一种电容式复合传感器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种电容式复合传感器及其制造方法。所述方法包括：在衬底中形成独立的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔上方形成第一悬空薄膜，所述第二空腔上方形成悬空薄膜区域，所述悬空薄膜区域内包括至少一个第二悬空薄膜；在所述第一悬空薄膜上形成与所述第一悬空薄膜电连接的第一电极，在所述悬空薄膜区域内的每个第二悬空薄膜上形成与之电连接的第二电极，以及在衬底上方形成与所述衬底电连接的衬底电极。本发明专利技术还提供了电容式复合传感器，实现了工艺流程简单且可以避免粘附现象的效果，实现了电容式复合传感器可以具有晶圆级自检测功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及半导体制造
，尤其涉及一种电容式复合传感器及其制造方法。
技术介绍
目前生产电容式复合传感器通常采用带有牺牲层的表面微机械加工工艺。表面微机械加工工艺含有牺牲层，需要使用湿法腐蚀技术去除牺牲层以释放可动结构，由于电容式传感器本身设计要求，牺牲层通常很薄，导致湿法腐蚀的时候容易发生粘附现象，致使器件失效。
技术实现思路
本专利技术提供一种电容式复合传感器及其制造方法，实现了制备工艺流程简单且可以避免粘附现象的效果。此外，实现的电容式复合传感器可以具有晶圆级自检测功能。第一方面，本专利技术实施例提供了一种电容式复合传感器的制造方法，包括：在衬底中形成独立的第一空腔和第二空腔，第一空腔上方形成第一悬空薄膜，第二空腔上方形成悬空薄膜区域，悬空薄膜区域内包括至少一个第二悬空薄膜，衬底与第一悬空薄膜间形成第一凹槽且通过第一凹槽间隙结构连接，衬底与第二悬空薄膜间或者每个第二悬空薄膜之间形成第一凹槽且通过第一凹槽间隙结构连接；进行电隔离处理，在第一悬空薄膜表面、悬空薄膜区域表面以及衬底表面形成表面电隔离层，并使第一凹槽间隙结构绝缘化；形成掩膜层，其中，掩膜层将第一凹槽密封；图形化刻蚀掩膜层和表面电隔离层，分别在第一悬空薄膜上方、悬空薄膜区域内每个悬空薄膜上以及衬底上形成第二凹槽；形成导电层，填充并覆盖第二凹槽；在第二凹槽周围刻蚀导电层和掩膜层，形成电隔离沟槽；沉积绝缘层，并在电隔离沟槽区域内刻蚀绝缘层，形成分别位于第一悬空
薄膜上方、悬空薄膜区域内每个第二悬空薄膜上放以及衬底上的第三凹槽；形成第一电极、悬空薄膜区域内的每个第二悬空薄膜上的第二电极以及衬底电极，第一电极、第二电极以及衬底电极分别填充覆盖第一悬空薄膜上方、悬空薄膜区域内的每个第二悬空薄膜上方以及衬底上方对应的第三凹槽；图形化刻蚀绝缘层、导电层、掩膜层、电隔离层和第二悬空薄膜，用于释放电容式复合传感器的可动结构。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种电容式复合传感器，该电容式复合传感器采用本专利技术任一实施例电容式复合传感器制造方法制造而成。本专利技术提供的技术方案，通过在衬底中形成独立的第一空腔和第二空腔，第一空腔上方形成第一悬空薄膜，第二空腔上方形成悬空薄膜区域，悬空薄膜区域内包括至少一个第二悬空薄膜，衬底与第一悬空薄膜间形成第一凹槽且通过第一凹槽间隙结构连接，衬底与第二悬空薄膜间或者每个第二悬空薄膜之间形成第一凹槽且通过第一凹槽间隙结构连接；进行电隔离处理，形成表面电隔离层，并使第一凹槽间隙结构绝缘化；形成掩膜层，将掩膜层将第一凹槽密封；图形化刻蚀掩膜层和表面电隔离层，分别在第一悬空薄膜上方、悬空薄膜区域内每个悬空薄膜上方以及衬底上方形成第二凹槽；形成导电层，填充并覆盖第二凹槽；在第二凹槽周围刻蚀导电层和掩膜层，形成电隔离沟槽；沉积绝缘层，并在电隔离沟槽区域内刻蚀绝缘层，形成分别位于第一悬空薄膜上方、悬空薄膜区域内每个第二悬空薄膜上方放以及衬底上方的第三凹槽；形成第一电极、悬空薄膜区域内的每个第二悬空薄膜上方的第二电极以及衬底电极，第一电极、第二电极以及衬底电极分别填充覆盖第一悬空薄膜上方、悬空薄膜区域内的每个第二悬空薄膜上方以及衬底上方对应的第三凹槽；图形化刻蚀绝缘层、导电层、掩膜层、电隔离层和第二悬空薄膜，用于释放电容式复合传感器的可动结构。