專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，適于在制造諸如MEMS(微機電系統(tǒng))之類的微機械中使用。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)提出了利用半導(dǎo)體制造技術(shù)將構(gòu)成加速度傳感器或角速度傳感器構(gòu)造成微機械。這種類型的微機械需要具有相對較大慣性質(zhì)量的質(zhì)量體。作為一種構(gòu)成此類質(zhì)量體的方法，可以設(shè)想在具有相對大厚度尺寸(幾百微米)的半導(dǎo)體襯底中形成通孔(包括狹長形通孔)，以便將質(zhì)量體與其余區(qū)域分離。借助于例如濕法蝕刻工藝或反應(yīng)離子蝕刻工藝之類的蝕刻技術(shù)，在具有相對較大厚度尺寸的半導(dǎo)體襯底中形成該通孔。例如，在Sunil A.Bhavc等的“AN INTEGRATEDVERTICAL-DRIVE，IN-PLANE-SENSE MICROGYROSCOPE”，TRANSDUCERS‘03(IEEE，The 12th International Conference on Solid-StateSensor，Actuators and Microsystems)，USA，June 8-12，2003，p.171中，該技術(shù)已被公開。
眾所周知，在使用上述技術(shù)在半導(dǎo)體襯底中形成通孔的工藝中，去除半導(dǎo)體材料的速度或速率依賴于在掩模中設(shè)置的開口的寬度。即，與對應(yīng)于相對較窄開口寬度的區(qū)域相比，對應(yīng)于相對較寬開口寬度的半導(dǎo)體襯底的區(qū)域沿深度方向具有較大的去除速率。因此，在同一個半導(dǎo)體襯底上形成兩種不同寬度尺寸的通孔類型的工藝中，在具有較大寬度尺寸的通孔已經(jīng)穿透半導(dǎo)體襯底時，很可能具有較小寬度尺寸的其他通孔還沒有穿透半導(dǎo)體襯底。如果開口寬度的差異較小，則在較寬寬度的通孔穿透半導(dǎo)體襯底和較窄寬度的通孔穿透半導(dǎo)體襯底的各自必需時間之間的差異將處于允許的誤差和容限之內(nèi)。然而，如果開口寬度的差異較大，則在較寬寬度的通孔穿透半導(dǎo)體襯底之后，必需等待相對較長的時間，直到較窄寬度的通孔穿透半導(dǎo)體襯底。這引起了在等待時間期間較寬寬度的通孔的內(nèi)部外圍表面被侵蝕或腐蝕的問題，導(dǎo)致較寬寬度的通孔的尺寸精度惡化。
如果試圖通過使用傳統(tǒng)技術(shù)來避免這種問題，則不得不將形成兩種寬度尺寸不同的通孔類型的工藝分成兩個獨立的工藝。由于需要由保護(hù)材料保護(hù)在前一個工藝中形成的通孔并且去除保護(hù)材料，這引起形成通孔的工藝時間和工藝數(shù)量的增加。因此，工藝時間將顯著地增加。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況，因此本發(fā)明的一個方面提出了一種半導(dǎo)體器件制造方法，能夠在公共半導(dǎo)體襯底中形成寬度尺寸不同的多種類型的通孔，而不會帶來工藝時間的實質(zhì)增加。
具體地，本發(fā)明提出了一種通過使用穿孔工藝來制造半導(dǎo)體器件的方法，所述穿孔工藝包括在半導(dǎo)體襯底上設(shè)置具有開口的掩模；以及在半導(dǎo)體襯底上形成寬度尺寸不同的多種類型的通孔，其中沿半導(dǎo)體襯底的深度方向上半導(dǎo)體材料的去除速率隨著開口的開口寬度的增大而增加，所述方法包括第一步驟，在與具有相對較窄的開口寬度的掩模的開口相對應(yīng)的半導(dǎo)體襯底的第一區(qū)域中，在半導(dǎo)體襯底的第一表面中形成凹入部分，以使第一區(qū)域具有小于半導(dǎo)體襯底其余的第二區(qū)域的厚度；以及第二步驟，利用在半導(dǎo)體襯底相反的第二表面上設(shè)置的掩模，執(zhí)行穿孔工藝，以便在半導(dǎo)體襯底的第二區(qū)域中形成到達(dá)第一表面的第一通孔，以及到達(dá)凹入部分的第二通孔。
