[发明专利]微机电系统压力传感器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种微机电系统压力传感器的制作方法。

背景技术

压力传感器是将压力转换为电信号的一种器件。通常，压力传感器本身是嵌有电阻的微机械薄膜，压阻用来检测压力。

体微机械加工和表面微机械加工是制造薄膜的两种主要方法。在体微机械加工中，选择性的去除硅片上的体硅材料，直至留下一层单晶硅薄膜。使用腐蚀自停止技术来控制薄膜厚度。表面微机械是先将薄膜沉积在牺牲层上，然后再刻蚀牺牲层，最后形成薄膜。

体微机械加工通过应用电化学腐蚀自停止技术，从硅片背面形成压力口，使用外延层形成微机械结构。体微机械加工使用电化学腐蚀方法，对薄膜厚度控制较差，且其与CMOS工艺兼容性比较差。

表面微机械加工技术，通过牺牲层的沉积可以精确控制薄膜厚度，使用正面加工可以满足制造空腔和释放微机械结构，与传统硅表面加工CMOS工艺兼容性较好。

现有的表面微机械加工技术的微机电系统压力传感器的制作方法，包括以下步骤：如图1a所示，提供一衬底100，所述衬底内具有互连结构101，在衬底100上沉积第一介质层102；如图1b所示，刻蚀第一介质层102形成压力腔开口(图中未示)，在压力腔开口内填充牺牲层103；如图1c所示，刻蚀第一介质层102，形成用于连通互连结构101的开口104；如图1d所示，在上述结构表面沉积感应层105，使所述开口104中填满感应层105，如图1e所示，在感应层105上沉积硬掩膜106；如图1f所示，刻蚀第一介质层102上的硬掩膜106和感应层105，形成敏感电阻图形；如图1g所示，刻蚀牺牲层103上的硬掩膜106和感应层105，形成多个释放口107，该步骤形成释放口后的俯视图如图1j所示，图1g为图1j的A-A剖面图；如图1h所示，通过释放口去除牺牲层103；如图1i所示，在上述结构表面沉积第二介质层108，第二介质层108填满释放口107，在衬底100和第二介质层108之间形成空腔109。

现有技术中，沉积第二介质层108采用常压化学气相沉积(APCVD)，沉积温度在400度左右，当温度回落到常温时，空腔109内的气压变得很低，然而微机电系统压力传感器的空腔内需要高气压，才能得到更好的线性度和大的测量范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种微机电系统压力传感器的结构及其制作方法，以确保空腔内的高气压，提高微机电系统压力传感器的线性度和测量范围。

本发明的技术解决方案是一种微机电系统压力传感器的制作方法，包括以下步骤：

提供一衬底，所述衬底内具有互连结构；

在衬底上沉积第一介质层；

刻蚀第一介质层形成压力腔开口，在压力腔开口内填充牺牲层；

刻蚀第一介质层，形成用于连通互连结构的开口；

在上述结构表面，沉积感应层，使所述开口中填满感应层；

在感应层上沉积硬掩膜；

刻蚀第一介质层上的硬掩膜和感应层，形成敏感电阻图形；

刻蚀牺牲层上的硬掩膜和感应层，形成多个释放口；

通过释放口去除牺牲层；

采用旋涂玻璃工艺在上述结构表面形成二氧化硅，在衬底和二氧化硅之间形成空腔；

在二氧化硅上沉积第二介质层。

作为优选：所述牺牲层的材料为C。

作为优选：所述去除牺牲层的步骤采用O₂等离子体作为反应气体。

作为优选：所述牺牲层的材料为SiO₂。

作为优选：所述去除牺牲层的步骤采用HF溶液。

作为优选：所述硬掩膜的材料为SiN。

作为优选：所述感应层的材料为SiGe。

作为优选：所述二氧化硅的厚度为0.1-1微米。

与现有技术相比，本发明在形成释放口去除牺牲层后，采用旋涂玻璃工艺形成二氧化硅，在常温工艺条件下在衬底和二氧化硅之间形成空腔，所述空腔内的气压高，从而得到好的线性度和大的测量范围的微机电系统压力传感器。

附图说明

图1a-1i是现有技术微机电系统压力传感器的制作过程中各个工艺步骤的剖面图。

图1j是现有技术中微机电系统压力传感器制作过程中形成释放口后的俯视图。

图2是本发明微机电系统压力传感器的制作方法的流程图。

图3a-3j是本发明微机电系统压力传感器的制作过程中各个工艺步骤的剖面图。

图3k是本发明微机电系统压力传感器制作过程中形成释放口后的俯视图。