压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术的压力传感器及其制备方法，包括：提供半导体衬底，在半导体衬底的正面形成第一沟槽及第二沟槽，第二沟槽和第一沟槽的交界位置形成台阶；在第二沟槽中形成第一感应层，在第一沟槽中形成第二感应层，第二沟槽的部分底壁与第一感应层之间形成第一空腔，第一空腔上的第一感应层中具有第一开口阵列，第二感应层与第一感应层之间形成第二空腔，半导体衬底的背面具有与第一空腔连通的第三开口；形成第三感应层，第三感应层与第二感应层之间形成第三空腔，第三空腔上的第三感应层中具有第二开口阵列；介质层覆盖第三感应层及剩余的半导体衬底正面；第一电极与第一感应层电性连接，第二电极与第二感应层电性连接，第三电极与第三感应层电性连接。

【技术实现步骤摘要】
压力传感器及其制备方法
本专利技术涉及微机电系统
，特别是涉及一种压力传感器及其制备方法。
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电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。然而，现有技术中的压力传感器通过顶部电极和底部接触电极之间的电容变化检测压力的方法检测的灵敏度较低。
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及其制备方法，解决现有技术中压力传感器检测灵敏度低的问题。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：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底的正面形成第一沟槽，在所述第一沟槽底部的中间区域形成第二沟槽，所述第二沟槽的宽度小于所述第一沟槽的宽度，所述第二沟槽和所述第一沟槽的交界位置形成台阶；在所述第二沟槽中间区域的所述半导体衬底上形成第一牺牲层；形成覆盖所述第一牺牲层的第一感应层，所述第一感应层具有暴露所述第一牺牲层的第一开口阵列；形成填充所述第二沟槽的第二牺牲层，且所述第二牺牲层覆盖所述第一感应层，并向所述第一沟槽凸出；形成覆盖所述第二牺牲层的第二感应层；形成填充所述第一沟槽的第三牺牲层，且所述第三牺牲层覆盖所述第二感应层；形成覆盖所述第三牺牲层及所述第一沟槽边缘区域的所述半导体衬底的第三感应层，所述第三感应层具有暴露所述第三牺牲层的第二开口阵列；通过所述第二开口阵列去除所述第三牺牲层；形成覆盖所述第三感应层以及剩余的所述半导体衬底的正面的介质层；在所述半导体衬底上形成第一电极、第二电极以及第三电极，所述第一电极与所述第一感应层电性连接，所述第二电极与所述第二感应层电性连接，所述第三电极与所述第三感应层电性连接；刻蚀所述半导体衬底的背面，形成第三开口，所述第三开口暴露所述第一牺牲层的部分底壁；通过所述第三开口去除所述第一牺牲层，通过第一开口阵列去除所述第二牺牲层，所述第二沟槽的部分底壁与所述第一感应层之间形成第一空腔，所述第二感应层与所述第一感应层之间形成第二空腔，所述第三感应层与所述第二感应层之间形成第三空腔。可选的，所述第一牺牲层、所述第二牺牲层以及所述第二牺牲层为非晶碳。可选的，采用O2等离子体工艺去除所述第一牺牲层、所述第二牺牲层以及所述第二牺牲层。可选的，所述第一感应层、所述第二感应层以及所述第三感应层为多晶硅。可选的，在形成所述第一牺牲层时，还形成围绕在所述第一牺牲层侧壁外围的第一支撑层，所述第一支撑层与所述第一牺牲层之间具有间隔，所述第一感应层覆盖所述第一支撑层的侧壁和顶壁。可选的，在形成所述第二牺牲层时，还形成围绕在所述第二牺牲层侧壁外围的第二支撑层，所述第二支撑层与所述第二牺牲层之间具有间隔，所述第二感应层覆盖所述第二支撑层的侧壁和顶壁。可选的，所述介质层为氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅中的一种或其组合。