具有悬浮膜并在锚边缘具有圆角的电容式压力传感器和其他器件制造技术

一种半导体器件，包括集成电路和电容式压力传感器，该电容式压力传感器设置在集成电路之上并且与集成电路电连接。电容式压力传感器包括：第一电极；空腔，其位于第一电极之上；以及第二电极，其包括位于空腔之上的悬浮膜。第二电极还包括横向围绕空腔的导电锚槽。锚槽包括内锚槽和外锚槽，其中，外锚槽具有圆角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有悬浮膜并在锚边缘具有圆角的电容式压力传感器和其他器件
本公开涉及一种具有悬浮膜并在锚边缘具有圆角的电容式压力传感器和其他器件。
技术介绍
压力传感器，例如微机电系统(MEMS)传感器，具有许多应用。这些传感器能够用于例如汽车、消费、工业、医疗和其他应用。例如，在MEMS传感器中，压力能够通过由外部压力引起的膜的挠曲来测量。然而，大的挠曲或温差能够在传感器中引起显著的非线性，这可能在各种应用中带来挑战。膜和压力传感器的准确且可重复的制造工艺能够在温度和压力的一定范围内实现更准确的压力读数。一些电容式压力传感器包括钨膜。然而，已知钨膜具有高拉伸应力，这可能导致裂纹和膜破裂。因此，能够减少应力并帮助避免对膜的损坏的改进的技术和结构是需要的。
技术实现思路
本公开描述了能够减少应力并帮助避免对电容式压力传感器或其它器件的悬浮膜的损坏的技术和结构。例如，一方面，本公开描述了一种半导体器件，其包括：第一电极；空腔，其位于第一电极之上；以及第二电极，其包括位于空腔之上的悬浮膜。第二电极还包括横向围绕空腔的导电锚槽。锚槽包括内锚槽和外锚槽，其中，外锚槽具有圆角。另一方面，本公开描述了一种半导体器件，其包括集成电路和电容式压力传感器，该电容式压力传感器位于集成电路之上并且与集成电路电连接。电容式压力传感器包括：第一电极；空腔，其位于第一电极之上；以及第二电极，其包括位于空腔之上的悬浮膜。第二电极还包括横向包围空腔的导电锚槽。锚槽包括内锚槽和外锚槽，其中，外锚槽具有圆角。一些实施方式包括以下特征中的一个或更多个。例如，在某些情况下，外锚槽的圆角具有至少40pm的半径。在一些实施方式中，圆角可以具有更小的半径。在某些情况下，内锚槽也具有圆角；然而，外锚槽的圆角的半径能够是内锚槽的圆角的半径的至少两倍。在一些实施方式中，导电锚槽还包括设置在内锚槽与外锚槽之间的一个或更多个中间锚槽。一个或更多个中间锚槽也能够具有圆角。氧化物支撑层能够将导电锚槽的相邻的槽彼此分开。在某些情况下，膜具有矩形形状。在其他情况下，膜和锚槽中的每个具有非矩形形状。一些实施方式包括以下优点中的一个或更多个。例如，此处描述的器件，包括外锚槽的圆角，能够减轻在形成膜支撑的一部分的沟槽的拐角处的底层蚀刻停止层的微裂纹的形成，从而避免了可靠性问题并降低了膜破裂的风险。此处描述的结构能够特别有利于钨膜，在该钨膜中应该避免局部应力集中。否则，这种应力可以导致锚分层、锚蚀刻不足、和/或膜破裂。其他方面、特征和优点将从以下详细描述、附图和权利要求中显而易见。附图说明图1示出了半导体器件的悬浮膜的实施例的剖视图。图1A示出了具有圆角的外锚槽的示例的俯视图。图2示出了在沉积牺牲层之后的半导体器件的实施例的剖视图。图3A-3I示出了在后续处理步骤中图2的半导体器件的一部分。图4A-4C示出了具有非矩形形状的膜和锚槽的示例。具体实施方式如图1所示，半导体器件100包括形成在集成电路106之上的电容式压力传感器108。电容式压力传感器108包括在空腔112之上的悬浮拉伸膜102。传感器108还能够包括底部电极104，该底部电极在一些实施方式中形成在CMOS读出电路的最终钝化层的顶部。电容式压力传感器108的电极和悬浮膜能够电连接到集成电路106。底部电极104可以分段并且可以包括多个环形环。两个或更多个横向围绕空腔112的锚槽114填充有第一导电材料，并通过氧化物支撑层(例如，氧化硅)126彼此分开。填充锚槽114的第一导电材料能够包括例如物理气相沉积(PVD)的Ti/TiN衬里和化学气相沉积(CVD)的钨(W)。空腔112侧壁至少部分地由内锚槽114A的导电材料形成。悬浮膜102能够由第二电导电材料(例如，钨(W))组成并延伸到外锚槽114B之外。因此，第一导电材料114用作用于悬浮膜102的支撑锚。第一导电材料114和膜102形成悬置在底部电极104之上的顶部电极的一部分。空腔112将膜102和底部电极104彼此分开。隔离沟槽130能够将底部电极与用于顶部电极的连接件120分开。尽管能够将各种材料用于膜102，但是将钨(W)用作膜能够是有利的。例如，CVD的W容易在标准CMOS制造设施中用于通孔填充应用，W与硅的CTE失配率低，这能够帮助降低传感器的温度灵敏度，W具有高拉伸应力，这能够帮助在密封沉积过程中避免膜的屈曲，W在加工过程中(即，膜释放)不被蒸汽HF腐蚀，W是一种在高温下不会出现应力变化的耐火材料。后一种特征能够随着时间的推移帮助提供稳定的膜顺应性和传感器性能。在一些实施方式中，膜102具有矩形(例如，正方形)形状。这种特征对于一些实施方式能够是重要的，因为具有矩形膜的传感器能够使用物理挠曲模型更精确地建模，同时还比圆形器件更有效地利用面积。准确地对器件建模的能力能够有利于校准，校准通常依赖于对膜的挠曲行为的准确描述。然而，对于矩形膜，膜的周围的应力可能不是恒定的。例如，对于方形膜，最大的横向应力通常出现在边缘长度的一半的边缘处。因此，这对减少由高拉伸钨膜102引起的局部应力累积能够是有利的。为了帮助减小应力，能够具有通常是矩形的整体形状的外锚槽114B在其外边缘具有圆角132，例如如图1A所示。然而，内锚槽114A的拐角134不需要是圆形的，因为在那些位置的局部拉伸应力相对较低。相反，形成内锚槽114A的拐角134的边缘能够仅略微呈圆形或可以相对笔直以形成接近90°的角度。在内锚槽与外锚槽之间的前述差异的一个原因是，最内侧的锚槽114A决定膜102的挠曲行为，而外锚槽114B主要影响应力。外锚槽114B的圆角132能够帮助减小应力。一些实施方式包括单个外锚槽114B和单个内锚槽114A，在所述两个锚槽之间具有氧化物支撑层126。然而，在某些情况下，在最内侧的锚槽与最外侧的锚槽114A、114B之间增加一个或更多个中间锚槽114C、114D能够是有益的。例如，附加的锚槽能够有利于帮助避免在随后的化学机械抛光(CMP)步骤期间的凹陷，并且如果锚114中的一个或更多个部分蚀刻不足，则帮助避免器件的严重故障。当有两个以上的锚槽114时，所有外锚槽(即，最外侧的锚槽114A和中间锚槽114C、114D)的拐角优选是圆形的。如上所述，锚槽通过氧化物层126彼此分开。本申请的专利技术人已经确定，外锚槽的拐角倒圆能够对最大拐角应力产生有益的影响。例如，仿真表明，对于一些实施方式，当拐角的半径从大约5pm至25pm减少时，应力相对快速地下降。因此，在某些情况下，外锚槽的拐角是圆形的并且具有至少5pm、至少10pm、至少15pm、至少20pm或至少25pm的半径。此外，在某些情况下，如果外锚槽的拐角的半径至少为40μm，则应力能够减少2倍以上。因此，在一些实施方式中，为外锚槽提供具有40pm或更大的半径的圆角是有利的。尽管通常最内侧的锚槽114A不需要具有圆角，但是在某些情况下也可以具有轻微的圆角。然而，即使在这种情本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，包括：/n第一电极；/n空腔，其位于所述第一电极之上；以及/n第二电极，其包括位于所述空腔之上的悬浮膜，所述第二电极还包括横向围绕所述空腔的导电锚槽，/n其中，所述锚槽包括内锚槽和外锚槽，所述外锚槽具有圆角。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171117 US 62/587,5081.一种半导体器件，包括：
第一电极；
空腔，其位于所述第一电极之上；以及
第二电极，其包括位于所述空腔之上的悬浮膜，所述第二电极还包括横向围绕所述空腔的导电锚槽，
其中，所述锚槽包括内锚槽和外锚槽，所述外锚槽具有圆角。


