專利名稱：電子元件的制作方法
技術領域：
本發明以根據權利要求1的前序部分所述的電子元件為出發點。
背景技術：
電子元件一般包括襯底上的印制導線結構。附加地，這樣的電子元件可以具有與印制導線結構接觸的薄膜。膜在此一般具有比印制導線結構小的層厚。這樣的電子元件在傳感器技術應用中被用作半導體基礎上的氣敏場效應晶體管。在此，具有比印制導線結構小的層厚的膜通常是柵極。一般，要檢測的氣體的施加導致從源極通過晶體管流到漏極的電流的變化。為了能夠借助于半導體執行氣體檢測，需要至少對于要檢測的氣體種類的各個成分是可透過的表面。在此情況下，既可以是氣體混合物的組分，也可以是氣體分子的成分。 因此，例如使用氣敏場效應晶體管用于檢測氨，所述氣敏場效應晶體管例如對于氫是可透過的。穿透性一般通過薄的和/或多孔的層來保障。所述層的厚度一般處于1至100 nm 的范圍中。此外，尤其將多孔的層作為導電膜來實施是有利的，因為所述多孔的層于是例如可以被用作半導體元件的柵極。但是已經表明，尤其在高運行溫度的情況下和在腐蝕性環境中這樣的薄氣敏層經常導致由于降解(Degradation)而失效。在此情況下表明，降解首先在跨接階梯或邊緣時和在與較厚的膜連接時發生。但是這樣的階梯或邊緣由于不同材料的逐漸沉積而在半導體元件上存在并且通常具有在10 nm至Ιμπι的范圍中的高度。薄層與較厚的膜的連接通常用于電接觸多孔的層。用于檢測碳氫化合物的氣敏場效應晶體管例如在US 5，698，771中得以描述。
發明內容
根據本發明所構造的電子元件包括襯底上的印制導線結構以及與印制導線結構接觸的膜。膜具有比印制導線結構小的層厚。印制導線結構具有為接觸而由膜覆蓋或者位于其上的區域。通過印制導線結構具有為接觸而由膜覆蓋或位于其上的區域，獲得較大的接觸面。此外，不僅僅在兩個膜相互接界的垂直面上實現接觸。由此可以防止具有較小層厚的膜從印制導線結構脫落。薄膜和其電接觸的穩定化由此實現。在根據現有技術已知的電子元件中例如通過以下方式出現這樣的脫落，即在如例如對于氣體傳感器是必要的和一般處于25°C和800°C之間的范圍中的高溫時出現不同的溫度膨脹。此外，例如隨著運行溫度增加，適當的膜材料的選擇更有問題。例如鉬從大約500°C的溫度起日益活躍并且易于積聚或形成晶體。由此，表面覆蓋變得不均勻。由于溫度變換而出現附加的負荷。尤其，薄膜通過具有其他熱膨脹系數的位于之下的材料被拉緊(versparmen)。特別是在階梯處由此產生薄膜脫落。就此而論，階梯被理解為大于幾個納米的高度差。但是在許多高溫半導體結構中，這樣的非平坦過渡是不可避免的。因此例如通過臺式結構化、溝槽、印制導線、鈍化或絕緣層產生這樣的邊緣。薄膜的脫落風險在階梯或邊緣處通過以下方式被增大，即必要的半導體工藝不允許薄膜的各向同性沉積。此外，可以僅以一定的不準確性彼此協調多個半導體工藝。例如由于在制造時光刻技術的分辨率得出不準確性。這妨礙多個層相互的精確校準。但是通過本發明電子元件，其中印制導線結構具有為接觸而由膜覆蓋的區域，這樣的脫落被避免，因為不僅僅垂直區域相互連接而且通過覆蓋，水平區域也相互連接。因此在不同層的材料的不同溫度膨脹的情況下接觸也繼續存在。(如例如在氣敏場效應晶體管時所使用的)印制導線結構的常見高度處于10nm至 1 μ m的范圍中。與印制導線結構接觸并且具有比印制導線結構小的層厚的薄膜通常具有1 至100 nm的范圍中的層厚。膜的層厚在此一般是印制導線結構的層厚的1/2至1/1000。為了獲得穩定的接觸并避免例如由于不同的熱膨脹出現脫落，由膜覆蓋的區域在另一實施形式中具有比膜小的層厚。優選地，被覆蓋的區域具有在1至200 nm的范圍中的高度。通過被覆蓋的區域的層厚小于覆蓋該區域的膜的層厚避免，在施加膜時必須越過至少對應于膜的厚度的階梯。由此可以在施加時產生連續膜，所述連續膜在被覆蓋的區域末端越過階梯。