一种微机电半导体器件，设置有：半导体衬底(4，5)，半导体材料构成的、能够可逆变形的弯曲元件(8a)，以及对机械应力敏感的至少一个晶体管，其构建为弯曲元件(8a)中的集成部件。晶体管设置在引入弯曲元件(8a)中的、第一导电类型的半导体材料构成的、注入的有源区阱(78a)中。在有源区阱(78a)中构建有两个彼此间隔的、第二导电类型的半导体材料构成的、注入的漏极区和源极区(79，80)，沟道区在所述漏极区和源极区之间延伸。第二导电类型的半导体材料构成的、注入的馈电线朝向漏极区和源极区(79，80)引导。有源区阱(78a)的上侧被栅极氧化物(81a)覆盖。在沟道区的区域中在栅极氧化物(81a)上有多晶硅构成的栅电极(81)，同样由多晶硅构成的馈电线引导至该栅电极。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微机电半导体器件传感器本专利技术涉及一种微机电半导体器件，其带有半导体材料构成的弯曲元件以及在弯曲元件内部的对机械应力敏感的晶体管。本专利技术尤其是涉及一种在通常的半导体制造工艺方面兼容的微机电器件，其耗电低，并且尤其是涉及一种耗电低的微机电CMOS压力传感器或者CMOS加速度传感器。可以用作压力传感器或者加速度传感器的微机电半导体器件原则上已知，并且在实践中证明是可用的。这种微机电半导体器件通常具有在外部作用力的影响下能够可逆变形的弯曲元件，该弯曲元件可以是膜、弯曲梁等等。弯曲元件在此由半导体材料构成。在弯曲元件的区域中，其设置有集成的晶体管，该晶体管对机械应力敏感。多个这种晶体管可以连接为测量桥(Messbruecke)。本专利技术的任务是，提出一种用于微机电半导体器件的能够可逆变形的弯曲元件的集成晶体管，其中晶体管基本上不受:寄生影响因素的影响。为了解决该任务，借助本专利技术提出了一种微机电半导体器件，其设置有-半导体衬底，-半导体材料构成的、能够可逆变形的弯曲元件，以及-对机械应力敏感的至少一个晶体管，其构建为弯曲元件中的集成部件，-其中晶体管设置在引入弯曲元件中的、第一导电类型的半导体材料构成的、注入的有源区阱中，-其中在有源区阱中构建有两个彼此间隔的、第二导电类型的半导体材料构成的、注入的漏极区和源极区，沟道区在它们之间延伸，-其中第二导电类型的半导体材料构成的、注入的馈电线朝向漏极区和源极区引导，-其中有源区阱的上侧被栅极氧化物覆盖，以及-其中在沟道区的区域中在栅极氧化物上有多晶硅构成的栅电极，同样由多晶硅构成的馈电线引导至该栅电极。根据本专利技术，晶体管构建在有源区阱内，该有源区阱通过注入引入到弯曲元件中，并且具有第一导电类型的掺杂的半导体材料。例如，弯曲元件的半导体材料被弱地P-掺杂，而有源区阱被弱地η-掺杂。如下两个区被注入有源区阱中，即漏极区和源极区。在这些区内，所述阱被强地P+掺杂。整个阱(以及必要时在阱周围的区域)被栅极氧化物(例如氧化硅)覆盖。于是，在阱的上侧内以及阱周围的区域内尤其是并不存在场氧化物。由此，弯曲元件在其设置有晶体管的区域中具有均匀的厚度，这对于稳定的机械特性(尤其是对于应力场的均匀化)是有利的。此外，在根据本专利技术的晶体管中，省去了引导至漏极区和源极区以及栅极氧化物的、金属构成的馈电线。更确切地说，引导至漏极区和源极区的馈电线构建为强掺杂的、注入的、第二导电类型的馈电线。晶体管一栅极如其馈电线那样由多晶硅构成。通过所有这些措施，实现了一方面必须施加尽可能小的氧化层厚度，并且所使用的材料具有与弯曲元件的材料基本上相同的热膨胀系数。下面借助附图进一步阐述本专利技术。在此，在各附图中、图I示出了用于制造根据本专利技术的结构的工艺a)裸晶片b)氧化和开窗口 c)刻蚀空腔d)接合顶晶片(随后进行CMOS工艺，该工艺未被特别示出)e)刻蚀沟槽(在CMOS工艺之后)。图2示出了根据图I的工艺制造的压力传感器的简化的三维剖视图。图3示出了用于制造根据本专利技术的结构的可替选的第二工艺a)裸晶片b)氧化和开窗口c)刻蚀空腔d)接合操作晶片(随后在带有空腔的顶晶片上进行CMOS工艺，该工艺未被特别示出)e)刻蚀沟槽(在CMOS工艺之后)。图4示出了根据图3的工艺制造的压力传感器的简化的三维剖视图。