(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングパッド構造であって、
基板（１）と、
前記基板（１）上に設けられた第１の電気絶縁性の犠牲層（２）と、
前記第１の電気絶縁性の犠牲層の上に設けられた第２の電気絶縁性の犠牲層（４）と、
前記第１の電気絶縁性の犠牲層（２）および第２の電気絶縁性の犠牲層（４）の間に埋め込まれた、構造化された導体路層（３）と、
前記第２の電気絶縁性の犠牲層（４）の所定の範囲上に設けられた電気絶縁性の保護層（５）と、
前記電気絶縁性の保護層（５）と前記第２の電気絶縁性の犠牲層（４）とを貫通して前記導体路層（３）を露出するためのコンタクトホール（１１）と、
前記電気絶縁性の保護層（５）の上に設けられ、かつ前記コンタクトホール（１１）を通って前記導体路層（３）に接触している、導電性材料からなるボンディングパッドヘッダ（８）と、
前記ボンディングパッドヘッダ（８）上に設けられた金属ボンディングパッド（７）と
を有し、
前記電気絶縁性の保護層（５）が設けられている所定の範囲は、前記ボンディングパッドヘッダ（８）の下と、前記ボンディングパッドヘッダ（８）の周囲の範囲であり、かつ前記電気絶縁性の保護層（５）は、前記電気絶縁性の犠牲層（２）、（４）をエッチングするために使用されるエッチング剤に対して抵抗性であり、少なくとも前記基板（１）及び前記の構造化された導体路層（３）を露出するための前記電気絶縁性の犠牲層（２）、（４）のエッチングの際に、前記ボンディングパッドヘッダ（８）の下に存在する前記電気絶縁性の犠牲層（２）、（４）のアンダーエッチングを阻止するものである、ボンディングパッド構造。
【請求項２】
さらに、前記電気絶縁性の犠牲層（４）の上に設けられたセンサくし形構造（３０）及びセンサヘッダ構造（６）を有し、構造化された前記導体路層（３）の少なくとも１つの導体路が、前記ボンディングパッドヘッダ（８）と前記センサヘッダ（６）との間に存在し、かつ、ボンディングパッドヘッダとセンサヘッダの下に延びている、請求項１に記載のボンディングパッド構造。
【請求項３】
前記電気絶縁性の保護層（５）が、前記ボンディングパッドヘッダ（８）と前記センサヘッダ（６）との間に埋め込まれた、前記構造化された導体路層（３）の少なくとも１つの導体路を覆っている、請求項２に記載のボンディングパッド構造。
【請求項４】
前記基板（１）がシリコン基板であり、かつ前記電気絶縁性の犠牲層（２）、（４）がシリコン酸化物からなる、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のボンディングパッド構造。
【請求項５】
前記電気絶縁性の保護層（５）が、窒化物、ドーピングされていない真性ポリシリコン及びドーピングされている酸化物の少なくとも１つからなる層を有する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のボンディングパッド構造。
【請求項６】
前記電気絶縁性の保護層（５）が、窒化物及びドーピングされていない真性ポリシリコンからなる二重層を有する、請求項５に記載のボンディングパッド構造。
【請求項７】
前記二重層の第１の層が、１００〜５００ｎｍの厚さの下側の窒化物層であり、かつ前記二重層の第２の層が、２０〜１００ｎｍの厚さの上側のポリシリコン層である、請求項６に記載のボンディングパッド構造。
【請求項８】
前記電気絶縁性の保護層（５）が、さらに別の層を有する、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のボンディングパッド構造。
【請求項９】
前記別の層が、ドーピングされているシリコン酸化物からなる、請求項８に記載のボンディングパッド構造。
【請求項１０】
前記金属ボンディングパッド（７）が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のボンディングパッド構造。
【請求項１１】
前記ボンディングパッド構造が、マイクロ機械的な加速度センサのためのものである、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のボンディングパッド構造。
【請求項１２】
