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，其中，压力传感器包括：衬底，所述衬底具有器件区，所述衬底表面具有第一介质层，所述第一介质层表面具有第一电极层；位于第一电极层表面的第二介质层，所述器件区的第二介质层具有若干第一开口；位于所述第一开口的侧壁表面的导电侧墙；位于第二介质层表面和第一开口内的第二电极层，所述第二电极层与第二介质层表面、导电侧墙表面和第一开口的底部表面之间具有空腔；位于第二电极层和第二介质层表面的第三介质层，所述第三介质层内具有暴露出器件区的第二电极层表面的第二开口。所述压力传感器的灵敏度得到提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种。
技术介绍
微机电系统(Micro-ElectroMechanical System,简称MEMS)是一种获取信息、处理信息和执行操作的集成器件。微机电系统中的传感器能够接收压力、位置、速度、加速度、磁场、温度或湿度等外部信息，并将所获得的外部信息转换成电信号，以便于在微机电系统中进行处理。压力传感器即是一种将压力转换为电信号的转换器件。 电容式压力传感器是现有压力传感器中的一种，请参考图1，是现有技术的一种电容式压力传感器的剖面结构示意图，包括:衬底100，所述衬底100包括:半导体基底、位于半导体基底表面的半导体器件(例如CMOS器件)、电连接所述半导体器件的电互连结构、以及电隔离半导体器件和电互连结构的介质层；位于衬底100表面的第一电极层101，所述第一电极层101能够通过衬底100内的电互连结构与衬底100内的半导体器件电连接；位于衬底100和第一电极层101表面的第二电极层102，且所述第一电极层101和第二电极层102之间具有空腔103，所述空腔103使第一电极层101和第二电极层102电隔离；位于第二电极层102表面的绝缘层104，所述绝缘层104暴露出部分第二电极层102。 所述第一电极层101、第二电极层102以及空腔103构成电容结构，当所述第二电极层102在受到压力时，所述第二电极层102发生形变，导致所述第一电极层101和第二电极层102之间的距离发生变化，造成所述电容结构的电容值发生改变。由于所述第二电极层102受到的压力与所述电容结构的电容值相对应，因此能够将第二电极层102受到的压力转化为所述电容结构输出的电信号。 然而，现有的压力传感器灵敏度有限，无法适应技术发展的需求。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，提高压力传感器的灵敏度。 为解决上述问题，本专利技术提供一种压力传感器的形成方法，包括:衬底，所述衬底具有器件区，所述衬底表面具有第一介质层，所述第一介质层表面具有第一电极层；位于第一电极层表面的第二介质层，所述器件区的第二介质层具有若干第一开口 ；位于所述第一开口的侧壁表面的导电侧墙，所述导电侧墙与第一电极层连接；位于第二介质层表面和第一开口内的第二电极层，所述第二电极层与第二介质层表面、导电侧墙表面和第一开口的底部表面之间具有空腔；位于第二电极层表面的第三介质层，所述第三介质层内具有暴露出器件区的第二电极层表面的第二开口。 可选的，所述若干第一开口位于第二介质层表面的图形为若干同心圆环形、若干同心方环形或若干同心多边环形。 可选的，所述若干第一开口位于第二介质层表面的图形为若干平行排列的条形。 可选的，所述衬底还包括外围区，所述外围区包围所述器件区，所述第二电极层还位于外围区的第二介质层表面，外围区的第二电极层支撑器件区的第二电极层，使器件区的第二电极层与第二介质层表面、导电侧墙表面和第一开口的底部表面之间构成空腔。 可选的,所述第一开口底部暴露出第一介质层,或者所述第一开口底部暴露出第一电极层。 可选的，还包括:位于第二电极层表面的第四介质层，所述第三介质层位于所述第四介质层表面，所述第二开口暴露出第四介质层表面，且所述第四介质层的材料与第三介质层的材料不同。 可选的，还包括:位于第三介质层内的第二导电插塞，所述第二导电插塞与第二电极层电连接；位于第三介质层和第二介质层内的第一导电插塞，所述第一导电插塞与第一电极层电连接。 可选的，所述衬底内具有半导体器件、以及用于电连接所述半导体器件的电互连结构。 可选的，所述第一电极层与所述电互连结构电连接。 可选的，所述半导体器件为CMOS器件。 可选的，所述第一电极层的材料包括:氮化钛、钛、氮化钽、钽、钨、碳化钛、碳化钽、镧、铝和铜中的一种或多种；所述第二电极层或导电侧墙的材料包括:氮化钛、钛、氮化钽、组、鹤、碳化钦、碳化组和俩中的一种或多种。 可选的，所述第一介质层、第二介质层或第三介质层的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅或低K材料。 相应的，本专利技术还提供一种形成上述任一项所述的压力传感器的方法，包括:提供衬底，所述衬底具有器件区，所述衬底表面具有第一介质层，所述第一介质层表面具有第一电极层，所述第一电极层表面具有第二介质层；刻蚀器件区的第二介质层直至暴露出第一电极层，在第二介质层内形成若干第一开口 ；在所述第一开口的侧壁表面形成导电侧墙，所述导电侧墙与第一电极层连接；在第二介质层表面、导电侧墙表面和第一开口的底部表面形成牺牲层；在所述牺牲层表面形成第二电极层，所述第二电极层暴露出部分牺牲层表面；去除器件区的牺牲层，在所述第二电极层与第二介质层表面、导电侧墙表面和第一开口的底部表面之间形成空腔；在去除牺牲层之后，在第二电极层表面形成第三介质层，所述第三介质层内具有暴露出器件区的第二电极层表面的第二开口。 