MEMS桥梁结构的制造方法与流程

本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种mems桥梁结构的制造方法。

背景技术：

mems器件在半导体行业中被广泛关注，尤其是在传感器方面应用广泛。mems器件中的电极的形成工艺时现有mems器件中的重要工艺步骤，mems电极有着极其重要的作用。在现有工艺中，采用非晶硅作为mems器件的电极中的主要承载体，而电极材料通常采用tin薄膜，即采用tin薄膜作为连接导线。但是，在电极材料的金属和非晶硅直接接触时极容易在金属和非晶硅之间发生反应；而在mems桥梁结构中，需要去除作为承载层的非晶硅，使得电极呈悬空的桥梁结构，而由于非晶硅和金属电极容易发生反应，使得在去除非晶硅时会产生不利影响，如会使金属电极产生上卷。

另外，金属电极如tin薄膜，本身具有较大的应力，应力的作用也容易使得最后形成的桥梁结构产生上卷并从而引发坍塌。

如图1a至图1d是现有mems桥梁结构的制造方法各步骤中的器件结构示意图；包括如下步骤：

首先、如图1a所示，在衬底如硅衬底101上形成作为承载层的非晶硅层102。

之后、如图1b所示，采用光刻定义加刻蚀工艺对所述非晶硅层102进行图形化。

之后、如图1c所示，形成电极材料层103，电极材料层103通常采用tin薄膜。

之后、如图1d所示，采用光刻定义加刻蚀工艺对所述电极材料层103进行图形化。

形成电极的桥梁结构时，还需要采用刻蚀工艺去除非晶硅层102。而由于非晶硅层102和电极材料层103容易发生反应，使得在去除非非晶硅层102时会产生不利影响，如会使电极材料层103产生上卷；另外，电极材料层103内部本身也会存在应力问题而会使桥梁结构产生上卷。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种mems桥梁结构的制造方法，能防止桥梁结构产生上卷，从而能防止桥梁结构坍塌。

为解决上述技术问题，本发明提供的mems桥梁结构的制造方法包括如下步骤：

步骤一、在衬底表面形成作为承载体的第一非晶硅层。

步骤二、在所述第一非晶硅层表面形成第一二氧化硅层。

步骤三、采用光刻定义加刻蚀工艺形成桥柱孔，所述桥柱孔穿过所述第一二氧化硅层和所述第一非晶硅层。

步骤四、形成第二二氧化硅层，所述第二二氧化硅层覆盖在所述桥柱孔的底部表面和侧面并延伸到所述桥柱孔外的所述第一二氧化硅层的表面，所述第一二氧化硅层和所述第二二氧化硅层叠加形成将所述第一非晶硅层的表面都覆盖的保护层。

步骤五、在所述保护层的表面形成作为感应薄膜的第二非晶硅层，采用光刻定义加刻蚀工艺对所述第二非晶硅层进行图形化。

步骤六、进行刻蚀将所述桥柱孔的底部所述第二二氧化硅层去除并将所述衬底表面露出。

步骤七、形成电极材料层，采用光刻定义加刻蚀工艺对所述电极材料层进行图形化，图形化后的所述电极材料层和所述第二非晶硅层接触以及在所述桥柱孔的底部和所述衬底表面接触。

步骤八、形成ono层，所述ono层由第三二氧化硅层、第四氮化硅层和第五二氧化硅层叠加而成；采用光刻定义加刻蚀工艺对所述ono层进行图形化，图形化后的所述ono层覆盖在所述电极材料层的顶部并用于消除所述电极材料层的应力。

步骤九、进行所述第一非晶硅层的刻蚀，在所述第一非晶硅层去除的区域形成镂空区域并形成悬空的桥梁结构。

进一步的改进是，所述电极材料层采用tin层或者采用ti层和tin层的叠加层。

进一步的改进是，所述电极材料层的厚度为

进一步的改进是，所述电极材料层采用pvd工艺形成。

进一步的改进是，所述衬底为硅衬底。

进一步的改进是，在所述衬底上形成有器件结构。

进一步的改进是，在所述衬底上包括感应区，在所述感应区中形成有感应器件，所述桥梁结构和所述感应器件连接。

进一步的改进是，所述第一非晶硅层采用cvd工艺形成。

进一步的改进是，所述第一二氧化硅层采用cvd工艺形成，所述第二二氧化硅层采用cvd工艺形成。

进一步的改进是，所述ono层的所述第三二氧化硅层、所述第四氮化硅层和所述第五二氧化硅层都分别采用对应的cvd工艺依次形成。

进一步的改进是，所述第三二氧化硅层的厚度为所述第四氮化硅层的厚度为所述第五二氧化硅层的厚度为

进一步的改进是，步骤五中图形化后所述第二非晶硅层的覆盖区域包括所述桥柱孔的侧面。

进一步的改进是，步骤六中的刻蚀工艺后所述衬底表面露出的区域面积小于所述桥柱孔的面积。

进一步的改进是，步骤三中，在各所述感应区的周侧包括两个所述桥柱孔。

进一步的改进是，步骤九中，由形成于所述桥柱孔中的所述保护层、所述第二非晶硅层、所述电极材料层和所述ono层叠加形成桥柱。

本发明中在形成作为承载体的第一非晶硅层之后还形成有作为保护层的第一二氧化硅层，在刻蚀形成桥柱孔之后再增加第二二氧化硅层作为保护层，第一和第二二氧化硅层形成的保护层能将第一非晶硅层的表面都覆盖，防止后续形成的电极材料层和第一非晶硅层直接接触，从而能在后续刻蚀去除第一非晶硅层形成悬空的桥梁结构时由于电极材料层和第一非晶硅层直接接触而产生的上卷。

