压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术揭示了一种压力传感器及其制备方法，所述压力传感器，包括参考电容和感应电容，所述参考电容和所述感应电容在所述半导体基板上阵列分布；在所述参考电容的位置，所述压力感应层包括顶壁、底壁、侧壁及插塞结构，所述顶壁、底壁、侧壁和半导体基板围成一空腔，所述空腔的顶壁和所述底部接触电极相对；所述插塞结构位于所述空腔内，支撑在所述半导体基板和压力感应层的顶壁之间，所述每一个所述参考电容和所述感应电容的压力感应层的顶壁上包括具有环状沟槽的保护层，与现有技术相比，新的参考电容结构既避免了参考电容和感应电容在感应窗口的结构差异，又通过在参考电容感应窗口下面做个支撑结构，避免参考电容对外界气压响应，进一步的提高了器件的性能。

【技术实现步骤摘要】
压力传感器及其制备方法
本专利技术涉及微机电系统
，特别是涉及一种压力传感器及其制备方法。
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，基于CMOS上集成电容式压力传感器，是在CMOS制作完成后通过表面工艺集成传感器。电容式压力传感器是根据惠斯通电桥原理，由参考电容和感应电容两部分组成。感应电容比参考电容多了一个窗口来感应外界气压，随着气压变化，感应电容通过上下极板间距的变化实现电容改变，而参考电容不会随气压变化。最后通过感应电容和参考电容的对比实现气压输出，参考电容的使用有效提高了气压测量精度。但是，由于参考电容比感应电容少开槽感应窗口，这个结构差异使得影响了器件性能的进一步提高。
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及其制备方法，解决现有技术中压力感应层电学特性不好的问题。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：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，所述半导体基板的表面暴露互连结构的上层电极、底部接触电极以及绝缘层；形成牺牲层，在形成参考电容的位置，所述牺牲层包括覆盖所述底部接触电极的间隔排列的柱状或者环状结构，所述牺牲层的不同结构之间具有间隙，在形成感应电容的位置，所述牺牲层包括覆盖底部接触电极的块状结构；形成压力感应层，所述压力感应层覆盖所述牺牲层、互连结构的上层电极及剩余的半导体基板表面，在所述参考电容的位置，所述压力感应层包括顶壁、底壁、侧壁及插塞结构，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，所述底壁位于所述互连结构的上层电极上，所述插塞结构位于牺牲层的间隙处，在所述感应电容的位置，所述压力感应层包括顶壁、底壁、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，所述底壁位于所述互连结构的上层电极上；刻蚀部分压力感应层，在部分压力感应层的顶壁上形成暴露牺牲层的开口，利用所述开口去除牺牲层形成空腔，从而形成感应电容和参考电容；在所述压力感应层上形成保护层，刻蚀每一个所述感应电容和参考电容上的保护层，在所述压力感应层的顶壁上形成环状沟槽。优选的，所述在形成参考电容的位置形成的牺牲层的结构为对应在所述底部接触电极上的环状结构，以及包围在环状中间和所述环状结构具有间隙的柱状结构。优选的，所述柱状结构可以为对应底部接触电极中心的一个或者均匀间隔的多个。优选的，所述在形成参考电容的位置形成的牺牲层的结构包括对应于底部接触电极上的块状结构，以及位于所述块状牺牲层外围，且和块状牺牲层具有间隙的环状或者柱状结构。优选的，所述感应电容和所述参考电容的牺牲层在同一淀积工艺中形成；所述感应电容和所述参考电容的压力感应层在同一淀积步骤中形成；所述感应电容和所述参考电容的去除牺牲层的步骤在同一工艺中形成；所述感应电容和所述参考电容的形成保护层的步骤在同一工艺中形成。另外，本专利技术还公开了一种压力传感器，包括参考电容和感应电容，包括一半导体基板，所述半导体基板中形成有多个互连结构和多个底部接触电极，每一个底部接触电极对应一个参考电容或者感应电容，所述半导体基板的表面暴露互连结构的上层电极、底部接触电极以及绝缘层；所述参考电容和所述感应电容在所述半导体基板上阵列分布；在所述参考电容的位置，所述压力感应层包括顶壁、底壁、侧壁及插塞结构，所述顶壁、底壁、侧壁和半导体基板围成一空腔，所述空腔的顶壁和所述底部接触电极相对；所述插塞结构位于所述空腔内，支撑在所述半导体基板和压力感应层的顶壁之间；所述感应电容的位置，所述压力感应层包括顶壁、底壁和侧壁，所述顶壁、底壁、侧壁和半导体基板围成一空腔，所述空腔的顶壁和所述底部接触电极相对；所述每一个所述参考电容和所述感应电容的压力感应层的顶壁上包括具有环状沟槽的保护层。优选的，所述在形成参考电容的位置的插塞结构为位于所述空腔内的，对应在所述底部接触电极上的柱状结构。优选的，所述柱状结构可以为对应底部接触电极中心的一个或者均匀间隔的多个。优选的，在形成参考电容的位置的插塞结构为位于所述空腔内的，对应在底部接触电极外围的环状或者柱状结构。