压力传感器的制备方法技术

本发明专利技术揭示一种压力传感器的制备方法，包括：提供半导体基板，半导体基板包括互连电路和底部接触电极，半导体基板表面具有覆盖互连结构的上层金属层的层间介质层；形成牺牲层，牺牲层覆盖底部接触电极及部分层间介质层；形成压力感应层，压力感应层覆盖牺牲层以及剩余的层间介质层；刻蚀压力感应层以及层间介质层，暴露至少部分上层金属层，且暴露至少部分压力感应层的底壁；形成连接结构，连接结构覆盖暴露的上层金属层以及暴露的压力感应层的底壁。本发明专利技术中，通过连接结构实现压力感应层与上层金属层之间的电性连接，并且，压力感应层与连接结构、上层金属层之间均不会形成合金，提高了压力传感器的阻值均匀性。

【技术实现步骤摘要】
压力传感器的制备方法
本专利技术涉及微机电系统
，特别是涉及一种压力传感器的制备方法。
技术介绍
微机电系统(MicroelectroMechanicalSystems，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微机电系统。根据工作原理的不同其可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压力感应层和底部接触电极之间的电容，以此来测量压力。然而，现有技术的压力传感器中，压力感应层的接触不好，导致压力传感器的导电性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种压力传感器的制备方法，解决现有技术中压力感应层接触不好的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种压力传感器的制备方法，包括：提供一半导体基板，所述半导体基板中形成有互连结构和底部接触电极，所述半导体基板表面具有覆盖所述互连结构的上层金属层的层间介质层，且所述底部接触电极暴露在所述层间介质层之外；形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述底部接触电极及部分所述层间介质层；形成压力感应层，所述压力感应层覆盖所述牺牲层及剩余的层间介质层，所述压力感应层包括顶壁、底壁和侧壁，所述顶壁位于所述牺牲层上，所述侧壁围绕在所述牺牲层的周围，所述底壁位于所述层间介质层上；刻蚀所述底壁以及所述层间介质层，以暴露至少部分所述上层金属层，且暴露至少部分所述底壁；以及形成连接结构，所述连接结构覆盖暴露的上层金属层以及暴露的压力感应层。进一步的，刻蚀所述底壁以及所述层间介质层的步骤包括：在压力感应层上形成刻蚀停止层，使其暴露部分所述压力感应层的底壁；刻蚀所述底壁以及所述层间介质层，暴露至少部分所述上层金属层。进一步的，形成所述连接结构的步骤包括：沉积连接金属层，所述连接金属层覆盖暴露的所述上层金属层、暴露的所述压力感应层的底壁以及所述刻蚀停止层；刻蚀所述连接金属层，去除所述刻蚀停止层上的所述连接金属层；去除所述刻蚀停止层，形成所述连接结构。进一步的，所述刻蚀停止层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一种或其任意组合，采用化学气相沉积工艺形成所述刻蚀停止层，化学气相沉积工艺采用的温度为400℃～500℃。进一步的，所述刻蚀停止层的厚度为200nm～300nm。进一步的，所述连接结构的材料为金属铝、钛、氮化钛中的一种或其任意组合，所述连接结构的形成温度低于所述压力感应层与所述连接结构之间形成合金的温度。进一步的，采用物理气相沉积工艺形成所述连接结构，物理气相沉积工艺采用的温度为250℃～300℃。进一步的，所述压力感应层的材料为锗化硅，采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成锗化硅，等离子体增强化学气相沉积工艺的温度为400℃～450℃。进一步的，所述上层金属层的材料为金属铝、钛、氮化钛中的一种或者其任意组合。进一步的，所述牺牲层的材料为非晶碳，采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述牺牲层，等离子体增强化学气相沉积工艺采用的温度为400℃～500℃。与现有技术相比，本专利技术提供的压力传感器的制备方法具有以下优点：本专利技术的压力传感器的制备方法中，在暴露出的上层金属层与暴露出的压力感应层的底壁上形成连接结构，通过连接结构实现压力感应层与上层金属层之间的电性连接。压力感应层与上层金属层、连接结构之间均不会形成合金，从而解决现有技术中压力感应层与上层金属层之间的阻值不均匀的问题，提高了压力传感器的性能。附图说明图1为本专利技术一实施例中压力传感器的制备方法的流程图；图2至图10为本专利技术一实施例中压力传感器的制备过程中器件结构的剖面示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的压力传感器的制备方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。目前，压力传感器中的压力感应层需要与衬底中的互连结构电性连接，然而，专利技术人发现，制备压力感应层与互连结构的金属之间易形成合金，并且，形成的合金分布不均匀，从而降低了压力感应层与互连结构之间的阻值均匀性，影响了压力传感器的性能。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种压力传感器的制备方法，在所述压力传感器的制备方法中，先不去除上层金属层上的层间介质层，直接沉积压力感应层，层间介质层将压力感应层与上层金属层隔绝，避免压力感应层与上层金属层之间形成合金。之后，刻蚀压力感应层以及层间介质层，暴露出部分上层金属层以及部分压力感应层的底壁。接着，在暴露出的上层金属层与压力感应层上形成连接结构，通过连接结构实现压力感应层与上层金属层之间的电性连接。连接结构的形成温度低于压力感应层与连接结构之间形成合金的温度。由此，压力感应层与上层金属层、连接结构之间均不会形成合金，解决了现有技术中压力感应层与上层金属层之间的阻值不均匀的问题，提高了压力传感器的性能。参考图1所示，本专利技术的压力传感器的制备方法具体包括如下步骤：步骤S11，提供一半导体基板，所述半导体基板中形成有互连结构和底部接触电极，所述半导体基板表面具有覆盖所述互连结构的上层金属层的层间介质层，且所述底部接触电极暴露在所述层间介质层之外；步骤S12，形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述底部接触电极及部分所述层间介质层；步骤S13，形成压力感应层，所述压力感应层覆盖所述牺牲层及剩余的层间介质层，所述压力感应层包括顶壁、底壁和侧壁，所述顶壁位于所述牺牲层上，所述侧壁围绕在所述牺牲层的周围，所述底壁位于所述层间介质层上；步骤S14，刻蚀所述底壁以及所述层间介质层，以暴露至少部分所述上层金属层，且暴露至少部分所述底壁；以及步骤S15，形成连接结构，所述连接结构覆盖暴露的上层金属层以及暴露的压力感应层。图2至图10为本专利技术一实施例中压力传感器制备过程中器件结构的剖面示意图，以下结合图2至图10更详细的说明本专利技术的探测传感器及其制备方法。首先，进行步骤S11，参考图2所示，提供一半导体基板10。半导体基板10可以包括单晶的硅基底、锗硅基底、锗基底或本领域技术人员公知的其它半导体材料制成的基底，并且可以在基底上外延生长有多晶硅、锗或者锗硅材料，也可以外延本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器的制备方法，其特征在于，包括：提供一半导体基板，所述半导体基板中形成有互连结构和底部接触电极，所述半导体基板表面具有层间介质层，所述层间介质层覆盖所述互连结构的上层金属层，且所述底部接触电极暴露在所述层间介质层之外；形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述底部接触电极及部分所述层间介质层；形成压力感应层，所述压力感应层覆盖所述牺牲层及剩余的层间介质层，所述压力感应层包括顶壁、底壁和侧壁，所述顶壁位于所述牺牲层上，所述侧壁围绕在所述牺牲层的周围，所述底壁位于所述层间介质层上；刻蚀所述底壁以及所述层间介质层，以暴露至少部分所述上层金属层，且暴露至少部分所述底壁；以及形成连接结构，所述连接结构覆盖暴露的上层金属层以及暴露的压力感应层。

