106包括薄膜涂层(例如氮化硅的薄膜涂层)，该薄膜涂层可以使用电浆增强化学气相沉积(PECVD)来沉积在CMOS晶圆100的层上。钝化层106保护CMOS层免于湿气和/或外部的污染、容许散热、增加耐磨性、和/或增加电绝缘。在通常情况下，钝化开口(110a、110b)被创建于该钝化层106内，例如，用以暴露金属焊垫108而利用共晶接合、金属压缩接合、恪合接合、铜对铜接合(copper-to-copper)等以用于接合到微机电(MEMS)装置(未示出)。在另一示例中，钝化开口(110a、110b)可创建在钝化层106内，以暴露出线接合垫(wire-bond pad)，以利于封装CMOS晶圆100和/或暴露出探针垫片。介电层104是经由钝化开口 (110a、110b)的侧壁(垂直立面(vertical facade)) 112暴露出来。如果CMOS晶圆100暴露于释放化学物质(例如，氢氟酸)(该释放化学物质用于MEMS结构自牺牲层(未示出)的释放蚀刻)，该释放化学物质可以与介电层104发生反应，导致对CMOS晶圆100的实质性损害。
[0020]在一个态样中，为了保护介电层104免于暴露于释放化学物质，主阻障层114可以被沉积以覆盖侧壁112。此外，所述主阻障层114可以包括一种或多种能够抵抗特定释放化学物质的金属。例如，如果氢氟酸(