一种微机械堆叠结构和连杆结构的制作方法

本技术涉及mems(微电子机械系统)结构连接领域，特别涉及一种微机械堆叠结构和连杆结构。

背景技术：

1、mems(微电子机械系统)多层运动结构有时会需要上下膜层通过连杆连接，来达到联合运动的效果。

2、传统薄膜工艺在释放后所形成的薄膜连杆结构，其垂直转角结构容易因薄膜本身的残余应力在结构释放后产生微往上或是微往下的薄膜变形，对薄膜有平整性要求的应用容易影响元件性能与成品一致性；此外当垂直转角结构在释放后为可动时，此处容易形成结构应力集中点，结构相对脆弱，遇外力容易有结构断裂破损的隐患。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于，克服现有薄膜工艺所形成的薄膜易发生变形导致平整性不够甚至发生断裂的问题，从而提供一种微机械堆叠结构和连杆结构。

2、为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案提供了一种微机械堆叠结构1，所述微机械堆叠结构1包括上结构层1-1、接触通道1-4、下结构层1-2和中间薄膜层1-3，

3、所述接触通道1-4的形状为环形柱体，其上、下底面分别与上结构层1-1和下结构层1-2连接；所述中间薄膜层1-3与环形柱体内部空腔相互匹配；

4、所述上结构层1-1与接触通道1-4为一体结构。

5、作为上述技术方案的改进之一，所述中间薄膜层1-3为单一材料膜层或由多种材料随机堆叠的复合膜层。

6、作为上述技术方案的改进之一，所述环形柱体的环形呈圆环形、方形环形或多边形环形。

7、作为上述技术方案的改进之一，所述上结构层1-1和下结构层1-2的材料为硅、多晶硅、非晶硅或氮化硅的单一材料，或多晶硅和氮化硅的复合层，或非晶硅和氮化硅的复合层；所述中间薄膜层1-3为氧化硅、硼硅玻璃、磷硅玻璃或硼磷硅玻璃的单一膜层，或由至少其中两种随机堆叠的复合膜层。

8、本发明还提出了一种微机械连杆结构，所述连杆结构至少包括一个微机械堆叠结构1；

9、所述微机械堆叠结构1包括上结构层1-1、接触通道1-4、下结构层1-2和中间薄膜层1-3，

10、所述接触通道1-4的形状为环形柱体，其上、下底面分别与上结构层1-1和下结构层1-2连接；所述中间薄膜层1-3与环形柱体内部空腔相互匹配；

11、所述上结构层1-1与接触通道1-4为一体结构；

12、所述中间薄膜层1-3为单一材料膜层或由多种材料随机堆叠的复合膜层；所述环形柱体的环形呈圆环形、方形环形或多边形环形。

13、作为上述技术方案的改进之一，所述连杆结构还包括微机械堆叠结构1、第二堆叠结构2、柱体3或/和传统结构4；

14、所述第二堆叠结构2包括上层结构2-1、填充结构2-4、停止层2-3和下层结构2-2；

15、所述停止层2-3的主体呈“凹”字型，“凹”字型的两侧向外延伸有停止层顶层2-3-1；

16、所述停止层2-3“凹”字型主体的底部与下层结构2-2连接；

17、所述填充结构2-4的形状与所述停止层2-3“凹”字型主体形成的凹坑相互匹配；

18、所述上层结构2-1与停止层顶层2-3-1和填充结构2-4形成的平面连接；

19、所述柱体3为直接沉积形成的薄膜层；

20、所述传统结构4包括上、下两层薄膜层，其中，上层薄膜层呈“凹”字形堆积在下层薄膜层上。

21、作为上述技术方案的改进之一，所述第二堆叠结构2的停止层2-3形成的凹坑内侧底部设置为直角或阶梯式台阶形状，所述阶梯式台阶形状呈直角台阶或斜角台阶。

22、本实用新型通过复合膜层来制作连杆，各膜层依次堆叠，提升强度，也可以实现各层小尺寸图形制作，同时通过优化膜层堆叠方式和工艺，形成较为平坦表面结构；也可以通过选择连杆复合膜层材料组合来匹配连杆复合膜层应力以降低连杆复合膜层材料薄膜残余应力的影响，可以使与连杆连接的薄膜结构更平整,减少连杆残余应力干扰，提升元件灵敏度性能与成品一致性。