根據(jù)上述方法，半導(dǎo)體襯底的厚度尺寸與通孔各自的寬度尺寸成比例的變化，以使通孔各自的穿孔時間近似相等。這使得可以通過單個或同時的穿孔工藝來形成寬度尺寸不同的多種類型的通孔，從而在實質(zhì)上不增加工藝時間的情況下形成具有較高精確度的通孔。
優(yōu)選地，上述半導(dǎo)體器件制造方法包括在第一步驟之后，將半導(dǎo)體襯底的第一表面和支撐襯底結(jié)合(join)在一起，然后執(zhí)行第二步驟。
在這種情況下，在要形成通孔的半導(dǎo)體襯底中形成凹入部分，以便在半導(dǎo)體襯底上得到厚度不同的多個區(qū)域，然后，將半導(dǎo)體襯底與支撐襯底結(jié)合在一起。隨后，在半導(dǎo)體襯底中形成通孔。因此，即使通孔將半導(dǎo)體襯底的區(qū)域彼此分離，也能夠預(yù)先將分離的區(qū)域與支撐襯底結(jié)合在一起，以便防止分離之后區(qū)域之間的相對位移。
本發(fā)明提出了另一種通過使用穿孔工藝來制造半導(dǎo)體器件的方法，所述穿孔工藝包括在半導(dǎo)體襯底上設(shè)置具有開口的掩模；以及在半導(dǎo)體襯底上形成寬度尺寸不同的多種類型的通孔，其中，沿半導(dǎo)體襯底的深度方向上的半導(dǎo)體材料的去除速率隨著所述開口的開口寬度的增大而增加，所述方法包括第一步驟，使用設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的第一表面上的掩模來執(zhí)行穿孔工藝，直到具有相對較寬的寬度尺寸的第一通孔到達(dá)半導(dǎo)體襯底相反的第二表面為止；以及第二步驟，在與具有相對較窄的開口寬度的掩模的開口相對應(yīng)的半導(dǎo)體襯底的區(qū)域中，在半導(dǎo)體襯底的第二表面中形成凹入部分，以使具有相對較窄的寬度尺寸的第二通孔穿透到凹入部分的下表面。
根據(jù)上述方法，即使具有相對較窄寬度尺寸的第二通孔還沒有穿透半導(dǎo)體襯底，也能夠完成形成通孔的工藝，然后，在第一表面相反側(cè)的第二表面中形成凹入部分，以使具有相對較窄寬度尺寸的第二通孔能夠穿透。這使得能夠通過單個或同時的穿孔工藝來形成寬度尺寸不同的多種類型的通孔，從而在實質(zhì)上不增加工藝時間的情況下形成具有較高精確度的通孔。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，可以通過單個穿孔工藝來形成寬度尺寸不同的多種類型的通孔，并且僅在形成通孔的穿孔工藝中增加了形成凹入部分的工藝。因此可以在實質(zhì)上不增加工藝時間的情況下精確地形成通孔。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮優(yōu)選實施例的以下詳細(xì)描述時，可獲得對本發(fā)明更好的理解。在附圖中，相同的部件或元件用相同的參考數(shù)字或代碼定義。
圖1A到1C是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的方法的工藝圖；圖2是由圖1的工藝形成的陀螺傳感器的放大透視圖；圖3是由圖1的工藝形成的陀螺傳感器的透視圖；圖4是示出了由圖1的工藝形成的陀螺傳感器的主基板的頂視圖；圖5是示出了將由圖1的工藝形成的陀螺傳感器的主基板的不連續(xù)頂視圖；圖6A到6C是示出了根據(jù)第一實施例工藝的另一示例的圖；以及圖7A到7D是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的方法的工藝圖。
