[发明专利]压力传感器及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及微机电领域，尤其涉及压力传感器及其形成方法。

背景技术

微机电系统(Microelectro Mechanical Systems，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换能器。根据工作原理的不同分为压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电极之间的电容，以此来测量压力。

现有技术的压力传感器的制造方法有些与CMOS工艺不能兼容，有些与CMOS工艺的兼容度低。例如2003年11月5日授权公告的公告号为CN1126948C的中国专利公开的“压力传感器”，其制造方法不能与CMOS工艺兼容。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术的压力传感器制造方法不能与CMOS工艺兼容的问题。

为解决上述问题，本发明提供形成压力传感器的方法，包括：

提供半导体基底，在所述半导体基底内具有控制电路和互连结构，在所述半导体基底上形成有底部电极，所述互连结构将所述底部电极和控制电路电连接；

形成牺牲层，覆盖所述底部电极；

形成顶部电极，覆盖所述牺牲层的顶面、侧面以及部分所述半导体基底，所述顶部电极具有第一开口，所述第一开口暴露出所述牺牲层；

通过所述第一开口去除所述牺牲层，在所述顶部电极和底部电极之间形成空腔；

形成介质层，覆盖所述半导体基底和顶部电极，所述介质层具有呈环状的第二开口，所述第二开口隔离出与所述底部电极相对的部分顶部电极，该隔离出的部分顶部电极作为压力传感区。

可选的，所述半导体基底内还具有另一互连结构，与所述顶部电极电连接；

或者，在所述介质层中形成另一互连结构，在所述顶部电极覆盖半导体基底的部分与所述顶部电极电连接。

可选的，所述牺牲层的材料为非晶碳；

形成所述牺牲层的方法为化学气相沉积；

去除所述牺牲层的方法为：

等离化氧气形成氧等离子体；

将所述氧等离子体通入所述第一开口，在温度范围为150℃～450℃的条件下灰化所述非晶碳。

可选的，所述控制电路为CMOS电路。

本发明还提供一种压力传感器，包括：

半导体基底，在所述半导体基底内具有控制电路和互连结构，在所述半导体基底上形成有底部电极，所述互连结构将所述底部电极和控制电路电连接；

顶部电极，包括顶壁、底壁和侧壁，所述顶壁与所述底部电极相对设置，所述底壁位于所述半导体基底上，所述侧壁连接底壁和顶壁，所述顶部电极和底部电极之间为空腔；

介质层，覆盖所述半导体基底和顶部电极，所述介质层具有呈环状的第二开口，所述第二开口隔离出部分所述顶部电极的顶壁，该隔离出的部分顶壁作为压力传感区。

可选的，所述半导体基底内还具有另一互连结构，与所述顶部电极电连接；

或者，在所述介质层中形成有另一互连结构，在所述顶部电极覆盖半导体基底的部分与所述顶部电极电连接。

可选的，所述控制电路为CMOS电路。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本技术方案的形成压力传感器的方法，提供半导体基底，在半导体基底内具有控制电路和互连结构，而且在半导体基底上有底部电极，互连结构将底部电极与控制电路电连接；形成牺牲层，覆盖底部电极；之后，形成具有第一开口的顶部电极，覆盖牺牲层的顶面、侧面以及部分所述半导体基底；通过第一开口去除牺牲层后，在所述顶部电极和底部电极之间便形成了空腔；最后，可以形成介质层，覆盖半导体基底和顶部电极，并在介质层形成呈环状的第二开口，第二开口隔离出与底部电极相对的部分顶部电极，该隔离出的部分顶部电极作为压力传感区。该形成方法借助于牺牲层在底部电极和顶部电极之间形成空腔，与CMOS工艺兼容，而且，形成方法简单。

本技术方案的压力传感器与半导体基底集成在一起，半导体基底内可以形成有电路结构，这样就可以将压力传感器与其相关的电路结构集成在一起。

附图说明