压力传感器及其形成方法技术

技术编号:14966140 阅读:139 留言:0更新日期:2017-04-02 20:48
一种压力传感器及其的形成方法,其中压力传感器的形成方法包括:提供半导体衬底,在半导体衬底上形成有第一层间介质层、下极板、第一互连层;在下极板上方形成牺牲层;在第一层间介质层、第一互连层和牺牲层上形成上极板;在形成牺牲层之后且在形成上极板之前,在第一互连层中形成连接槽,上极板填充满连接槽;或者,在形成上极板之后,在上极板和第一互连层中形成连接槽,之后在连接槽中形成连接上极板和第一互连层的导电层;去除牺牲层以形成空腔。在下极板上方形成牺牲层过程中产生的有机聚合物就不会附着在连接槽侧壁、底部,压力传感器对施加在其上的较小压力也能准确感知并量测,提升了压力传感器的灵敏度,性能较佳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
,特别涉及一种压力传感器及其形成方法
技术介绍
在半导体领域,现有的微机电系统压力传感器,是通过压力传感器开关(PressureSensorShutter)接收外界的气体压力,然后将气体压力转换成电信号,测量出具体的压力信息。现有的一种形成压力传感器的方法包括:参照图1,提供半导体衬底1,在半导体衬底1上形成有有源器件(图中未示出);在半导体衬底1上形成有第一层间介质层2,第一层间介质层2覆盖有源器件和半导体衬底1;在第一层间介质层2中形成有下极板4、与下极板4同层且间隔开的第一互连层3,第一层间介质层2覆盖下极板4和第一互连层3,其中第一互连层3与半导体衬底1上的有源器件电连接,下极板4通过其下方的第二互连层5与有源器件电连接。参照图2,使用光刻、刻蚀工艺,在第一层间介质层2和第一互连层3中形成连接槽6。参照图3,在第一层间介质层2上沉积无定形碳层,无定形碳层填充满连接槽6;接着,使用光刻、刻蚀工艺,去除除下极板4上方的无定形碳层外的无定形碳层部分,露出连接槽6,仅保留下极板4上方的无定形碳层部分,作为牺牲层7。参照图4,在第一层间介质层2和牺牲层7上形成上极板8,上极板8填充满连接槽6(参照图3),以与第一互连层3接触电连接,并通过第一互连层3与下方的有源器件电连接。参照图5,在牺牲层7上方的上极板8中形成若干通孔80,露出牺牲层7。参照图6,使用光刻、刻蚀工艺,通过若干通孔80去除牺牲层,在上极板8与下极板4之间形成空腔70。参照图7,在第一层间介质层2和上极板8上形成第二层间介质层9。参照图8,在空腔70上方的第二层间介质层9中形成环形沟槽90,露出上极板8,空腔70上方的上极板部分作为压力感应膜。这样,外界压力作用在环形沟槽90底部的上极板上,引起上极板向空腔70中发生形变,进而改变上极板8和下极板4构成的电容器的电容值。该电容值变化信号分别通过第一互连层3和第二互连层5传递至有源器件中,有源器件对电信号进行转化处理后转化为压力值。但是,使用现有技术形成的压力传感器灵敏度较低,性能不佳。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是,使用现有技术形成的压力传感器灵敏度较低,性能不佳。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,该形成方法包括:提供半导体衬底,在所述半导体衬底上形成有第一层间介质层、位于所述第一层间介质层中的下极板、与所述下极板位于同一层且间隔开的第一互连层;在所述下极板上方形成牺牲层;在所述第一层间介质层、第一互连层和牺牲层上形成上极板;在形成所述牺牲层之后且在形成所述上极板之前,在所述第一互连层中形成连接槽,所述上极板填充满连接槽以与第一互连层电连接;或者,在形成所述上极板之后,在所述上极板和第一互连层中形成连接槽,之后在所述连接槽中形成连接上极板和第一互连层的导电层;在将所述上极板和第一互连层电连接后,去除所述牺牲层以形成空腔。可选地,在所述第一层间介质层上形成牺牲层的方法包括:在所述第一层间介质层上沉积牺牲材料层;对所述牺牲材料层进行图形化,以形成牺牲层。可选地,使用光刻、刻蚀工艺对所述牺牲材料层进行图形化。可选地,所述牺牲层的材料为无定形碳或锗。可选地,所述牺牲层的材料为无定形碳;在刻蚀牺牲材料层过程中使用的刻蚀气体包括O2、CO、N2和Ar;刻蚀牺牲材料层过程的参数为:O2的流量范围为18sccm~22sccm,CO的流量范围为90sccm~110sccm,N2的流量范围为90sccm~110sccm,Ar的流量范围为90sccm~110sccm,压强范围为90mTor~110mTor,偏置功率为540w~660w。可选地,所述牺牲层的厚度范围为1.8μm~2.2μm。可选地,使用光刻、刻蚀工艺,刻蚀部分厚度的第一互连层形成连接槽。可选地,所述第一互连层的材料为Al;在刻蚀部分厚度的第一互连层过程中,使用的刻蚀气体包括Cl2、BCl3和N2,参数为:Cl2的流量范围为54sccm~66sccm,BCl3的流量范围为54sccm~66sccm,N2的流量范围为4.5sccm~5.5sccm,压强范围为9mTor~11mTor,偏置功率范围为540w~660w,源功率范围为108w~132w。可选地,所述导电层覆盖连接槽的侧壁、底部和位于所述连接槽开口位置的上极板部分。可选地,所述导电层的材料为Al、TiN、Ti、Ta、TaN、W或Mo。可选地,去除所述牺牲层的方法包括:在所述牺牲层上的上极板中形成若干通孔,露出所述牺牲层上表面;通过所述若干通孔,刻蚀去除牺牲层以形成空腔。可选地,还包括:形成第二层间介质层,所述第二层间介质层覆盖第一层间介质层和上极板,在所述上极板和第一互连层通过导电层电连接时,还覆盖所述导电层;在所述空腔上方的第二层间介质层中形成环形沟槽,露出上极板。本专利技术还提供一种压力传感器,该压力传感器包括:半导体衬底;位于所述半导体衬底上的第一层间介质层、位于所述第一层间介质层中的下极板、与所述下极板位于同一层且间隔开的第一互连层;位于所述第一层间介质层、下极板和第一互连层上的上极板,在所述上极板与下极板之间具有空腔;位于所述第一互连层和上极板中的连接槽;位于所述连接槽中的导电层,用于电连接所述上极板和第一互连层。可选地,所述连接槽在第一互连层中的深度小于所述第一互连层的厚度。可选地,所述导电层覆盖连接槽的侧壁、底部和位于连接槽开口位置的上极板部分。可选地,所述导电层的材料为Al、TiN、Ti、Ta、TaN、W或Mo。可选地,在所述空腔上方的上极板中具有若干通孔,所述若干通孔连通所述空腔。可选地,还包括:第二层间介质层,覆盖所述第一层间介质层、导电层和上极板;位于所述空腔上方的第二层间介质层中的环形沟槽,露出上极板。与现有技术相比,本专利技术的技术方案具有以下优点:在下极板上方形成牺牲层的步骤先于在所述第一互连层中形成连接槽的步骤,这样,在下极板上方形成牺牲层过程中产生的有机聚合物就不会附着在连接槽侧壁、底部。当上极板填充满连接槽以与第一互连层接触电连接时,上极板与第一互连层之间基本不存在有机化合物这降低了第一互连层与上极板之间的接触电阻;或者,当上极板与第一互连层之间通过导电层电连接时,导电层与第一互连层和上极板之间也基本不存在有机化合物,这降低了导电本文档来自技高网
...
压力传感器及其形成方法