具體實施例方式
本申請基于在日本提交的在先日本專利申請No.2004-73218并要求其優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容合并在此作為參考。參考附圖，現(xiàn)在將具體地描述本發(fā)明的實施例。現(xiàn)在將具體地描述本發(fā)明的一些實施例。
(第一實施例)根據(jù)本發(fā)明第一實施例的方法意欲在包括半導(dǎo)體襯底的主基板1中形成具有相對較寬寬度尺寸的第一通孔4a和具有相對較窄寬度尺寸的第二通孔4b，如圖1C所示。雖然設(shè)想使用硅襯底形成主基板1，但本發(fā)明的技術(shù)思想可以應(yīng)用于使用任何其他適當(dāng)半導(dǎo)體襯底形成的基板上。基板1具有第一和第二區(qū)域，形成每一個區(qū)域，以使其具有不同的厚度尺寸。在圖1C中，將較大的厚度尺寸t1設(shè)為例如大約300微米，而將較小的厚度尺寸t2設(shè)為例如大約150微米。設(shè)置第一通孔4a，使其具有大約100微米的寬度尺寸w1，以及設(shè)置第二通孔4b，使其具有大約5微米的寬度尺寸w2。
典型地，當(dāng)在如上所述具有相對較大厚度尺寸的半導(dǎo)體襯底中形成通孔4a、4b時，在半導(dǎo)體襯底的表面上設(shè)置具有與通孔4a、4b相對應(yīng)的開口的掩模，并且通過反應(yīng)離子蝕刻工藝去除形成有通孔4a、4b的區(qū)域中的半導(dǎo)體材料。在反應(yīng)離子蝕刻工藝中，眾所周知的是，與具有較窄寬度尺寸的半導(dǎo)體襯底的區(qū)域相比，具有較寬寬度尺寸的半導(dǎo)體襯底的區(qū)域沿半導(dǎo)體襯底深度方向具有去除半導(dǎo)體材料的較高速率，或較高深度方向去除速率。因此，如果試圖在具有相同厚度尺寸的半導(dǎo)體襯底的區(qū)域中，形成寬度尺寸不同的通孔4a、4b，則很可能在較寬寬度的通孔4a穿透半導(dǎo)體襯底時，較窄寬度的通孔4b還沒有穿透半導(dǎo)體襯底。具體地，在形成寬度尺寸w1、w2具有如上所述較大差異的通孔4a、4b的工藝中，如果提供了等待時間，直到較窄寬度的通孔4b穿透半導(dǎo)體襯底，則很可能較寬寬度的通孔4a的內(nèi)部外圍表面已被腐蝕，或引起通孔4a的寬度尺寸精度惡化。
考慮到這一點，如圖1A所示，在第一實施例中，在主基板1的第一和第二表面上各形成氧化膜之后，使用第一表面或圖1A中的下側(cè)表面的氧化膜6b作為掩模，在要形成較窄寬度通孔4a的主基板1的第一區(qū)域中，在主基板1的第一表面上形成凹入部分7。即，在主基板1中形成凹入部分7，以使要形成較窄寬度的通孔4a的第一區(qū)域具有小于主基板1其余的第二區(qū)域的厚度尺寸t2(第一步驟)。然后，如圖1B所示，在相反的第二表面或圖1B的上表面上的氧化膜中形成與通孔4a、4b相對應(yīng)的開口。然后，使用氧化膜6a作為掩模，對第二表面進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻工藝。通過該工藝，形成圖1C中所示的通孔4a、4b(第二步驟)。
如上所述，在主基板1的第一表面中形成凹入部分7，以便為主基板提供厚度尺寸不同的第一和第二區(qū)域，然后，使用在主基板1的第二表面上設(shè)置的掩模，在主基板1的第二表面一側(cè)形成通孔4a、4b。因此，在較寬寬度的通孔4a穿透主基板1的第二區(qū)域時，較窄寬度的通孔4b可以到達(dá)凹入部分7的下表面。這使得較寬寬度的通孔4a和較窄寬度的通孔4b能夠近似同時地穿透。按照這種方式，主基板1可以精確地形成沒有由于通孔4a內(nèi)表面的表面腐蝕導(dǎo)致的寬度尺寸精度惡化的通孔4a。
