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原文传递一种微电极结构及其制作方法及包括该器件的电子设备

专利名称：	一种微电极结构及其制作方法及包括该器件的电子设备
摘要：	本发明提出了一种微电极结构及其制作方法，包括：衬底；在衬底上方形成的刻蚀终止层；在刻蚀终止层上方形成由电极层和牺牲层交错堆叠而成的堆叠层，牺牲层覆盖电极层的部分表面；在电极层的未被牺牲层覆盖的裸露部分上方形成的金属层；在堆叠层上方形成的介电层；穿过堆叠层上方的介电层形成与电极层接触的引线。本发明的微电极结构的间距和密度可以灵活调整，用于对电极间距极小，密度极高的场合，后续表面沉积生物电极里常用的黄金（Au）或铂金（Pt）后，无需增加光刻和刻蚀等工艺即可自然实现电极间微间距导电隔离的目的，既解决了Au和Pt难等离子刻蚀的问题，又使得工艺跟硅基CMOS完全兼容；且制作方法不依赖光刻技术，且尺寸能灵活调控。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国科学院微电子研究所
发明人：	李俊杰;王文武;王桂磊;李永亮;周娜;杨涛;傅剑宇;李俊峰;殷华湘;朱慧珑
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910380542.9
公开号：	CN110174453A
代理机构：	北京知迪知识产权代理有限公司
代理人：	王胜利
分类号：	G01N27/30(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	100029 北京市朝阳区北土城西路3号
主权项：	1.一种微电极结构，其特征在于，包括：衬底；在所述衬底上方形成的刻蚀终止层；在所述刻蚀终止层上方形成由电极层和牺牲层交错堆叠而成的堆叠层，其中，所述牺牲层位于所述电极层之间，所述牺牲层覆盖所述电极层的部分表面，以使相邻的所述电极层之间形成一定空间；在所述电极层的未被牺牲层覆盖的裸露部分上方形成的金属层；在所述堆叠层上方形成的介电层；穿过所述介电层形成与所述电极层接触的引线。 2.根据权利要求1所述的微电极结构，其特征在于，所述堆叠层一侧具有阶梯形状。 3.根据权利要求2所述的微电极结构，其特征在于，所述介电层位于所述堆叠层具有阶梯形状的一侧上。 4.根据权利要求3所述的微电极结构，其特征在于，所述介电层还位于相邻的所述电极层之间的一定空间内，且覆盖所述金属层的一部分。 5.根据权利要求1~4任一所述的微电极结构，其特征在于，所述堆叠层具有倾斜侧壁。 6.根据权利要求1~5任一所述的微电极结构，其特征在于，所述电极层包括Si、W、Ta、TiN、TaN或Ru。 7.根据权利要求1~6任一所述的微电极结构，其特征在于，所述牺牲层包括GeSn、SiGe、Ge、Al2O3 、SiO2或SiN。 8.根据权利要求1~7任一所述的微电极结构，其特征在于，所述金属层包括Au或Pt。 9.根据权利要求1~8任一所述的微电极结构，其特征在于，所述金属层延伸到所述电极层的侧壁。 10.一种制造微电极结构的方法，其特征在于，包括：在衬底上方形成刻蚀终止层；在所述刻蚀终止层上方由电极层和牺牲层交错堆叠形成堆叠层，且所述牺牲层位于所述电极层之间，以使相邻的所述电极层之间形成一定空间；对所述堆叠层的一侧进行选择性刻蚀，横向刻蚀去除牺牲层的一部分，以使所述牺牲层覆盖所述电极层的部分表面；在所述电极层的未被所述牺牲层覆盖的部分上方形成金属层；在所述堆叠层的上方形成介电层；穿过所述介电层形成与所述电极层接触的引线。 11.根据权利要求10所述的制造微电极结构的方法，其特征在于，在进行所述选择性刻蚀之后且形成所述金属层之前，该方法还包括：在最上层的所述电极层上形成图案化的掩模层；进行刻蚀工艺使所述堆叠层远离所述选择性刻蚀的一侧形成阶梯形状，暴露所述电极层的顶面；去除所述掩模层。 12.根据权利要求11所述的制造微电极结构的方法，其特征在于，形成所述介电层包括：通过原子层沉积或高深宽比工艺形成所述介电层；使用平坦化工艺以获得平坦的所述介电层的表面；对所述介电层进行光刻和刻蚀工艺，使所述介电层形成于所述堆叠层具有所述阶梯形状的一侧。 13.根据权利要求12所述的制造微电极结构的方法，其特征在于，对所述介电层进行回蚀工艺，使所述介电层保留于相邻所述电极层之间的空间内，且覆盖所述金属层的一部分。 14.根据权利要求10~13任一所述的制造微电极结构的方法，其特征在于，在进行所述选择性刻蚀之前，该方法还包括：在所述堆叠层的最上层的所述电极层上形成图案化的掩模层；对所述堆叠层进行干法刻蚀，使所述堆叠层的侧壁具有一定的倾斜角度，形成倾斜侧壁；去除所述掩模层。 15.根据权利要求10~14任一所述的制造微电极结构的方法，其特征在于，形成所述金属层包括：通过金属剥离工艺，在所述电极层的未被所述牺牲层覆盖的部分上方形成所述金属层；其中，采用物理气相沉积法形成所述金属层。 16.根据权利要求10~15任一所述的制造微电极结构的方法，其特征在于，采用外延薄膜生长工艺形成具有刻蚀选择性的所述电极层和所述牺牲层。 17.根据权利要求10~16任一所述的制造微电极结构的方法，其特征在于，所述电极层包括Si、W、Ta、TiN、TaN或Ru。 18.根据权利要求10~17任一所述的制造微电极结构的方法，其特征在于，所述牺牲层包括GeSn、SiGe、Ge、Al2O3 、SiO2或SiN。 19.根据权利要求10~18任一所述的制造微电极结构的方法，其特征在于，所述选择性刻蚀包括干法各向异性刻蚀或湿法刻蚀。 20.根据权利要求10~19任一所述的制造微电极结构的方法，其特征在于，所述金属层材料包括Au或Pt。 21.根据权利要求10~20任一所述的制造微电极结构的方法，其特征在于，形成所述引线包括：光刻刻蚀所述介电层；通过金属填充以及图形化工艺形成所述引线。 22.一种电子设备，其特征在于，包括由权利要求1~9中的任一项所述电微电极结构形成的集成电路。 23.根据权利要求22所述的电子设备，其特征在于，还包括：与所述集成电路配合的显示器以及与所述集成电路配合的无线收发器。
所属类别：	发明专利