压力传感器的制备方法技术

本发明专利技术的压力传感器的制备方法，包括：提供半导体基板；在半导体基板表面形成压力感应层，压力感应层与半导体基板间形成空腔，空腔上的压力感应层中有第一开口；形成非晶碳层，非晶碳层覆盖压力感应层，填充部分第一开口；形成第一介质层，第一介质层覆盖非晶碳层，完全覆盖第一开口；刻蚀第一介质层，保留空腔边缘上的第一介质层；以第一介质层为掩膜刻蚀非晶碳层；形成保护层，保护层覆盖压力感应层和第一介质层；刻蚀保护层，去除第一介质层上的保护层，在保护层中形成第二开口，第二开口为压力传感器的压力传感区；去除第二开口中的非晶碳层和第一介质层。本发明专利技术中，避免压力感应层受到刻蚀的损伤，防止杂质进入空腔，提高压力传感器性能。

Method for preparing pressure sensor

Method for preparing pressure sensor of the invention provides a semiconductor substrate; forming a pressure sensitive layer on a semiconductor substrate surface, cavity formation pressure sensing layer and the semiconductor substrate, a pressure sensitive layer on a first opening in the cavity; the formation of amorphous carbon layer, amorphous carbon layer covering the pressure sensitive layer, filling the first part the opening; forming a first dielectric layer, a first dielectric layer covering the amorphous carbon layer, completely covers the first opening; etching the first dielectric layer, a first dielectric layer is retained on the edge of the cavity; with the first dielectric layer as mask etching of amorphous carbon layer; forming a protective layer, the protective layer covers the pressure sensitive layer and the first dielectric layer; etching the protective layer, remove the protective layer of the first dielectric layer, the second opening is formed in the protective layer, the second opening is a pressure sensing region of the pressure sensor; the removal in the second opening An amorphous carbon layer and a first dielectric layer. The invention avoids the damage of the pressure sensing layer by etching, prevents impurities from entering the cavity, and improves the performance of the pressure sensor.

【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接触电极之间的电容，以此来测量压力。现有的压力传感器结构如图1a所示，包括：半导体基底10，半导体基底10上具有互连层11和底部接触电极12，在半导体基底10上具有压力感应层20，压力感应层20为导电材料，压力感应层20与半导体基底10围成一个空腔50，使得底部接触电极20和位于底部接触电极12上方的压力感应层20构成一对电容，当压力作用在压力感应层20上，则压力感应层20像底部接触电极12靠近，从而电容的电容值发生变化，通过测量电容值的变化可以测得压力。如图1a所示，之后，需要在压力感应层20上形成刻蚀停止层50，并且，去除开口21上的刻蚀停止层50，以减小压力感应层20上的压力。之后，参考图1b所示，在压力感应层20上形成介质层40，介质层40中形成开口41，开口41作为压力传感器的感应区域。现有技术中的在去除刻蚀停止层50的步骤中通常会对空腔30内的器件造成损伤，从而严重影响形成的压力传感器的性能和成品率。
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，解决现有技术中对刻蚀停止层的刻蚀过程中对空腔以及压力感应层的损伤。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；在所述半导体基板表面形成一压力感应层，所述压力感应层与所述半导体基板之间形成一空腔，所述空腔上的所述压力感应层中具有至少一第一开口；形成一非晶碳层，所述非晶碳层覆盖所述压力感应层，并填充部分所述第一开口；形成一第一介质层，所述第一介质层覆盖所述非晶碳层，并完全覆盖所述第一开口；刻蚀所述第一介质层，保留所述空腔边缘上的所述第一介质层；以所述第一介质层为掩膜刻蚀所述非晶碳层；形成一保护层，所述保护层覆盖所述压力感应层以及所述第一介质层；刻蚀所述保护层，去除所述第一介质层上的所述保护层，在所述保护层中形成第二开口，所述第二开口作为压力传感器的压力传感区；去除所述第二开口中的所述非晶碳层和所述第一介质层。可选的，所述半导体基底包括具有控制电路的衬底以及层间介质层，所述层间介质层中形成有互连结构以及底部接触电极，所述压力感应层与所述互连结构电性连接，所述压力感应层与所述底部接触电极之间形成所述空腔。可选的，所述第一介质层的材料为硅氧氮化合物，硅氧氮化合物的厚度为可选的，刻蚀所述第一介质层的步骤包括：在所述第一介质层上形成图案化的光阻；采用等离子体刻蚀所述第一介质层，保留所述空腔边缘上的部分所述第一介质层。可选的，采用CF4等离子体刻蚀所述第一介质层。可选的，等离子体刻蚀所述第一介质层的同时，还刻蚀所述图案化的光阻，去除部分所述图案化的光阻。可选的，采用O2等离子体刻蚀所述非晶碳层，保留所述第一介质层下的所述非晶碳层。可选的，等离子体刻蚀所述非晶碳层的同时，还刻蚀所述图案化的光阻，并完全去除所述图案化的光阻。可选的，所述非晶碳层的厚度为可选的，采用等离子体干法刻蚀工艺去除所述第二开口中的所述第一介质层和所述非晶碳层。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：在所述压力传感器的制备方法中，先在压力感应层形成一非晶碳层，再在非晶碳层上形成一第一介质层，非晶碳层填充部分第一开口，而第一介质层完全覆盖住第一开口。在以图案化的光阻为掩膜，刻蚀第一介质层的过程中，非晶碳层保护压力感应层免受等离子体刻蚀的损伤。之后，以第一介质层为掩膜刻蚀非晶碳层的过程中，采用的氧气等离子体也不会对压力感应层造成损伤。此外，刻蚀非晶碳层的过程中，同时去除第一介质层上的图案化的光阻，免去了后续清洗图案化的光阻的过程，从而避免清洗溶液等杂质进行空腔。附图说明图1a为现有技术中为在压力感应层上形成刻蚀停止层的结构示意图；图1b为现有技术中压力传感器的结构示意图；图2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3至图10为本专利技术一实施例中压力传感器的制备方法中器件结构的示意图。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。现有技术中，参考图1a所示，在刻蚀压力感应层20上的保护层40，形成压力感应区，即开口41的时候，刻蚀停止层50通常采用氧化硅，在用干法刻蚀去除氧化硅的过程中，刻蚀氧化硅的等离子体同时会损伤压力感应层20。专利技术人经过试验，采用非晶碳作为刻蚀停止层，在非晶碳上形成光阻掩膜(图中未示出)，刻蚀压力感应区之外的非晶碳层。然而，由于非晶碳的封孔能力差，不能将压力感应层20中的开口21完全密封住，使得光阻掩膜会进入空腔30。并且，在后续去除光阻掩膜的过中，如果采用湿法刻蚀溶液清洗光阻掩膜时，则溶液容易进入空腔30。而干法去除光阻掩膜时，会同时去除非晶碳层，影响后续保护层的刻蚀工艺。因此，当采用氧化硅或者非晶碳作为刻蚀停止层时，都会对压力感应层20或者空腔30产生影响，从而严重影响形成的压力传感器的性能和成品率。本专利技术的核心思想在于利用非晶碳层和第一介质层的复合层作为刻蚀停止层，在以图案化的光阻为掩膜，刻蚀第一介质层的过程中，非晶碳层保护压力感应层免受等离子体刻蚀的损伤。之后，以第一介质层为掩膜刻蚀非晶碳层的过程中，采用的氧气等离子体也不会对压力感应层造成损伤。此外，刻蚀非晶碳层的过程中，同时去除第一介质层上的图案化的光阻，免去了后续清洗图案化的光阻的过程，从而避免清洗溶液等杂质进行空腔。并且在刻蚀保护层形成第二开口的压力感应区之后，利用等离子体工艺刻蚀去除刻蚀停止层，也不会损伤压力感应层。根据上述核心思想，本专利技术提供的探测传感器的制备方法的流程图如图2所示，具体包括如下步骤本文档来自技高网...

