半导体应力传感器制造技术

本申请公开了半导体应力传感器。一种压电电阻传感器(100)，包括：第二类型的阱(118)中的相对的第一导电类型的扩散件(104)；与该扩散件中的岛(110)的接触件(114)；与接触件的互连(112)；屏蔽件(108)覆盖接触件之间的扩散件并延伸超过接触件之间的扩散件的侧壁，每一个互连覆盖相对应的接触件处的扩散件并延伸超过该扩散件的边缘，每一个岛位于被其互连覆盖的一侧；围绕该扩散件的第二类型的保护环(102)，该屏蔽件覆盖该扩散件和该环之间的阱以及该环面向扩散件的边缘，如果该屏蔽件和该互连之间存在间隙，则该环桥接该间隙，和/或该扩散件的边缘被该屏蔽件和该互连的组合完全覆盖。覆盖。覆盖。

【技术实现步骤摘要】
半导体应力传感器


[0001]本专利技术涉及半导体应力感测元件领域。更具体地，涉及基于压电电阻器的应力传感器。

技术介绍

[0002]半导体应力感测元件包括限定在第二导电类型的低掺杂阱中的相对的第一导电类型的扩散路径。扩散路径中必须对应力敏感的区段是低掺杂的，而其他不应是应力敏感的部分是高掺杂的或甚至由金属硅合金组成。扩散路径的片电阻与掺杂水平成反比。低掺杂扩散路径的片电阻通常在300到5000欧姆/平方之间，而高掺杂区的片电阻通常在20到150欧姆/平方之间。当在高掺杂区的表面形成合金时，片电阻甚至下降到仅1到5欧姆/平方。典型的高掺杂或金属硅合金区段被放置在应力敏感的低掺杂部分和互连之间，以避免由互连生成的应力调制。
[0003]此类半导体应力感测元件是由表面电荷产生的外部电场调制的。
[0004]第一种调制方法是位于低掺杂扩散路径正上方的表面电荷调制扩散路径的低掺杂区段。
[0005]第二种调制方法是位于整个扩散路径旁边的阱上方的电荷可以在阱表面产生足够的反转，以提供从具有较高电压的扩散路径的一个点到具有较低电压的扩散路径的另一个点或甚至到另一个电阻器的另一个扩散路径的泄漏。
[0006]施加导电屏蔽件的第一种方法是用金属覆盖整个压电电阻器(包括互连的接触件)，该导电屏蔽件不仅可以防止压电电阻器的调制，还可以防止由于压电电阻器旁边的反转而导致的泄漏。专利公开US9557237B2中使用了该方法。
[0007]然而，该解决方案的缺点是必须在互连上方放置第二金属屏蔽层来覆盖它。这涉及额外的处理工作。另一个缺点是压电电阻器离表面越远，导致灵敏度的显著损失。
[0008]另一种方法是使用覆盖所有压电电阻器的相对导电类型的浅扩散件，该方法在US20150008544A1中详述。在该情况下，限制掺杂以避免浅屏蔽扩散件的反转，否则压电电阻器和屏蔽件之间会发生击穿。因此，该解决方案将因为非常高的表面电荷而失败。另一个问题是，屏蔽层和高掺杂p扩散层之间的间隙仍然可以为漏电流(leakage current)提供通向其他结构的路径。
[0009]在一些现有技术中，沿着互连路径提供屏蔽金属，以避免需要第二金属层。US9790085中图示了其示例。然而，在该情况下，金属被设置在膜上方，由于该金属的塑性变形而导致漂移，并且金属线之间会再次发生反转，这仍然为从一个电阻器泄漏到另一个电阻器提供了路径。
[0010]因此，需要屏蔽半导体应力传感器以避免漏电流。

