一种单芯片微机电系统及其制备方法技术方案

本发明专利技术涉及一种单芯片微机电系统及其制备方法，所述方法制备得到的单芯片微机电系统，所述单芯片微机电系统中在一个芯片上同时包括压力传感器和加速度传感器。本发明专利技术为了解决现有技术中存在的问题，将两种芯片的工艺流程整合在一起，利用工艺整合将加速度传感器和电容式压力传感器放在一颗芯片里，并且有结构共用，结构共用部分包括去除牺牲层形成的空腔、质量块材料、空腔上导电材料等，一次流片就可以得到同时具有加速度传感器和电容式压力传感器，极大地降低了成本，而且芯片整合会带来电路板面积的变小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，具体地，本专利技术涉及。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展,在传感器(mot1n sensor)类产品的市场上,智能手机、集成CMOS和微电子机械系统(MEMS)器件日益成为最主流、最先进的技术，并且随着技术的更新，这类传动传感器产品的发展方向是规模更小的尺寸，高质量的电学性能和更低的损耗。微电子机械系统(MEMS)在体积、功耗、重量以及价格方面具有十分明显的优势，至今已经开发出多种不同的传感器，例如压力传感器、加速度传感器、惯性传感器以及其他的传感器。随着技术的不断发展，各种集成电路的集成度不断提高，对于器件的尺寸要求也越来越小，例如在智能手机中，智能手机功能越来越丰富，所需传感器也越来越多，而PCB面积有限，过多的传感器芯片必然占用很多面积，导致电路板尺寸变大，相应手机也变得较笨重。现有技术的智能手机中往往包含多个传感器，例如是加速度和气压计等传感器，但是所述加速度和气压计传感器两颗芯片分别贴装在PCB板上，这样两颗芯片需要分别封装，而且占PCB板面积，使得手机也尺寸变大变得较笨重。现有技术中还没有把两种传感器或者两种以上的传感器做成一颗芯片，造成封装成本很高，而且芯片面积也很大，不能满足现在对于小、灵、巧的需求，因此需要对器件中传感器的制备方法作进一步的改进，以便消除上述问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在【具体实施方式】部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。本专利技术为了克服目前存在问题，提供了一种单芯片微机电系统的制备方法，包括:提供基底，所述基底中形成有压力传感器底部电极以及彼此隔离的加速度传感器第一电极和第二电极；沉积牺牲材料层并图案化，以在所述压力传感器底部电极上形成压力传感器牺牲材料层，同时在所述加速度传感器第一电极和第二电极之间的基底上形成加速度传感器牺牲材料层；沉积第一导电材料层并图案化，以分别覆盖所述压力传感器牺牲材料层和所述加速度传感器牺牲材料层；蚀刻所述压力传感器牺牲材料层上方的第一导电材料层，以形成第一开口，露出所述压力传感器牺牲材料层；去除所述压力传感器牺牲材料层，以形成压力传感器空腔；在所述基底上沉积质量块材料层，以填充所述第一开口，并覆盖所述第一导电材料层；图案化所述加速度传感器牺牲材料层上方的所述质量块材料层以及所述第一导电材料层，以形成第二开口，露出所述加速度传感器牺牲材料层；在所述第二开口的侧壁上形成第二导电材料层；去除所述加速度传感器牺牲材料层，以形成加速度传感器空腔；图案化所述压力传感器空腔上方的所述质量块材料层，以形成压力传感器深槽。作为优选，所述牺牲材料层选用光刻胶或者二氧化硅；所述第一导电材料层选用铝、铜、钛和钨中的一种。作为优选，沉积牺牲材料层并图案化，以形成中间具有间隔的加速度传感器牺牲材料层。作为优选，沉积第一导电材料层，以填充所述加速度传感器牺牲材料层之间的间隔;然后图案化所述第一导电材料层，以将所述压力传感器牺牲材料层上方的所述第一导电材料层和所述加速度传感器牺牲材料层上方的所述第一导电材料层断开。作为优选，在所述第二开口的侧壁上形成第二导电材料层的方法为:沉积第二导电材料层，以在所述第二开口的侧壁以及底部沉积所述第二导电材料层；去除所述第二开口的侧壁以外的所述第二导电材料层。作为优选，选用无光照干法蚀刻的方法去除所述第二开口的侧壁以外的所述第二导电材料层。本专利技术还提供了一种上述方法制备得到的单芯片微机电系统，所述单芯片微机电系统中在一个芯片上同时包括压力传感器和加速度传感器。本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，将两种芯片的工艺流程整合在一起，利用工艺整合将加速度传感器和电容式压力传感器放在一颗芯片里，并且有结构共用，结构共用部分包括去除牺牲层形成的空腔、质量块材料、空腔上导电材料等，一次流片就可以得到同时具有加速度传感器和电容式压力传感器，极大地降低了成本，而且芯片整合会带来电路板面积的变小。【附图说明】本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的装置及原理。在附图中，图1a-1j为本专利技术一【具体实施方式】中单芯片微机电系统的制备过程示意图；图2为本专利技术一【具体实施方式】中所述单芯片微机电系统的制备工艺流程图。【具体实施方式】在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本专利技术所述单芯片微机电系统的制备方法。显然，本专利技术的施行并不限于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。现在，将参照附图更详细地描述根据本专利技术的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本专利技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。在本专利技术中为了解决现有技术中将加速度和气压计两颗芯片分别贴装在PCB板上带来的封装成本高以及PCB板面积大的问题，将两种芯片的工艺流程整合在一起，一次流片就可以得到同时具有加速度传感器和电容式压力传感器，极大地降低了成本。而且芯片整合会带来电路板面积的变小。下面结合附图1a-1j对本专利技术的一具体地实施方式作进一步的说明。首先，执行步骤201首先提供基底201。具体地，参照图la，所述基底201包括半导体衬底，还可以进一步包含在所述衬底上形成的各种有源器件，其中所述半导体衬底可以是以下所提到的材料中的至少一种:硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。在所述半导体衬底上形成各种有源器件，例如在所述半导体衬底上形成CMOS器件以及其他的有源器件，所述有源器件并不局限于某一种。执行步骤202，在所述基底201中形成图案化的基底金属层，以形成压力传感器底部电极20以及相互间隔的第一电极21以及第二电极22。具体当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单芯片微机电系统的制备方法，包括：提供基底，所述基底中形成有压力传感器底部电极以及彼此隔离的加速度传感器第一电极和第二电极；沉积牺牲材料层并图案化，以在所述压力传感器底部电极上形成压力传感器牺牲材料层，同时在所述加速度传感器第一电极和第二电极之间的基底上形成加速度传感器牺牲材料层；沉积第一导电材料层并图案化，以分别覆盖所述压力传感器牺牲材料层和所述加速度传感器牺牲材料层；蚀刻所述压力传感器牺牲材料层上方的第一导电材料层，以形成第一开口，露出所述压力传感器牺牲材料层；去除所述压力传感器牺牲材料层，以形成压力传感器空腔；在所述基底上沉积质量块材料层，以填充所述第一开口，并覆盖所述第一导电材料层；图案化所述加速度传感器牺牲材料层上方的所述质量块材料层以及所述第一导电材料层，以形成第二开口，露出所述加速度传感器牺牲材料层；在所述第二开口的侧壁上形成第二导电材料层；去除所述加速度传感器牺牲材料层，以形成加速度传感器空腔；图案化所述压力传感器空腔上方的所述质量块材料层，以形成压力传感器深槽。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李海艇，叶菲，周强，陈宇涵，
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