[发明专利]用于微机械传感器的制造方法

说明书

在一个方法中，一种制造辐射探测器件的方法包括：形成叠加在衬底的正面上的结构层；形成叠加在结构层上的金属层；通过对衬底的背面进行蚀刻来释放多个器件中的每个，其中，每个器件包括板和附接到板的腿，腿包括金属层的至少部分；以及密封多个器件中的每个，密封包括：将透明腔帽附接到衬底的正面；以及将辐射透明衬底附接到衬底的背面。

相关申请的交叉引用

本申请与于2016年6月21日提交的并且题为“FABRICATION METHOD FORMICROMECHANICAL SENSORS”的序列号为No.15/188,116的美国专利申请相关，其要求于2015年6月24日提交的题为“Fabrication Method For Micromechanical Sensors”的序列号No.62/184,098的美国临时申请的权益和优先权。

技术领域

本公开内容涉及微机械器件(例如，电磁辐射探测器件的制造)的领域，并且具体地但不限于以背面辐照模式和正面光学读出进行操作的非制冷微热机械器件。

背景技术

微米技术和纳米技术能够用于制造辐射感测器件。辐射感测并且尤其是红外辐射感测能够被用于非视觉环境监测、远程热映射、热成像、人类密度感测、人类手势识别和人类活动监测。

当前，已知制造微热机械器件的一些制造方法(例如，美国专利No.3,896,309)，其通过双材料效应进行操作。双材料效应允许独立结构在温度变化后的机械可逆变形。移位背后的物理现象是形成独立结构的不同材料的热膨胀系数(CTE)的失配。这种效应用于例如热辐射感测，其中辐射能量被转换成微观几何结构的机械移位。为了实现双材料结构，通常两种材料彼此连接，以长细悬臂状布置形成复合物。对于辐射感测应用，部署了双材料致动的微器件的阵列，包括沉积并构造在彼此顶部上的薄膜，并且其稍后被释放以形成独立结构。

当前，已知一些微热机械器件，其包括利用部分衬底移除并使牺牲层冗余以便释放器件以使它们独立并且相应地工作的制造方法(例如，Z.Miao等人在Ultramicroscopy107(2007)610–616中的“Uncooled IR imaging using optomechanical detectors”，或者D.Grbovic等人在JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 104,054508(2008)中的“Arrays ofSiO2substrate-free micromechanical uncooled infrared and terahertzdetectors”)。

产生微热机械器件的当前已知的制造方法包括第一层的单独图案化和第二层的单独图案化。例如，底层首先利用第一图案化掩膜来构造，并且之后第二层在第一已经图案化层的顶部上利用第二图案化掩膜来构造。在这种情况下，第二图案化掩膜的对齐对来自第一掩膜的特征是关键的以实现特征的准确叠加。结构化图案(光刻掩膜)的叠加能够受严格公差约束。需要在对齐流程中付诸很大努力来足够精确地实现第一层在第二层的顶部上的叠加，反之亦然。通常，这些结构具有微米范围内的尺寸，例如关键双材料区域能够具有3μm宽度和100μm长度。在这种示例中，几微米的未对齐将导致关键区域的不可容忍的未对齐并且因此在该阶段完成微制造过程的丢弃。

附图说明

通过举例而非限制的方式在附图的各图中说明这些实施例，在附图中类似的附图标记指示类似的元件。

图1示出了用于产生高级微热机械器件的微制造过程的主要步骤的概览。

图2示出了一个高级微热机械器件的示例轮廓。

图3示出了为了产生微热机械器件的两层的叠加的现有技术示例。

图4示出了为了产生高级微热机械器件的第一图案化掩膜的示例轮廓。

图5示出了为了产生高级微热机械器件的第二图案化掩膜的示例轮廓以及其相对于第一图案化掩膜的对齐。