用于热传感器设备的嵌入式机械止动件的制作方法

本公开涉及热感应设备的领域，并且更具体地涉及用于形成合并机械止动件(stopper)的热隔离mos传感器(tmos)的工艺流程，以增加对机械冲击的鲁棒性。

背景技术：

1、热传感器被用在各种设备中，以通过感测红外辐射来确定期望目标的温度以及功能。例如，特定类型的热传感器可以被用于确定相距一距离的人的身体温度，而其他类型的热传感器可以被用于通过被插入耳道来确定人的身体温度。

2、常规地，热感测可以利用热电偶来执行。热电偶由两个不相似的电导体之间的两个接头(junction)(即，参考接头和感测接头)形成。当在感测接头与参考接头之间存在温度差时，由于塞贝克(seebeck)效应而生成温度相关的电压。

3、热感测可以被执行的另一常规方式是使用图像传感器，该图像传感器对红外光谱中的电磁辐射敏感。已知的热感测像素5现在通过参考图1a中示出的其俯视图以及图1b中示出的其横截面图(沿线a-a被截取)来描述。热感测像素5包括底盖11，底盖11具有形成到其前面中的腔16。在一些现有技术应用中，底盖11可以是asic。

4、框架12由底盖11的前面承载。质量块(mass)13通过弹簧14被悬挂在腔16上方，弹簧14在框架12与质量块13的周边处的连接点之间延伸。质量块13包括包含期望集成电路的(多个)有源区2。例如，(多个)有源区2可以包含cmos设备或者可以包含热隔离mos传感器(tmos)。在以下描述中，(多个)有源区2所包含的tmos传感器的示例将被使用，但是要理解的是，tmos传感器可以用给定示例中的任何期望集成电路来替换。

5、顶盖10被粘附(affix)到框架12的前面。由于弹簧14具有低热导率，弹簧14用于将质量块13与框架12热隔离，由此允许tmos传感器2被用于检测代表热感测像素5内的环境温度的温度以及入射红外辐射的温度。

6、在机械测试期间并且当经受机械冲击时，特别是当经历重复随机下降测试循环(例如，翻滚)时，每个像素5上的这种细长弹簧14与其阵列的集成引起问题。由于这种弹簧14的弹性，在机械冲击期间，质量块13可能充分地反弹，以损坏弹簧14或者接触顶盖10或底盖11的内表面。当其在设备测试期间发生时，这可能减少产量，或者可能减少实施有热感测像素5的设备的鲁棒性。

7、为了试图解决这个问题，顶盖10可以包括向下朝向弹簧14延伸的突起17，以用作“止动件”并且限制弹簧14的运动的范围。然而，这些突起17可能对热感测像素5的最终灵敏度有害，并且可能限制热感测像素5的视场。因此，需要进一步的开发。

技术实现思路

1、本文公开的是一种形成热感测像素的方法。方法包括：提供基部衬底，基部衬底上具有掩埋氧化物层，其中硅层在掩埋氧化物层上，由此掩埋氧化物层和硅层能够选择性地刻蚀，以形成框架结构、弹簧结构以及中心结构；在硅层内形成有源层，以在硅层中包括至少一个集成电路，至少一个集成电路被形成在覆盖中心结构的位置中；在有源层上形成第一绝缘体层；在第一绝缘体层中形成第一金属层，其中第一金属层的金属化部覆盖弹簧结构；在第一金属层上形成第二绝缘体层；在第二绝缘体层中形成第二金属层，并且其中第二金属层的中心金属部覆盖至少一个集成电路和中心结构；在第二金属层上形成第三绝缘体层；并且在第三绝缘体层中形成第三金属层。

2、方法还包括：执行刻蚀以去除第三绝缘体层、第二绝缘体层的除了位于第三金属层的金属化部下方的第二绝缘体层之外的部分、和第一绝缘体层的除了位于第三金属层的金属化部和第二金属层的金属化部下方的第一绝缘体层之外的部分，以及硅层和掩埋氧化物层的位于第三金属层的金属化部、第二金属层的金属化部以及第一金属层的金属化部下方的部分，以由此形成框架结构、弹簧结构、以及中心结构；以及去除第三金属层的金属化部、第二金属层的金属化部、以及第一金属层的金属化部，以由此形成由框架结构限定的框架、由弹簧结构限定的弹簧、以及由中心结构限定的质量块，其中第一止动件由第二绝缘体层的底表面的所暴露的部分限定。

3、第二金属层还可以被形成为包括外围部，外围部覆盖第一金属层的特定金属化部。第三金属层的金属化部可以覆盖第二金属层的外围金属化部，但是不覆盖第一金属层的金属化部，并且第三金属层的金属化部可以覆盖第二金属层的外围金属化部。刻蚀可能还不能去除第二金属层的外围金属化部。第二金属层的外围金属化部可以被形成。第一止动件可以限制弹簧在第一方向上的移动。