技术实现思路

[0011]本专利技术的实施例的目的是提供良好的基于压电电阻器的传感器。
[0012]以上目的由根据本专利技术的方法和设备来实现。
[0013]本专利技术的实施例涉及基于压电电阻器的传感器。该传感器包括部分地或完全地设置在柔性结构上的至少一个感测元件。该感测元件包括：
[0014]第二导电类型的阱中的第一导电类型的至少一个压电扩散区域，该第二导电类型与该第一导电类型不同，
[0015]与该压电扩散区域中的岛电接触的两个或更多个接触件，该压电扩散区域在该两个或更多个接触件之间延伸，其中该岛具有比该压电扩散区域的掺杂更高的该第一导电类型的掺杂，
[0016]每个接触件的导电互连结构，用于通过该接触件对该压电扩散区域进行电偏置。
[0017]此外，该感测元件包括导电屏蔽件，该导电屏蔽件覆盖该接触件之间的该压电扩散区域并且延伸超过该接触件之间的该压电扩散区域的侧壁。
[0018]每一个导电互连结构覆盖相对应的接触件处的该压电扩散区域并且延伸超过该相对应的接触件处的该压电扩散区域的边缘。
[0019]每一个岛在一侧被其相对应的导电互连结构覆盖，
[0020]在本专利技术的实施例中，该感测元件包括围绕该压电扩散区域的该第二导电类型的保护环，该保护环和该压电扩散区域之间具有距离。该导电屏蔽件覆盖该压电扩散区域和该保护环之间的该阱以及该保护环面向该压电扩散区域的边缘，并且其中。如果该导电屏蔽件和互连结构之间存在间隙，则该保护环桥接该间隙。
[0021]该保护环不是一定需要的。在本专利技术的替代实施例中，该压电扩散区域的该边缘被该导电屏蔽件和该互连结构的组合完全覆盖。
[0022]本专利技术的实施例的优点是可防止由于这些压电扩散区域之间的体块反转而可能在相邻的压电扩散区域之间发生的漏电流。
[0023]这是通过在压电扩散区域中提供与高掺杂岛接触的电接触件来实现的，其中，该传感器还具有从导电屏蔽件下方到互连下方延伸的保护环，其中，如果该屏蔽件和该互连之间存在间隙，则该环桥接该间隙，或者其中该互连结构之间的该压电扩散区域的该边缘被该屏蔽件完全覆盖。
[0024]本专利技术实施例的优点是由压电扩散区域旁边的阱区域上方的电荷引起的调制，该电荷在该阱表面产生足够的反转以提供从具有较高电压的扩散路径的一个点到具有较低电压的扩散路径的另一个点或甚至到另一个电阻器的另一个扩散路径的泄漏，这在没有保护环存在的情况下会产生，可以通过提供防止该反转的保护环来减少。
[0025]屏蔽区域可以形成在柔性结构中或可以在该柔性结构上方。
[0026]在本专利技术的实施例中，该保护环和该压电扩散区域之间的该距离小于5μm。
[0027]在本专利技术的实施例中，该距离可甚至小于2μm。在本专利技术的实施例中，保护环和压电扩散件之间的距离优选地尽可能小，但足够大以防止击穿。在本专利技术的实施例中，该距离可例如在1μm到5μm的范围内。
[0028]在本专利技术的实施例中，导电屏蔽件电连接到保护环。
[0029]保持该屏蔽件浮动将允许它充电，然后导致泄漏或电阻器调制。因此它接触稳定的电压。根据定义，保护环始终具有衬底电压并且是低欧姆的，因此它是始终存在的非常稳定的电压。这将屏蔽件的互连最小化。在n+屏蔽件的情况下，不需要接触件。此类屏蔽件只
可以与阱或保护环处于相同的电压。
[0030]在本专利技术的实施例中，导电屏蔽件由与导电互连结构相同的材料构成，并且其中该导电屏蔽件与该导电互连结构隔离。
[0031]本专利技术实施例的优点是导电屏蔽件和导电互连结构可以由相同的材料制成，并且可以使用相同的工艺步骤获取。
[0032]在本专利技术的实施例中，该导电屏蔽件与该导电互连结构分开至少10μm的间隙。
[0033]在本专利技术的实施例中，该间隙可大于20μm，甚至大于50μm。。
[0034]在本专利技术的实施例中，每一个岛从其相对应的导电互连结构拉伸到该导电屏蔽件，以使其至少一部分被该导电屏蔽件覆盖。
[0035]本专利技术的实施例的优点是可以通过添加高掺杂岛来减少压电扩散调制，该高掺杂岛延伸使得它们在一侧被导电互连结构覆盖并且在另一侧被导电屏蔽件覆盖。
[0036]在本专利技术的实施例中，导电互连结构覆盖保护环和压电扩散区域之间的阱的一部分。
[0037]由于互连结构之间必须存在隔离，因此互连结构不能覆盖整个阱。在本专利技术的实施例中，互连结构覆盖柔性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压电电阻器的传感器(100)，包括设置在柔性结构上的至少一个感测元件，所述感测元件包括：第二导电类型的阱(118)中的第一导电类型的至少一个压电扩散区域(104)，所述第二导电类型与所述第一导电类型不同，与所述压电扩散区域中的岛(110)电接触的两个或更多个接触件(114)，所述压电扩散区域(104)在所述两个或更多个接触件(114)之间延伸，其中所述岛(110)具有比所述压电扩散区域(104)的掺杂更高的所述第一导电类型的掺杂，每个接触件(114)的导电互连结构(112)，用于通过所述接触件(114)对所述压电扩散区域(104)进行电偏置，其中导电屏蔽件(108、208、308)覆盖所述接触件(114)之间的所述压电扩散区域(104)并延伸超过所述接触件(114)之间的所述压电扩散区域(104)的侧壁，并且其中每一个导电互连结构(112)覆盖相对应的接触件处的所述压电扩散区域(104)并且延伸超过所述相对应的接触件处的所述压电扩散区域(104)的边缘，并且其中每一个岛(110)在一侧被其相对应的导电互连结构(112)覆盖，其中所述感测元件包括围绕所述压电扩散区域(104)的所述第二导电类型的保护环(102)，所述保护环(102)和所述压电扩散区域(104)之间具有距离(103)，其中所述导电屏蔽件(108、208、308)覆盖所述压电扩散区域(104)和所述保护环(102)之间的所述阱以及所述保护环(102)面向所述压电扩散区域(104)的边缘，并且其中如果所述导电屏蔽件(108、208、308)和所述互连结构(112)之间存在间隙，则所述保护环(102)桥接所述间隙，和/或其中所述压电扩散区域(104)的所述边缘被所述导电屏蔽件(108、208、308)和所述互连结构(112)的组合完全覆盖。2.根据权利要求1所述的基于压电电阻器的传感器(100)，其特征在于，所述保护环(102)和所述压电扩散区域(104)之间的所述距离(103)小于5μm。3.根据权利要求1所述的基于压电电阻器的传感器(100)，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：迈来芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：