23、本实用新型提出的微机械连杆能够实现的技术效果：

24、1.实现上下层薄膜互连的同时，可降低台阶高低差，获得相对平整的表面结构，方便后续膜层平坦化沉积，易于实现小线条图形化。

25、2.第一堆叠结构和第二堆叠结构均为结构层材料包裹牺牲层材料，在确保锚区表面平坦度的同时，连杆截面积可以根据器件结构设计需要灵活设置，且复用为释放停止结构，实现释放腐蚀精确停止。

26、3.连杆采用复合层材料，各膜层依次堆叠，第一堆叠结构和第二堆叠结构工艺使得连杆中心区域均为实心薄膜材料，整个结构较为强壮，可靠性好。

27、4.通过选择连杆复合膜层材料组合来匹配连杆复合膜应力以降低连杆复合膜层材料薄膜残余应力的影响，可以使与连杆连接的薄膜结构更平整，减少连杆残余应力干扰，提升元件灵敏度性能与成品一致性。

技术特征：

1.一种微机械堆叠结构(1)，其特征在于，所述微机械堆叠结构(1)包括上结构层(1-1)、接触通道(1-4)、下结构层(1-2)和中间薄膜层(1-3)，

2.根据权利要求1所述的微机械堆叠结构，其特征在于，所述中间薄膜层(1-3)为单一材料膜层或由多种材料随机堆叠的复合膜层。

3.根据权利要求1所述的微机械堆叠结构，其特征在于，所述环形柱体的环形呈圆环形或多边形环形。

4.根据权利要求1所述的微机械堆叠结构，其特征在于，所述上结构层(1-1)和下结构层(1-2)的材料为硅、多晶硅、非晶硅或氮化硅的单一材料，或多晶硅和氮化硅的复合层，或非晶硅和氮化硅的复合层；所述中间薄膜层(1-3)为氧化硅、硼硅玻璃、磷硅玻璃或硼磷硅玻璃的单一膜层，或由至少其中两种随机堆叠的复合膜层。

5.一种微机械连杆结构，其特征在于，所述连杆结构至少包括一个微机械堆叠结构(1)；

6.根据权利要求5所述的微机械连杆结构，其特征在于，所述连杆结构还包括微机械堆叠结构(1)、第二堆叠结构(2)、柱体(3)或/和传统结构(4)；

7.根据权利要求6所述的微机械连杆结构，其特征在于，所述第二堆叠结构(2)的停止层(2-3)形成的凹坑内侧底部设置为直角或阶梯式台阶形状，所述阶梯式台阶形状呈直角台阶或斜角台阶。

技术总结本技术涉及一种微机械堆叠结构和连杆结构；所述堆叠结构包括上结构层、下结构层和中间膜层；中间膜层沉积在下结构层上，刻蚀形成环形凹槽，沉积上结构层，凹槽内形成接触通道，图形化上结构层，释放接触通道外侧的中间膜层。所述连杆结构至少包括一个第一堆叠结构；所述第一堆叠结构包括上结构层、下结构层和中间膜层；中间膜层沉积在下结构层上，刻蚀形成环形凹槽，沉积上结构层，凹槽内形成接触通道，图形化上结构层，释放接触通道外侧的中间膜层。所述连杆结构还包括第一堆叠结构、第二堆叠结构、柱体或/和传统结构；第二堆叠结构包括上层结构、填充结构、停止层和下层结构。本技术降低了连杆复合膜层材料薄膜残余应力的影响。技术研发人员：赵成龙,万蔡辛,何政达,陈骁,巩啸风,蔡春华,蒋樱,林谷丰受保护的技术使用者：无锡韦感半导体有限公司技术研发日：20220621技术公布日：2024/1/15