請求項１に記載のボンディングパッド構造の製造方法であって、
基板（１）を準備し、
前記基板（１）上に第１の電気絶縁性の犠牲層（２）を形成し、
前記第１の電気絶縁性の犠牲層（２）の上に導体路層（３）を堆積しかつ構造化し、
前記構造化された導体路層（３）及び前記第１の電気絶縁性の犠牲層（２）の上に第２の電気絶縁性の犠牲層（４）を形成し、
前記第２の電気絶縁性の犠牲層（４）の上に電気絶縁性の保護層（５）を堆積し、
前記電気絶縁性の保護層（５）を、ボンディングパッドヘッダ（８）が形成された時に、該電気絶縁性の保護層（５）が該ボンディングパッドヘッダの下にあって、かつボンディングパッドヘッダを取り囲むように構造化し、
前記第２の電気絶縁性の犠牲層（４）中にコンタクトホール（１１）を形成して導体路層（３）を露出させ、
前記コンタクトホール（１１）内に、コンタクトホール（１１）を通って導体路層（３）に接触する、導電性材料からなるボンディングパッドヘッダ（８）を形成し、
金属ボンディングパッド（７）を堆積しかつ構造化する、請求項１に記載のボンディングパッド構造の製造方法。
【請求項１３】
前記ボンディングパッドヘッダ（８）を構造化する際に同時に、センサくし形構造（３０）及びセンサヘッダ構造（６）を形成する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電気絶縁性の犠牲層（２）、（４）をエッチングし、その後に保護層（５）を除去する、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板（１）がシリコンからなり、かつ前記第１の電気絶縁性の犠牲層（２）および第２の電気絶縁性の犠牲層（４）がシリコン酸化物からなる、請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記ボンディングパッドヘッダ（８）がポリシリコンからなる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ポリシリコンをエピタキシーにより堆積させる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記センサヘッダ構造（６）上にセンサキャップ（１０）を取付ける、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を有し、基板上に設けられた電気絶縁性の犠牲層を有し、犠牲層内に埋め込まれた構造化された導体路層を有し、犠牲層内に設けられたコンタクトホールを有し、かつ導電性材料からなるボンディングパッドヘッダを有し、このボンディングパッドヘッダが、犠牲層にわたって延びた第１の範囲、及びコンタクトホールを通って延びかつ導体路層に接触する第２の範囲を有する、ボンディングパッド構造、とくにマイクロ機械的なセンサのためのボンディングパッド構造に関する。同様に本発明は、相応する製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明及びその基礎とする問題は、任意のボンディングパッド構造に適用できるものであるが、マイクロ機械的な加速度センサのボンディングパッド構造に関連して説明する。
【０００３】
図２は、通常のボンディングパッド構造を有するマイクロ機械的な加速度センサの概略的な表示であり、かつ図３は、図２によるマイクロ機械的な加速度センサの通常のボンディングパッド構造の拡大した概略表示である。
【０００４】
図２又は３において、１はＳｉ構造を有する基板、２は下側の酸化物、３はポリシリコンからなる埋め込まれた導体路、４は上側の酸化物、６はエピタキシーポリシリコンからなるセンサヘッダ、７はアルミニウムからなるボンディングパッド、８は第１の範囲８ａ及び第２の範囲８ｂを有するエピタキシーポリシリコンからなるボンディングパッドヘッダ、９は密閉ガラス又はシールガラス、１０はＳｉ保護キャップ、１１はコンタクトホール、１２はアンダーエッチングされた範囲、１３は汚れ粒子、２０は振動子、３０はくし形構造を有するｇセンサ、かつ１００はＳｉウエーハを表わしている。
【０００５】
