壓力傳感器的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種壓力傳感器的制備方法。
【背景技術】
[0002] 微機電系統（MicroelectroMechanicalSystems,簡稱MEM巧是在微電子技術基 礎上發展起來的多學科交叉的前沿研究領域，是一種采用半導體工藝制造微型機電器件的 技術。與傳統機電器件相比，MEMS器件在耐高溫、小體積、低功耗方面具有十分明顯的優 勢。經過幾十年的發展，已成為世界矚目的重大科技領域之一，它涉及電子、機械、材料、物 理學、化學、生物學、醫學等多種學科與技術，具有廣闊的應用前景。
[0003] 壓力傳感器是一種將壓力信號轉換為電信號的換能器。根據工作原理的不同分為 電阻式壓力傳感器和電容式壓力傳感器。電容式壓力傳感器的原理是通過壓力改變頂部電 極與底部電極之間的電容，W此來測量壓力。
[0004] 在現有技術中，頂部電極與底部電極通過一腔體隔開，頂部電極上具有一壓力傳 感區，在實際操作中，需要對介質層進行刻蝕工藝W暴露出所述壓力傳感區，但是，在刻蝕 的過程中不可避免的會對頂部電極造成損傷，對腔體產生應力而使壓力傳感器變形，并且， 在刻蝕的過程中易產生聚合物等顆粒（particle)，從而影響器件的性能。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于，提供一種壓力傳感器的制備方法，W避免或減少對頂部電極 的損傷，并避免或降低對腔體產生應力，從而提高器件的性能。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明提供一種壓力傳感器的制備方法，包括：
[0007] 提供半導體基底，所述半導體基底中形成有底部電極，所述半導體基底的表面形 成有覆蓋所述底部電極的犧牲層；
[0008] 在所述半導體基底上形成頂部電極，所述頂部電極與所述底部電極通過所述犧牲 層隔開，所述頂部電極具有壓力傳感區；
[0009] 在所述頂部電極上形成刻蝕停止層，所述刻蝕停止層覆蓋所述壓力傳感區；
[0010] 對所述頂部電極進行選擇性刻蝕形成頂部電極開口，所述頂部電極開口暴露出所 述犧牲層；
[0011] 通過所述頂部電極開口去除所述犧牲層，在所述底部電極和頂部電極之間形成腔 體；
[0012] 在所述半導體基底、刻蝕停止層和頂部電極上形成介質層；W及
[0013] 刻蝕去除覆蓋所述壓力傳感區的所述介質層，并去除所述犧牲層，W暴露出所述 壓力傳感區。
[0014] 進一步的，所述犧牲層和刻蝕停止層的材料均為非晶碳，去除所述犧牲層和刻蝕 停止層的方法為：
[0015] 通入氧等離子體，在溫度范圍為15(TC~45(TC的條件下灰化所述犧牲層和刻蝕 停止層。
[0016] 進一步的，去除所述刻蝕停止層的方法為各向同性的刻蝕方法。
[0017] 進一步的，去除所述刻蝕停止層的方法為灰化的方法，所述刻蝕停止層的材料為 能夠利用灰化去除的材質。
[0018] 進一步的，所述刻蝕停止層的材料為光刻膠或非晶碳。
[0019] 進一步的，所述壓力傳感器的制備方法還包括：
[0020] 在所述刻蝕停止層和介質層之間形成一保護層；
[0021] 在對所述介質層進行刻蝕的步驟中，刻蝕所述保護層，W暴露出所述刻蝕停止層。
[0022] 進一步的，所述保護層的材料為氧化娃、氮化娃、氮氧化娃。
[0023] 進一步的，所述保護層的材料和所述介質層的材料相同。
[0024] 進一步的，所述介質層的材料和所述保護層的材料均為氮化娃。
[002引進一步的，所述保護層的厚度為500A~1000A。
[002引進一步的，所述刻蝕停止層的厚度為KWOA~4000A。
[0027] 進一步的，所述頂部電極的材料為錯娃。
[0028] 進一步的，所述壓力傳感區為環形，寬度為Sum~lOum。
[0029] 與現有技術相比，本發明提供的壓力傳感器的制備方法具有W下優點：
[0030] 在壓力傳感器的制備方法中，在所述頂部電極上形成刻蝕停止層，所述刻蝕停止 層覆蓋壓力傳感區，之后在刻蝕去除覆蓋所述壓力傳感區的所述介質層的步驟中，由于所 述介質層較厚，所W在此過程中，所述刻蝕停止層可W保護所述壓力傳感區不被損傷，并且 可W避免對腔體產生過多的應力；之后再去除所述刻蝕停止層，由于所述刻蝕停止層比較 少，所W，在此過程中，可W減少或避免產生過多的聚合物，從而提高器件的性能。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發明一實施例中壓力傳感器的制備方法的流程圖；
[0032] 圖2至圖10為本發明一實施例中壓力傳感器的制備方法中器件結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面將結合示意圖對本發明的壓力傳感器的制備方法進行更詳細的描述，其中表 示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可W修改在此描述的本發明，而仍然 實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而 并不作為對本發明的限制。