上述技術(shù)可用于制造如圖2和3所示的陀螺傳感器。示出的陀螺傳感器具有三層結(jié)構(gòu)，通過以下方式形成所述三層結(jié)構(gòu)將包括玻璃襯底的支撐基板2疊加在包括半導(dǎo)體襯底的主基板1的一個表面上，并且將包括玻璃襯底的蓋層(cap)3疊加在主基板1的另一個表面上。在這種結(jié)構(gòu)中，例如，每一個支撐基板2和蓋層3通過陽極鍵合工藝與主基板1結(jié)合在一起。
如圖4所示，主基板1包括驅(qū)動質(zhì)量體11和檢測質(zhì)量體12，在頂視圖中，以矩形形狀形成、并沿主基板1的板表面彼此平行地方式放置所述質(zhì)量體。主基板1還包括矩形形狀框架10，環(huán)繞在驅(qū)動質(zhì)量體11和檢測質(zhì)量體12周圍。因此，在支撐基板2和蓋層3與主基板1結(jié)合在一起之后的狀態(tài)中，驅(qū)動質(zhì)量體11和檢測質(zhì)量體12被密封地包含在由支撐基板2、蓋層3和框架10包圍的空間中。在下面的描述中，將沿對準(zhǔn)驅(qū)動質(zhì)量體11和檢測質(zhì)量體12的方向定義為Y方向，以及將在沿主基板1的板表面的平面內(nèi)與Y方向正交的方向定義為X方向。此外，將同時與X方向和Y方向、或與主基板1的板表面方向正交的方向定義為Z方向。
驅(qū)動質(zhì)量體11和檢測質(zhì)量體12通過各沿X方向延伸的一對驅(qū)動彈簧13連續(xù)地/整體地彼此連接。更具體地，按照每一個狹長槽14b一端(或者第一端)朝著驅(qū)動質(zhì)量體11的對應(yīng)一個X方向相反邊緣開口的方式，主基板1形成有長度稍小于檢測質(zhì)量體12沿X方向整個長度的狹長槽14a以及與沿X方向延伸的直線對準(zhǔn)的兩個狹長槽14b。在狹長槽14a和每一個狹長槽14b之間形成每一個驅(qū)動彈簧13。每一個驅(qū)動彈簧13的一端(或者第一端)與狹長槽14a的相反一端和檢測質(zhì)量體12對應(yīng)一側(cè)之間的區(qū)域相連，而每一個驅(qū)動彈簧13的另一端(或者第二端)通過兩個狹長槽14b各自的第二端之間的區(qū)域與驅(qū)動質(zhì)量體11相連。形成每一個驅(qū)動彈簧13，作為可扭轉(zhuǎn)變形的扭矩彈簧，因此，驅(qū)動質(zhì)量體11相對于驅(qū)動彈簧13周圍的檢測質(zhì)量體12是可替換的。換句話說，相對于檢測質(zhì)量體12，驅(qū)動質(zhì)量體11被設(shè)計成可以沿Z方向平移，并且可以圍繞X方向軸轉(zhuǎn)動。
沿Y方向延伸的一對檢測彈簧15各具有與檢測質(zhì)量體12的對應(yīng)一個X方向相反側(cè)相連的一端(或者第一端)，并且檢測彈簧15各自的第二端通過沿X方向延伸的耦合段16連續(xù)并整體地彼此相連。即，在頂視圖中具有反C形的構(gòu)件是由成對的檢測彈簧15和耦合段16形成的。耦合段16被設(shè)計成具有比驅(qū)動彈簧13和檢測彈簧15足夠高的剛性。在耦合段16沿縱向的中間部分中，以突出的方式設(shè)置固定段17。固定段17與支撐基板2相結(jié)合，并被固定在給定位置。通過反C形的狹長槽14c將驅(qū)動質(zhì)量體11和檢測質(zhì)量體12與檢測彈簧15和耦合段16相分離，各個狹長槽14b的第一端與狹長槽14c相連。每一個檢測彈簧15沿X方向可彎曲地變形，以使驅(qū)動質(zhì)量體11和檢測質(zhì)量體12能夠沿X方向相對于固定段17移動。