【技术保护点】
一种压力传感器的形成方法,其特征在于,包括:提供半导体衬底,在所述半导体衬底上形成有第一层间介质层、位于所述第一层间介质层中的下极板、与所述下极板位于同一层且间隔开的第一互连层;在所述下极板上方形成牺牲层;在所述第一层间介质层、第一互连层和牺牲层上形成上极板;在形成所述牺牲层之后且在形成所述上极板之前,在所述第一互连层中形成连接槽,所述上极板填充满连接槽以与第一互连层电连接;或者,在形成所述上极板之后,在所述上极板和第一互连层中形成连接槽,之后在所述连接槽中形成连接上极板和第一互连层的导电层;在将所述上极板和第一互连层电连接后,去除所述牺牲层以形成空腔。

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器的形成方法,其特征在于,包括:
提供半导体衬底,在所述半导体衬底上形成有第一层间介质层、位于所
述第一层间介质层中的下极板、与所述下极板位于同一层且间隔开的第一互
连层;
在所述下极板上方形成牺牲层;
在所述第一层间介质层、第一互连层和牺牲层上形成上极板;
在形成所述牺牲层之后且在形成所述上极板之前,在所述第一互连层中
形成连接槽,所述上极板填充满连接槽以与第一互连层电连接;或者,
在形成所述上极板之后,在所述上极板和第一互连层中形成连接槽,之
后在所述连接槽中形成连接上极板和第一互连层的导电层;
在将所述上极板和第一互连层电连接后,去除所述牺牲层以形成空腔。
2.如权利要求1所述的压力传感器的形成方法,其特征在于,在所述第一层
间介质层上形成牺牲层的方法包括:
在所述第一层间介质层上沉积牺牲材料层;
对所述牺牲材料层进行图形化,以形成牺牲层。
3.如权利要求2所述的压力传感器的形成方法,其特征在于,使用光刻、刻
蚀工艺对所述牺牲材料层进行图形化。
4.如权利要求3所述的压力传感器的形成方法,其特征在于,所述牺牲层的
材料为无定形碳或锗。
5.如权利要求4所述的压力传感器的形成方法,其特征在于,所述牺牲层的
材料为无定形碳;
在刻蚀牺牲材料层过程中使用的刻蚀气体包括O2、CO、N2和Ar;
刻蚀牺牲材料层过程的参数为:O2的流量范围为18sccm~22sccm,CO的
流量范围为90sccm~110sccm,N2的流量范围为90sccm~110sccm,Ar的流量
范围为90sccm~110sccm,压强范围为90mTor~110mTor,偏置功率为
540w~660w。
6.如权利要求1所述的压力传感器的形成方法,其特征在于,所述牺牲层的
厚度范围为1.8μm~2.2μm。
7.如权利要求1所述的力传感器的形成方法,其特征在于,使用光刻、刻蚀
工艺,刻蚀部分厚度的第一互连层形成连接槽。
8.如权利要求7所述的压力传感器的形成方法,其特征在于,所述第一互连
层的材料为Al;
在刻蚀部分厚度的第一互连层过程中,使用的刻蚀气体包括Cl2、BCl3和
N2,参数为:Cl2的流量范围为54sccm~66sccm,BCl3的流量范围为
54scc...

【专利技术属性】
技术研发人员:伏广才陈雷雨
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

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1