[0034] 為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能 和結構，因為它們會使本發明由于不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開 發中，必須做出大量實施細節W實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的 限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為送種開發工作可能是復雜和耗費 時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規工作。
[0035] 在下列段落中參照附圖W舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和權利要 求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非 精準的比例，僅用W方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0036] 本發明提供一種壓力傳感器的制備方法，包括如下步驟：
[0037] 步驟S11，提供半導體基底，所述半導體基底中形成有底部電極，所述半導體基底 的表面形成有覆蓋所述底部電極的犧牲層；
[0038] 步驟S12,在所述半導體基底上形成頂部電極，所述頂部電極與所述底部電極通過 所述犧牲層隔開，所述頂部電極具有壓力傳感區；
[0039] 步驟S13,在所述頂部電極上形成刻蝕停止層，所述刻蝕停止層覆蓋所述壓力傳感 區；
[0040] 步驟S14,對所述頂部電極進行選擇性刻蝕形成頂部電極開口，所述頂部電極開口 暴露出所述犧牲層；
[0041] 步驟S15,通過所述頂部電極開口去除所述犧牲層，在所述底部電極和頂部電極之 間形成腔體；
[0042] 步驟S16,在所述半導體基底、刻蝕停止層和頂部電極上形成介質層；
[0043] 步驟S17,刻蝕去除覆蓋所述壓力傳感區的所述介質層，并去除所述犧牲層，W暴 露出所述壓力傳感區。
[0044] 在刻蝕去除覆蓋所述壓力傳感區的所述介質層的步驟中，由于所述介質層較厚， 所W在此過程中，所述刻蝕停止層可W保護所述壓力傳感區不被損傷，并且可W避免對腔 體產生過多的應力；之后再去除所述刻蝕停止層，由于所述刻蝕停止層比較少，所W，在此 過程中，可W減少或避免產生過多的聚合物，從而提高器件的性能。
[0045] W下結合圖1和圖2至圖10,具體說明本發明的壓力傳感器的制備方法。其中，圖 1為本發明一實施例中壓力傳感器的制備方法的流程圖；圖2至圖10為本發明一實施例中 壓力傳感器的制備方法中器件結構的示意圖。
[0046] 首先，進行步驟S11，如圖2所示，提供半導體基底100,所述半導體基底100中形 成有底部電極110,所述半導體基底100的表面形成有覆蓋所述底部電極110的犧牲層。
[0047] 本領域的普通技術人員可W理解，在所述半導體基底100內還可W具有第一互連 結構102、第二互連結構103和控制電路101，所述底部電極110通過所述第一互連結構102 與控制電路101電連接，頂部電極通過第二互連結構103與控制電路101電連接，較佳的， 所述控制電路101為CMOS電路。另外，在半導體基底100內還可W形成有其他器件結構， 例如放大器、數/模轉換器、模擬處理電路和/或數字處理電路、接口電路等，形成送些器件 結構的方法均可W為CMOS工藝。其中，所述第一互連結構102、第二互連結構103可W包括 栓塞和互連線，其具體的結構需要根據實際情況確定，圖2中的所述第一互連結構102、第 二互連結構103僅起示意作用，并不對本發明做出任何限制。
[004引在優選實施例中，所述底部電極110的厚度為0. 1Um~4Um。所述底部電極110 的材料選自鉛、鐵、鋒、銀、金、銅、鶴、鉆、媒、粗、笛送些金屬其中之一或者他們的任意組合； 或者，選自多晶娃、非晶娃、多晶錯娃、非晶錯娃送些導電非金屬或者他們的任意組合；或 者，選自所述金屬、導電非金屬其中之一W及他們的任意組合與絕緣層的組合；但不限于送 些材料，也可W為本領域技術人員公知的其他材料。
[0049] 在本實施例中，所述犧牲層120的材料為非晶碳，但不限于非晶碳，也可W為本領 域技術人員公知的其他材料，除此之外所述犧牲層120還可W為其他材料，例如二氧化娃、 非晶娃、非晶錯、光阻材料，聚醜亞胺等。在本實施例中形成所述犧牲層120的方法為；利用 化學氣相沉積方法沉積非晶碳，覆蓋所述半導體基底100和底部電極110,之后利用光刻、 刻蝕工藝去除部分非晶碳，保留覆蓋底部電極110的非晶碳。具體的，剩余的覆蓋底部電極 110的非晶碳的尺寸根據之后需要形成的頂部電極的尺寸確定。該犧牲層120定義出了頂 部電極的位置。
[0050] 接著，進行步驟S12,如圖3所示，在所述半導體基底100上形成頂部電極130,所 述頂部電極130與所述底部電極110通過所述犧牲層120隔開，所述頂部電極130具有壓 力傳感區131。
[0051] 具體的，可W在所述半導體基底100W及犧牲層120上形成頂部電極130,所述頂 部電極130覆蓋所述犧牲層120的頂面、偵師W及所述半導體基底100。所述頂部電極130 具有壓力傳感區131，用于感應壓力時發生形變。所述壓力傳感區131位于所述犧牲層120 上，一般的，所述壓力傳感區131為環形，例如方環形，此為本領域的技術人員可W理解的， 在此不作賞述。在受到壓力時，所述壓力傳感區131發生形變，從而帶動環形內的所述頂部 電極130形變，從而所述頂部電極130向所述底部電極110靠化使得電