例如由于不同的熱膨脹所引起的脫落的危險通過這種方式被避免。在可替代的實施形式中，由膜覆蓋的區域鄰接另一層，其中被覆蓋的區域和另一層具有基本相同的層厚。薄膜在此通常同樣覆蓋另一層，所述另一層與由膜覆蓋的區域鄰接。通過被覆蓋的區域和另一層的層厚基本相同，避免形成必須由具有較小層厚的膜越過的階梯。膜可以被構造成平坦的。基本相同的這種層厚例如可以通過使用如對技術人員已知的自校準工藝產生。尤其在使用自校準工藝用于產生層時可以產生平坦過渡、也即相同的層厚。制成另一層的材料例如是半導體或絕緣體材料。優選地，制成另一層的材料是用于場效應晶體管的適當的柵絕緣體。適當的絕緣體材料例如是Si02、SiON, Si3N4、SiC、 A1203 或 SiAlON。制成印制導線結構的材料優選地是良好導電的并且尤其可以通過適當的方法作為薄層被施加在襯底上。例如通過電子束蒸發或金屬濺射方法進行印制導線結構的施加。 但是可替代地，例如在襯底上電解地或無電流地沉積也是可能的。但是為了產生為接觸而由膜覆蓋的區域的足夠小的層厚，尤其優選地通過電子束蒸發或金屬濺射方法產生該區域。例如從由鈦、鉬、金、鋁、銅、鉻、鎳、鉭以及這些元素的化合物和合金組成的組中選擇用于印制導線結構的適當材料。也優選地從由鈦、鉬、金、鋁、銅、鉻、鎳、鉭以及這些元素與氧、氮、碳、硅的化合物和這些元素的合金組成的組中選擇用于具有比印制導線結構小的層厚的膜的材料。使用所述元素的優點是，所述元素具有良好的導電性。此外，氧化物形成的趨向是小的或者可以通過在表面處形成氧化物層最小化。由此避免印制導線結構或膜的材料由于氧化而在導電性方面受損失并且由此電子元件的功能性減少或完全丟失。電子元件例如是氣敏場效應晶體管。為了能夠使用電子元件作為氣敏場效應晶體管，在印制導線結構處覆蓋區域的薄膜例如用作柵極。優選地，膜是多孔的。通過多孔性獲得對于要檢測的氣體種類的各個成分的穿透性。除了多孔的導電膜之外，但是也可能的是， 薄膜是導電的和實心的和在膜上施加多孔結構。但是優選的是，膜是多孔的。此外，如果多孔的膜包含催化活性物質，在所述物質處例如要檢測的氣體加速地被分裂成其元素，則尤其在用作氣敏場效應晶體管時是優選的。
在附圖中示出本發明的實施形式并且在下面的說明中進一步闡述。圖1示出在第一實施形式中電子元件的片段， 圖2示出在第二實施形式中電子元件的片段。
具體實施例方式在圖1中示出通過電子元件的片段的截面。電子元件1包括襯底3，其中印制導線結構5被施加在所述襯底上。襯底3由每種任意的對技術人員已知的材料制成。通常，襯底3例如由電絕緣材料或半導體材料制成。在此對用于襯底3的材料的選擇取決于，應該如何使用電子元件。可以制成襯底3的電絕緣材料是例如藍寶石或Si02。如果電子元件例如應該被用作氣敏場效應晶體管，則襯底3優選地由半導體材料制成。通常所使用的半導體材料例如是具有比2 eV.大的能帶間隙的半導體材料。其中 GaN和SiC是特別優選的。印制導線結構5通常由良好導電的材料制成。用于印制導線結構5的適當的材料例如是金屬。適當的金屬優選地從由鈦、鉬、金、鋁、銅、鉻、鎳、鉭以及其化合物和合金組成的組中選擇。可以通過每個任意的對技術人員已知的方法來進行印制導線結構5的施加。 因此，例如可以通過無電流的或電流的(galvanisch)方法將印制導線結構5沉積在襯底3 上。用于制造印制導線結構5的其他方法例如也是電子束蒸發或金屬濺射方法。電子元件1此外包括薄膜7。薄膜7在此具有小于印制導線結構5的高度H的層厚h。在根據現有技術已知的電子元件中，薄膜7在印制導線結構的側面9處與印制導線結構5接觸。電連接因此僅通過窄的豎直接觸面來保證。所述面由薄膜7的高度h和寬度的乘積得出。高溫(在所述高溫時例如可以使用電子元件)和/或機械過大張力可能導致過渡區域處的脫落。這導致電子接觸中斷。為了避免這樣的脫落，在根據本發明所構造的電子元件1的情況下，印制導線結構5包括由薄膜7覆蓋的區域11。