壓力傳感器及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種壓力傳感器及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體領(lǐng)域，現(xiàn)有的微機(jī)電系統(tǒng)壓力傳感器，是通過壓力傳感器開關(guān)(PressureSensor Shutter)接收外界的氣體壓力，然后將氣體壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，測量出具體的壓力信息。
[0003]現(xiàn)有的一種形成壓力傳感器的方法包括:
[0004]參照?qǐng)D1，提供半導(dǎo)體襯底1，在半導(dǎo)體襯底I上形成有有源器件(圖中未示出);在半導(dǎo)體襯底I上形成有第一層間介質(zhì)層2，第一層間介質(zhì)層2覆蓋有源器件和半導(dǎo)體襯底I ;在第一層間介質(zhì)層2中形成有下極板4、與下極板4同層且間隔開的第一互連層3，第一層間介質(zhì)層2覆蓋下極板4和第一互連層3，其中第一互連層3與半導(dǎo)體襯底I上的有源器件電連接，下極板4通過其下方的第二互連層5與有源器件電連接。
[0005]參照?qǐng)D2，使用光刻、刻蝕工藝，在第一層間介質(zhì)層2和第一互連層3中形成連接槽6。
[0006]參照?qǐng)D3，在第一層間介質(zhì)層2上沉積無定形碳層，無定形碳層填充滿連接槽6 ;接著，使用光刻、刻蝕工藝，去除除下極板4上方的無定形碳層外的無定形碳層部分，露出連接槽6，僅保留下極板4上方的無定形碳層部分，作為犧牲層7。
[0007]參照?qǐng)D4，在第一層間介質(zhì)層2和犧牲層7上形成上極板8，上極板8填充滿連接槽6 (參照?qǐng)D3)，以與第一互連層3接觸電連接，并通過第一互連層3與下方的有源器件電連接。
[0008]參照?qǐng)D5，在犧牲層7上方的上極板8中形成若干通孔80，露出犧牲層7。
[0009]參照?qǐng)D6，使用光刻、刻蝕工藝，通過若干通孔80去除犧牲層，在上極板8與下極板4之間形成空腔70。
[0010]參照?qǐng)D7,在第一層間介質(zhì)層2和上極板8上形成第二層間介質(zhì)層9。
[0011]參照?qǐng)D8，在空腔70上方的第二層間介質(zhì)層9中形成環(huán)形溝槽90，露出上極板8，空腔70上方的上極板部分作為壓力感應(yīng)膜。這樣，外界壓力作用在環(huán)形溝槽90底部的上極板上，引起上極板向空腔70中發(fā)生形變，進(jìn)而改變上極板8和下極板4構(gòu)成的電容器的電容值。該電容值變化信號(hào)分別通過第一互連層3和第二互連層5傳遞至有源器件中，有源器件對(duì)電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理后轉(zhuǎn)化為壓力值。
[0012]但是，使用現(xiàn)有技術(shù)形成的壓力傳感器靈敏度較低，性能不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明解決的問題是，使用現(xiàn)有技術(shù)形成的壓力傳感器靈敏度較低，性能不佳。
[0014]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種壓力傳感器的形成方法，該形成方法包括:
[0015]提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有第一層間介質(zhì)層、位于所述第一層間介質(zhì)層中的下極板、與所述下極板位于同一層且間隔開的第一互連層；
[0016]在所述下極板上方形成犧牲層；
[0017]在所述第一層間介質(zhì)層、第一互連層和犧牲層上形成上極板；
[0018]在形成所述犧牲層之后且在形成所述上極板之前，在所述第一互連層中形成連接槽，所述上極板填充滿連接槽以與第一互連層電連接；或者，
[0019]在形成所述上極板之后，在所述上極板和第一互連層中形成連接槽，之后在所述連接槽中形成連接上極板和第一互連層的導(dǎo)電層；
[0020]在將所述上極板和第一互連層電連接后，去除所述犧牲層以形成空腔。
[0021]可選地，在所述第一層間介質(zhì)層上形成犧牲層的方法包括:
[0022]在所述第一層間介質(zhì)層上沉積犧牲材料層；
[0023]對(duì)所述犧牲材料層進(jìn)行圖形化，以形成犧牲層。
[0024]可選地，使用光刻、刻蝕工藝對(duì)所述犧牲材料層進(jìn)行圖形化。
[0025]可選地，所述犧牲層的材料為無定形碳或鍺。
[0026]可選地，所述犧牲層的材料為無定形碳；
[0027]在刻蝕犧牲材料層過程中使用的刻蝕氣體包括02、CO、N2和Ar ；
[0028]刻蝕犧牲材料層過程的參數(shù)為:02的流量范圍為18SCCm?22sCCm，CO的流量范圍為90sccm?IlOsccm, N2的流量范圍為90sccm?IlOsccm, Ar的流量范圍為90sccm?IlOsccm,壓強(qiáng)范圍為90mTor?IlOmTor,偏置功率為540w?660w。
[0029]可選地，所述犧牲層的厚度范圍為1.8 μ m?2.2 μ m。
[0030]可選地，使用光刻、刻蝕工藝，刻蝕部分厚度的第一互連層形成連接槽。
[0031]可選地，所述第一互連層的材料為Al ;