解决了现有技术中用牺牲层技术得到的电容式传感器工作流程比较复杂，且使用该技术容易发生粘附现象，实现了制备工艺流程简单且可以避免粘附现象的效果，实现的电容式复合传感器可以具有晶圆级自检测功能。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的一种电容式复合传感器的制作方法的流程图；图2a为本专利技术实施例一步骤S110对应的俯视图；图2b为沿图2a中A1A2方向的剖面图；图2c为本专利技术实施例一步骤S120对应的俯视图；图2d为沿图2c中A1A2方向的剖面图；图2e为本专利技术实施例一步骤S130对应的剖面图；图2f为本专利技术实施例一步骤S140对应的俯视图；图2g为沿图2f中A1A3方向的剖面图；图2h为本专利技术实施例一步骤S150对应的剖面图；图2i为本专利技术实施例一步骤S160对应的剖面图；图2j为本专利技术实施例一步骤S170对应的剖面图；图2k为本专利技术实施例一步骤S180对应的俯视图；图2l为沿图2k中A1A3方向的剖面图；图2m为本专利技术实施例一步骤S180加保护层对应的俯视图；图2n为本专利技术实施例二步骤S190对应的俯视图；图2o为沿图2n中A1A3方向的剖面图，参见图2n和图2o；图2p为本专利技术实施例一形成保护盖后的剖面图；图3为本专利技术实施例二提供的一种电容式复合传感器的制作方法的流程图；图4a为本专利技术实施例二步骤S210第二图形为圆形对应的俯视图；图4b为本专利技术实施例二步骤S220对应的剖面图；图4c为本专利技术实施例二步骤S230对应的剖面图；图4d为本专利技术实施例二步骤S240对应的俯视图；图4e为沿图4d中A1A2方向的剖面图；图4f为本专利技术实施例二提供的一种第一凹槽间隙结构的结构示意图；图4g为本专利技术实施例二提供的又一种第一凹槽间隙结构的结构示意图；图5为本专利技术实施例三提供的一种电容式复合传感器的制作方法的流程图；图6a为本专利技术实施例三步骤S310对应的俯视图；图6b为本专利技术实施例三步骤S320对应的剖面图；图6c为本专利技术实施例三步骤S330对应的俯视图；图6d为沿图6c中A1A2方向的剖面图；如图7为本专利技术实施例四提供一种电容式复合传感器；如图8为本专利技术实施例四提供的另一种电容式复合传感器。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种电容式复合传感器的制作方法的流程图，图2a为本专利技术实施例一步骤S110中悬空薄膜区域包含三个第二悬空薄膜对应的俯视图，图2b为沿图2a中A1A2方向的剖面图，参见图2a和图2b。S110、在衬底中形成独立的第一空腔和第二空腔，第一空腔上方形成第一悬空薄膜，第二空腔上方形成悬空薄膜区域，悬空薄膜区域内包括至少一个第二悬空薄膜，衬底与第一悬空薄膜、衬底和第二悬空薄膜或者每个第二悬空薄膜之间形成第一凹槽且通过第一凹槽间隙结构连接。具体的，衬底10中形成独立的第一空腔11和第二空腔12，在第一空腔11上方形成第一悬空薄膜13，在第二空腔12上方形成悬空薄膜区域14，其中，悬空薄膜区域14内包括至少一个第二悬空薄膜，可以是一个第二悬空薄膜也可以是两个或者三个第二悬空薄膜。示例性的悬空薄膜区域14内包括三个第二悬空薄膜，即第二悬空薄膜15、第二悬空薄膜16和第二悬空薄膜17，衬底10与第一悬空薄膜13间形成第一凹槽18且通过第一凹槽间隙结构19连接，第二悬空薄膜15、第二悬空薄膜16、第二悬空薄膜17之间以及与衬底10之间形成第一凹槽18且通过第一凹槽间隙结构19连接。