除了在印制導線結構 5的側面9處的垂直接觸之外，通過這種方式也在薄膜7覆蓋區域11的面上得出水平連接。 由此使接觸面放大多倍。附加地也還可以實現在印制導線結構5的側面9處的接觸。通過在側面9處和特別是在印制導線結構5的被覆蓋的區域11中的接觸避免，例如在不同的熱膨脹時薄膜7從印制導線結構5脫落。使薄膜7和印制導線結構5的接觸穩定。如果薄膜7由不同于印制導線結構5的材料制成，則尤其可能出現薄膜7的脫落。 但是用于薄膜7的適當的材料一般與用于印制導線結構5的是相同的材料。因此例如金屬如鈦、鉬、金、鋁、銅、鉻、鎳、鉭以及其化合物和合金適合。尤其在在氣敏電子組件中使用時， 薄膜7優選地包含催化活性材料。為了能夠實現被覆蓋的區域11的覆蓋和在該區域獲得連貫的膜7，被覆蓋的區域
511的層厚d優選地小于薄膜7的層厚h。被覆蓋的區域11的最大層厚d對應于薄膜7的層厚h。但是優選的是，被覆蓋的區域11的層厚d小于薄膜7的層厚h。通過被覆蓋的區域11的小層厚d獲得連續的薄膜7。在被覆蓋的區域11的終端邊緣13的區域中不發生脫落。通過每個任意的對技術人員已知的適當的方法實現被覆蓋的區域11的制造。優選地通過電子束蒸發或金屬濺射方法制造印制導線結構5的被覆蓋的區域11，因為通過所述方法可以調整有針對性的層厚d和能夠相應地制造薄膜。按照用于印制導線結構5的制造方法，在產生印制導線結構5之后或與產生印制導線結構5同時地進行被覆蓋的區域11的施加。但是一般首先產生印制導線結構5，接著在薄膜7應該接觸印制導線結構5的區域中產生被覆蓋的區域11。根據對電子元件1的所計劃的使用，薄膜7可以是封閉的或多孔的。尤其在使用電子元件1作為氣敏場效應晶體管(如例如在氣體傳感器中所使用的)時，優選的是，薄膜7 是多孔的。薄膜7在此用作場效應晶體管的柵極。根據本發明所構造的電子元件的可替代實施形式在圖2中示出。在圖2中所示的電子元件1的實施形式通過以下方式不同于在圖1中所示的電子元件，即在襯底3和薄膜7之間構造另一層15。所述另一層15在此鄰接印制導線結構5的被覆蓋的區域11。另一層15的層厚對應于被覆蓋的區域11的層厚d。另一層15例如可以通過自校準工藝產生。由此在另一層15鄰接被覆蓋的區域11 的區域中獲得無邊緣過渡。自校準工藝在此例如是在使用唯一光刻掩模時實施不同的相繼的工藝步驟。在此，目的是彼此避免兩個光刻掩模的原則上已有的校準不準確性。如果另一層15不與印制導線結構5鄰接，如這在現有技術中一般情況如此，并且例如由于多個光刻掩模的不準確性而得出，則這導致由薄膜必須越過的階梯。在大于薄膜7的另一層15和印制導線結構5 的層厚時，薄膜7在階梯的區域中可能脫落。此外，僅在印制導線結構5的側面9處產生接觸，由此僅出現小的接觸區域，所述接觸區域此外可能由于材料的不同的熱膨脹而扯裂。通過構造鄰接另一層15并且具有與另一層15基本上相同的層厚d的被覆蓋的區域11，避免必須通過薄膜7越過的邊緣。為了制造，一般首先產生被覆蓋的區域11。在其上沉積印制導線結構5。所述印制導線結構5基于其特性和功能具有通常大于10 nm、一般大于100 nm的邊緣高度。在產生印制導線結構之后，一般進行另一層15的全面沉積。所述另一層15現在借助于通常的負性光致抗蝕劑被涂布，以便獲得適用于后續的工藝的負邊緣輪廓。通常利用如接觸復制或步進式曝光(St印per-Belichtimg)之類的適當的曝光方法進行掩模。在光致抗蝕劑掩模顯影之后，使位于另一層15和印制導線結構5的側面9之間的位置從光致抗蝕劑露出。但是替代于利用光致抗蝕劑的光刻工藝，例如也可以選擇兩層或多層光致抗蝕劑工藝。在此情況下，最下面的光致抗蝕劑層在顯影之后經歷比位于上面的光致抗蝕劑更大的擴展，由此得出典型的剝離輪廓(Lift-Off-Profil)，其使后續工藝步驟容易。因此另一層15的緊接著顯影的回蝕刻(RUcl^tzen)僅僅在不被光致抗蝕劑覆蓋的位置處進行。