檢測質(zhì)量體12具有沿其厚度方向穿透檢測質(zhì)量體12的4個切斷孔(cutoff hole)18，以及分別放置在切斷孔18中的4個靜止構(gòu)件20。每一個靜止構(gòu)件20具有放置在檢測質(zhì)量體12沿X方向相反一端附近的電極段21、以及從沿X方向電極段21延伸的梳狀骨架(comb-skeleton)段22。電極段21和梳狀骨架段22整體上具有L形狀。電極段21和梳狀骨架段22與支撐基板2結(jié)合在一起，以便將靜止構(gòu)件20固定在給定位置。切斷孔18沿靜止構(gòu)件20的外部外圍表面的形狀具有內(nèi)部外圍表面，并且在靜止構(gòu)件20和切斷孔18的內(nèi)部外圍表面之間形成了特定的間隔或間隙。兩個電極段21被放置在檢測質(zhì)量體12沿X方向相反的每一端。多個靜止梳齒段23被放置在梳狀骨架段22沿寬度方向相反的每一個邊緣上，并且沿X方向彼此平行地放置。另外，多個可移動梳齒段24被放置在與梳狀骨架段22相反的切斷孔18的內(nèi)部表面上，并且沿X方向相對于對應(yīng)的靜止梳齒段23相反地、彼此平行地放置所述梳齒段24，如圖5所示。靜止梳齒段23和對應(yīng)的可移動梳齒段24被設(shè)計成彼此間隔，并且檢測響應(yīng)沿X方向檢測質(zhì)量體12的位移、由靜止梳齒段23和對應(yīng)的可移動梳齒段24之間的距離改變而引起的靜電電容的改變。
在與驅(qū)動質(zhì)量體11相反的支持基板2的表面區(qū)域上，形成由諸如鋁之類的導(dǎo)電金屬制成的薄膜構(gòu)成的靜止驅(qū)動電極25(參見圖2)。此外，在與固定段17、靜止構(gòu)件20的電極段21以及靜止驅(qū)動電極25相對應(yīng)的、支撐基板2的每一個區(qū)域中，形成通孔26。在示例中，按照將固定段17夾在中間的方式，在與固定段17相鄰的框架10的區(qū)域中形成一對接地段19，并且在與每一個接地段19相對應(yīng)的支撐基板2的區(qū)域中形成附加通孔26。在每一個通孔26的內(nèi)部外圍表面上，形成由諸如鋁之類的導(dǎo)電金屬制成的薄膜構(gòu)成的電極配線(未示出)，所述薄膜與通過通孔電鍍工藝獲得的膜相類似。每一個通孔26具有錐形，所述錐形具有在越靠近主基板1的位置處越小的內(nèi)徑。形成電極配線，以便除了通孔26的每一個內(nèi)部外圍表面之外，還覆蓋主基板1的表面。具體地，按照電極配線與主基板1的每一個部件電連接的方式，通過電極配線閉合每一個通孔26開口的一端。一部分電極配線延伸到支撐基板2的前表面(沿厚度方向在主基板1相反一側(cè)的表面)。延伸到支撐基板2的前表面的這部分電極配線充當(dāng)電極焊點28。
下面將描述上述陀螺傳感器的操作。如結(jié)合傳統(tǒng)的陀螺傳感器所述，在以給定參數(shù)振動驅(qū)動質(zhì)量體11的情況下，當(dāng)由于外力引起的角速度作用在其上時，陀螺傳感器也可以進(jìn)行操作，從而檢測到檢測質(zhì)量體12的位移?？梢詫⒄也ɑ蚍讲ㄕ駝与妷菏┘拥届o止驅(qū)動電極25和驅(qū)動質(zhì)量體11之間，以便振動驅(qū)動質(zhì)量體11。當(dāng)優(yōu)選使用AV電壓時，沒必要轉(zhuǎn)換極性。驅(qū)動質(zhì)量體11通過驅(qū)動彈簧13、檢測質(zhì)量體12、檢測彈簧15和耦合段16與固定段17電連接。在與固定段17和靜止驅(qū)動電極25相對應(yīng)的區(qū)域中，支撐基板2形成有通孔26。因此，可以將振動電壓施加到與兩個通孔26相對應(yīng)的電極焊點28，以便在驅(qū)動質(zhì)量體11和靜止驅(qū)動電極25之間產(chǎn)生靜電力，從而沿Z方向相對于支撐基板2和蓋層3來振動驅(qū)動質(zhì)量體11?？梢哉{(diào)整振動電壓，以使其具有與通過驅(qū)動質(zhì)量體11和檢測質(zhì)量體12的質(zhì)量、以及驅(qū)動彈簧13和檢測彈簧15的彈簧系數(shù)所確定的諧振頻率相同的頻率，從而能夠利用相對較小的驅(qū)動力得到較大的振動幅度。
