[发明专利]红外MEMS的支撑孔结构及形成方法

说明书

本发明公开了一种红外MEMS的支撑孔结构及形成方法，所述支撑孔结构在半导体衬底上呈沟槽型，多个膜层覆盖于沟槽中的侧壁及底部；所述结构包括：半导体衬底；形成于半导体衬底之上的金属反射层；介质层；释放层，以及用于释放保护的第一释放保护层；所述形成于所述第一释放保护层之上的感光层；金属电极层，所述金属电极层形成于所述感光层之上；支撑孔金属膜层形成于所述支撑孔中，位于金属电极层之上；DARC层形成于金属电极层及支撑孔金属膜层之上；形成于DARC层之上的第二释放保护层。本发明在不改变感应层结构的情况下，对支撑孔追加一层支撑孔金属铝膜层，利用金属铝的流动性防止支撑孔底部的断路。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，特别是指一种MEMS产品桥梁结构中，能够有效的支撑MEMS镂空的红外MEMS的支撑孔结构，可以有效的降低支撑孔结构底部金属断路的问题。

本发明还涉及所述红外MEMS的支撑孔结构的形成方法。

背景技术

微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)，也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。主要由传感器、动作器(执行器)和微能源三大部分组成。微机电系统涉及物理学、半导体、光学、电子工程、化学、材料工程、机械工程、医学、信息工程及生物工程等多种学科和工程技术，为智能系统、消费电子、可穿戴设备、智能家居、系统生物技术的合成生物学与微流控技术等领域开拓了广阔的用途。常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器等以及它们的集成产品。

MEMS具有以下几个基本特点：微型化、智能化、多功能、高集成度和适于大批量生产。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，侧重于超精密机械加工，几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等。其研究内容一般可以归纳为以下三个基本方面：1.理论基础：在当前MEMS所能达到的尺度下，宏观世界基本的物理规律仍然起作用，但由于尺寸缩小带来的影响(Scaling Effects)，许多物理现象与宏观世界有很大区别，因此许多原来的理论基础都会发生变化，如力的尺寸效应、微结构的表面效应、微观摩擦机理等，因此有必要对微动力学、微流体力学、微热力学、微摩擦学、微光学和微结构学进行深入的研究。这一方面的研究虽然受到重视，但难度较大，往往需要多学科的学者进行基础研究。2.技术基础研究：主要包括微机械设计、微机械材料、微细加工、微装配与封装、集成技术、微测量等技术基础研究。3.微机械在各学科领域的应用研究。

微机电系统是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。

非晶硅是硅的同素异形体形式，能够以薄膜形式沉积在各种基板上，为各种电子应用提供某些独特的功能。非晶硅被用在大规模生产的微机电系统(MEMS)和纳米机电系统(NEMS)、太阳能电池、微晶硅和微非晶硅、甚至对于各种基板上的滚压工艺技术都是有用的。传统MEMES器件比较依赖于在硅基层电路制造中使用的那些典型材料，例如单晶硅，多晶硅，氧化硅和氮化硅。由于MEMS器件的机械本质，像杨氏模量、热膨胀系数和屈服强度这些材料属性对于MEMS的设计来说是非常重要的。MEMS结构中经常会有无支撑(或悬垂)的元件，因此对于薄膜中的应力和应力梯度需要严格控制，否则无支撑元件将会断裂或卷曲，致使结构失效。图1中是一种常见的红外MEMS桥梁柱结构的示意图，图中包括支撑孔结构，桥梁结构应力释放以后引起的桥梁翘曲，从而影响后续封装测试。

现有的工艺包括如下的步骤，如图4～5所示：

步骤一，在半导体基片上形成金属反射层，图形化后淀积牺牲层并图形化；

步骤二，整体淀积一层保护层及一层感光层；