このように構成されたマイクロ機械的な加速度センサでは、センサの周囲範囲におけるハーメチックな密閉性を保証しながら、例えばＳｉ保護キャップ１０の下に設けられたアナログセンサ構造の電気的な接続を、センサヘッダ６の下を通して案内し、かつここにボンディング可能となるよう構成するために、この通常のボンディングパッド構造を使用する。
【０００６】
図３による拡大した表示から明らかなように、通常のボンディングパッド構造において、ｇセンサ３０のくし形構造のために同時に犠牲層として使われる第１及び第２の酸化物層をエッチングする際に、範囲１２にボンディングパッドヘッダ８のアンダーエッチングが生じる。これらの位置において、とくにのこぎり切断の際にのこぎりスラッジの形に形成されるような汚れ粒子１３が堆積することがあり、ボンディングパッドヘッダ８と基板１の間又はボンディングパッドヘッダ８と導体路層３の間に電気的な分路を生じることがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の基礎となる問題は、一般にこのような分路を簡単な方法で阻止することにある。
【０００８】
ボンディングパッドのアンダーエッチングを阻止するための第１の取り組みは、ネガ型レジストにより犠牲層酸化の間にボンディングパッドの周りの溝を覆うことを想定している。
【０００９】
ネガ型レジストは、段高さが約１０μｍより大きな場合にはプロセス技術的に困難であり、かつあらゆるセンサ構造において可能であるとは限らないということが、前記の第１の取り組みにおいて不利であると判明した。ネガ型レジストは、ＨＦによって飽和し、かつそれからアンダーエッチングがもはや避けられないので、このネガ型レジストも、犠牲層のＨＦガス層エッチングの直後に除去しなければならない。その際、溝内におけるレジストの完全な除去は、複雑になり、かつすでにわずかな残留物でも、くし形構造の粘着を生じることがある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
特許請求の範囲第１項の特徴を有する本発明によるボンディングパッド構造、及び特許請求の範囲第１２項に記載の相応する製造方法は、周知の解決策の取り組みに対して次のような利点を有する。すなわちもはやボンディングパッドヘッダの下において犠牲層の完全なアンダーエッチングは生じず、ボンディングパッドヘッダの周りで露出した導体による分路又は例えば基板によるその他の分路の危険は、簡単に回避することができる。
【００１１】
本発明の基礎とする思想は、次の点にある。すなわちボンディングパッドヘッダの下における犠牲層のアンダーエッチングを阻止するために、ボンディングパッドヘッダの下の所定の範囲及び犠牲層の上のボンディングパッドヘッダの周りに、保護層が少なくとも一時的に設けられる。
【００１２】
特許請求の範囲従属請求項に、特許請求の範囲第１項に記載のボンディングパッド構造の有利な変形及び改善が存在する。
【００１３】
有利な変形によれば、保護層は、実質的にボンディングパッドヘッダの下の全範囲及び犠牲層の上の全ボンディングパッドヘッダの周りの所定の範囲に設けられている。このことは、どの位置にもアンダーエッチングが生じず、しかもおそらくこれが妨げとなり得ない箇所では一度も生じず、したがって高い機械的な安定度が生じるという利点を提供する。
【００１４】
別の有利な変形によれば、犠牲層は、第１の犠牲層及びその上にある第２の犠牲層を有し、これらの犠牲層の間に導体路層が埋め込まれている。
【００１５】
別の有利な変形によれば、犠牲層の上であって、ボンディングパッドヘッダの近くに設けられたセンサヘッダが設けられており、その際、埋め込まれた、構造化された導体路層の少なくとも１つの導体路は、ボンディングパッドヘッダとセンサヘッダとの間と、これらの下とに延びている。
【００１６】
別の有利な変形によれば、保護層は、センサヘッダの下の所定の範囲及び犠牲層の上のセンサヘッダの周りに設けられている。このようにして同様にセンサヘッダのアンダーエッチング、及びセンサヘッダと導体路の間における分路が阻止できる。
【００１７】
別の有利な変形によれば、保護層は、ボンディングパッドヘッダとセンサヘッダとの間の埋め込まれた、構造化された導体路層の全導体路を覆うように、犠牲層上に設けられている。このようにして導体路は、面を覆って上方に向かって保護することができる。
【００１８】