在正在振蕩驅(qū)動質(zhì)量體11的情況下，當(dāng)圍繞Y方向軸的角速度作用于主基板1上時，沿X方向產(chǎn)生Coriolis力，并因此檢測質(zhì)量體12(和驅(qū)動質(zhì)量體11)沿X方向相對于靜止構(gòu)件20移動。因此，可移動梳齒段24相對于靜止梳齒段23移動，由此可移動梳齒段24和靜止梳齒段23之間的距離改變。因此，可移動梳齒段24和靜止梳齒段23之間的靜電電容改變?？梢詮呐c四個靜止構(gòu)件20相連的電極配線拾取靜電電容的改變。具體地，沿X方向?qū)?zhǔn)的每一對電極段21之間的靜電電容反映了靜止梳齒段23和可移動梳齒段24之間的距離改變，并且這對電極段21等同于可變電容器的電極。即，演示的結(jié)構(gòu)包括兩個可變電容器。因此，可以通過檢測每一個可變電容器的靜電電容或檢測彼此并聯(lián)的可變電容器的組合電容來確定檢測質(zhì)量體12的位移。驅(qū)動質(zhì)量體11的振動參數(shù)是已知的，因此，可以通過檢測檢測質(zhì)量體12的位移來確定Coriolis力。
可移動梳齒段24的位移與(驅(qū)動質(zhì)量體11的質(zhì)量)/(驅(qū)動質(zhì)量體11的質(zhì)量+檢測質(zhì)量體12的質(zhì)量)成比例。因此，當(dāng)驅(qū)動質(zhì)量體11的質(zhì)量與檢測質(zhì)量體12的質(zhì)量相比具有較大的數(shù)值時，將增大可移動梳齒段24的位移以提供更高的靈敏度。在第一實施例中，主基板1包括具有大約300微米厚度的第二區(qū)域和具有大約150微米厚度的第一區(qū)域。因此，可以分別在具有較大厚度尺寸的第二區(qū)域和具有較小厚度尺寸的第一區(qū)域中形成驅(qū)動質(zhì)量塊11和檢測質(zhì)量塊12。
更具體地，在檢測質(zhì)量塊12中形成的可移動梳齒段24和靜止梳齒段23之間的每一個間隔小于在檢測質(zhì)量體12中形成的切斷孔18的內(nèi)部外圍表面和靜止構(gòu)件20的外部外圍表面之間的間隔。因此，當(dāng)將如圖1A到1C示出的工藝應(yīng)用到這些區(qū)域時，檢測質(zhì)量體可以被設(shè)計成在可移動梳齒段24和靜止梳齒段23之間將形成有較窄縫隙的區(qū)域中，具有較小的厚度尺寸。該技術(shù)可用于確保在可移動梳齒段14和靜止梳齒段23之間的尺寸精度、以及切斷孔18的內(nèi)部外圍表面和靜止構(gòu)件20之間的尺寸精度，并減小檢測質(zhì)量體12的厚度尺寸，以便相對于驅(qū)動質(zhì)量體11的質(zhì)量減小檢測質(zhì)量體12的質(zhì)量，從而獲得更高的靈敏度。
在使用上述技術(shù)制造陀螺傳感器的工藝中，如圖6A所示，在主基板上形成凹入部分7，然后，將形成有凹入部分7的主基板1的第一表面與支撐基板2結(jié)合在一起，如圖6B所示。然后，如圖6C所示，在主基板1上形成通孔4a、4b。更具體地，在與支撐基板2相反的、主基板1的第一表面中形成凹入部分7，然后，將主基板1與形成有通孔26的支撐基板2結(jié)合在一起?？梢岳斫?，在主基板1與支撐基板2結(jié)合在一起之前，氧化膜6b被去除。