一种半导体器件以及制备方法、电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种半导体器件以及制备方法、电子装置，所述方法包括：提供基底，在所述基底中形成有集成电路；在所述基底上沿垂直方向依次形成加速度传感器、压力传感器和湿度传感器，以实现在垂直方向上的集成。本发明专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种新的制备方法，所述方法中利用低温SiGe作为结构层，利用无定形碳作为牺牲材料层，形成CMOS-MEMS电路垂直整合的湿度传感器和电容式压力传感器以及2轴加速度计，使总体的芯片面积有效减小，可以有效的提高晶圆芯片生产效率并提升单颗芯片的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件以及制备方法、电子装置
本专利技术涉及半导体领域，具体地，本专利技术涉及一种半导体器件以及制备方法、电子装置。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，使用微电子机械系统(MicroElectroMechanicalSystem，MEMS)技术制作而成的MEMS器件十分引人注目。MEMS器件是在半导体基板上制作微小的MEMS结构体，来用作传感器、振子等用途。在该MEMS结构体上设有固定电极和可动电极，通过使用可动电极的挠曲来检测产生于固定电极的静电电容等，来获得作为MEMS器件的特性。所述MEMS器件种类繁多，其中，MEMS湿度传感器以及压力传感器已经在工业控制、汽车电子、环境监测、生物医学等领域得到广泛的应用，MEMS加速度计在工业、消费类电子中的应用也非常的广泛。其中，传感器的物理量变化需要通过控制电路转化成电信号的变化。常规的做法是把独立的传感器和控制电路通过封装的形式集成在一起，这种封装体的体积相对很大，而且整体的可靠性也相对较差。目前一些新的做法是在IC控制电路完成后继续在晶片上制作传感器，这种垂直整合的传感器相对于封装形式的传感器来说拥有更小的体积和更高的可靠性。但通常的多功能组合CMOS-MEMS芯片仍然是CMOS+湿度传感器+压力传感+加速度计的形式。其中各个传感器仍然是相对独立的平行系统，这种多功能组合的芯片总体面积仍然相当的大，不利于器件的集成和尺寸的缩小。因此，目前MEMS器件中存在上述多个弊端，需要对MEMS器件以及制备方法做进一步的改进，以便消除所述问题。
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，提供了一种半导体器件的制备方法，包括：提供基底，在所述基底中形成有集成电路；在所述基底上沿垂直方向依次形成加速度传感器、压力传感器和湿度传感器，以实现在垂直方向上的集成。可选地，形成所述加速度传感器、所述压力传感器和所述湿度传感器的方法包括：提供基底，在所述基底中形成有加速度传感器底部电极和湿度传感器底部互连层；在所述基底上形成加速度MEMS层，并在所述加速度传感器底部电极上方的所述加速度MEMS层中形成若干由第一牺牲材料层和第二牺牲材料层包围的加速度传感结构；在所述加速度MEMS层的中间部位形成第四介电层；在所述MEMS层和所述第四介电层上形成电极材料层并图案化，以形成压力传感器底部电极，同时露出所述第二牺牲材料层；在所述第二牺牲材料层和位于中间的所述压力传感器底部电极上方形成第三牺牲材料层；在两侧的所述压力传感器底部电极上形成第五介电层，然后在所述第五介电层和所述第三牺牲材料层上方形成压力传感膜；图案化所述压力传感膜，形成开口，以露出所述第三牺牲材料层；去除所述第一牺牲材料层、所述第二牺牲材料层和所述第三牺牲材料层，以形成加速度传感器空腔和压力传感器空腔；填充所述开口；在部分所述加速度传感器底部电极、所述压力传感器膜和所述湿度传感器底部互连层的上方形成金属互连结构；在所述湿度传感器底部互连层上方的所述互连结构中形成湿度传感膜。可选地，形成所述加速度传感器底部电极和所述湿度传感器底部互连层的方法包括：提供基底；在所述基底上形成第一介电层，并在所述第一介电层上形成相互隔离的加速度传感器底部电极和所述湿度传感器底部互连层；再次沉积第一介电层，以覆盖所述加速度传感器底部电极和所述湿度传感器底部互连层；图案化所述第一介电层，以露出所述加速度传感器底部电极和所述湿度传感器底部互连层。可选地，形成所述加速度MEMS层的方法包括：在所述基底上沉积第一MEMS层并图案化，以在所述加速度传感器底部电极和所述湿度传感器底部互连层上形成部分所述加速度MEMS层；在所述基底上沉积第二介电层至所述第一MEMS层的顶部以下；在所述加速度传感器底部电极的上方沉积第一牺牲材料层，并反蚀刻和平坦化所述第一牺牲材料层至所述第一MEMS层，以填充所述第一MEMS层之间的间隙；在所述第一MEMS层和所述第一牺牲材料层的上方沉积第二MEMS层，以形成所述加速度MEMS层；沉积第三介电层并图案化，以隔离所述加速度MEMS层。可选地，所述第一MEMS层选用低温SiGe层；所述第二MEMS层选用低温SiGe层；所述第一牺牲材料层选用无定形碳；所述第二介电层选用氧化物；所述第三介电层选用氧化物。可选地，形成所述加速度传感结构的方法包括：图案化所述加速度MEMS层，以在所述加速度MEMS层中形成若干沟槽以及位于所述若干沟槽中的所述加速度传感结构；沉积第二牺牲材料层，以填充所述沟槽；反蚀刻和平坦化所述第二牺牲材料层至所述加速度MEMS层顶部。