[发明专利]一种MEMS微桥结构接触孔制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS制造工艺，具体涉及MEMS微桥结构的制备，属于 半导体技术领域。

背景技术

微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanica System，MEMS)技术具有 微小、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点，故其已开始广 泛应用于诸多领域。

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，可以广泛的应用于探测器、传感器等产品中。在 MEMS微桥结构中，接触孔在一些无柱连接中对微桥结构电连接起到非常关 键的作用，因此基础空对整个探测器来说是非常关键的。现有技术中，在制 备MEMS微桥结构接触孔时，首先在牺牲层上光刻刻蚀形成支撑孔图形， 然后通过化学气相淀积(CVD)方法依次在支撑孔内沉积释放保护层、支撑 层等介质材料，并光刻刻蚀打开支撑孔底部介质，形成接触孔，接着沉积金 属层薄膜实现其电连接。在该制备过程中，支撑孔和接触孔的图形化工艺需 要两步光刻和两块光刻掩膜版，研发和生产成本较高，同时，对准精度也难 以精确控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种MEMS微桥结构接触孔制备方 法，使用一块光刻掩膜版来实现支撑孔和接触孔两步图形化工艺中的光刻曝 光，大幅度提高对准精度，并能够极大的降低研发和生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供的MEMS微桥结构接触孔制备方法 包括以下步骤：

(1)在硅衬底上依次完成反射层、介质层和牺牲层的制备；

(2)刻蚀牺牲层表至曝露出反射层表面，实现支撑孔的图形化；

(3)在步骤(2)制备完成的器件结构表面沉积第一释放保护层；

(4)在支撑孔内刻蚀第一释放保护层至曝露出反射层表面，实现接触孔 的图形化；

(5)在步骤(4)制备完成的器件结构表面沉积金属层，并将其图形化；

(6)在步骤(5)制备完成的器件结构表面沉积敏感材料层，并将其图 形化；

(7)在步骤(6)制备完成的器件结构表面沉积第二释放保护层；

其中，步骤(2)中支撑孔的图形化和步骤(4)中接触孔的图形化过程中使 用同一光刻掩膜版，通过欠曝光技术实现不同尺寸孔图形的光刻。

本发明提供的MEMS微桥结构接触孔的制备方法中，反射层材料为Ti 或TiN或Al，介质层材料为二氧化硅，其厚度均为二者表 面经化学机械抛光后在同一水平面上。

进一步的，牺牲层功过涂敷或化学气相淀积方法沉积，并通过化学刻蚀 工艺释放，其材料为多孔硅或非晶硅或二氧化硅或聚酰亚胺。

进一步的，第一释放保护层和第二释放保护层通过原子层沉积或化学气 相淀积方法沉积，二者材料为二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳化硅中的一 种，或者非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳化硅中的一种， 或者掺杂有磷或硼或碳或氟元素的上述材料中的一种，其中，第一释放保护 层和第二释放保护层的材料可以相同，也可以不同，第一释放保护层和第二 释放保护层的厚度均为

进一步的，敏感材料层通过化学气相淀积或物理汽相淀积方法沉积，其 材料为掺硼或磷的非晶硅或V₂O₅或多晶SiGe或YBaCuO，其厚度为

进一步的，金属层通过物理汽相淀积方法沉积，其材料为钛、钽、上下 层叠的氮化钛和钛、上下层叠的钽和氮化钽中的一种，其厚度为

本发明提供的MEMS微桥结构接触孔制备方法中，步骤(4)和步骤(5) 的工艺顺序可以互换，在沉积金属层前先沉积敏感材料层时，敏感材料层的 图形化为在接触孔位置开窗口，刻蚀至曝露出反射层表面。

本发明提供的MEMS微桥结构接触孔制备方法中，还可以包括一支撑 层的淀积，该步骤在第一释放保护层淀积完成后进行。步骤(3)完成后， 第一释放保护层表面首先沉积一支撑层，再进行接触孔的图形化，该支撑层 的材料为二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳化硅中的一种，或者非化学计量 比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳化硅中的一种，或者掺杂有磷或硼或 碳或氟元素的上述材料中的一种，支撑层的厚度为