本发明专利技术提出微电子机械系统微桥结构及其制造方法，该结构，包括：半导体衬底；金属层，其间隔设置于所述半导体衬底上，形成图形化的凹槽；介质层，设置于所述金属层之间的图形化凹槽中；缓冲层，设置于所述金属层和介质层上；牺牲层，设置于所述缓冲层上。本发明专利技术提供一种应用于ＭＥＭＳ微桥结构牺牲层的非晶硅工艺集成方案，通过在金属层和牺牲层之间增加缓冲层，不仅可以解决牺牲层与相邻材料的接触问题，同时可以作为非晶硅的刻蚀终止层及非晶硅和金属铝之间的扩散阻挡层，从而提高产品的可靠性和成品率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电子机械系统制造
，且特别涉及一种微电子机械系统微桥 结构及其制造方法。
技术介绍
微电子机械系统(Micro-Electro-MechanicalSystem, MEMS)技术具有微小、智 能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点，近年来得到了快速发展，并已广泛 应用于传感器、智能手机、汽车电子等诸多领域。MEMS微桥结构是MEMS领域中应用非常广 泛的一种结构，它利用牺牲层释放工艺形成桥结构，可以广泛的利用于探测器、传感器等产 品中。而CMOS与MEMS的集成可以结合CMOS的高性能和MEMS的多功能，成为推动MEMS技 术走向大规模应用的关键。MEMS通常利用牺牲层实现微桥结构，牺牲层在MEMS工艺完成后，通过释放工艺去 除。牺牲层在MEMS微桥结构中非常关键，与CMOS集成的MEMS通常选用非晶硅材料作牺牲 层。考虑到对CMOS电路的影响，牺牲层硅材料一般采用低温CVD(低于400°C )工艺，但是 这种工艺形成的非晶硅与底层金属铝的粘附性较差，并且由于热膨胀系数不匹配引起的应 力较大，容易产生剥落现象。除此之外，非晶硅直接沉积在金属铝上还会引起另外两个问 题，一是在后面的大面积非晶硅刻蚀工艺中，由于刻蚀气氛对硅的刻蚀速率过快，会造成对 金属Al的刻蚀过多的风险；另外铝与硅的直接接触会产生互相扩散的问题，对器件的后续 工艺及可靠性造成影响。
技术实现思路
有鉴于非晶硅牺牲层存在的难题，本专利技术解决的技术问题在于提供一种应用于 MEMS微桥结构牺牲层的非晶硅工艺集成方案，通过在金属层和牺牲层之间增加缓冲层，不 仅可以解决牺牲层与相邻材料的接触问题，同时可以作为非晶硅的刻蚀终止层及非晶硅和 金属铝之间的扩散阻挡层，从而提高产品的可靠性和成品率。为了达到上述目的，本专利技术提出一种微电子机械系统微桥结构，包括半导体衬底；金属层，其间隔设置于所述半导体衬底上，形成图形化的凹槽；介质层，设置于所述金属层之间的图形化凹槽中；缓冲层，设置于所述金属层和介质层上；牺牲层，设置于所述缓冲层上。进一步的，所述缓冲层为Si02缓冲层，其厚度为500埃 3000埃。进一步的，所述金属层为铝金属层，所述介质层为Si02薄膜，所述牺牲层为非晶 硅牺牲层。进一步的，所述牺牲层为单层或多层复合结构。为了达到上述目的，本专利技术还提出一种微电子机械系统微桥结构的制造方法，包3括下列步骤提供一半导体衬底； 在所述半导体衬底上制作金属层，并实现其图形化，同时形成沟槽；化学气相沉积介质层，实现沟槽填充；对所述介质层进行平坦化处理，使其表面与金属层齐平；采用化学气相沉积法，在所述金属层和介质层上沉积缓冲层；在所述缓冲层上沉积牺牲层。进一步的，所述金属层为铝金属层，所述介质层为Si02薄膜，所述牺牲层为非晶 硅牺牲层。进一步的，所述化学气相沉积介质层步骤采用PECVD、HDPCVD, SACVD或APCVD技 术。进一步的，所述平坦化处理采用化学机械研磨，刻蚀或两者的结合。进一步的，所述沉积牺牲层的处理温度为200°C 550°C，所述牺牲层为单层或多 层复合结构，厚度范围为2000埃 20000埃。进一步的，所述缓冲层为化学气相沉积Si02缓冲层，其沉积方法为PECVD、 HDPCVD, SACVD或是APCVD，其沉积处理温度为200 500°C，厚度为500埃 3000埃。与现有技术相比，本专利技术一方面借助缓冲层实现了金属层和牺牲层的应力缓冲， 同时缓冲层与金属层和牺牲层的黏附性亦优于金属层与牺牲层的直接接触，另一方面Si02 缓冲层可以作为非晶硅刻蚀的终止层，防止对底层金属的过刻蚀引起的工艺集成问题， Si02缓冲层作为金属铝和牺牲层之间的阻挡层亦很好地解决了硅材料和铝之间的扩散问 题。附图说明图1所示为本专利技术较佳实施例的微电子机械系统微桥结构示意图。图2所示为本专利技术较佳实施例的微电子机械系统微桥结构制造方法流程图。图3 图7所示为本专利技术较佳实施例的微电子机械系统微桥结构制造方法结构示 意图。具体实施例方式为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。请参考图1，图1所示为本专利技术较佳实施例的微电子机械系统微桥结构示意图。