[发明专利]具有微桥结构的半导体结构及其形成方法、微结构传感器

说明书

本发明涉及一种具有微桥结构的半导体结构及其形成方法、一种微结构传感器，所述半导体结构包括：基底，所述基底表面内形成有金属互连结构；导电柱，位于所述基底表面，与所述金属互连结构电连接；第一微桥结构，包括第一悬臂桥墩和第一桥面，所述第一悬臂桥墩底部下沉，固定于所述导电柱表面，与所述导电柱电连接，所述第一悬臂桥墩顶部支撑所述第一桥面悬空于所述基底上方，所述第一桥面包括敏感层，所述敏感层与所述第一悬臂桥墩之间电连接。上述半导体结构的微桥结构稳定性提高且灵敏度提高。

技术领域

本发明涉及微机电技术领域，尤其涉及一种具有微桥结构的半导体结构及其形成方法、微结构传感器。

背景技术

红外探测器是在可视条件差的环境中，如黑夜、烟雾、雾霾中进行成像的有利工具。红外探测器被广泛地应用于军事遥感、目标识别与跟踪、汽车夜视、防灾救灾、医学检测、气象预报、农业、地质勘测等诸多领域，其研究和生产都受到广泛关注。

红外探测器一般是采用在CMOS电路上集成MEMS微桥结构，利用敏感材料探测层(通常为非晶硅或氧化钒)吸收红外线并将其转化成电信号，通过读出电路读出电信号进而实现热成像功能。当前红外探测器的主要发展方向为减小像元结构尺寸并增大阵列尺寸，改善探测器的图像分辨率，扩大红外探测器的应用范围。而MEMS制造工艺的水平已成为制约红外探测器产品性能的主要因素。

微桥结构中的悬臂梁一端连接微桥桥面，一端连接读出电路，既用来支撑微桥结构，又能实现微桥结构和读出电路的电连接。目前悬臂梁结构中的桥墩制备工艺技术主要有无柱连接和有柱连接两种。传统的无柱连接的桥墩为中空结构，侧壁很薄，完全靠介质层支撑，支撑强度有限，且金属电极薄层与读出电路的接触电阻较大，探测器噪声较大。而传统的有柱连接的桥墩采用了Cu、W等金属柱，对桥墩的绝热性、探测器的灵敏度和响应率有一定影响，且生产成本较大。

如何在提高微桥结构的稳定性的同时，提高传感器的灵敏度是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有微桥结构的半导体结构及其形成方法、微结构传感器，提高微桥结构的稳定性及传感器的灵敏度。

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有微桥结构的半导体结构，包括：

基底，所述基底表面内形成有金属互连结构；导电柱，位于所述基底表面，与所述金属互连结构电连接；第一微桥结构，包括第一悬臂桥墩和第一桥面，所述第一悬臂桥墩底部下沉，固定于所述导电柱表面，与所述导电柱电连接，所述第一悬臂桥墩顶部支撑所述第一桥面悬空于所述基底上方，所述第一桥面包括敏感层，所述敏感层与所述第一悬臂桥墩之间电连接。

可选的，所述敏感层为红外敏感层，所述基底表面内还形成有金属反射层，所述红外敏感层悬空于所述金属反射层上方。

可选的，所述第一微桥结构包括第一支撑层，所述第一支撑层部分作为所述第一桥面的一部分，悬空于所述基底上方，部分作为所述第一悬臂桥墩的一部分，固定于所述导电柱表面并支撑所述第一桥面；所述敏感层位于所述第一桥面的第一支撑层表面；还包括覆盖所述第一支撑层及所述敏感层的刻蚀保护层。

可选的，所述第一微桥结构还包括：在所述第一悬臂桥墩位置处贯穿所述刻蚀保护层和第一支撑层至导电柱表面的第一接触孔和贯穿所述第一桥面处的刻蚀保护层至敏感层表面的第二接触孔；连接所述第一接触孔底部的导电柱、第二接触孔底部的敏感层的电极层。

可选的，所述敏感层与所述刻蚀保护层之间还形成有敏感保护层；所述第二接触孔贯穿所述刻蚀保护层与所述敏感保护层。

可选的，所述第一接触孔和所述第二接触孔的深度相同。

可选的，还包括：第二微桥结构，所述第二微桥结构包括：第二悬臂桥墩和第二桥面，所述第二悬臂桥墩底部下沉，形成于所述第一桥面上，并支撑所述第二桥面，使得所述第二桥面悬空于所述第一微桥结构上方。