別の有利な変形によれば、保護層は、電気絶縁性であって、かつ犠牲層のエッチングのために利用されるエッチング剤に対して抵抗性である。さらに保護層が、ボンディングパッドヘッダの材料、例えばポリシリコンのトレンチ形成に対して抵抗性であることは、推奨に値する。これらの特徴は、一方において場合によってはセンサ構造とともにボンディングパッド構造の最適な保護を提供し、かつ他方において簡単な製造可能性を保証する。
【００１９】
別の有利な変形によれば、基板は、シリコン基板、場合によってはＳＯＩ基板であり、かつ犠牲層は、シリコン酸化物からなる。
【００２０】
別の有利な変形によれば、保護層は、窒化物及び／又はドーピングしない真性ポリシリコン及び／又はドーピングした酸化物からなる層を有する。ドーピングされた酸化物も、犠牲層エッチングの際にエッチングされるとはいえ、アンダーエッチングが所定の程度を越えないことで十分である。
【００２１】
別の有利な変形によれば、保護層は、窒化物及びドーピングされていない真性ポリシリコン、有利には１００〜５００ｎｍの厚さの下側の窒化物層及び２０〜１００ｎｍの厚さの上側のポリシリコン層からなる二重層を有する。多くの窒化物は、液状のＨＦに対して耐えるが、ＨＦ蒸気に対しては耐えない。薄いポリシリコン層によって、窒化物層は安定化することができ、又は密閉することができる。ボンディングパッドヘッダとセンサヘッダの間のポリシリコンの絶縁特性が不十分な場合、ポリシリコンは、アルゴンスパッタリングによって又は湿式化学的エッチングにより、センサのキャッピングの後に除去することができる。
【００２２】
別の有利な変形によれば、保護層は、（場合によってはドーピングされた）シリコン酸化物からなる別の層を有する。パッド構造のトレンチ形成の際にポリシリコン及び窒化物は、とくにポリシリコンに対して選択的ではないので、このような別の薄い酸化物層を取付けることができる。この層は、犠牲層エッチングの際にエッチングされるが、危険なすべての電極はさらに覆われているので、分路形成の可能性は生じない。別の有利な変形によれば、ボンディングパッドヘッダ上に、有利にはアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属ボンディングパッドが設けられている。
【００２３】
【実施例】
本発明の実施例を図面に示し、かつ次の説明によって詳細に説明する。
【００２４】
図において同じ参照符号は、同じ又は機能的に同じ構成部分を示している。
【００２５】
図１は、マイクロ機械的な回転速度センサに適用した本発明によるボンディングパッド構造の構成の概略的な表示である。
【００２６】
図１に示されたマイクロ機械的な回転速度センサのためのボンディングパッド構造は、基板１、基板１上に設けられた電気絶縁性の犠牲層２、４、犠牲層２、４内に埋め込まれた構造化された導体路層３、犠牲層２、４内に設けられたコンタクトホール１１、及び導電性材料からなるボンディングパッドヘッダ８を含んでいる。ボンディングパッドヘッダ８上に、アルミニウムからなる金属製ボンディングパッド７が設けられている。
【００２７】
ボンディングパッドヘッダは、犠牲層２、４上に延びた第１の範囲８ａ、及びコンタクトホール１１を通って延びかつ導体路層３に接触する第２の範囲８ｂを有する。
【００２８】
犠牲層２、４は、第１の犠牲層２及び第２の犠牲層４を含み、これらの犠牲層の間に導体路層３が埋め込まれている。基板１は、Ｓｉ基板であり、かつ犠牲層２、４は、シリコン酸化物からなる。
【００２９】
図１において５は、図３に関連して示した構成部分に加えて、保護層を表わしており、この保護層は、ボンディングパッドヘッダ８の下の犠牲層２、４のアンダーエッチングを阻止するために、ボンディングパッドヘッダ８の下の所定の範囲及び犠牲層２、４の上のボンディングパッドヘッダ８の周りに設けられている。その際、保護層５は、大体においてボンディングパッドヘッダ８の下の全範囲及び犠牲層２、４の上の全ボンディングパッドヘッダ８の周りの所定の距離のところに設けられている。
【００３０】