本 专利技术提出一种微电子机械系统微桥结构，包括半导体衬底10 ；金属层20，其间隔设置于所 述半导体衬底10上，形成图形化的凹槽；介质层30，设置于所述金属层20之间的图形化凹 槽中；缓冲层40，设置于所述金属层20和介质层30上；牺牲层50，设置于所述缓冲层40 上。其中，所述缓冲层40为Si02缓冲层，其厚度为500埃 3000埃，所述金属层20为 铝金属层，所述介质层30为Si02薄膜，所述牺牲层50为非晶硅牺牲层，所述牺牲层50为单层或多层复合结构。再请参考图2，图2所示为本专利技术较佳实施例的微电子机械系统微桥结构制造方法流程图。本专利技术还提出一种微电子机械系统微桥结构的制造方法，包括下列步骤步骤Sl 提供一半导体衬底；步骤S2 在所述半导体衬底上制作金属层，并实现其图形化，同时形成沟槽；步骤S3 化学气相沉积介质层，实现沟槽填充；步骤S4 对所述介质层进行平坦化处理，使其表面与金属层齐平；步骤S5 采用化学气相沉积法，在所述金属层和介质层上沉积缓冲层；步骤S6 在所述缓冲层上沉积牺牲层。其中，所述金属层为铝金属层，所述介质层为Si02薄膜，所述牺牲层为非晶硅牺牲层。参考图3，首先在半导体衬底100上制作金属Al层200，并光刻刻蚀实现其图形 化。再请参考图4，在上述结构上沉积Si02薄膜300，进行沟槽填充，进一步的，所述化学气 相沉积介质层步骤采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)、高密度等离子体化学气相 淀积(HDPCVD)、次常压化学气相沉积(SACVD)或常压化学气相沉积(APCVD)技术。接着利用化学机械研磨(CMP)技术将SI02薄膜300研磨到距离金属Al层200上 表面一定高度(1000埃-5000埃，本专利技术较佳实施例中为3000埃)，然后利用介质刻蚀将 Si02薄膜300刻蚀到与金属Al层200表面平齐，示意图见图5。进一步的，所述平坦化处 理可采用化学机械研磨，刻蚀或两者的结合。之后采用化学气相沉积法，在所述金属层200和介质层300上沉积缓冲层400，所 述缓冲层400为化学气相沉积Si02缓冲层，其沉积方法为PECVD (基于Teos或是si lane)、 HDPCVD, SACVD或是APCVD，其沉积处理温度为200 500°C，厚度为500埃 3000埃(在 本专利技术较佳实施例中，沉积方法为基于Teos的PECVD方法，沉积处理温度为400°C，厚度为 1000埃)，示意图参考图6。最后在所述缓冲层400上次沉积牺牲层500，所述沉积牺牲层500的处理温度为 200°C 550°C，所述牺牲层500为单层或多层复合结构，厚度范围为2000埃 20000埃(在 本专利技术较佳实施例中，沉积处理温度为350°C，厚度为13000埃)，参考图7。在本专利技术较佳实施例中非晶硅牺牲层沉积采用PECVD，利用SIH4、H2等反应气体 和惰性气体在等离子体环境下形成，SiH4流量设定范围为50 500sCCm、H2流量为50 500sccmo综上本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微电子机械系统微桥结构，其特征在于，包括： 半导体衬底； 金属层，其间隔设置于所述半导体衬底上，形成图形化的凹槽； 介质层，设置于所述金属层之间的图形化凹槽中； 缓冲层，设置于所述金属层和介质层上； 牺牲层，设置于所述缓冲层上。
【技术特征摘要】
一种微电子机械系统微桥结构，其特征在于，包括半导体衬底；金属层，其间隔设置于所述半导体衬底上，形成图形化的凹槽；介质层，设置于所述金属层之间的图形化凹槽中；缓冲层，设置于所述金属层和介质层上；牺牲层，设置于所述缓冲层上。2.根据权利要求1所述的微电子机械系统微桥结构，其特征在于，所述缓冲层为Si02 缓冲层，其厚度为500埃 3000埃。3.根据权利要求1所述的微电子机械系统微桥结构，其特征在于，所述金属层为铝金 属层，所述介质层为Si02薄膜，所述牺牲层为非晶硅牺牲层。4.根据权利要求1所述的微电子机械系统微桥结构，其特征在于，所述牺牲层为单层 或多层复合结构。5.一种微电子机械系统微桥结构的制造方法，其特征在于，包括下列步骤 提供一半导体衬底；在所述半导体衬底上制作金属层，并实现其图形化，同时形成沟槽； 化学气相沉积介质层，实现沟槽填充； 对所述介质层进行平坦化处理，使其表面与金属层齐平； 采用化学气相沉积法，在所述金属层和介质层上沉积缓冲层； 在所述缓...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁超，康晓旭，李佳青，池积光，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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