[发明专利]压力传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种压力传感器及其制造方法。

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。

现有的压力传感器结构如图1所示：包括：半导体基底10，在半导体基底10上具有底部电极20，和互连层30，在半导体基底上具有压力感应层40，压力感应层40为导电材料，其与互连层30导电互连，压力感应层40还与半导体基底10围成一个空腔50，使得底部电极20和位于底部电极20上方的压力感应层40构成一对电容，当压力作用在压力感应层40上，则压力感应层40向底部电极20靠近，从而压力感应层40和底部电极20构成的电容的电容值发生变化，通过测量电容值的变化可以测得压力。

在现有技术中在形成压力感应层时，往往应力过大，例如在200MPa左右，使得形成的空腔发生形变，电容的两个极板不平行，甚至晶圆发成形变翘曲，如图5d所示，从而严重影响形成的压力传感器的性能和成品率。

发明内容

本发明解决的技术问题提供一种压力传感器及其制造方法，大大提高压力传感器的成品率和性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种压力传感器，包括步骤：

提供半导体基板，其中内嵌有层叠排列的CMOS电路、互连电路以及底部电极板，半导体基板暴露所述底部电极板外围的互连电路；

在所述半导体基板上底部电极板的对应位置形成牺牲层；

在所述牺牲层及所述半导体基板上形成压力感应层；

去除所述牺牲层，所述压力感应层和半导体基底围成一个空腔；

在所述压力感应层上形成压力传导层，其位于空腔的上方；

其中，所述压力感应层的形成步骤包括：

在牺牲层上形成锗硅-非晶硅-锗硅的叠层结构。

优选的，所述在牺牲层上形成锗硅-非晶硅-锗硅的叠层结构的步骤包括：

在所述牺牲层上形成N层的锗硅-非晶硅复合层，所述锗硅-非晶硅复合层由一层锗硅层和位于其上的一层非晶硅层构成，1≤N≤10；

在所述锗硅-非晶硅复合层上再形成一层顶层锗硅层。

优选的，形成N层的锗硅-非晶硅复合层的步骤之前还包括在所述牺牲层上形成底层非晶硅层，其厚度为50-300埃。

优选的，所述锗硅-非晶硅复合层中锗硅材料为Si_1-xGe_x，通常X的值在0.5到0.8之间。

优选的，所述锗硅-非晶硅复合层中锗硅层的厚度为：0.5μm-3μm，非晶硅层的厚度为10埃-100埃，所述顶层锗硅层的厚度为0.5μm-3μm，并且压力感应层的总厚度为0.5μm-3μm。

相应的还提供了一种压力传感器，包括：

半导体基板，其中内嵌有层叠排列的CMOS电路、互连电路以及底部电极板，半导体基板暴露所述底部电极板外围的互连电路；

在所述底部电极板上具有压力感应层和半导体基板围成的空腔，所述底部电极板和所述压力感应层形成电容；

其中，所述压力感应层包括：锗硅-非晶硅-锗硅的叠层结构。

优选的，所述锗硅-非晶硅-锗硅的叠层结构包括：

N层的锗硅-非晶硅复合层，所述锗硅-非晶硅复合层由一层锗硅层和位于其上的一层非晶硅层构成，1＜N≤10；

位于所述锗硅-非晶硅复合层上的顶层锗硅层。

优选的，所述锗硅-非晶硅复合层中锗硅层的厚度为：0.5μm-3μm，非晶硅层的厚度为10埃-100埃，所述顶层锗硅层的厚度为0.5μm-3μm，并且压力感应层的总厚度为0.5μm-3μm。

优选的，所述锗硅-非晶硅复合层中锗硅材料为Si_1-xGe_x，通常X的值在0.5到0.8之间。

与现有技术相比，本发明主要具有以下优点：