[发明专利]MEMS压力传感器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力传感器，特别是涉及一种MEMS压力传感器及其制作方法。

背景技术

MEMS（Micro-electromechanical Systems，微电子机械系统）压力传感器已经在汽车电子、工业控制、环境监测、生物医学等领域得到广泛的应用。MEMS压力传感器主要分为压阻式和电容式两种。常规的电容式MEMS压力传感器大都是由一个可变形的上极板和一个固定的下极板组成电容的上下两极，当上极板在压力作用下变形时，使上、下极板间的距离变化从而导致电容值的变化。所以，可变形上极板的物理特性将对整个传感器的性能起到非常重要的作用。

MEMS压力传感器的物理量变化需要通过控制电路转化成电信号的变化。传统的做法是把独立的MEMS压力传感器和控制电路通过封装的形式集成在一起，这种封装体的体积相对很大，而且整体的可靠性也相对较差。另一种方式是在IC控制电路完成后继续在晶片上制作MEMS压力传感器，这种方式制作而成的MEMS压力传感器拥有较小的体积和较高的可靠性，但是由于IC电路已经完成，后续的传感器部分的工艺的热预算将受到很大限制，从而无法通过高温的方式来释放材料的应力，大量的应力的存在将对传感器的敏感性产生很大的影响。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种MEMS压力传感器及其制作方法，用于解决现有技术中由于热预算的限制，在IC控制电路完成后继续在晶片上制作MEMS压力传感器将对MEMS压力传感器造成影响，导致其敏感性较差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种MEMS压力传感器，所述MEMS压力传感器形成在衬底结构上，其中，所述MEMS压力传感器至少包括：氧化物层、下极板、上极板和抑制桩；

所述下极板位于所述氧化物层内，所述上极板位于所述氧化物层的上表面，且所述上极板与所述氧化物层之间设有空腔，所述空腔位于所述下极板的上方处；

所述抑制桩位于所述空腔内，且所述抑制桩连接所述上极板和所述氧化物层，所述抑制桩适于抑制所述上极板的拱起，以缩短所述上极板拱起的最高位置和所述下极板之间的距离。

优选地，所述抑制桩为柱形结构。

优选地，所述上极板为SiGe。

优选地，所述抑制桩为与所述氧化物层材料相同的氧化物，所述抑制桩的下端与所述氧化物层连接为一体。

优选地，所述衬底结构包括晶片和设于所述晶片上的IC控制电路，所述IC控制电路至少包括CMOS器件，所述下极板位于所述CMOS器件的上方。

本发明还提供一种MEMS压力传感器的制作方法，其中，所述MEMS压力传感器的制作方法至少包括如下步骤：

提供一衬底结构；

于所述衬底结构上制作氧化物层和位于所述氧化物层内的下极板；

于所述氧化物层的上表面制作上极板，其中，所述上极板与所述氧化物层之间设有图形化后的第一牺牲层，且所述图形化后的第一牺牲层位于所述下极板的上方处；

形成第二牺牲层，覆盖所述上极板，图形化所述第二牺牲层，形成位于所述上极板中心位置上方处的开口；

以所述图形化后的第二牺牲层为掩膜由上至下依次刻蚀所述上极板和所述图形化后的第一牺牲层，形成贯通所述上极板和所述氧化物层的柱形槽，去除所述图形化后的第二牺牲层；

形成连接层，覆盖所述上极板及所述柱形槽的侧壁和底部，刻蚀所述连接层，形成连接所述上极板和所述氧化物层的抑制桩，去除所述图形化后的第一牺牲层，形成空腔。

优选地，于所述衬底结构上制作氧化物层和位于所述氧化物层内的下极板，至少包括如下步骤：

于所述衬底结构上形成第一氧化物层；

形成金属层，覆盖所述第一氧化物层，刻蚀所述金属层，形成间隔分布的下极板；

形成第二氧化物层，覆盖所述第一氧化物层和所述下极板；

其中，所述第一氧化物层和所述第二氧化物层采用相同的材料，所述第一氧化物层和所述第二氧化物层形成所述氧化物层。

优选地，于所述氧化物层的上表面制作上极板，至少包括如下步骤：

形成第一牺牲层，覆盖所述氧化物层，图形化所述第一牺牲层，其中，所述图形化后的第一牺牲层位于所述下极板的上方处；

形成薄膜层，覆盖所述氧化物层和所述图形化后的第一牺牲层，位于所述图形化后的第一牺牲层上方的薄膜层形成与所述下极板对应的上极板。