一种具有支撑架的空气桥及制作方法技术

本发明专利技术公布了一种具有支撑架的空气桥及制作方法，其中方法包括如下步骤：在衬底上涂布第一光阻；图形化第一光阻；在第一光阻上制作介电层；覆盖第二光阻，显影去除在第一光阻上面的第二光阻，保留第一光阻外侧的第二光阻；在第一光阻上面的区域制作空气桥金属；空气桥金属和介电层组成有具有支撑架的空气桥；去除第二光阻和第一光阻；本发明专利技术制作支撑架来支撑上方的空气桥金属，使得空气桥金属无须过厚，降低了成本。支撑架的支撑作用也使空气桥金属5可以进行长距离的垮桥，也可以在高低差较大的衬底上进行垮桥，同时又兼具良好的承受力，避免空气桥金属受到过重的压力而发生倒塌。支撑架的存在还可以隔离空气桥金属与桥下的底层线路。

An air bridge with support frame and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
一种具有支撑架的空气桥及制作方法
本专利技术涉及半导体器件上空气桥制作领域，尤其涉及一种具有支撑架的空气桥及制作方法。
技术介绍
空气桥(Airbridge)是一种以MEMS的三维结构为概念，将两接点相连并横跨其他线路，相当于一种立交桥，避免绕线导致电阻及功耗增加，而空气的介电常数约为1，有利于形成桥上与桥下之间良好的绝缘层。一般空气桥基于结构强度的需求，桥厚度大于2um，以此避免湿式制程因毛细力作用使桥塌陷，并增加晶背制程可承受的应力，因此镀膜的金属消耗量较大(通常是金)。当设计的两连接点高低差较大时，桥底可能会接触衬底或桥下线路。而距离加长会降低空气桥可承受应力，所以通常所设计的空气桥越短越好。
技术实现思路
为此，需要提供一种具有支撑架的空气桥及制作方法，解决空气桥的强度不足，易发生倒塌的问题。为实现上述目的，专利技术人提供了一种具有支撑架的空气桥的制作方法，包括如下步骤：在衬底上涂布第一光阻；图形化第一光阻，第一光阻定义支撑架的形状；在第一光阻上制作介电层，介电层覆盖第一光阻和衬底，介电层作为支撑架，形成剖面为三角形的支撑架，支撑架与衬底面上连接的部分作为支撑部；覆盖第二光阻，显影去除在第一光阻上面的第二光阻，保留第一光阻外侧的第二光阻；在第一光阻上面的区域制作空气桥金属，空气桥金属在介电层上，空气桥金属和介电层组成具有支撑架的空气桥；去除第二光阻和第一光阻。进一步地，在图形化第一光阻，第一光阻定义支撑架的形状后，还包括步骤：干法蚀刻第一光阻，使第一光阻的剖面形成三角形的形状，第一光阻的底面在衬底的面上。进一步地，所述第一光阻的侧壁与底面之间的角度为40度以上。进一步地，在图形化第一光阻时，还包括步骤：控制曝光焦距在0～2微米，使曝光后第一光阻的厚度为0～2微米。进一步地，在衬底上覆盖第一光阻前，还包括步骤：在衬底上覆盖六甲基二硅胺烷。进一步地，还包括步骤：涂布光阻，显影光阻后，保留支撑架上的光阻，以光阻为掩模蚀刻支撑架外的介电层。本专利技术提供了一种具有支撑架的空气桥，所述具有支撑架的空气桥由上述任意一项所述的一种具有支撑架的空气桥的制作方法制得。本专利技术提供了一种具有支撑架的空气桥，所述具有支撑架的空气桥由支撑架和空气桥金属组成，所述支撑架具有与衬底连接的支撑部，空气桥金属在支撑架上，支撑架的剖面为三角形。区别于现有技术，上述技术方案制作支撑架来支撑上方的空气桥金属，使得空气桥金属无须过厚，降低了成本。支撑架的支撑作用也使空气桥金属5可以进行长距离的垮桥，可以在高低差较大的衬底上进行垮桥，同时又兼具良好的承受力，避免空气桥金属受到过重的压力而发生倒塌。支撑架的存在还可以隔离空气桥金属与桥下的底层线路，防止空气桥金属发生短路。附图说明图1为本专利技术的制作工艺流程；图2为本专利技术在衬底上制作第一光阻的剖面结构示意图；图3为本专利技术图形化第一光阻的剖面结构示意图；图4为本专利技术修整第一光阻的剖面结构示意图；图5为本专利技术所述支撑架的剖面结构示意图；图5a为本专利技术所述支撑架的局部受力示意图；图6为本专利技术在衬底上制作介电层的剖面结构示意图；图7为本专利技术在衬底上制作第二光阻的剖面结构示意图；图8为本专利技术在衬底上制作空气桥金属的剖面结构示意图；图9为本专利技术所述第一光阻的剖面结构示意图；图10为本专利技术在衬底上蚀刻介电层的剖面结构示意图；图11为本专利技术所述介电层的剖面结构示意图；图12为本专利技术所述具有支撑架的空气桥的剖面结构示意图；图13为本专利技术所述传统的空气桥的剖面结构示意图；图14为本专利技术所述具有支撑架的空气桥的剖面结构示意图；图15为本专利技术所述在高低差大的衬底上进行垮桥的具有支撑架的空气桥的剖面结构示意图；图16为本专利技术所述在高低差大的衬底上进行垮桥的具有支撑架的空气桥的立体结构示意图；图17为本专利技术所述进行长距离垮桥的具有支撑架的空气桥的立体结构示意图。附图标记说明：1、衬底；2、第一光阻；3、介电层；31、支撑部4、第二光阻；5、空气桥金属；6、光阻；7、底层线路。