图5至附图说明图10示出了用于制造根据本专利技术的结构的可替选的第三工艺a)裸晶片b)氧化c)施加多晶硅层和部分氧化物d)第二裸晶片e)氧化和开窗口f)刻蚀空腔g)接合操作晶片h)部分研磨(随后在带有空腔的顶晶片上进行CMOS工艺，该工艺未被特别示出)i)刻蚀沟槽(在CMOS工艺之后)j)根据图5至图9的工艺制造的压力传感器的简化的三维剖视图。图11示出了晶体管的布局的例子。图12示出了四个晶体管成为惠斯通电桥(晶体管作为电阻的工作方式)的连接。图13示出了四个晶体管和两个另外的晶体管成为带有参考电压源的惠斯通电桥的示例性连接。图14示出了惠斯通电桥的布局例子。图15示出了八个晶体管成为惠斯通电桥的连接，其带有短接的第二惠斯通电桥作为参考电压源。图16示出了在带有沟槽结构的传感器小片上的四个根据图12的惠斯通电桥的设置例子。图17示出了在带有沟槽结构的传感器小片上的四个惠斯通电桥的设置例子，其带有四个作为无应力的参考的根据图15的惠斯通电桥(为了清楚起见，未示出电压参考。在此，在每个惠斯通电桥对的情况下，原则上除了无应力的参考电桥之外短接的第三惠斯通电桥是足够的。由此，可以在小片上存在12个惠斯通电桥)。图18示出了差动级的布局例子。图19示出了带有差动放大器和作为参考电压源的参考差动放大器的电路的电路例子。图20示出了带有方形的沟槽系统的示例性膜几何结构的视图的a)俯视图b)仰视图。图21示出了带有方形的沟槽系统和菱形的中央部分的示例性膜几何结构的视图的a)俯视图 b)仰视图。图22示出了带有在角部被斜切的方形的沟槽系统和菱形的中央部分的示例性膜几何结构的视图的a)俯视图b)仰视图。图23示出了带有方形的沟槽系统和在角部中的接片的示例性膜几何结构的视图的a)俯视图b)仰视图。图24示出了带有圆形的沟槽系统和圆形的空腔的示例性膜几何结构的视图的a)俯视图b)仰视图。图25示出了带有方形的沟槽系统和不连续的接片的示例性膜几何结构的视图的a)俯视图b)仰视图。图26和图27示出了带有附加的沟槽的传感器。图28示出了带有通过刻蚀的支承结构97的质量减少部的加强块(中央膜强化物)。图29和图30示出了示例性的差动压力传感器，其由上述传感器通过刻蚀开口 119形成。图31示出了带有圆形空腔、沟槽系统的圆形外边缘和菱形中央部分的示例性膜几何结构的视图的a)俯视图b)仰视图。图32示出了带有圆形空腔、沟槽系统的圆形外边缘和菱形中央部分以及用于保护该系统防止外部产生的应力传播的附加沟槽的示例性膜几何结构的视图的a)俯视图b)仰视图。图33示出了根据图34和图35的电桥作为带有参考电压源的测量电桥的电路图。图34示出了带有共同的栅极的测量电桥的布局例子。图35示出了带有共同的栅极的测量电桥的另外的布局例子。图36示出了根据图37的晶体管作为带有参考电压源的测量电桥的等效电路图。图37示出了带有四个端子的特别小的测量电桥晶体管的布局例子。图38示出了细节图。图39示出了在微机电半导体器件的弯曲元件(例如膜)内的、弯曲敏感的晶体管的构型和结构的图形视图。图40示出了在图39的箭头A的方向上对于膜或者弯曲元件的部分区域的俯视图，在该膜或者弯曲元件中构建有晶体管。本专利技术以用于检测低压的压力传感器为例子来进行阐述。对于本专利技术而言，第一个重要的点是在进行CMOS步骤之前制造压力传感器空腔4。由此，可以在表面上进行任意的标准CMOS工艺。这使得能够实现作为第二重要步骤的将CMOS晶体管设置在膜上，使得其在膜偏转的情况下位于最佳机械应力的区域中。该点可以通过分析思考和/或有限元仿真来确定。在图I和图2中以主要步骤示出了示例性的第一工艺。该第一工艺的变形方案在下文中进行描述。基本的制造工艺以第一晶片I开始，该第一晶片优选由与之后使用的第二晶片5相同的材料构成。在该晶片上沉积层2，其用于之后的连接。在硅晶片的情况下，通过氧化将该层构建为310本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·德勒，
申请(专利权)人：艾尔默斯半导体股份公司，
类型：发明
国别省市：
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