压力传感器及其形成方法技术

一种压力传感器及其形成方法，形成压力传感器的方法包括：提供半导体基底，在半导体基底内具有控制电路和互连结构，在半导体基底上形成有底部电极，互连结构将底部电极和控制电路电连接；形成牺牲层，覆盖底部电极；形成顶部电极，覆盖牺牲层的顶面、侧面以及部分半导体基底，顶部电极具有第一开口，第一开口暴露出牺牲层；通过第一开口去除牺牲层，在顶部电极和底部电极之间形成空腔；形成介质层，覆盖半导体基底和顶部电极，介质层具有呈环状的第二开口，第二开口隔离出与底部电极相对的部分顶部电极，该隔离出的部分顶部电极作为压力传感区。本技术方案形成压力传感器的方法与CMOS工艺兼容，形成方法简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微机电领域，尤其涉及。技术背景微机电系统(Microelectro Mechanical Systems，简称MEMS)是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域，是一种采用半导体工艺制造微型机电器件的技术。与传统机电器件相比，MEMS器件在耐高温、小体积、低功耗方面具有十分明显的优势。经过几十年的发展，已成为世界瞩目的重大科技领域之一，它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术，具有广阔的应用前景。压力传感器是一种将压力信号转换为电信号的换能器。根据工作原理的不同分为压阻式压力传感器和电容式压力传感器。电容式压力传感器的原理为通过压力改变顶部电极和底部电极之间的电容，以此来测量压力。现有技术的压力传感器的制造方法有些与CMOS工艺不能兼容，有些与CMOS工艺的兼容度低。例如2003年11月5日授权公告的公告号为CN1U6948C的中国专利公开的 “压力传感器”，其制造方法不能与CMOS工艺兼容。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术的压力传感器制造方法不能与CMOS工艺兼容的问题。为解决上述问题，本专利技术提供形成压力传感器的方法，包括提供半导体基底，在所述半导体基底内具有控制电路和互连结构，在所述半导体基底上形成有底部电极，所述互连结构将所述底部电极和控制电路电连接；形成牺牲层，覆盖所述底部电极；形成顶部电极，覆盖所述牺牲层的顶面、侧面以及部分所述半导体基底，所述顶部电极具有第一开口，所述第一开口暴露出所述牺牲层；通过所述第一开口去除所述牺牲层，在所述顶部电极和底部电极之间形成空腔；形成介质层，覆盖所述半导体基底和顶部电极，所述介质层具有呈环状的第二开口，所述第二开口隔离出与所述底部电极相对的部分顶部电极，该隔离出的部分顶部电极作为压力传感区。可选的，所述半导体基底内还具有另一互连结构，与所述顶部电极电连接；或者，在所述介质层中形成另一互连结构，在所述顶部电极覆盖半导体基底的部分与所述顶部电极电连接。可选的，所述牺牲层的材料为非晶碳；形成所述牺牲层的方法为化学气相沉积；去除所述牺牲层的方法为等离化氧气形成氧等离子体；将所述氧等离子体通入所述第一开口，在温度范围为150°C 450°C的条件下灰化所述非晶碳。可选的，所述控制电路为CMOS电路。本专利技术还提供一种压力传感器，包括半导体基底，在所述半导体基底内具有控制电路和互连结构，在所述半导体基底上形成有底部电极，所述互连结构将所述底部电极和控制电路电连接；顶部电极，包括顶壁、底壁和侧壁，所述顶壁与所述底部电极相对设置，所述底壁位于所述半导体基底上，所述侧壁连接底壁和顶壁，所述顶部电极和底部电极之间为空腔；介质层，覆盖所述半导体基底和顶部电极，所述介质层具有呈环状的第二开口，所述第二开口隔离出部分所述顶部电极的顶壁，该隔离出的部分顶壁作为压力传感区。可选的，所述半导体基底内还具有另一互连结构，与所述顶部电极电连接；或者，在所述介质层中形成有另一互连结构，在所述顶部电极覆盖半导体基底的部分与所述顶部电极电连接。可选的，所述控制电路为CMOS电路。