可选的，所述第一感应层具有延伸至所述第二沟槽外的第一延伸部，所述第二感应层具有延伸至所述第一沟槽外的第二延伸部。可选的，在所述半导体衬底上形成所述第一电极、所述第二电极以及所述第三电极的具体步骤包括：可选的，分别在所述半导体衬底中形成第一通孔和第二通孔，在所述介质层中形成第三通孔，其中，所述第一通孔暴露部分所述第一延伸部，所述第二通孔暴露部分所述第二延伸部，所述第三通孔暴露部分所述第三感应层；分别在所述第一通孔、所述第二通孔以及所述第三通孔的侧壁填充第一金属阻挡层、第二金属阻挡层以及第三金属阻挡层；分别在所述第一通孔、所述第二通孔以及所述第三通孔的侧壁以及底壁填充第一金属层、第二金属层以及第三金属层，形成所述第一电极、所述第二电极以及所述第三电极。相应的，本专利技术还提供一种压力传感器，包括：半导体衬底，位于所述半导体衬底正面的第一沟槽以及位于所述第一沟槽底部的中间区域的第二沟槽，所述第二沟槽的宽度小于所述第一沟槽的宽度，所述第二沟槽和所述第一沟槽的交界位置形成台阶；位于所述第二沟槽中的第一感应层，所述第一感应层与所述第二沟槽的部分底壁形成第一空腔，所述第一感应层中具有位于所述第一空腔上方的第一开口阵列，所述半导体衬底的背面具有与所述第一空腔连通的第三开口；位于所述第一沟槽中的第二感应层，所述第二感应层与所述第一感应层之间形成第二空腔；位于所述第一沟槽及所述第一沟槽边缘区域的所述半导体衬底上的第三感应层，所述第三感应层与所述第二感应层之间形成第三空腔，所述第三感应层中具有位于所述第三空腔上方的第二开口阵列；介质层，覆盖所述第三感应层以及剩余的部分所述半导体衬底的正面；位于所述半导体衬底上的第一电极，所述第一电极与所述第一感应层电性连接；位于所述半导体衬底上的第二电极，所述第二电极与所述第二感应层电性连接；位于所述半导体衬底上的第三电极，所述第三电极与所述第三感应层电性连接。与现有技术相比，本专利技术提供的压力传感器及其制备方法具有以下优点：在所述压力传感器的制备方法中，在半导体衬底的正面形成第一沟槽和第二沟槽，第二沟槽的部分底壁与第一感应层形成第一空腔，第一沟槽中的第二感应层与第一感应层形成第二空腔，半导体衬底上的第三感应层与第二感应层之间形成第三空腔，其中，第一感应层、第二空腔和第二感应层形成一电容，第二感应层、第三空腔和第三感应层形成一电容，从而本专利技术的压力传感器形成并联的两个电容，当第一空腔处压力变化时，电容的变化为两个电容的总电容的变化，从而压力传感器的电容变化更明显，提高压力的检测精度。附图说明图1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2为本专利技术一实施例中第一沟槽和第二沟槽的结构示意图；图3为本专利技术一实施例中形成第一感应层的结构示意图；图4为本专利技术一实施例中第一感应层的俯视图；图5为本专利技术一实施例中形成第二感应层的结构示意图；图6为本专利技术一实施例中第二感应层的俯视图；图7为本专利技术一实施例中形成第三感应层的结构示意图；图8为本专利技术一实施例中形成第三空腔的结构示意图；图9为本专利技术一实施例中形成介质层的结构示意图；图10为本专利技术一实施例中形成第一电极、第二电极以及第三电极的结构示意图；图11为本专利技术一实施例中形成第三开口的结构示意图；图12为本专利技术一实施例中形成第一空腔和第二空腔的结构示意图。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及其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，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：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底的正面形成第一沟槽，在所述第一沟槽底部的中间区域形成第二沟槽，所述第二沟槽的宽度小于所述第一沟槽的宽度，所述第二沟槽和所述第一沟槽的交界位置形成台阶；