[發(fā)明專利]微電子機(jī)械系統(tǒng)微橋結(jié)構(gòu)及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010250514.4
• 申請(qǐng)日: 2010-08-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101913550A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李佳青;康曉旭;袁超;池積光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司;浙江大立科技股份有限公司
• 主分類號(hào): B81B3/00
• 分類號(hào): B81B3/00;B81C1/00
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子機(jī)械系統(tǒng)制造技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及一種微電子機(jī)械系統(tǒng)微橋結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

微電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical?System，MEMS)技術(shù)具有微小、智能、可執(zhí)行、可集成、工藝兼容性好、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，故其已開(kāi)始廣泛應(yīng)用諸多領(lǐng)域。MEMS微橋結(jié)構(gòu)是MEMS領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛的一種結(jié)構(gòu)，它利用犧牲層釋放工藝形成橋結(jié)構(gòu)，可以廣泛的利用于探測(cè)器、傳感器等產(chǎn)品中。而CMOS與MEMS的集成可以結(jié)合CMOS的高性能和MEMS的多功能，成為推動(dòng)MEMS技術(shù)走向大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。

MEMS微橋結(jié)構(gòu)是利用犧牲層實(shí)現(xiàn)微橋結(jié)構(gòu)的，犧牲層在MEMS工藝完成后，通過(guò)釋放工藝去除。犧牲層在MEMS微橋結(jié)構(gòu)中起到承上啟下的作用，非常關(guān)鍵，一般會(huì)使用有機(jī)物或者硅材料。有機(jī)物材料(如聚酰亞胺)一般使用旋涂及烘烤的方法進(jìn)行成膜，使用有機(jī)物可以很好地實(shí)現(xiàn)硅片表面的平坦化，并與上層相鄰的材料有很好的表面接觸特性，同時(shí)有機(jī)物材料的釋放工藝也比較簡(jiǎn)單；但是有機(jī)物材料作犧牲層的高溫?fù)]發(fā)特性，會(huì)給后續(xù)工藝設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重的沾污問(wèn)題。硅材料作犧牲層不存在該沾污問(wèn)題，是業(yè)界使用較多的方案。犧牲層硅材料一般使用PECVD工藝形成，500C左右以上一般是多晶硅，該溫度以下是非晶硅；高溫多晶硅晶粒較大，表面平坦度比較差，相反低溫工藝的表面平坦度比較好；作為犧牲層，需要成膜溫度比較低，以便于不影響前面工藝所形成的器件和結(jié)構(gòu)，但低溫非晶硅與下層相鄰的材料接觸非常差，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的剝離現(xiàn)象，嚴(yán)重地影響到MEMS產(chǎn)品的成品率和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于非晶硅犧牲層存在的難題，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種應(yīng)用于MEMS微橋結(jié)構(gòu)犧牲層的非晶硅工藝集成方案，使用多步工藝形成犧牲層，不僅可以解決犧牲層與相鄰材料的接觸問(wèn)題，也可以滿足非晶硅表面形貌及相關(guān)集成要求，同時(shí)也充分降低熱過(guò)程可控，降低高溫?zé)徇^(guò)程對(duì)前面工藝和器件的影響，從而提高相關(guān)MEMS產(chǎn)品的性能、成品率和可靠性。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種微電子機(jī)械系統(tǒng)微橋結(jié)構(gòu)，包括：

半導(dǎo)體襯底；

金屬層，其間隔設(shè)置于所述半導(dǎo)體襯底上；

介質(zhì)層，設(shè)置于所述金屬層之間；

犧牲層，設(shè)置于所述金屬層和介質(zhì)層上，所述犧牲層為非晶硅犧牲層，且為多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述犧牲層包括第一犧牲層和其上的第二犧牲層。

進(jìn)一步的，所述第一犧牲層的厚度范圍為100埃～2000埃，所述第二犧牲層的厚度范圍為2000埃～20000埃。

進(jìn)一步的，所述金屬層為鋁金屬層，所述介質(zhì)層為二氧化硅介質(zhì)層。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提出一種微電子機(jī)械系統(tǒng)微橋結(jié)構(gòu)的制造方法，包括下列步驟：

提供一半導(dǎo)體襯底；

在所述半導(dǎo)體襯底上制作金屬層，并實(shí)現(xiàn)其圖形化，同時(shí)形成溝槽；

化學(xué)氣相沉積介質(zhì)層，實(shí)現(xiàn)溝槽填充；

對(duì)所述介質(zhì)層進(jìn)行平坦化處理，使其表面與金屬層齊平；

在所述金屬層和介質(zhì)層上依次沉積第一犧牲層和第二犧牲層。

進(jìn)一步的，所述金屬層為鋁金屬層，所述介質(zhì)層為二氧化硅介質(zhì)層，所述第一犧牲層和第二犧牲層為非晶硅犧牲層。

進(jìn)一步的，所述化學(xué)氣相沉積介質(zhì)層步驟采用PECVD、HDPCVD、SACVD或APCVD技術(shù)。

進(jìn)一步的，所述平坦化處理采用化學(xué)機(jī)械研磨，刻蝕或兩者的結(jié)合。

進(jìn)一步的，所述沉積第一犧牲層的處理溫度為320℃～550℃，厚度范圍為100埃～2000埃。

進(jìn)一步的，所述沉積第二犧牲層的處理溫度為200℃～380℃，厚度范圍為2000埃～20000埃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種非晶硅工藝集成方案，首先利用高溫工藝形成一層比較薄的硅材料，由于溫度較高，該硅材料本身與下層材料的接觸會(huì)比較好。同時(shí)，犧牲層下面一般是金屬層，起到電連接等用途，其金屬材料一般是Al。而高溫過(guò)程會(huì)在一定程度上引起硅和金屬Al的反應(yīng)，從而在不影響整體性能的情況下形成良好的接觸。且由于該層材料比較薄，故其熱過(guò)程的時(shí)間比較短，因而不會(huì)影響前面工藝和器件。

附圖說(shuō)明

圖1所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的微電子機(jī)械系統(tǒng)微橋結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的微電子機(jī)械系統(tǒng)微橋結(jié)構(gòu)制造方法流程圖。

圖3～圖7所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的微電子機(jī)械系統(tǒng)微橋結(jié)構(gòu)制造方法結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式