复合式压力传感器及其形成方法技术

一种复合式压力传感器及其形成方法，复合式压力传感器包括：基底，所述基底具有CMOS控制电路，位于所述CMOS控制电路上的第一互连结构和第二互连结构，所述第一互连结构、第二互连结构与所述CMOS控制电路电连接；位于所述基底上的电容式压力传感器，与所述第一互连结构电连接；位于所述电容式压力传感器上的电阻式压力传感器，所述电阻式压力传感器与所述第二互连结构电连接，所述电容式压力传感器和电阻式压力传感器之间为第一介质层；位于所述电阻式压力传感器上的具有开口的第二介质层，所述开口定义出压力感应区的位置。本技术方案的压力传感器相对于现有技术单一模式的压力传感器可以提高压力感测的精度，扩大压力感测的范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微机电领域，尤其涉及复合式压カ传感器及其形成方法。
技术介绍
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領域，是ー种采用半导体エ艺制造微型机电器件的技木。与传统机电器件相比，MEM S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。压カ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电阻式压カ传感器和电容式压カ传感器。电容式压カ传感器的原理为通过压カ改变顶部电极和底部电极之间的电容，以此来测量压力。电阻式压カ传感器的工作原理为把压カ转换为电阻值变化，以此来测量压力。现有技术中，电容式压カ传感器和电阻式压カ传感器均単独使用，即使用单ー模式的压カ传感器，而单ー模式的压カ传感器存在压カ测试范围及测试精度的限制。另外，现有技术的压力传感器的制造方法有些与CMOSエ艺不能兼容，有些与CMOSエ艺的兼容度低。例如2003年11月5日授权公告的公告号为CN1126948C的中国专利公开的“压カ传感器”，其制造方法不能与CMOSエ艺兼容。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术的单ー模式的压カ传感器存在压カ测试范围及测试精度的限制，以及现有技术的压力传感器制造方法不能与CMOSエ艺兼容。为解决上述问题，本专利技术提供ー种复合式压カ传感器，包括基底，所述基底具有CMOS控制电路，位于所述CMOS控制电路上的第一互连结构和第二互连结构，所述第一互连结构、第二互连结构与所述CMOS控制电路电连接；位于所述基底上的电容式压カ传感器，与所述第一互连结构电连接；位于所述电容式压カ传感器上的电阻式压カ传感器，所述电阻式压カ传感器与所述第二互连结构电连接，所述电容式压カ传感器和电阻式压カ传感器之间为第一介质层；位于所述电阻式压カ传感器上的具有开ロ的第二介质层，所述开ロ定义出压カ感应区的位置。可选的，所述电阻式压カ传感器包括电阻线。可选的，所述第一介质层也覆盖所述基底，所述第一介质层具有开ロ，所述第一介质层的开ロ暴露出所述第二互连结构与电阻线电连接的位置；所述电阻线的一部分位于所述第一介质层的开ロ的侧壁和底部，与所述第二互连结构电连接。可选的，所述电阻线的材料为钛。可选的，所述电阻线呈多折线型。可选的，所述电容式压カ传感器包括位于所述基底上的第一电极，位于所述第一电极上方的第二电极，所述第一电极和第二电极之间为空腔；所述第二电极与所述第一互连结构电连接。可选的，所述第二电极包括与所述第一电极相对设置的顶板，位于所述顶板四周的侧壁，位于所述基底上与所述第一互连结构电连接的底板，所述顶板、侧壁、底板为一体结构。可选的，所述第二电极的材料为 锗硅。本专利技术还提供ー种形成复合式压カ传感器的方法，包括提供的基底，所述基底具有CMOS控制电路，位于所述CMOS控制电路上的第一互连结构和第二互连结构，所述第一互连结构、第二互连结构与所述CMOS控制电路电连接；在所述基底上形成第一导电层，图形化所述第一导电层形成第一电极；形成牺牲层，覆盖所述第一电极和基底，图形化所述牺牲层定义出第二电极的位置，且暴露出第一互连结构与第二电极电连接的位置；形成第二导电层，覆盖所述图形化后的牺牲层和基底，图形化所述第二导电层形成第二电极，第一电极和第二电极为电容式压カ传感器的两个极板；形成第一介质层，覆盖所述第一电极、第二电极和基底，图形化所述第一介质层，在第一介质层中形成开ロ，所述开ロ暴露出第二互连结构与电阻式压カ传感器电连接的位置；形成电阻层，覆盖所述第一介质层以及其开ロ的侧壁和底部，图形化所述电阻层形成电阻式压カ传感器的电阻线；在所述第二电极上形成开ロ，通过第二电极上的开ロ去除图形化后的牺牲层，在第一电极和第二电极之间形成空腔；形成第二介质层，覆盖所述电阻线，图形化所述第二介质层，在第二介质层中形成开ロ，定义出压カ感应区的位置。