在所述第二沟槽中间区域的所述半导体衬底上形成第一牺牲层；形成覆盖所述第一牺牲层的第一感应层，所述第一感应层具有暴露所述第一牺牲层的第一开口阵列；形成填充所述第二沟槽的第二牺牲层，且所述第二牺牲层覆盖所述第一感应层，并向所述第一沟槽凸出；形成覆盖所述第二牺牲层的第二感应层；形成填充所述第一沟槽的第三牺牲层，且所述第三牺牲层覆盖所述第二感应层；形成覆盖所述第三牺牲层及所述第一沟槽边缘区域的所述半导体衬底的第三感应层，所述第三感应层具有暴露所述第三牺牲层的第二开口阵列；通过所述第二开口阵列去除所述第三牺牲层；形成覆盖所述第三感应层以及剩余的所述半导体衬底正面的介质层；在所述半导体衬底上形成第一电极、第二电极以及第三电极，所述第一电极与所述第一感应层电性连接，所述第二电极与所述第二感应层电性连接，所述第三电极与所述第三感应层电性连接；刻蚀所述半导体衬底的背面，形成第三开口，所述第三开口暴露所述第一牺牲层的部分底壁；通过所述第三开口去除所述第一牺牲层，通过第一开口阵列去除所述第二牺牲层，所述第二沟槽的部分底壁与所述第一感应层之间形成第一空腔，所述第二感应层与所述第一感应层之间形成第二空腔，所述第三感应层与所述第二感应层之间形成第三空腔。...

【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：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底的正面形成第一沟槽，在所述第一沟槽底部的中间区域形成第二沟槽，所述第二沟槽的宽度小于所述第一沟槽的宽度，所述第二沟槽和所述第一沟槽的交界位置形成台阶；在所述第二沟槽中间区域的所述半导体衬底上形成第一牺牲层；形成覆盖所述第一牺牲层的第一感应层，所述第一感应层具有暴露所述第一牺牲层的第一开口阵列；形成填充所述第二沟槽的第二牺牲层，且所述第二牺牲层覆盖所述第一感应层，并向所述第一沟槽凸出；形成覆盖所述第二牺牲层的第二感应层；形成填充所述第一沟槽的第三牺牲层，且所述第三牺牲层覆盖所述第二感应层；形成覆盖所述第三牺牲层及所述第一沟槽边缘区域的所述半导体衬底的第三感应层，所述第三感应层具有暴露所述第三牺牲层的第二开口阵列；通过所述第二开口阵列去除所述第三牺牲层；形成覆盖所述第三感应层以及剩余的所述半导体衬底正面的介质层；在所述半导体衬底上形成第一电极、第二电极以及第三电极，所述第一电极与所述第一感应层电性连接，所述第二电极与所述第二感应层电性连接，所述第三电极与所述第三感应层电性连接；刻蚀所述半导体衬底的背面，形成第三开口，所述第三开口暴露所述第一牺牲层的部分底壁；通过所述第三开口去除所述第一牺牲层，通过第一开口阵列去除所述第二牺牲层，所述第二沟槽的部分底壁与所述第一感应层之间形成第一空腔，所述第二感应层与所述第一感应层之间形成第二空腔，所述第三感应层与所述第二感应层之间形成第三空腔。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，所述第一牺牲层、所述第二牺牲层以及所述第二牺牲层为非晶碳。3.如权利要求2所述的压力传感器的制备方法，其特征在于，采用O2等离子体工艺去除所述第一牺牲层、所述第二牺牲层以及所述第二牺牲层。4.如权利要求1所述的压力传感器的制备方法，其特征在于，所述第一感应层、所述第二感应层以及所述第三感应层为多晶硅。5.如权利要求1所述的压力传感器的制备方法，其特征在于，在形成所述第一牺牲层时，还形成围绕在所述第一牺牲层侧壁外围的第一支撑层，所述第一支撑层与所述第一牺牲层之间具有间隔，所述第一感应层覆盖所述第一支撑层的侧壁和顶壁。6.如权利要求1所述的压力传感器的制备方法，其特征在于，在形成所述第二牺牲层时，还形成围绕在所述第二牺牲...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘孟彬，毛剑宏，
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