[發明專利]微電子機械系統微橋結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201010250514.4
• 申請日: 2010-08-11
• 公開（公告）號: CN101913550A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 李佳青;康曉旭;袁超;池積光
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司;浙江大立科技股份有限公司
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及微電子機械系統制造技術領域，且特別涉及一種微電子機械系統微橋結構及其制造方法。

背景技術

微電子機械系統(Micro-Electro-Mechanical?System，MEMS)技術具有微小、智能、可執行、可集成、工藝兼容性好、成本低等諸多優點，故其已開始廣泛應用諸多領域。MEMS微橋結構是MEMS領域中應用非常廣泛的一種結構，它利用犧牲層釋放工藝形成橋結構，可以廣泛的利用于探測器、傳感器等產品中。而CMOS與MEMS的集成可以結合CMOS的高性能和MEMS的多功能，成為推動MEMS技術走向大規模應用的關鍵。

MEMS微橋結構是利用犧牲層實現微橋結構的，犧牲層在MEMS工藝完成后，通過釋放工藝去除。犧牲層在MEMS微橋結構中起到承上啟下的作用，非常關鍵，一般會使用有機物或者硅材料。有機物材料(如聚酰亞胺)一般使用旋涂及烘烤的方法進行成膜，使用有機物可以很好地實現硅片表面的平坦化，并與上層相鄰的材料有很好的表面接觸特性，同時有機物材料的釋放工藝也比較簡單；但是有機物材料作犧牲層的高溫揮發特性，會給后續工藝設備帶來嚴重的沾污問題。硅材料作犧牲層不存在該沾污問題，是業界使用較多的方案。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構，但低溫非晶硅與下層相鄰的材料接觸非常差，會發生嚴重的剝離現象，嚴重地影響到MEMS產品的成品率和可靠性。

發明內容

有鑒于非晶硅犧牲層存在的難題，本發明解決的技術問題在于提供一種應用于MEMS微橋結構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題，也可以滿足非晶硅表面形貌及相關集成要求，同時也充分降低熱過程可控，降低高溫熱過程對前面工藝和器件的影響，從而提高相關MEMS產品的性能、成品率和可靠性。

為了達到上述目的，本發明提出一種微電子機械系統微橋結構，包括：

半導體襯底；

金屬層，其間隔設置于所述半導體襯底上；

介質層，設置于所述金屬層之間；

犧牲層，設置于所述金屬層和介質層上，所述犧牲層為非晶硅犧牲層，且為多層復合結構。

進一步的，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。

進一步的，所述金屬層為鋁金屬層，所述介質層為二氧化硅介質層。

為了達到上述目的，本發明還提出一種微電子機械系統微橋結構的制造方法，包括下列步驟：

提供一半導體襯底；

在所述半導體襯底上制作金屬層，并實現其圖形化，同時形成溝槽；

化學氣相沉積介質層，實現溝槽填充；

對所述介質層進行平坦化處理，使其表面與金屬層齊平；

在所述金屬層和介質層上依次沉積第一犧牲層和第二犧牲層。

進一步的，所述金屬層為鋁金屬層，所述介質層為二氧化硅介質層，所述第一犧牲層和第二犧牲層為非晶硅犧牲層。

進一步的，所述化學氣相沉積介質層步驟采用PECVD、HDPCVD、SACVD或APCVD技術。

進一步的，所述平坦化處理采用化學機械研磨，刻蝕或兩者的結合。

進一步的，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。

與現有技術相比，本發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比較好。同時，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。而高溫過程會在一定程度上引起硅和金屬Al的反應，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，故其熱過程的時間比較短，因而不會影響前面工藝和器件。

附圖說明

圖1所示為本發明較佳實施例的微電子機械系統微橋結構示意圖。

圖2所示為本發明較佳實施例的微電子機械系統微橋結構制造方法流程圖。

圖3～圖7所示為本發明較佳實施例的微電子機械系統微橋結構制造方法結構示意圖。

具體實施方式