可选的，所述电阻层的材料为钛，所述第二电极的材料为锗硅。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本技术方案的压カ传感器将电容式压カ传感器和电阻式压カ传感器集成在具有CMOS控制电路的基底上，具体为电阻式压カ传感器位于电容式压カ传感器上，所述电容式压カ传感器和电阻式压カ传感器之间为第一介质层；电阻式压カ传感器上具有第二介质层，第二介质层具有定义压力感应区位置的开ロ ；电容式压カ传感器、电阻式压カ传感器分别与基底中的第一互连结构、第二互连结构电连接。其中，电容式压カ传感器的测试范围比电阻式压カ传感器的测试范国大；电阻式压カ传感器的灵敏度比较高，对较小的压カ具有很好的感测能力。在压カ比较大的情况下，压カ会使电容式传感器的电容以及电阻式压カ传感器的电阻均发生变化，该情况下，CMOS控制电路能够根据需要采用电容式传感器或电阻式传感器测量压力，还可以用两种传感器的测试结果相互验证；在压カ比较小的情况下，电容式传感器感测不到压力，压カ仅可以使电阻式压カ传感器的电阻发生变化，也就是说，在压カ较小的情况下只有电阻式压カ传感器可以感测到压力，仅能使用电阻式压カ传感器测量压力。基于以上机理，本技术方案的压カ传感器相对于现有技术单ー模式的压カ传感器可以提高压カ感测的精度，扩大压力感测的范围。在具体实施例中，电阻式压カ传感器包括电阻线，电阻线呈多折线型，相对于直线型的电阻线，増加了电阻线的长度，当电阻线在压カ的作用下发生形变时，形变的变化也相应较大，电阻值变化増大，因此可以提高电阻线感测压カ的灵敏度。本专利技术的形成复合式压カ传感的方法中，电容式压カ传感器的第一电极的材料为铝，第二电极的材料为锗硅，电阻式压カ传感器的电阻线为金属钛，因此第一电极、第二电极以及电阻线均可以使用半导体エ艺中的 沉积以及刻蚀的步骤形成，与CMOSエ艺兼容，因此，可以利用标准的CMOS制造エ艺实现CMOS控制电路与传感器的一体化。附图说明图I是本专利技术具体实施例的复合式压カ传感器的剖面结构示意图；图2为第一实施例的复合式压カ传感器中压カ感应区、顶板、电阻线三者的布局示意图；图3为第二实施例的复合式压カ传感器中压カ感应区、顶板、电阻线三者的布局示意图；图4为本专利技术具体实施例的复合式压カ传感器的形成方法的流程示意图；图5 图9为本专利技术具体实施例的复合式压カ传感器的形成方法的剖面结构示意图。具体实施例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。需要说明的是，本专利技术中的图示仅起示意作用，起到说明本专利技术的目的，并不对本专利技术的结构作限定。图I是本专利技术具体实施例的复合式压カ传感器的沿图2中a-a方向的剖面结构示意图，图2为第一实施例的复合式压カ传感器的顶面示意图，结合參考图I和图2，本专利技术的复合式压カ传感器，包括基底10，所述基底具有CMOS控制电路(图中未示出)，位于所述CMOS控制电路上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种复合式压カ传感器，其特征在于，包括 基底，所述基底具有CMOS控制电路，位于所述CMOS控制电路上的第一互连结构和第二互连结构，所述第一互连结构、第二互连结构与所述CMOS控制电路电连接； 位于所述基底上的电容式压カ传感器，与所述第一互连结构电连接； 位于所述电容式压カ传感器上的电阻式压カ传感器，所述电阻式压カ传感器与所述第ニ互连结构电连接，所述电容式压カ传感器和电阻式压カ传感器之间为第一介质层； 位于所述电阻式压カ传感器上的具有开ロ的第二介质层，所述开ロ定义出压カ感应区的位置。2.如权利要求I所述的复合式压カ传感器，其特征在于，所述电阻式压カ传感器包括电阻线。3.如权利要求2所述的复合式压カ传感器，其特征在干，所述第一介质层也覆盖所述基底，所述第一介质层具有开ロ，所述第一介质层的开ロ暴露出所述第二互连结构与电阻线电连接的位置； 所述电阻线的一部分位于所述第一介质层的开ロ的侧壁和底部，与所述第二互连结构电连接。4.如权利要求2所述的复合式压カ传感器，其特征在于，所述电阻线的材料为钛。5.如权利要求2所述的复合式压カ传感器，其特征在于，所述电阻线呈多折线型。6.如权利要求I所述的复合式压カ传感器，其特征在于，所述电容式压カ传感器包括位于所述基底上的第一电极，位于所述第一电极上方的第二电极，所述第一电极和第二电极之间为空腔； 所述第二电极与所述第一互连结构电连接。7.如权利要求6所述的复合式压カ传感器，其特征在于，所述第二电极包括与所述第ー电极相对设置的顶板...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志玮，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：