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：新的参考电容结构既避免了参考电容和感应电容在感应窗口的结构差异，又通过在参考电容感应窗口下面做个支撑结构，避免参考电容对外界气压响应。进一步的提高了器件的性能。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7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。具体实施方式现有技术的压力传感器中，基于CMOS上集成电容式压力传感器，是在CMOS制作完成后通过表面工艺集成传感器。电容式压力传感器是根据惠斯通电桥原理，由参考电容和感应电容两部分组成。感应电容比参考电容多了一个窗口来感应外界气压，随着气压变化，感应电容通过上下极板间距的变化实现电容改变，而参考电容不会随气压变化。最后通过感应电容和参考电容的对比实现气压输出，参考电容的使用有效提高了气压测量精度。但是由于比感应电容少开槽感应窗口，这个结构差异使得影响了器件性能的进一步提高。专利技术人经过研究发现由于参考电容比感应电容少开槽感应窗口，因此在受到温度影响及应力影响时参考电容和感应电容的变化就不一致，从而使得压力传感器的精确性较差，考虑到该原因，专利技术人因此对参考电容的结构做出了改进，对保护层也进行了开槽，使其接近感应电容，但开槽的话如果压力感应层包围的空腔内没有支撑就会引起参考电容随压力的变化，因此专利技术人进一步对结构进行了改进。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多个互连结构和多个底部接触电极，每一个底部接触电极对应一个参考电容或者感应电容，所述半导体基板的表面暴露互连结构的上层电极、底部接触电极以及绝缘层；形成牺牲层，在形成参考电容的位置，所述牺牲层包括覆盖所述底部接触电极的间隔排列的柱状或者环状结构，所述牺牲层的不同结构之间具有间隙，在形成感应电容的位置，所述牺牲层包括覆盖底部接触电极的块状结构；形成压力感应层，所述压力感应层覆盖所述牺牲层、互连结构的上层电极及剩余的半导体基板表面，在所述参考电容的位置，所述压力感应层包括顶壁、底壁、侧壁及插塞结构，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，所述底壁位于所述互连结构的上层电极上，所述插塞结构位于牺牲层的间隙处，在所述感应电容的位置，所述压力感应层包括顶壁、底壁、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，所述底壁位于所述互连结构的上层电极上；刻蚀部分压力感应层，在部分压力感应层的顶壁上形成暴露牺牲层的开口，利用所述开口去除牺牲层形成空腔，从而形成感应电容和参考电容；在所述压力感应层上形成保护层，刻蚀每一个所述感应电容和参考电容上的保护层，在所述压力感应层的顶壁上形成环状沟槽。...

【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多个互连结构和多个底部接触电极，每一个底部接触电极对应一个参考电容或者感应电容，所述半导体基板的表面暴露互连结构的上层电极、底部接触电极以及绝缘层；形成牺牲层，在形成参考电容的位置，所述牺牲层包括覆盖所述底部接触电极的间隔排列的柱状或者环状结构，所述牺牲层的不同结构之间具有间隙，在形成感应电容的位置，所述牺牲层包括覆盖底部接触电极的块状结构；形成压力感应层，所述压力感应层覆盖所述牺牲层、互连结构的上层电极及剩余的半导体基板表面，在所述参考电容的位置，所述压力感应层包括顶壁、底壁、侧壁及插塞结构，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，所述底壁位于所述互连结构的上层电极上，所述插塞结构位于牺牲层的间隙处，在所述感应电容的位置，所述压力感应层包括顶壁、底壁、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，所述底壁位于所述互连结构的上层电极上；刻蚀部分压力感应层，在部分压力感应层的顶壁上形成暴露牺牲层的开口，利用所述开口去除牺牲层形成空腔，从而形成感应电容和参考电容；在所述压力感应层上形成保护层，刻蚀每一个所述感应电容和参考电容上的保护层，在所述压力感应层的顶壁上形成环状沟槽。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，所述在形成参考电容的位置形成的牺牲层的结构为对应在所述底部接触电极上的环状结构，以及包围在环状中间和所述环状结构具有间隙的柱状结构。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，所述柱状结构可以为对应底部接触电极中心的一个或者均匀间隔的多个。4.如权利要求1所述的压力传感器的制备方法，其特征在于，所述在形成参考电容的位置形成的牺牲层的结构包括对...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘孟彬，毛剑宏，
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