[0032]在刻蝕部分厚度的第一互連層過程中，使用的刻蝕氣體包括Cl2、BCl3和N2,參數(shù)為:C12的流量范圍為54sccm?66sccm,BCl3的流量范圍為54sccm?66sccm,N2的流量范圍為4.5sccm?5.5sccm,壓強(qiáng)范圍為9mTor?IlmTor,偏置功率范圍為540w?660w,源功率范圍為108w?132w。
[0033]可選地，所述導(dǎo)電層覆蓋連接槽的側(cè)壁、底部和位于所述連接槽開口位置的上極板部分。
[0034]可選地，所述導(dǎo)電層的材料為Al、TiN、T1、Ta、TaN、W或Mo。
[0035]可選地，去除所述犧牲層的方法包括:
[0036]在所述犧牲層上的上極板中形成若干通孔，露出所述犧牲層上表面；
[0037]通過所述若干通孔，刻蝕去除犧牲層以形成空腔。
[0038]可選地，還包括:
[0039]形成第二層間介質(zhì)層，所述第二層間介質(zhì)層覆蓋第一層間介質(zhì)層和上極板，在所述上極板和第一互連層通過導(dǎo)電層電連接時(shí)，還覆蓋所述導(dǎo)電層；
[0040]在所述空腔上方的第二層間介質(zhì)層中形成環(huán)形溝槽，露出上極板。
[0041]本發(fā)明還提供一種壓力傳感器，該壓力傳感器包括:
[0042]半導(dǎo)體襯底；
[0043]位于所述半導(dǎo)體襯底上的第一層間介質(zhì)層、位于所述第一層間介質(zhì)層中的下極板、與所述下極板位于同一層且間隔開的第一互連層；
[0044]位于所述第一層間介質(zhì)層、下極板和第一互連層上的上極板，在所述上極板與下極板之間具有空腔；
[0045]位于所述第一互連層和上極板中的連接槽；
[0046]位于所述連接槽中的導(dǎo)電層，用于電連接所述上極板和第一互連層。
[0047]可選地，所述連接槽在第一互連層中的深度小于所述第一互連層的厚度。
[0048]可選地，所述導(dǎo)電層覆蓋連接槽的側(cè)壁、底部和位于連接槽開口位置的上極板部分。
[0049]可選地，所述導(dǎo)電層的材料為Al、TiN、T1、Ta、TaN、W或Mo。
[0050]可選地，在所述空腔上方的上極板中具有若干通孔，所述若干通孔連通所述空腔。
[0051]可選地，還包括:
[0052]第二層間介質(zhì)層，覆蓋所述第一層間介質(zhì)層、導(dǎo)電層和上極板；
[0053]位于所述空腔上方的第二層間介質(zhì)層中的環(huán)形溝槽，露出上極板。
[0054]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0055]在下極板上方形成犧牲層的步驟先于在所述第一互連層中形成連接槽的步驟，這樣，在下極板上方形成犧牲層過程中產(chǎn)生的有機(jī)聚合物就不會(huì)附著在連接槽側(cè)壁、底部。當(dāng)上極板填充滿連接槽以與第一互連層接觸電連接時(shí)，上極板與第一互連層之間基本不存在有機(jī)化合物這降低了第一互連層與上極板之間的接觸電阻；或者，當(dāng)上極板與第一互連層之間通過導(dǎo)電層電連接時(shí)，導(dǎo)電層與第一互連層和上極板之間也基本不存在有機(jī)化合物，這降低了導(dǎo)電層與第一互連層和上極板之間的接觸電阻。由于接觸電阻降低，壓力傳感器對(duì)施加在其上的較小壓力也能準(zhǔn)確感知并量測，提升了壓力傳感器的靈敏度，性能較佳。
【附圖說明】
[0056]圖1?圖8是現(xiàn)有技術(shù)的壓力傳感器在形成過程中各個(gè)階段的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖9?18是本發(fā)明具體實(shí)施例的壓力傳感器在形成過程中各個(gè)階段的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0058]發(fā)明人針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，參照?qǐng)D3，在刻蝕無定形碳層時(shí)，通常使用灰化工藝。在灰化工藝中，O2與無定形碳層中的碳結(jié)合而生成CO2氣體并被排出。但同時(shí)，O2也會(huì)與無定形碳層中的C、H結(jié)合而產(chǎn)生有機(jī)化合物60，該有機(jī)化合物會(huì)60殘留在連接槽6的側(cè)壁和底部表面。這樣，參照?qǐng)D4，殘留的有機(jī)化合物60增大了上極板8與第一互連層3之間的接觸電阻，當(dāng)壓力傳感器工作時(shí)，流過上極板8和第一互連層3的電流較小而不易被檢測到，這降低了壓力傳感器的靈敏度，對(duì)壓力傳感器接收到的較小壓力不能準(zhǔn)確感知并量測，造成壓力傳感器性能不佳。
[0059]對(duì)此，發(fā)明人提出了一種新的壓力傳感器的形成方法，以避免在上極板8和第一互連層3之間產(chǎn)生殘留有機(jī)化合物，提升壓力傳感器的靈敏度。
[0060]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0061]參照?qǐng)D9，提供半導(dǎo)體襯底10，在半導(dǎo)體襯底10上形成有第一層間介質(zhì)層11、位于第一層間介質(zhì)層11中的下極板12和與下極板12同層且間隔開的第一互連層13。在半導(dǎo)體襯底10上還形