[发明专利]一种压力检测结构以及制备方法

说明书

本发明涉及一种压力检测结构以及制备方法。一种压力检测结构，包括：衬底；位于衬底上的金属互连层；位于金属互联层上方的多个RRAM存储单元，每个存储单元通过一一对应的第一金属栓塞与金属互联层连接；每个RRAM存储单元上方一一对应设有一个压阻式传感器单元，并且每个RRAM存储单元与其对应的压阻式传感器单元通过第二金属栓塞连接。本发明将压力传感器单元和RRAM单元串联一起实现了压力传感信号的存储，无需经过模数转换器和寄存器就能实现对传感信号的存储，从而提升了信息传输效率和能效，降低了功耗。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种压力检测结构以及制备方法。

背景技术

压力检测技术常应用于可穿戴设备、智能家居、仿生假肢、智能机器人等应用，要求能分辨压力的大小和空间分布等特征，进而实现例如动作姿势识别和健康监控等更复杂的功能。传统的压力传感器的压力信号是易失的，即当外界压力撤去后，压力传感器恢复至初始状态，之前的压力信号丢失，所以需要对压力传感器的信号进行存储用于后续的信号处理，通常需要通过模数转换器将压力传感器受压后的模拟信号转变成数字信号，然后将数字信号存入寄储器中，实现传感信息的缓存，但是这个过程将带来额外的成本、能耗、信号传递延迟以及模数转换过程中引入的量化噪声。因此传统的压力传感器逐渐难以满足物联网日益对传感系统的需求。

为此，提出本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种压力检测结构以及制备方法，将压力传感器单元和RRAM单元串联一起实现了压力传感信号的存储，无需经过模数转换器和寄存器就能实现对传感信号的存储，从而提升了信息传输效率和能效，降低了功耗。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案。

本发明的第一方面提供了一种压力检测结构，包括：

衬底；

位于所述衬底上的金属互连层；

位于所述金属互联层上方的多个RRAM存储单元，每个存储单元通过一一对应的第一金属栓塞与所述金属互联层连接；

每个所述RRAM存储单元上方一一对应设有一个压阻式传感器单元，并且每个所述RRAM存储单元与其对应的压阻式传感器单元通过第二金属栓塞连接，并且多个所述RRAM存储单元通过所述金属互联层实现互联。

在以上压力检测结构中，压力传感器单元和RRAM存储单元串联一起，工作机理是：当压力传感器单元检测到外界压力信号时，其电阻值发生变化使RRAM存储器单元的分压改变，从而使RRAM存储单元发生阻变，实现将压力传感单元上的易失传感信号存储到RRAM存储单元上，即当外界压力信号撤去后，依旧可以通过暂存在RRAM的传感器信号进行信号的处理。

由于RRAM是一种非易失性存储器，具有结构简单，开关比高、操作电压低、功耗小、读写速度高等优异的存储性能，其在外加电场作用下可实现高阻态和低阻态之间的可逆转换，从而实现对数据的存储，因此用于压力检测时能够快速、准确地反馈压力大小、空间分布。同时，这个过程无需经过模数转换器和寄存器就能实现对传感信号的存储，从而提升了信息传输效率和能效，降低了功耗，避免了模数转换过程引入的量化噪声。

另外，由于本发明储存的是模拟信号，进而可以做模拟计算,在一些非高精度的应用场景下，具有低功耗和节省面积的优势。

在以上基础上，存储单元和压力传感单元的结构及连接关系还可以进一步改进，以提高信号传输速度，同时降低漏电问题，提高灵敏度等，如下文列举。进一步地，所述衬底与所述金属互联层还间隔有第一介质层，并且所述第一介质层设有凹槽，所述金属互联层位于所述凹槽内，所述第一金属栓塞的侧壁被阻挡层包围。

设置阻挡层可以阻止金属互联层中的金属扩散至RRAM存储单元中，避免信号干扰。