4、第一止动件的厚度可以由第二金属层与第一金属层之间的距离限定。

5、第三金属层的金属化部可以覆盖第一金属层的金属化部。

6、第一止动件的厚度可以由第三金属层与第一金属层之间的距离限定。

7、第二金属层还可以被形成为包括外围部，外围部覆盖第一金属层的特定金属化部。方法可以包括：在形成第一金属层之前，形成第一过孔(via)，该第一过孔延伸穿过第一绝缘体层、硅层以及掩埋氧化物层，以到达衬底。

8、第一金属层的金属化部可以被形成为覆盖第一过孔。第二过孔可以被形成穿过第二绝缘体层，以到达第一金属层的金属化部的顶表面。第一金属层的金属化部的去除还可以去除形成第一过孔的材料。

9、第二金属层的外围金属化部的去除还可以去除形成第二过孔的材料。形成第一过孔的材料和形成第二过孔的材料的去除可以限定从第一绝缘体层向上延伸的柱(pillar)，其中第二止动件由形成柱的第二绝缘体的底表面的所暴露的部分限定。第二止动件可以限制弹簧在第二方向上的移动，第二方向与第一方向相反。

10、第三金属层的金属化部可以覆盖第二金属层的至少一个外围金属化部，使得第二金属层的外围金属化部的去除限定第三止动件，第三止动件由第三绝缘体层的底部的所暴露的部分形成。

11、方法还可以包括：在第三金属层上形成第四绝缘体层；以及在第四绝缘体层中形成第四金属层。刻蚀还可以去除除了第四绝缘体层的位于第四金属层的金属化部下方的部之外的第四绝缘体层。第四金属层的金属化部也可以被去除。

12、方法可以还包括：在第三金属层的金属化部、第二金属层的金属化部以及第一金属层的金属化部的去除之后，在第三绝缘层上方粘附顶盖。至少一个集成电路可以是至少一个热隔离mos(tmos)传感器。

13、本文还公开了一种形成热感测像素的方法，方法包括：提供基部衬底，基部衬底上具有掩埋氧化物层，其中硅层在掩埋氧化物层上，由此掩埋氧化物层和硅层能够选择性地刻蚀，以形成框架结构、弹簧结构以及中心结构；在硅层内形成有源层，以在硅层中包括至少一个集成电路，至少一个集成电路被形成在覆盖中心结构的位置中；在有源层上形成第一绝缘体层；在第一绝缘体层中形成第一金属层，其中第一金属层的金属化部覆盖弹簧结构；在第一金属层上形成第二绝缘体层；以及在第二绝缘体层中形成第二金属层，并且其中第二金属层的中心金属部覆盖至少一个集成电路和中心结构。

14、方法还可以包括：执行刻蚀以去除第三绝缘体层、第二绝缘体层的除了位于第一绝缘体层的除了位于第二金属层的金属化部下方的第一绝缘体层之外的金属化部下方的第二绝缘体层之外的部分，以及硅层和掩埋氧化物层的位于第二金属层的金属化部和第一金属层的金属化部下方的部分，以由此形成框架结构、弹簧结构、以及中心结构；以及去除第二金属层的金属化部和第一金属层的金属化部，以由此形成由框架结构限定的框架、由弹簧结构限定的弹簧、以及由中心结构限定的质量块，其中第一止动件由第二绝缘体层的底表面的所暴露的部分限定。

15、第二金属层还可以被形成为包括外围部，外围部覆盖第一金属层的特定金属化部。刻蚀可能还不能去除第二金属层的外围金属化部。方法还可以包括：形成第二金属层的外围金属化部。第一止动件可以限制弹簧在第一方向上的移动。

16、第二金属层还可以被形成为包括外围部，外围部覆盖第一金属层的特定金属化部。方法还可以包括：在形成第一金属层之前，形成第一过孔，第一过孔延伸穿过第一绝缘体层、硅层以及掩埋氧化物层，以到达衬底。第一金属层的金属化部可以被形成为覆盖第一过孔。方法还可以包括：形成第二过孔，第二过孔穿过第二绝缘体层，以到达第一金属层的金属化部的顶表面。

17、第一金属层的金属化部的去除还可以去除形成第一过孔的材料。第二金属层的外围金属化部的去除还可以去除形成第二过孔的材料。形成第一过孔的材料和形成第二过孔的材料的去除可以限定从第一绝缘体层向上延伸的柱，其中第二止动件由形成柱的第二绝缘体的底表面的所暴露的部分限定。第二止动件可以限制弹簧在第二方向上的移动，第二方向与第一方向相反。

18、方法还可以包括：在第二金属层的金属化部和第一金属层的金属化部的去除之后，在第二绝缘层上方粘附顶盖。

19、至少一个集成电路可以是至少一个热隔离mos(tmos)传感器。