其中衬底10优选为硅晶圆衬底，硅晶圆衬底的晶向可以根据实际应用需要具体区别选择，例如使用<100>晶向的硅晶圆衬底。图2c为本专利技术实施例一步骤S120对应的俯视图；图2d为沿图2c中A1A2方向的剖面图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式复合传感器制造方法，其特征在于，包括：在衬底中形成独立的第一空腔和第二空腔，第一空腔上方形成第一悬空薄膜，第二空腔上方形成悬空薄膜区域，悬空薄膜区域内包括至少一个第二悬空薄膜，衬底与第一悬空薄膜、衬底和第二悬空薄膜间或者每个第二悬空薄膜之间形成第一凹槽且通过第一凹槽间隙结构连接；进行电隔离处理，在第一悬空薄膜表面、悬空薄膜区域表面以及衬底表面形成表面电隔离层，并使第一凹槽间隙结构绝缘化；形成掩膜层，其中，掩膜层将第一凹槽密封；图形化刻蚀掩膜层和表面电隔离层，分别在第一悬空薄膜上方、悬空薄膜区域内每个悬空薄膜上方以及衬底上方形成第二凹槽；形成导电层，填充并覆盖第二凹槽；在第二凹槽周围刻蚀导电层和掩膜层，形成电隔离沟槽；沉积绝缘层，并在电隔离沟槽区域内刻蚀绝缘层，形成分别位于第一悬空薄膜上方、悬空薄膜区域内每个第二悬空薄膜上方以及衬底上方的第三凹槽；形成第一电极、悬空薄膜区域内的每个第二悬空薄膜上的第二电极以及衬底电极，第一电极、第二电极以及衬底电极分别填充覆盖第一悬空薄膜上方、悬空薄膜区域内的每个第二悬空薄膜上方以及衬底上方对应的第三凹槽；图形化刻蚀绝缘层、导电层、掩膜层、电隔离层和第二悬空薄膜，用于释放电容式复合传感器的可动结构。...

【技术特征摘要】
1.一种电容式复合传感器制造方法，其特征在于，包括：在衬底中形成独立的第一空腔和第二空腔，第一空腔上方形成第一悬空薄膜，第二空腔上方形成悬空薄膜区域，悬空薄膜区域内包括至少一个第二悬空薄膜，衬底与第一悬空薄膜、衬底和第二悬空薄膜间或者每个第二悬空薄膜之间形成第一凹槽且通过第一凹槽间隙结构连接；进行电隔离处理，在第一悬空薄膜表面、悬空薄膜区域表面以及衬底表面形成表面电隔离层，并使第一凹槽间隙结构绝缘化；形成掩膜层，其中，掩膜层将第一凹槽密封；图形化刻蚀掩膜层和表面电隔离层，分别在第一悬空薄膜上方、悬空薄膜区域内每个悬空薄膜上方以及衬底上方形成第二凹槽；形成导电层，填充并覆盖第二凹槽；在第二凹槽周围刻蚀导电层和掩膜层，形成电隔离沟槽；沉积绝缘层，并在电隔离沟槽区域内刻蚀绝缘层，形成分别位于第一悬空薄膜上方、悬空薄膜区域内每个第二悬空薄膜上方以及衬底上方的第三凹槽；形成第一电极、悬空薄膜区域内的每个第二悬空薄膜上的第二电极以及衬底电极，第一电极、第二电极以及衬底电极分别填充覆盖第一悬空薄膜上方、悬空薄膜区域内的每个第二悬空薄膜上方以及衬底上方对应的第三凹槽；图形化刻蚀绝缘层、导电层、掩膜层、电隔离层和第二悬空薄膜，用于释放电容式复合传感器的可动结构。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在衬底中形成独立的第一空腔和第二空腔，第一空腔上方形成第一悬空薄膜，第二空腔上方形成悬空薄膜区域，悬空薄膜区域内包括至少一个第二悬空薄膜，衬底与第一悬空薄膜、衬底和第二悬空薄膜或每个第二悬空薄膜之间形成第一凹槽且通过第一凹槽间隙结构连接，包括：在衬底上形成第一图样、第二图样，第一图样和第二图样包括多个第一图形；刻蚀第一图形形成多个第四凹槽；进行无氧退火处理，使第四凹槽闭合，形成独立的第一空腔和第二空腔，第一空腔上方形成第一悬空薄膜，第二空腔上方形成悬空薄膜区域；图形化刻蚀第一悬空薄膜和悬空...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志健，朱二辉，陈磊，杨力建，邝国华，
申请(专利权)人：上海芯赫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31