可选地，形成所述形成第三牺牲材料层和压力传感膜的方法包括：在所述基底上沉积第三牺牲材料层；在所述第三牺牲材料层上形成图案化的掩膜层，并以所述掩膜层为掩膜蚀刻所述第三牺牲材料层，以在所述第二牺牲材料层和位于中间的所述压力传感器底部电极上形成覆盖层；沉积压力传感膜材料层并图案化，以在所述第五介电层和所述第三牺牲材料层的上方形成所述压力传感膜。可选地，所述压力传感膜选用SiGe层。可选地，形成所述金属互连结构的方法包括：沉积第六介电层，以填充所述开口；在所述第六介电层上方形成钝化层，以覆盖所述第六介电层；图案化所述第六介电层，以在所述压力传感器膜上方形成通孔和焊盘金属层，同时在与所述压力传感器底部电极相连的所述加速度传感器底部电极的上方形成通孔和焊盘金属层；同时图案化所述湿度传感器底部互连层上方的所述加速度MEMS层和所述第六介电层，以露出所述湿度传感器底部互连层；在所述湿度传感器底部互连层上方形成通孔和金属焊盘，以和所述湿度传感器底部互连层形成连接。可选地，所述开口的大小为0.5-0.6um。可选地，选用低压氧化物层填充所述开口。可选地，形成所述湿度传感膜的方法包括：图案化所述湿度传感器底部互连层上方的互连结构中的金属焊盘，以在所述金属焊盘中形成若干凹槽；沉积湿度传感膜材料层以填充所述凹槽，形成所述湿度传感膜。可选地，所述湿度传感膜选用聚酰亚胺薄膜。本专利技术还提供了一种基于上述的方法制备得到的半导体器件。本专利技术还提供了一种电子装置，包括上述的半导体器件。本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种新的制备方法，所述方法中利用低温SiGe作为结构层，利用无定形碳作为牺牲材料层，形成CMOS-MEMS电路垂直整合的湿度传感器和电容式压力传感器以及2轴加速度计，使总体的芯片面积有效减小，可以有效的提高晶圆芯片生产效率并提升单颗芯片的功能。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-1k为本专利技术一具体地实施方式中所述半导体器件的制备过程示意图；图2为本专利技术一具体实施方式中所述半导体器件的制备工艺流程图。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。在其他的例子中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制备方法，包括：提供基底，在所述基底中形成有集成电路；在所述基底上沿垂直方向依次形成加速度传感器、压力传感器和湿度传感器，以实现在垂直方向上的集成。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制备方法，包括：提供基底，在所述基底中形成有集成电路；在所述基底上沿垂直方向依次形成加速度传感器、压力传感器和湿度传感器，以实现在垂直方向上的集成；形成所述加速度传感器、所述压力传感器和所述湿度传感器的方法包括：提供基底，在所述基底中形成有加速度传感器底部电极和湿度传感器底部互连层；在所述基底上形成加速度MEMS层，并在所述加速度传感器底部电极上方的所述加速度MEMS层中形成若干由第一牺牲材料层和第二牺牲材料层包围的加速度传感结构；在所述加速度MEMS层的中间部位形成第四介电层；在所述MEMS层和所述第四介电层上形成电极材料层并图案化，以形成压力传感器底部电极，同时露出所述第二牺牲材料层；在所述第二牺牲材料层和位于中间的所述压力传感器底部电极上方形成第三牺牲材料层；在两侧的所述压力传感器底部电极上形成第五介电层，然后在所述第五介电层和所述第三牺牲材料层上方形成压力传感膜；图案化所述压力传感膜，形成开口，以露出所述第三牺牲材料层；去除所述第一牺牲材料层、所述第二牺牲材料层和所述第三牺牲材料层，以形成加速度传感器空腔和压力传感器空腔；填充所述开口；在部分所述加速度传感器底部电极、所述压力传感器膜和所述湿度传感器底部互连层的上方形成金属互连结构；在所述湿度传感器底部互连层上方的所述互连结构中形成湿度传感膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述加速度传感器底部电极和所述湿度传感器底部互连层的方法包括：提供基底；在所述基底上形成第一介电层，并在所述第一介电层上形成相互隔离的加速度传感器底部电极和所述湿度传感器底部互连层；再次沉积第一介电层，以覆盖所述加速度传感器底部电极和所述湿度传感器底部互连层；图案化所述第一介电层，以露出所述加速度传感器底部电极和所述湿度传感器底部互连层。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述加速度MEMS层的方法包括：在所述基底上沉积第一MEMS层并图案化，以在所述加速度传感器底部电极和所述湿度传感器底部互连层上形成部分所述加速度MEMS层；在所述基底上沉积第二介电层至所述第一MEMS层的顶部以下；在所述加速度传感器底部电极的上方沉积第一牺牲材料层，并反蚀刻和平坦化所述第一牺牲材料层至所述第一MEMS层，以填充所述第一MEMS层之间的间隙；在所述第一MEMS层和所述第一牺牲材料层的上方沉积第二MEMS层，以形成所述加速度MEMS层；沉积第三介电层并图案...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，刘国安，
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