一種mems壓力傳感器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種MEMS壓力傳感器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，在運(yùn)動(dòng)傳感器(mot1n sensor)類產(chǎn)品的市場上,智能手機(jī)、集成CMOS和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件日益成為最主流、最先進(jìn)的技術(shù)，并且隨著技術(shù)的更新，這類傳動(dòng)傳感器產(chǎn)品的發(fā)展方向是規(guī)模更小的尺寸，高質(zhì)量的電學(xué)性能和更低的損耗。
[0003]其中，MEMS壓力傳感器廣泛應(yīng)用于汽車電子:如TPMS、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力傳感器、汽車剎車系統(tǒng)空氣壓力傳感器、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壓力傳感器(TMAP)、柴油機(jī)共軌壓力傳感器；消費(fèi)電子:如胎壓計(jì)、血壓計(jì)、櫥用秤、健康秤，洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、電冰箱、微波爐、烤箱、吸塵器用壓力傳感器，空調(diào)壓力傳感器，洗衣機(jī)、飲水機(jī)、洗碗機(jī)、太陽能熱水器用液位控制壓力傳感器；工業(yè)電子:如數(shù)字壓力表、數(shù)字流量表、工業(yè)配料稱重等。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中壓力傳感器的包括變極距型電容傳感器、變面積型電容傳感器以及變介電常數(shù)型電容傳感器，其中所述變極距型電容傳感器中包括定極板(fixed plate)和動(dòng)極板(moving plate),其中在壓力的作用下所述動(dòng)極板(moving plate)發(fā)生移動(dòng),所述定極板和動(dòng)極板之間的距離發(fā)生變化，電容發(fā)生變化，通過所述電容的變化檢測得到壓力的變化。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中壓力傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，所述壓力傳感器包括基底101，所述基底101上形成有各種CMOS器件，其中所述基底101上形成有層間介質(zhì)層，并在所述層間介質(zhì)層中形成金屬互連結(jié)構(gòu)，所述金屬互連結(jié)構(gòu)包括金屬層102以及位于所述金屬層102之間的金屬通孔103，其中所述金屬層選用金屬Al，其中所述金屬通孔選用金屬W，在所述傳感器區(qū)域中的金屬互連結(jié)構(gòu)的上方形成有壓力傳感膜104，其中所述壓力傳感膜104選用SiGe，通過在所述壓力傳感膜104上方施加應(yīng)力，改變所述傳感器中電極之間的距離，使傳感器的電容發(fā)生變化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的檢測。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中所述MEMS壓力傳感器中通常會(huì)遭受漂移的問題(drift issue)，例如在溫度和壓力的情況下，造成所述問題的原因很可能是在干法蝕刻過程中產(chǎn)生大量的電子(charge)，例如通常在CMOS器件制備完成之后執(zhí)行MEMS步驟，在該步驟中通常包含多個(gè)干法蝕刻，干法蝕刻產(chǎn)生大量的電子，所述電子通過互聯(lián)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)至基底中的CMOS器件，導(dǎo)致所述CMOS器件失效。
[0007]因此，現(xiàn)有技術(shù)中在MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)存在上述弊端，需要對(duì)現(xiàn)有的壓力傳感器結(jié)構(gòu)以及制備方法進(jìn)行改進(jìn)，以便消除上述問題，提高器件的性能和良率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0009]本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種MEMS壓力傳感器的制備方法，所述方法包括:
[0010]提供基底，所述基底上形成有層間介質(zhì)層以及位于所述層間介質(zhì)層中的接觸通孔；
[0011 ] 在所述接觸通孔上方依次形成熱擴(kuò)散阻擋層和無定型硅材料層；
[0012]對(duì)所述無定型硅材料層進(jìn)行離子注入；
[0013]在所述無定型硅材料層的上方形成壓力傳感膜；
[0014]執(zhí)行退火步驟。
[0015]作為優(yōu)選，所述退火步驟選用激光退火。
[0016]作為優(yōu)選，所述退火步驟的能量大于2.0J/cm2。
[0017]作為優(yōu)選,所述無定型娃材料層的厚度為800?1000埃。
[0018]作為優(yōu)選，所述離子注入的能量為20?30KeV。
[0019]作為優(yōu)選，所述離子注入的深度達(dá)到700?1000埃。
[0020]作為優(yōu)選，所述熱擴(kuò)散阻擋層的厚度大于500埃。
[0021]作為優(yōu)選，所述壓力傳感膜選用SiGe ；
[0022]所述熱擴(kuò)散阻擋層選用TaN。
[0023]作為優(yōu)選，所述無定型硅材料層選用N型硅材料或者P型硅材料；
[0024]當(dāng)所述無定型硅材料層選用N型硅材料時(shí)，執(zhí)行P型離子注入；
[0025]當(dāng)所述無定型硅材料層選用P型硅材料時(shí)，執(zhí)行N型離子注入。
[0026]作為優(yōu)選，所述離子為硼離子。
[0027]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種新的壓力傳感器，壓力傳感器中頂部電極互連結(jié)構(gòu)的最上層選用無定型娃材料層(amorphous-Si)來代替常規(guī)的金屬，所述無定型硅材料層中摻雜有激活的離子，以防止所述電子通過互聯(lián)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)至基底中的CMOS器件，導(dǎo)致所述CMOS器件失效。
[0028]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)；
[0029](I)無定型娃材料層(amorphous-Si)可以通過低溫沉積的方法形成,而且和MEMS工藝過程相互兼容。
[0030](2)由于所述無定型娃材料層(amorphous-Si)的設(shè)置,可以防止在MEMS過程中產(chǎn)生的電子傳導(dǎo)至基底中的CMOS器件。
[0031](3)避免CMOS器件的失效，進(jìn)一步提高器件的性能。
【附圖說明】
[0032]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0033]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2a_2b為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中所述傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中所述2a為退火之前的結(jié)構(gòu)示意圖，2b為退火激活之后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3a為本發(fā)明一實(shí)施方式中激光退火能量和退火深度關(guān)系示意圖；
[0036]圖3b為本發(fā)明一實(shí)施方式中激光退火能量和無定型硅材料層電阻的關(guān)系示意圖；
[0037]圖3c為本發(fā)明一實(shí)施方式中離子注入能量和深度之間的關(guān)系示意圖；
[0038]圖3d為本發(fā)明一實(shí)施方式中激光退火能量和壓力傳感膜壓力釋放之間的關(guān)系示意圖；
[0039]圖4為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中所述MEMS壓力傳感器的制備工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0041]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0042]應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接至『或“耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。
[0043]空間關(guān)系術(shù)語例如“