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本技术方案的形成压力传感器的方法，提供半导体基底，在半导体基底内具有控制电路和互连结构，而且在半导体基底上有底部电极，互连结构将底部电极与控制电路电连接；形成牺牲层，覆盖底部电极；之后，形成具有第一开口的顶部电极，覆盖牺牲层的顶面、侧面以及部分所述半导体基底；通过第一开口去除牺牲层后，在所述顶部电极和底部电极之间便形成了空腔；最后，可以形成介质层，覆盖半导体基底和顶部电极，并在介质层形成呈环状的第二开口，第二开口隔离出与底部电极相对的部分顶部电极，该隔离出的部分顶部电极作为压力传感区。该形成方法借助于牺牲层在底部电极和顶部电极之间形成空腔，与CMOS工艺兼容，而且，形成方法简单。本技术方案的压力传感器与半导体基底集成在一起，半导体基底内可以形成有电路结构，这样就可以将压力传感器与其相关的电路结构集成在一起。附图说明图1是本专利技术具体实施例的形成压力传感器的方法的流程示意图2 图9是本专利技术一具体实施例的形成压力传感器的方法的剖面结构示意图10是本专利技术另一具体实施例的压力传感器的剖面结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广。因此本专利技术不受下面公开的具体实施方式的限制。图1是本专利技术具体实施例的形成压力传感器的方法的流程示意图，参考图1，本专利技术具体实施例的形成压力传感器的方法包括步骤S11，提供半导体基底，在所述半导体基底内具有控制电路和互连结构，在所述半导体基底上形成有底部电极，所述互连结构将所述底部电极和控制电路电连接；步骤S12，形成牺牲层，覆盖所述底部电极；步骤S13，形成顶部电极，覆盖所述牺牲层的顶面、侧面以及部分所述半导体基底， 所述顶部电极具有第一开口，所述第一开口暴露出所述牺牲层；步骤S14，通过所述第一开口去除所述牺牲层，在所述顶部电极和底部电极之间形成空腔；步骤S15，形成介质层，覆盖所述半导体基底和顶部电极，所述介质层具有呈环状的第二开口，所述第二开口隔离出与所述底部电极相对的部分顶部电极，该隔离出的部分顶部电极作为压力传感区。图2 图9是本专利技术具体实施例的形成压力传感器的方法的剖面结构示意图，下面结合参考图1和图2 图9详细说明本专利技术具体实施例的形成压力传感器的方法。结合参考图1和图2，执行步骤Sl 1，提供半导体基底10，在所述半导体基底内具有互连结构11和控制电路30，在所述半导体基底10上形成有底部电极12，所述互连结构11 将所述底部电极12和控制电路30电连接。底部电极12的厚度为0. Ιμπι 4μπι。互连结构11与控制电路30电连接，因此，控制电路30可以通过互连结构11向底部电极12提供电压。另外，在半导体基底10内还可以形成有其他器件结构，例如放大器、数/模转换器、 模拟处理电路和/或数字处理电路、接口电路等，形成这些器件结构的方法均可以为CMOS 工艺。其中，互连结构11可以包括栓塞和互连线，其具体的结构需要根据实际情况确定，图 2中的互连结构11仅起示意作用，并不对本专利技术做出任何限制。底部电极12的材料选自铝、钛、锌、银、金、铜、钨、钴、镍、钽、钼这些金属其中之一或者他们的任意组合；或者，选自多晶硅、非晶硅、多晶锗硅、非晶锗硅这些导电非金属或者他们的任意组合；或者，选自所述金属、导电非金属其中之一以及他们的任意组合与绝缘层的组合；但不限于这些材料，也可以为本领域技术人员公知的其他材料。结合参考图1和图3，执行步骤S12，形成牺牲层13，覆盖所述底部电极12。牺牲层13覆盖底部电极12指牺牲层13覆盖底部电极12的顶面和侧面，而不是仅覆盖底部电极12的顶面。其中，底部电极12与半导体基底10接触的面为底面，与该底面相对的面为顶面，其余的面为侧面。在该实施例中，牺牲层13的材料为非晶碳，但不限于非晶碳，也可以为本领域技术人员公知的其他材料，除此之外牺牲层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛剑宏，唐德明，
申请(专利权)人：上海丽恒光微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：