【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；在所述半导体基板表面形成一压力感应层，所述压力感应层与所述半导体基板之间形成一空腔，所述空腔上的所述压力感应层中具有至少一第一开口；形成一非晶碳层，所述非晶碳层覆盖所述压力感应层，并填充部分所述第一开口；形成一第一介质层，所述第一介质层覆盖所述非晶碳层，并完全覆盖所述第一开口；刻蚀所述第一介质层，保留所述空腔边缘上的所述第一介质层；以所述第一介质层为掩膜刻蚀所述非晶碳层；形成一保护层，所述保护层覆盖所述压力感应层以及所述第一介质层；刻蚀所述保护层，去除所述第一介质层上的所述保护层，在所述保护层中形成第二开口，所述第二开口作为压力传感器的压力传感区；去除所述第二开口中的所述非晶碳层和所述第一介质层。

【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；在所述半导体基板表面形成一压力感应层，所述压力感应层与所述半导体基板之间形成一空腔，所述空腔上的所述压力感应层中具有至少一第一开口；形成一非晶碳层，所述非晶碳层覆盖所述压力感应层，并填充部分所述第一开口；形成一第一介质层，所述第一介质层覆盖所述非晶碳层，并完全覆盖所述第一开口；刻蚀所述第一介质层，保留所述空腔边缘上的所述第一介质层；以所述第一介质层为掩膜刻蚀所述非晶碳层；形成一保护层，所述保护层覆盖所述压力感应层以及所述第一介质层；刻蚀所述保护层，去除所述第一介质层上的所述保护层，在所述保护层中形成第二开口，所述第二开口作为压力传感器的压力传感区；去除所述第二开口中的所述非晶碳层和所述第一介质层。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，所述半导体基底包括具有控制电路的衬底以及层间介质层，所述层间介质层中形成有互连结构以及底部接触电极，所述压力感应层与所述互连结构电性连接，所述压力感应层与所述底部接触电极之间形成所述空腔。3.如权利要求1所述的压力传感器的制备方法，其特征...

【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