在主基板1剛與支撐基板2結(jié)合在一起之后的狀態(tài)中，主質(zhì)量體1的組件(框架10、驅(qū)動質(zhì)量體11、檢測質(zhì)量體12、和靜止構(gòu)件20)并沒有被彼此分開。因此，從與蓋層3相反的主基板1的第二表面一側(cè)，形成用于分離框架10的凹槽、狹長槽14a到14c、以及用于分離靜止構(gòu)件20的凹槽，以使組件彼此分離。即，在主基板1中形成通孔4a、4b。在主基板1的組件彼此分離之后的狀態(tài)中，固定段17與支撐基板2結(jié)合在一起，并因此由支撐基板2夾持驅(qū)動質(zhì)量體11和檢測質(zhì)量體12，這是因為他們與固定段17相連。另外，靜止構(gòu)件20也與支撐基板2結(jié)合在一起。然后，當(dāng)蓋層3與主基板1結(jié)合在一起時，驅(qū)動質(zhì)量體11和檢測質(zhì)量體12被密封地包含在由支撐基板2、蓋層3、和框架10包圍的空間中。然后，在支撐基板2的通孔26的每一個內(nèi)部外圍表面中形成電極配線，并且形成電極焊點28。通過該工藝，形成了上述陀螺傳感器。
(第二實施例)第一實施例已經(jīng)使用的技術(shù)包括首先在主基板1中形成凹入部分7，然后在主基板1中形成通孔4a、4b。第二實施例使用的技術(shù)包括首先在主基板1中形成通孔4a、4b，然后在主基板1中形成凹入部分。更具體地，如圖7A所示，在分別具有氧化膜6A、6B的主基板1中，其中沿所述主基板1的厚度方向在相反的表面上形成所述氧化膜6A、6B，在氧化膜之一6A上形成開口8(見圖1A-1C)，并且使用氧化膜6A作為掩模，通過反應(yīng)離子蝕刻工藝形成具有不同寬度尺寸w1、w2(w1＞w2)的通孔4a、4b。在較寬寬度的通孔4a到達(dá)另一氧化膜6B時，反應(yīng)離子蝕刻工藝停止。此時，如圖7A所示，較窄寬度的通孔4b還沒有穿透主基板1，或僅到達(dá)具有與主基板1的厚度尺寸的中點相等深度尺寸t2的位置。在此階段中，如圖7B所示，根據(jù)需要可以去除一部分主基板1。例如，去除一部分主基板1以便減少檢測質(zhì)量體12的厚度尺寸，這是因為檢測質(zhì)量體12是可移動的，并且沒有與支撐基板2結(jié)合在一起。在上述工藝期間，主基板1的組件通過氧化膜6a整體地彼此連接，從而在主基板1的組件之間沒有位移出現(xiàn)。
然后，如圖7C所示，去除氧化膜6a，并且將主基板1與支撐基板2結(jié)合在一起。隨后，在氧化膜6b中形成掩模圖樣，并且在與較窄寬度的通孔4b相對應(yīng)的主基板1的區(qū)域中形成凹入部分7，如圖7D所示。設(shè)置凹入部分7，以使其具有其下表面能夠到達(dá)通孔4b的深度，使得通孔4b穿透到凹入部分7的底部。在圖7D中，去除氧化膜，以便將主基板1和蓋層3結(jié)合在一起。其余結(jié)構(gòu)和第一實施例中的一樣。
第二實施例中的技術(shù)可用于在可移動組件彼此分離之前，將固定組件與可移動組件相分離，圖7A中所示，并且將主基板1的這些組件和支撐基板2整體地結(jié)合在一起，如圖7C所示。此外，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整一部分可移動組件的厚度尺寸，如圖7B所示，因此，可以獨立于半導(dǎo)體材料的去除速率來任意地設(shè)置可移動組件的活動范圍。
雖然已經(jīng)將上述實施例描述為其中形成具有兩種厚度尺寸類型的多個通孔4a、4b的示例，也可以形成具有三種或更多厚度尺寸的多個通孔。在這種情況下，可以與具有最窄寬度尺寸的通孔相對應(yīng)地形成凹入部分7。