本发明在电极材料层图形化之后，采用了ono层叠加在电极材料层的表面，由于ono层为氧化层和氮化层的叠层结构，这种结构很容易实现对电极材料层的内部应力的中和且使ono层内部本身也不会增加额外的应力，所本发明能防止电极材料层由于内部应力而产生上卷。

所以，本发明能防止桥梁结构产生上卷，从而能防止桥梁结构坍塌。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1a-图1d是现有mems桥梁结构的制造方法各步骤中的器件结构示意图；

图2是本发明实施例mems桥梁结构的制造方法的流程图；

图3a-图3j是本发明实施例mems桥梁结构的制造方法各步骤中的器件结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，是本发明实施例mems桥梁结构的制造方法的流程图；如图3a至图3j所示，是本发明实施例mems桥梁结构的制造方法各步骤中的器件结构示意图，本发明实施例mems桥梁结构的制造方法包括如下步骤：

步骤一、如图3a所示，提供衬底1。

所述衬底1为硅衬底1。在所述衬底1上形成有器件结构。

之后，如图3b所示，在衬底1表面形成作为承载体的第一非晶硅层2。

所述第一非晶硅层2采用cvd工艺形成。

步骤二、如图3b所示，在所述第一非晶硅层2表面形成第一二氧化硅层3。

所述第一二氧化硅层3采用cvd工艺形成。步骤三、如图3c所示，采用光刻定义加刻蚀工艺形成桥柱孔201，所述桥柱孔201穿过所述第一二氧化硅层3和所述第一非晶硅层2。

步骤四、如图3d所示，形成第二二氧化硅层4，所述第二二氧化硅层4覆盖在所述桥柱孔201的底部表面和侧面并延伸到所述桥柱孔201外的所述第一二氧化硅层3的表面，所述第一二氧化硅层3和所述第二二氧化硅层4叠加形成将所述第一非晶硅层2的表面都覆盖的保护层。

所述第二二氧化硅层4采用cvd工艺形成。

步骤五、如图3d所示，在所述保护层的表面形成作为感应薄膜的第二非晶硅层5。

如图3e所示，采用光刻定义加刻蚀工艺对所述第二非晶硅层5进行图形化。图形化后所述第二非晶硅层5的覆盖区域包括所述桥柱孔201的侧面。

步骤六、如图3e所示，进行刻蚀将所述桥柱孔201的底部所述第二二氧化硅层4去除并将所述衬底1表面露出。

刻蚀工艺后所述衬底1表面露出的区域面积小于所述桥柱孔201的面积。

步骤七、如图3f所示，形成电极材料层6，采用光刻定义加刻蚀工艺对所述电极材料层6进行图形化，图形化后的所述电极材料层6和所述第二非晶硅层5接触以及在所述桥柱孔201的底部和所述衬底1表面接触。

所述电极材料层6采用tin层或者采用ti层和tin层的叠加层。

所述电极材料层6的厚度为

所述电极材料层6采用pvd工艺形成。

步骤八、如图3g所示，形成ono层7，所述ono层7由第三二氧化硅层7a、第四氮化硅层7b和第五二氧化硅层7c叠加而成；采用光刻定义加刻蚀工艺对所述ono层7进行图形化，图形化后的所述ono层7覆盖在所述电极材料层6的顶部并用于消除所述电极材料层6的应力。

所述ono层7的所述第三二氧化硅层7a、所述第四氮化硅层7b和所述第五二氧化硅层7c都分别采用对应的cvd工艺依次形成。

所述第三二氧化硅层7a的厚度为所述第四氮化硅层7b的厚度为所述第五二氧化硅层7c的厚度为

步骤九、如图3h所示，进行所述第一非晶硅层2的刻蚀，在所述第一非晶硅层2去除的区域形成镂空区域并形成悬空的桥梁结构。

由形成于所述桥柱孔201中的所述保护层、所述第二非晶硅层5、所述电极材料层6和所述ono层7叠加形成桥柱

如图3i所示，是形成所述桥梁结构之后的俯视面结构图，在所述衬底1上包括感应区203，在所述感应区203中形成有感应器件204，所述桥梁结构和所述感应器件204连接。

如图3j所示，是所形成的所述桥梁结构的膜层结构放大图，如图3h中的虚线框202所示区域的放大区，可以看出，所述桥梁结构的膜层结构包括叠加而成的所述第一二氧化硅层3、所述第二二氧化硅层4、所述电极材料层6和由所述第三二氧化硅层7a、所述第四氮化硅层7b和所述第五二氧化硅层7c叠加形成的所述ono层7。

本发明实施例中在形成作为承载体的第一非晶硅层2之后还形成有作为保护层的第一二氧化硅层3，在刻蚀形成桥柱孔201之后再增加第二二氧化硅层4作为保护层，第一和第二二氧化硅层4形成的保护层能将第一非晶硅层2的表面都覆盖，防止后续形成的电极材料层6和第一非晶硅层2直接接触，从而能在后续刻蚀去除第一非晶硅层2形成悬空的桥梁结构时由于电极材料层6和第一非晶硅层2直接接触而产生的上卷。

本发明实施例在电极材料层6图形化之后，采用了ono层7叠加在电极材料层6的表面，由于ono层7为氧化层和氮化层的叠层结构，这种结构很容易实现对电极材料层6的内部应力的中和且使ono层7内部本身也不会增加额外的应力，所本发明能防止电极材料层6由于内部应力而产生上卷。

所以，本发明实施例能防止桥梁结构产生上卷，从而能防止桥梁结构坍塌。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。