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器的制备方法，其特征在于，包括：提供一半导体基板，所述半导体基板中形成有互连结构和底部接触电极，所述半导体基板表面具有层间介质层，所述层间介质层覆盖所述互连结构的上层金属层，且所述底部接触电极暴露在所述层间介质层之外；形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述底部接触电极及部分所述层间介质层；形成压力感应层，所述压力感应层覆盖所述牺牲层及剩余的层间介质层，所述压力感应层包括顶壁、底壁和侧壁，所述顶壁位于所述牺牲层上，所述侧壁围绕在所述牺牲层的周围，所述底壁位于所述层间介质层上；刻蚀所述底壁以及所述层间介质层，以暴露至少部分所述上层金属层，且暴露至少部分所述底壁；以及形成连接结构，所述连接结构覆盖暴露的上层金属层以及暴露的压力感应层。2.如权利要求1所述的压力传感器的制备方法，其特征在于，刻蚀所述底壁以及所述层间介质层的步骤包括：在压力感应层上形成刻蚀停止层，使其暴露部分所述压力感应层的底壁；刻蚀所述底壁以及所述层间介质层，暴露至少部分所述上层金属层。3.如权利要求2所述的压力传感器的制备方法，其特征在于，形成所述连接结构的步骤包括：沉积连接金属层，所述连接金属层覆盖暴露的所述上层金属层、暴露的所述压力感应层的底壁以及所述刻蚀停止层；刻蚀所述连接金属层，去除所述刻蚀停止层上的所述连接金属层；去除所述刻蚀停止层，形成所述连接结构。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘孟彬，毛剑宏，杨天伦，
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：上海,31