雖然已結(jié)合特定實施例描述了本發(fā)明，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，各種改進(jìn)和修改顯而易見。因此，本發(fā)明并不局限于這里演示的實施例，而僅由所附的權(quán)利要求及其等價物所限定。
工業(yè)實用性如上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法在形成諸如MEMS之類的微機械方面尤其有用，并且適于用作一種加速度傳感器或角速度傳感器的制造方法。
權(quán)利要求
1.一種通過使用穿孔工藝來制造半導(dǎo)體器件的方法，所述穿孔工藝包括在半導(dǎo)體襯底上設(shè)置具有開口的掩模；以及在所述半導(dǎo)體襯底上形成寬度尺寸不同的多種類型的通孔，其中沿所述半導(dǎo)體襯底的深度方向上半導(dǎo)體材料的去除速率隨著所述開口的開口寬度的增大而增加，所述方法包括第一步驟，在與具有所述相對較窄的開口寬度的所述掩模的開口相對應(yīng)的所述半導(dǎo)體襯底的第一區(qū)域中，在半導(dǎo)體襯底的第一表面中形成凹入部分，以使所述第一區(qū)域具有小于所述半導(dǎo)體襯底其余的第二區(qū)域的厚度；以及第二步驟，利用在所述半導(dǎo)體襯底相反的第二表面上設(shè)置的所述掩模，執(zhí)行所述穿孔工藝，以便在所述半導(dǎo)體襯底的所述第二區(qū)域中形成到達(dá)所述第一表面的第一通孔，以及到達(dá)所述凹入部分的第二通孔。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，包括在所述第一步驟之后，將所述半導(dǎo)體襯底的所述第一表面支撐襯底和支撐襯底結(jié)合在一起，然后執(zhí)行所述第二步驟。
3.一種通過使用穿孔工藝來制造半導(dǎo)體器件的方法，所述穿孔工藝包括在半導(dǎo)體襯底上設(shè)置具有開口的掩模；以及在所述半導(dǎo)體襯底上形成寬度尺寸不同的多種類型的通孔，其中，沿所述半導(dǎo)體襯底的深度方向上的半導(dǎo)體材料的去除速率隨著所述開口的開口寬度的增大而增加，所述方法包括第一步驟，使用設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的第一表面上的所述掩模來執(zhí)行所述穿孔工藝，直到具有相對較寬的寬度尺寸的第一通孔到達(dá)所述半導(dǎo)體襯底相反的第二表面為止；以及第二步驟，在與具有相對較窄的開口寬度的所述掩模的開口相對應(yīng)的所述半導(dǎo)體襯底的區(qū)域中，在所述半導(dǎo)體襯底的所述第二表面中形成凹入部分，以使具有相對較窄的寬度尺寸的第二通孔穿透到所述凹入部分的下表面。
全文摘要
公開了一種制造半導(dǎo)體器件的方法。在該方法中，沿包括相對較大的厚度尺寸的半導(dǎo)體襯底的主基板(1)的厚度方向，在一個表面上形成凹入部分(7)。然后，沿主基板(1)的厚度方向，利用在另一個表面提供的氧化膜(6a)形成的開口作為掩模，通過反應(yīng)離子蝕刻工藝形成通孔(4a、4b)。開口(8)在與凹入部分(7)相對應(yīng)的區(qū)域中具有較窄的寬度，而在其余區(qū)域具有較寬的寬度。因此，較寬寬度的通孔(4a)穿透主基板(1)和較窄寬度的通孔(4b)到達(dá)凹入部分(7)的下表面的各自必要時間可以近似相等，從而近似同時地完成較寬寬度的通孔(4a)和較窄寬度的通孔(4b)的共同蝕刻工藝。
文檔編號B81B1/00GK1946629SQ20058000723
公開日2007年4月11日 申請日期2005年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月15日
發(fā)明者江田和夫, 辻幸司, 桐原昌男, 西島洋一 申請人:松下電工株式會社