[發(fā)明專利]MEMS壓力傳感器及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410117606.3
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN104949776B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭超;許繼輝;于佳
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L9/12;B81C1/00;B81B7/02
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，特別是涉及一種MEMS壓力傳感器及其制作方法。

背景技術(shù)

MEMS（Micro-electromechanical Systems，微電子機(jī)械系統(tǒng)）壓力傳感器已經(jīng)在汽車電子、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。MEMS壓力傳感器主要分為壓阻式和電容式兩種。常規(guī)的電容式MEMS壓力傳感器大都是由一個可變形的上極板和一個固定的下極板組成電容的上下兩極，當(dāng)上極板在壓力作用下變形時，使上、下極板間的距離變化從而導(dǎo)致電容值的變化。所以，可變形上極板的物理特性將對整個傳感器的性能起到非常重要的作用。

MEMS壓力傳感器的物理量變化需要通過控制電路轉(zhuǎn)化成電信號的變化。傳統(tǒng)的做法是把獨(dú)立的MEMS壓力傳感器和控制電路通過封裝的形式集成在一起，這種封裝體的體積相對很大，而且整體的可靠性也相對較差。另一種方式是在IC控制電路完成后繼續(xù)在晶片上制作MEMS壓力傳感器，這種方式制作而成的MEMS壓力傳感器擁有較小的體積和較高的可靠性，但是由于IC電路已經(jīng)完成，后續(xù)的傳感器部分的工藝的熱預(yù)算將受到很大限制，從而無法通過高溫的方式來釋放材料的應(yīng)力，大量的應(yīng)力的存在將對傳感器的敏感性產(chǎn)生很大的影響。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種MEMS壓力傳感器及其制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于熱預(yù)算的限制，在IC控制電路完成后繼續(xù)在晶片上制作MEMS壓力傳感器將對MEMS壓力傳感器造成影響，導(dǎo)致其敏感性較差的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種MEMS壓力傳感器，所述MEMS壓力傳感器形成在襯底結(jié)構(gòu)上，其中，所述MEMS壓力傳感器至少包括：氧化物層、下極板、上極板和抑制樁；

所述下極板位于所述氧化物層內(nèi)，所述上極板位于所述氧化物層的上表面，且所述上極板與所述氧化物層之間設(shè)有空腔，所述空腔位于所述下極板的上方處；

所述抑制樁位于所述空腔內(nèi)，且所述抑制樁連接所述上極板和所述氧化物層，所述抑制樁適于抑制所述上極板的拱起，以縮短所述上極板拱起的最高位置和所述下極板之間的距離。

優(yōu)選地，所述抑制樁為柱形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述上極板為SiGe。

優(yōu)選地，所述抑制樁為與所述氧化物層材料相同的氧化物，所述抑制樁的下端與所述氧化物層連接為一體。

優(yōu)選地，所述襯底結(jié)構(gòu)包括晶片和設(shè)于所述晶片上的IC控制電路，所述IC控制電路至少包括CMOS器件，所述下極板位于所述CMOS器件的上方。

本發(fā)明還提供一種MEMS壓力傳感器的制作方法，其中，所述MEMS壓力傳感器的制作方法至少包括如下步驟：

提供一襯底結(jié)構(gòu)；

于所述襯底結(jié)構(gòu)上制作氧化物層和位于所述氧化物層內(nèi)的下極板；

于所述氧化物層的上表面制作上極板，其中，所述上極板與所述氧化物層之間設(shè)有圖形化后的第一犧牲層，且所述圖形化后的第一犧牲層位于所述下極板的上方處；

形成第二犧牲層，覆蓋所述上極板，圖形化所述第二犧牲層，形成位于所述上極板中心位置上方處的開口；

以所述圖形化后的第二犧牲層為掩膜由上至下依次刻蝕所述上極板和所述圖形化后的第一犧牲層，形成貫通所述上極板和所述氧化物層的柱形槽，去除所述圖形化后的第二犧牲層；

形成連接層，覆蓋所述上極板及所述柱形槽的側(cè)壁和底部，刻蝕所述連接層，形成連接所述上極板和所述氧化物層的抑制樁，去除所述圖形化后的第一犧牲層，形成空腔。

優(yōu)選地，于所述襯底結(jié)構(gòu)上制作氧化物層和位于所述氧化物層內(nèi)的下極板，至少包括如下步驟：

于所述襯底結(jié)構(gòu)上形成第一氧化物層；

形成金屬層，覆蓋所述第一氧化物層，刻蝕所述金屬層，形成間隔分布的下極板；

形成第二氧化物層，覆蓋所述第一氧化物層和所述下極板；

其中，所述第一氧化物層和所述第二氧化物層采用相同的材料，所述第一氧化物層和所述第二氧化物層形成所述氧化物層。

優(yōu)選地，于所述氧化物層的上表面制作上極板，至少包括如下步驟：

形成第一犧牲層，覆蓋所述氧化物層，圖形化所述第一犧牲層，其中，所述圖形化后的第一犧牲層位于所述下極板的上方處；

形成薄膜層，覆蓋所述氧化物層和所述圖形化后的第一犧牲層，位于所述圖形化后的第一犧牲層上方的薄膜層形成與所述下極板對應(yīng)的上極板。