可选的，所述衬底还包括外围区，所述外围区包围所述器件区，在形成第二电极层之前，去除外围区的第二介质层表面的牺牲层，所述第二电极层形成于外围区的第二介质层表面、牺牲层的侧壁和顶部表面。 可选的，还包括:在形成导电侧墙之后，形成牺牲层之前，以第二介质层和导电侧墙为掩膜，刻蚀第一开口底部的第一电极层直至暴露出第一介质层为止。 可选的，还包括:在形成导电侧墙之前，刻蚀第一开口底部的第一电极层，直至暴露出第一介质层为止。 可选的，去除器件区的牺牲层的工艺为各向同性的刻蚀工艺。 可选的，所述牺牲层的材料为碳基聚合物、多晶硅、无定形硅、硅锗或无定形碳。 可选的，所述第三介质层和第二开口的形成方法包括:在第二电极层和第一介质层表面沉积第三介质层；刻蚀器件区的第三介质层，直至暴露出第二电极层表面为止，形成第二开口。 可选的，所述第三介质层的沉积工艺为等离子体增强化学气相沉积工艺或高密度等离子体化学气相沉积工艺。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点: 所述导电侧墙、第二电极层以及所述空腔构成电容结构；其中，所述导电侧墙位于若干第一开口的侧壁表面，并且若干第一开口内的导电侧墙通过第一电极层电连接，所述导电侧墙作为所述电容结构的一层电极；第二电极层作为所述电容结构的另一层电极；而所述第二电极层与所述导电侧墙之间的空腔即作为所述电容结构两层电极之间的介质。所述导电侧墙位于第一开口的侧壁表面，第二侧墙位于导电侧墙和第一开口底部表面，所述导电侧墙和第二电极之间的重叠面积大于器件区的面积；由于所述电容结构的电容值与导电侧墙和第二电极之间的重叠面积成正比，因此所述电容结构的电容值增大，位于器件区的电容结构电容值免受器件区面积的限制。当第二电极层受到压力而发生形变时，由于所述电容结构的电容值较大，使所述电容结构的电容值的变化量也相应增大，因此所述压力传感器的灵敏度得到提高。 进一步，所述若干第一开口位于第二介质层表面的图形为若干同心的环形，能够在器件区的有限范围内进一步使所述导电侧墙和第二介质层之间的重叠面积增大，从而提高压力传感器的灵敏度；而且，由于所述第二电极层位于第二介质层表面和第一开口内，所述第二电极层具有向第一开口内延伸的凹槽，当若干第一开口位于第二介质层表面的图形为若干同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器，其特征在于，包括：衬底，所述衬底具有器件区，所述衬底表面具有第一介质层，所述第一介质层表面具有第一电极层；位于第一电极层表面的第二介质层，所述器件区的第二介质层具有若干第一开口；位于所述第一开口的侧壁表面的导电侧墙，所述导电侧墙与第一电极层连接；位于第二介质层表面和第一开口内的第二电极层，所述第二电极层与第二介质层表面、导电侧墙表面和第一开口的底部表面之间具有空腔；位于第二电极层表面的第三介质层，所述第三介质层内具有暴露出器件区的第二电极层表面的第二开口。

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器，其特征在于，包括: 衬底，所述衬底具有器件区，所述衬底表面具有第一介质层，所述第一介质层表面具有第一电极层； 位于第一电极层表面的第二介质层，所述器件区的第二介质层具有若干第一开口 ； 位于所述第一开口的侧壁表面的导电侧墙，所述导电侧墙与第一电极层连接； 位于第二介质层表面和第一开口内的第二电极层，所述第二电极层与第二介质层表面、导电侧墙表面和第一开口的底部表面之间具有空腔； 位于第二电极层表面的第三介质层，所述第三介质层内具有暴露出器件区的第二电极层表面的第二开口。2.如权利要求1所述压力传感器，其特征在于，所述若干第一开口位于第二介质层表面的图形为若干同心圆环形、若干同心方环形或若干同心多边环形。3.如权利要求1所述压力传感器，其特征在于，所述若干第一开口位于第二介质层表面的图形为若干平行排列的条形。4.如权利要求1所述压力传感器，其特征在于，所述衬底还包括外围区，所述外围区包围所述器件区，所述第二电极层还位于外围区的第二介质层表面，外围区的第二电极层支撑器件区的第二电极层，使器件区的第二电极层与第二介质层表面、导电侧墙表面和第一开口的底部表面之间构成空腔。5.如权利要求1所述压力传感器，其特征在于，所述第一开口底部暴露出第一介质层，或者所述第一开口底部暴露出第一电极层。6.如权利要求1所述压力传感器，其特征在于，还包括:位于第二电极层表面的第四介质层，所述第三介质层位于所述第四介质层表面，所述第二开口暴露出第四介质层表面，且所述第四介质层的材料与第三介质层的材料不同。7.如权利要求1所述压力传感器，其特征在于，还包括:位于第三介质层内的第二导电插塞，所述第二导电插塞与第二电极层电连接；位于第三介质层和第二介质层内的第一导电插塞，所述第一导电插塞与第一电极层电连接。8.如权利要求1所述压力传感器，其特征在于，所述衬底内具有半导体器件、以及用于电连接所述半导体器件的电互连结构。9.如权利要求8所述压力传感器，其特征在于，所述第一电极层与所述电互连结构电连接。10.如权利要求8所述压力传感器，其特征在于，所述半导体器件为CMOS器件。11.如权利要求1所述压力传感器，其特征在于，所述第一电极层的材料包括:氮化钛、钛、氮化钽、钽、钨、碳化钛、碳化钽、镧、铝和铜中的一种或多种；所述第二电极层或导电侧墙的材料包括:氣化钦、钦、氣化组、组、鹤、碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪中山，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31