ボンディングパッドヘッダ８の近くにおいて、犠牲層２、４上にセンサヘッダ６が設けられている。埋め込まれた構造化された導体路層３の導体路は、ボンディングパッドヘッダ８とセンサヘッダ６との間及びその下に延びている。保護層５は、同様にセンサヘッダ６の下の所定の範囲及び犠牲層２、４の上のセンサヘッダ６の周りに設けられている。とくに保護層５は、ボンディングパッドヘッダ８とセンサヘッダ６との間の埋め込まれた構造化された導体路層３の全導体路を覆うように、犠牲層２、４上に設けられている。
【００３１】
保護層５は、この構成において、窒化物及びドーピングしない真性ポリシリコンからなる二重層である。下側の窒化物層は、１００〜５００ｎｍの厚さを有し、かつ上側のポリシリコン層は、２０〜１００ｎｍの厚さを有する。
【００３２】
図１に示された電気的に導通する汚れ粒子１３は、保護層５に基づいてもはや分路を引起こすことはない。
【００３３】
次に前記の実施例にしたがってボンディングパッド構造の製造方法を詳細に説明する。
【００３４】
準備されたＳｉ基板上に、まずここに埋め込まれた構造化された導体路層３を有する犠牲層２、４の形成が行なわれる。
【００３５】
そのために第１の酸化物層２を形成するために基板１の酸化が行なわれ、かつ続いて第１の酸化物層２の上に導体路層３の堆積及び構造化が行なわれる。それから構造化された導体路層３及びその周りの第１の酸化物層２の上に第２の酸化物層４の堆積が行なわれる。
【００３６】
次のステップにおいて、保護層５の、したがって窒化物とドーピングされていない真性ポリシリコンからなる二重層の堆積及び構造化が行なわれる。その際、保護層５は、後に取付けるべきＳｉ保護キャップの下におけるセンサ範囲及びコンタクトホール１１の範囲において完全に除去される。
【００３７】
それからコンタクトホール１１の形成、及びコンタクトホール１１内におけるボンディングパッドヘッダ８の形成が、それ自体周知の様式及び方法で行なわれ、すなわちコンタクトホールのエッチング、エピタキシーポリシリコン層の堆積、ボンディングパッド金属層の堆積及び構造化、及びボンディングパッドヘッダ８を形成するエピタキシーポリシリコン層の構造化によって行なわれる。その際、その他の点においてエピタキシーによるものとは別の方法で堆積されるポリシリコン層を利用してもよい。
【００３８】
その際、エピタキシーポリシリコン層の構造化の際に、ボンディングパッドヘッダ８と同時に、（図２に示す）センサくし形構造３０及びセンサヘッダ構造６が形成される。
【００３９】
最後に犠牲層２、４のエッチングを行うことにより、センサくし形構造３０は、係止範囲を除いて懸架され、かつセンサヘッダ構造６上におけるセンサキャップ１０の取付けが行なわれる。
【００４０】
ボンディングパッドヘッダ８もセンサヘッダ６も、その際、電気接点又は導体を露出してアンダーエッチングされることはない。
【００４１】
前記のように本発明を有利な実施例によって説明したとはいえ、本発明は、これに限定されるものではなく、多様に変形することができる。
【００４２】
とくに本発明によるボンディングパッド構造は、マイクロ機械的な加速度センサに適用できるだけでなく、任意のマイクロ機械的な又はマイクロエレクトロニクスの構成要素に適用することができる。
【００４３】
前記の実施例における保護層は、窒化物及びポリシリコンからなる二重層を有するが、場合によっては、窒化物からなる１つの層又はドーピングされない真性ポリシリコンからなる１つの層で同様に十分なことがある。
【００４４】
本発明は、シリコン構成要素のためだけでなく、その他のマイクロ機械的な材料からなる構成要素のためにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  マイクロ機械的な加速度センサに適用した本発明によるボンディングパッド構造の構成を示す略図である。
【図２】  通常のボンディングパッド構造を有するマイクロ機械的な回転速度センサを示す略図である。
【図３】  図２によるマイクロ機械的な回転速度センサの通常のボンディングパッド構造を示す拡大した略図である。
【符号の説明】
１  基板、  ２  犠牲層、  ３  導体路層、  ４  犠牲層、  ５  保護層、  ６  センサヘッダ、  ７  ボンディングパッド、  ８  ボンディングパッドヘッダ、  １１  コンタクトホール
【図１】
0004540765.tif 000002
【図２】
0004540765.tif 000003
【図３】
0004540765.tif 000004