具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。请参阅图1至图17，本实施例提供了一种具有支撑架的空气桥的制作方法，本制作方法可以在衬底1上进行制作，衬底1如碳化硅衬底、蓝宝石衬底、氮化镓衬底等。制作方法包括如下步骤：在衬底1上覆盖增粘剂和第一光阻2，增粘剂可以是六甲基二硅胺烷(HMDS)和二甲基二氯硅烷。如增粘剂是六甲基二硅胺烷时，将衬底1放置于六甲基二硅胺烷蒸汽的烘箱中，由于六甲基二硅胺烷是易挥发的液体，六甲基二硅胺烷便气相涂布在衬底1表面。增粘剂覆盖在衬底1上后，在具有增粘剂的衬底1上覆盖第一光阻2，本步骤对应图1实施例的工艺步骤S101。增粘剂的作用是增加光阻与衬底1之间的黏附性，所以在某些情况下增粘剂可以不需要制作，直接在衬底1上覆盖第一光阻2即可。覆盖第一光阻2后，图形化第一光阻2。请参阅图3，本步骤对应图1实施例的工艺步骤S102。具体工艺为，首先使用步进式光刻机，对后续要保留第一光阻2的区域进行曝光，曝光焦距控制在0～2微米(um)，即使得曝光后第一光阻2的厚度为0～2微米。然后对第一光阻2进行显影，显影过程中使得第一光阻2两侧的侧壁与底面之间的角度为80度左右。曝光显影后的第一光阻2的横截面的形状为梯形。第一光阻2定义具有支撑架的空气桥中支撑架的形状，所以在图形化第一光阻后，需要对第一光阻进一步修整。请参阅图4，本步骤对应图1实施例的工艺步骤S103。具体工艺为，采用干法刻蚀对第一光阻2进行蚀刻，其中干法刻蚀的方式可以选用电感耦合等离子刻蚀(ICP)或反应离子刻蚀(RIE)，蚀刻气体可以选用氧气与氩气混和，或是氧气、氩气及碳氟气体混和。干法蚀刻第一光阻2的两侧与顶部，使第一光阻2的剖面形成三角形。形成直的或者弯曲的三棱柱的形状，第一光阻2的底面在衬底1的面上。修整过程中，需要避免第一光阻2的侧壁与底面之间角度过小，侧壁角度过小会造成垂直方向承受力的不足，所以在蚀刻第一光阻2时，使第一光阻2两侧的侧壁与底面之间的角度为40度以上。请参阅图5和图5a，其中A:支撑架(即介电层3)的截面积；F：晶背工艺产生的压力；FA:A点的反作用力；[σ]:许用应力，构件工作应力的最大限度；σb:极限应力，材料能承受的最大应力；nb:脆性材料的安全系数，一般为2～3.5。因参数各异，产生的材料组成及密度不同，所以仅以公式表达应力、角度及压力之间的关系，即[σ]＝σb/nb；。所以薄膜可承受最大压力F只要不超过薄膜的许用应力[σ]。由力平衡可知：FA＝F/2sinθ，FAx＝FAcosθ，FAx为FA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有支撑架的空气桥的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：/n在衬底上涂布第一光阻；/n图形化第一光阻，第一光阻定义支撑架的形状，第一光阻的剖面为三角形；/n在第一光阻上制作介电层，介电层覆盖第一光阻和衬底，介电层作为支撑架，形成剖面为三角形的支撑架，支撑架与衬底面上连接的部分作为支撑部；/n覆盖第二光阻，显影去除在第一光阻上面的第二光阻，保留第一光阻外侧的第二光阻；/n在第一光阻上面的区域制作空气桥金属，空气桥金属在介电层上，空气桥金属和介电层组成具有支撑架的空气桥；/n去除第二光阻和第一光阻。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有支撑架的空气桥的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
在衬底上涂布第一光阻；
图形化第一光阻，第一光阻定义支撑架的形状，第一光阻的剖面为三角形；
在第一光阻上制作介电层，介电层覆盖第一光阻和衬底，介电层作为支撑架，形成剖面为三角形的支撑架，支撑架与衬底面上连接的部分作为支撑部；
覆盖第二光阻，显影去除在第一光阻上面的第二光阻，保留第一光阻外侧的第二光阻；
在第一光阻上面的区域制作空气桥金属，空气桥金属在介电层上，空气桥金属和介电层组成具有支撑架的空气桥；
去除第二光阻和第一光阻。


2.根据权利要求1所述的一种具有支撑架的空气桥的制作方法，其特征在于，在图形化第一光阻，第一光阻定义支撑架的形状后，还包括步骤：
干法蚀刻第一光阻，使第一光阻的剖面形成三角形的形状，第一光阻的底面在衬底的面上。


3.根据权利要求2所述的一种具有支撑架的空气桥的制作方法，其特征在于，所述第一光阻的侧壁与底面之间的角度为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐智文，郑嘉润，
申请(专利权)人：福建省福联集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35