通常，利用干化學蝕刻方法執行回蝕刻，但是也可以利用適當的濕化學方法來實現。這樣的方法對于技術人員是已知的。根據用于襯底3和另一層15的所選擇的材料，在另一層15和襯底3之間的界面17處結束蝕刻工藝。在該稱為回蝕刻的蝕刻工藝之后，現在在無需掩模從光致抗蝕劑先前脫離的情況下利用常見的常用沉積方法進行全面金屬化，其中沉積的金屬層的層厚精確地同另一層15的層厚一樣地被選擇。在緊接著的剝離工藝中，使光致抗蝕劑與沉積在光致抗蝕劑上的金屬一起被去除。在此情況下，光致抗蝕劑的負邊側或剝離輪廓支持該過程。在不同的層11和15之間出現無邊緣和無縫隙的過渡。例如半導體材料或絕緣體材料適合作為用于另一層的材料。適當的半導體材料例如是GaN或SiC，適當的絕緣體材料例如是Si02或Si3N4。可替代地，被覆蓋的區域11和另一層15的相同高度例如也可以通過化學機械拋光獲得。在此情況下，首先沉積的層、一般另一層15必須適合作為拋光材料并且被結構化。 第二層、一般被覆蓋的區域11緊接著如此被沉積，使得所述第二層與第一層重疊。通過對技術人員已知的化學機械拋光工藝進行層的平面化，所述化學機械拋光工藝在第一層、一般另一層15的高度上停止。由此對于薄膜7產生完全平坦的過渡。這樣產生的電子元件1例如適合作為半導體基礎上的氣體傳感器，例如作為包含可分離的氣體、氧化氮或氧的氣體種類的氣體傳感器。
權利要求
1.電子元件，包括襯底(3)上的印制導線結構(5)以及膜(7)，所述膜與所述印制導線結構(5)接觸，其中所述膜(7)具有比所述印制導線結構(5)小的層厚(h)，其特征在于，所述印制導線結構(5)具有為接觸而由所述膜(7)覆蓋的區域(11)。
2.根據權利要求1所述的電子元件，其特征在于，所述印制導線結構(5)具有在IOnm 至Ιμπι的范圍中的高度(H)。
3.根據權利要求1或2所述的電子元件，其特征在于，由所述膜(7)覆蓋的區域(11) 具有比所述膜(7)小的層厚(d)。
4.根據權利要求3所述的電子元件，其特征在于，被覆蓋的區域(11)具有在1至200 nm的范圍中的層厚(d)。
5.根據權利要求1或2所述的電子元件，其特征在于，由所述膜(5)覆蓋的區域(11) 鄰接另一層(15)，其中被覆蓋的區域(11)和所述另一層(15)具有基本相同的層厚(h)。
6.根據權利要求5所述的電子元件，其特征在于，所述襯底(3)和所述另一層(15)由相同的材料制成。
7.根據權利要求1至6之一所述的電子元件，其特征在于，所述襯底(3)是半導體材料。
8.根據權利要求1至7之一所述的電子元件，其特征在于，用于所述印制導線結構(5) 的材料從由鈦、鉬、金、鋁、銅、鉻、鎳、鉭以及所述元素的化合物和合金組成的組中選擇。
9.根據權利要求1至8之一所述的電子元件，其特征在于，用于所述膜(7)的材料從由鈦、鉬、金、鋁、銅、鉻、鎳、鉭以及所述元素的化合物和合金組成的組中選擇。
10.根據權利要求1至9之一所述電子元件，其特征在于，所述膜(7)是多孔的。
11.根據權利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，所述電子元件(1)是氣敏場效應晶體管。
全文摘要
本發明涉及一種電子元件(1)，所述電子元件包括襯底(3)上的印制導線結構(5)以及與印制導線結構(5)接觸的膜(7)，其中所述膜(7)具有比印制導線結構(5)小的層厚(h)。印制導線結構(5)具有為接觸而由所述膜(7)覆蓋的區域(11)。
文檔編號H01R4/02GK102216764SQ200980146134
公開日2011年10月12日 申請日期2009年11月17日 優先權日2008年11月20日
發明者馬丁 A., 施雷 F., 道米勒 I., 勒-胡 M., 孔策 M., 沃爾斯特 O., 菲克斯 R. 申請人:羅伯特·博世有限公司