2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述外锚槽的圆角具有至少40pm的半径。


3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述内锚槽具有基本上呈直角的拐角。


4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述内锚槽具有圆角，并且其中，所述外锚槽的圆角的半径是所述内锚槽的圆角的半径的至少两倍。


5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述外锚槽的圆角具有至少5pm的半径。


6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述导电锚槽还包括一个或更多个中间锚槽，所述中间锚槽设置在所述内锚槽与所述外锚槽之间。


7.根据权利要求6所述的半导体器件，其中，所述中间锚槽中的一个或更多个具有圆角。


8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中，氧化物支撑层将所述导电锚槽中的相邻锚槽彼此分开。


9.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述膜具有矩形形状。


10.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述膜和所述锚槽中都具有非矩形形状。


11.根据权利要求1至10中的任一项所述的半导体器件，其中，所述悬浮膜由钨构成。


12.一种半导体器件，包括：
集成电路；以及
电容式压力传感器，其设置在所述集成电路之上并且与所述集成电路电连接，其中，所述电容式压力传感器包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·弗雷德里克·阿德里亚努斯·贝斯林，卡斯·范德阿福尔特，瑞曼科·亨里克斯·威廉姆斯·皮内伯格，奥拉夫·文尼肯，耶格·西格特，亚历山大·费斯，
申请(专利权)人：希奥检测有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL