壓力傳感器及其形成方法
【專(zhuān)利摘要】一種壓力傳感器及其形成方法，其中，壓力傳感器包括：襯底，所述襯底具有器件區(qū)，所述襯底表面具有第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層表面具有第一電極層；位于第一電極層表面的第二介質(zhì)層，所述器件區(qū)的第二介質(zhì)層具有若干第一開(kāi)口；位于所述第一開(kāi)口的側(cè)壁表面的導(dǎo)電側(cè)墻；位于第二介質(zhì)層表面和第一開(kāi)口內(nèi)的第二電極層，所述第二電極層與第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面之間具有空腔；位于第二電極層和第二介質(zhì)層表面的第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層內(nèi)具有暴露出器件區(qū)的第二電極層表面的第二開(kāi)口。所述壓力傳感器的靈敏度得到提高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】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)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種壓力傳感器及其形成方法。

【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-ElectroMechanical System,簡(jiǎn)稱(chēng)MEMS)是一種獲取信息、處理信息和執(zhí)行操作的集成器件。微機(jī)電系統(tǒng)中的傳感器能夠接收壓力、位置、速度、加速度、磁場(chǎng)、溫度或濕度等外部信息，并將所獲得的外部信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以便于在微機(jī)電系統(tǒng)中進(jìn)行處理。壓力傳感器即是一種將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器件。
[0003]電容式壓力傳感器是現(xiàn)有壓力傳感器中的一種，請(qǐng)參考圖1，是現(xiàn)有技術(shù)的一種電容式壓力傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，包括:襯底100，所述襯底100包括:半導(dǎo)體基底、位于半導(dǎo)體基底表面的半導(dǎo)體器件(例如CMOS器件)、電連接所述半導(dǎo)體器件的電互連結(jié)構(gòu)、以及電隔離半導(dǎo)體器件和電互連結(jié)構(gòu)的介質(zhì)層；位于襯底100表面的第一電極層101，所述第一電極層101能夠通過(guò)襯底100內(nèi)的電互連結(jié)構(gòu)與襯底100內(nèi)的半導(dǎo)體器件電連接；位于襯底100和第一電極層101表面的第二電極層102，且所述第一電極層101和第二電極層102之間具有空腔103，所述空腔103使第一電極層101和第二電極層102電隔離；位于第二電極層102表面的絕緣層104，所述絕緣層104暴露出部分第二電極層102。
[0004]所述第一電極層101、第二電極層102以及空腔103構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述第二電極層102在受到壓力時(shí)，所述第二電極層102發(fā)生形變，導(dǎo)致所述第一電極層101和第二電極層102之間的距離發(fā)生變化，造成所述電容結(jié)構(gòu)的電容值發(fā)生改變。由于所述第二電極層102受到的壓力與所述電容結(jié)構(gòu)的電容值相對(duì)應(yīng)，因此能夠?qū)⒌诙姌O層102受到的壓力轉(zhuǎn)化為所述電容結(jié)構(gòu)輸出的電信號(hào)。
[0005]然而，現(xiàn)有的壓力傳感器靈敏度有限，無(wú)法適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種壓力傳感器及其形成方法，提高壓力傳感器的靈敏度。
[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種壓力傳感器的形成方法，包括:襯底，所述襯底具有器件區(qū)，所述襯底表面具有第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層表面具有第一電極層；位于第一電極層表面的第二介質(zhì)層，所述器件區(qū)的第二介質(zhì)層具有若干第一開(kāi)口 ；位于所述第一開(kāi)口的側(cè)壁表面的導(dǎo)電側(cè)墻，所述導(dǎo)電側(cè)墻與第一電極層連接；位于第二介質(zhì)層表面和第一開(kāi)口內(nèi)的第二電極層，所述第二電極層與第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面之間具有空腔；位于第二電極層表面的第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層內(nèi)具有暴露出器件區(qū)的第二電極層表面的第二開(kāi)口。
[0008]可選的，所述若干第一開(kāi)口位于第二介質(zhì)層表面的圖形為若干同心圓環(huán)形、若干同心方環(huán)形或若干同心多邊環(huán)形。
[0009]可選的，所述若干第一開(kāi)口位于第二介質(zhì)層表面的圖形為若干平行排列的條形。
[0010]可選的，所述襯底還包括外圍區(qū)，所述外圍區(qū)包圍所述器件區(qū)，所述第二電極層還位于外圍區(qū)的第二介質(zhì)層表面，外圍區(qū)的第二電極層支撐器件區(qū)的第二電極層，使器件區(qū)的第二電極層與第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面之間構(gòu)成空腔。
[0011]可選的,所述第一開(kāi)口底部暴露出第一介質(zhì)層,或者所述第一開(kāi)口底部暴露出第一電極層。
[0012]可選的，還包括:位于第二電極層表面的第四介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層位于所述第四介質(zhì)層表面，所述第二開(kāi)口暴露出第四介質(zhì)層表面，且所述第四介質(zhì)層的材料與第三介質(zhì)層的材料不同。
[0013]可選的，還包括:位于第三介質(zhì)層內(nèi)的第二導(dǎo)電插塞，所述第二導(dǎo)電插塞與第二電極層電連接；位于第三介質(zhì)層和第二介質(zhì)層內(nèi)的第一導(dǎo)電插塞，所述第一導(dǎo)電插塞與第一電極層電連接。
[0014]可選的，所述襯底內(nèi)具有半導(dǎo)體器件、以及用于電連接所述半導(dǎo)體器件的電互連結(jié)構(gòu)。
[0015]可選的，所述第一電極層與所述電互連結(jié)構(gòu)電連接。
[0016]可選的，所述半導(dǎo)體器件為CMOS器件。
[0017]可選的，所述第一電極層的材料包括:氮化鈦、鈦、氮化鉭、鉭、鎢、碳化鈦、碳化鉭、鑭、鋁和銅中的一種或多種；所述第二電極層或?qū)щ妭?cè)墻的材料包括:氮化鈦、鈦、氮化鉭、組、鶴、碳化欽、碳化組和倆中的一種或多種。
[0018]可選的，所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層或第三介質(zhì)層的材料為二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅或低K材料。
[0019]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種形成上述任一項(xiàng)所述的壓力傳感器的方法，包括:提供襯底，所述襯底具有器件區(qū)，所述襯底表面具有第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層表面具有第一電極層，所述第一電極層表面具有第二介質(zhì)層；刻蝕器件區(qū)的第二介質(zhì)層直至暴露出第一電極層，在第二介質(zhì)層內(nèi)形成若干第一開(kāi)口 ；在所述第一開(kāi)口的側(cè)壁表面形成導(dǎo)電側(cè)墻，所述導(dǎo)電側(cè)墻與第一電極層連接；在第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面形成犧牲層；在所述犧牲層表面形成第二電極層，所述第二電極層暴露出部分犧牲層表面；去除器件區(qū)的犧牲層，在所述第二電極層與第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面之間形成空腔；在去除犧牲層之后，在第二電極層表面形成第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層內(nèi)具有暴露出器件區(qū)的第二電極層表面的第二開(kāi)口。
[0020]可選的，所述襯底還包括外圍區(qū)，所述外圍區(qū)包圍所述器件區(qū)，在形成第二電極層之前，去除外圍區(qū)的第二介質(zhì)層表面的犧牲層，所述第二電極層形成于外圍區(qū)的第二介質(zhì)層表面、犧牲層的側(cè)壁和頂部表面。
[0021]可選的，還包括:在形成導(dǎo)電側(cè)墻之后，形成犧牲層之前，以第二介質(zhì)層和導(dǎo)電側(cè)墻為掩膜，刻蝕第一開(kāi)口底部的第一電極層直至暴露出第一介質(zhì)層為止。
[0022]可選的，還包括:在形成導(dǎo)電側(cè)墻之前，刻蝕第一開(kāi)口底部的第一電極層，直至暴露出第一介質(zhì)層為止。
[0023]可選的，去除器件區(qū)的犧牲層的工藝為各向同性的刻蝕工藝。
[0024]可選的，所述犧牲層的材料為碳基聚合物、多晶硅、無(wú)定形硅、硅鍺或無(wú)定形碳。
[0025]可選的，所述第三介質(zhì)層和第二開(kāi)口的形成方法包括:在第二電極層和第一介質(zhì)層表面沉積第三介質(zhì)層；刻蝕器件區(qū)的第三介質(zhì)層，直至暴露出第二電極層表面為止，形成第二開(kāi)口。
[0026]可選的，所述第三介質(zhì)層的沉積工藝為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝或高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝。
[0027]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):
[0028]所述導(dǎo)電側(cè)墻、第二電極層以及所述空腔構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)；其中，所述導(dǎo)電側(cè)墻位于若干第一開(kāi)口的側(cè)壁表面，并且若干第一開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電側(cè)墻通過(guò)第一電極層電連接，所述導(dǎo)電側(cè)墻作為所述電容結(jié)構(gòu)的一層電極；第二電極層作為所述電容結(jié)構(gòu)的另一層電極；而所述第二電極層與所述導(dǎo)電側(cè)墻之間的空腔即作為所述電容結(jié)構(gòu)兩層電極之間的介質(zhì)。所述導(dǎo)電側(cè)墻位于第一開(kāi)口的側(cè)壁表面，第二側(cè)墻位于導(dǎo)電側(cè)墻和第一開(kāi)口底部表面，所述導(dǎo)電側(cè)墻和第二電極之間的重疊面積大于器件區(qū)的面積；由于所述電容結(jié)構(gòu)的電容值與導(dǎo)電側(cè)墻和第二電極之間的重疊面積成正比，因此所述電容結(jié)構(gòu)的電容值增大，位于器件區(qū)的電容結(jié)構(gòu)電容值免受器件區(qū)面積的限制。當(dāng)?shù)诙姌O層受到壓力而發(fā)生形變時(shí)，由于所述電容結(jié)構(gòu)的電容值較大，使所述電容結(jié)構(gòu)的電容值的變化量也相應(yīng)增大，因此所述壓力傳感器的靈敏度得到提高。
[0029]進(jìn)一步，所述若干第一開(kāi)口位于第二介質(zhì)層表面的圖形為若干同心的環(huán)形，能夠在器件區(qū)的有限范圍內(nèi)進(jìn)一步使所述導(dǎo)電側(cè)墻和第二介質(zhì)層之間的重疊面積增大，從而提高壓力傳感器的靈敏度；而且，由于所述第二電極層位于第二介質(zhì)層表面和第一開(kāi)口內(nèi)，所述第二電極層具有向第一開(kāi)口內(nèi)延伸的凹槽，當(dāng)若干第一開(kāi)口位于第二介質(zhì)層表面的圖形為若干同心的環(huán)形時(shí)，第二電極層的凹槽也呈若干同心的環(huán)狀，所述第二電極層受力更為均勻，且當(dāng)?shù)诙姌O層受力時(shí)，所述第二電極層的形變更顯著，從而使導(dǎo)電側(cè)墻、第二電極層以及所述空腔構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)的電容值變化量增大，因此所述壓力傳感器更靈敏且性能更穩(wěn)定。
[0030]在第一開(kāi)口的側(cè)壁表面形成導(dǎo)電側(cè)墻之后，在第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面依次形成犧牲層、以及位于犧牲層表面的第二電極層；之后去除所述犧牲層，既能夠在導(dǎo)電側(cè)墻和第二電極層之間形成空腔，而所述導(dǎo)電側(cè)墻、第二電極層以及所述空腔構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)。其中，若干第一開(kāi)口側(cè)壁表面的導(dǎo)電側(cè)墻通過(guò)第一電極層電連接，使所述導(dǎo)電側(cè)墻能夠作為所述電容結(jié)構(gòu)的一層電極，所述第二電極層作為所述電容結(jié)構(gòu)的另一層電極，而所述第二電極層與所述導(dǎo)電側(cè)墻之間的空腔即作為所述電容結(jié)構(gòu)兩層電極之間的介質(zhì)。由于所述導(dǎo)電側(cè)墻和第二電極之間的重疊面積大于器件區(qū)的面積，使所述電容結(jié)構(gòu)的電容值增大，所形成的電容結(jié)構(gòu)的電容值免受器件區(qū)面積的限制。當(dāng)?shù)诙姌O層受到壓力時(shí)，所述電容結(jié)構(gòu)的電容值變化量也相應(yīng)增大，因此所形成的壓力傳感器的靈敏度得到提高。
[0031]進(jìn)一步，所述襯底還包括包圍所述器件區(qū)的外圍區(qū)，在形成第二電極層之前，去除外圍區(qū)的第二介質(zhì)層表面的犧牲層，使所述第二電極層形成于外圍區(qū)的第二介質(zhì)層表面、犧牲層的側(cè)壁和頂部表面，所述犧牲層定義了后續(xù)形成的空腔的形狀。當(dāng)去除犧牲層之后，位于外圍區(qū)的第二電極層能夠支撐器件區(qū)的第二器件層，使器件區(qū)第二電極層與第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面之間形成空腔，所形成的空腔形狀精確且尺寸容易控制，使所形成的壓力傳感器的結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種電容式壓力傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2至圖12是本發(fā)明實(shí)施例的壓力傳感器的形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有的壓力傳感器的靈敏度有限。
[0035]請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，現(xiàn)有技術(shù)的電容式壓力傳感器將第二電極層102所受到的壓力轉(zhuǎn)換電容結(jié)構(gòu)輸出的電信號(hào)。所述電容結(jié)構(gòu)的電容值與第一電極層101和第二電極層102之間的距離呈反比、與第一電極層101和第二電極層102之間的重疊面積呈正比；當(dāng)外部壓力造成第二電極層102發(fā)生形變時(shí)，改變了第一電極層101和第二電極層102之間的距離，造成第一電極層101和第二電極層102之間的電容值發(fā)生改變，因此電容值的變化量與壓力大小相對(duì)應(yīng)。
[0036]然而，現(xiàn)有的電容式壓力傳感器尺寸受到芯片或半導(dǎo)體器件的尺寸限制，因此所述第一電極層101和第二電極層102之間的重疊面積有限，造成所述第一電極層101和第二電極層102之間的電容值較小。當(dāng)?shù)诙姌O層102受到的壓力較小時(shí)，相應(yīng)的第一電極層101和第二電極層102之間電容值的變化量也較小，則電容值的變化量難以獲取，造成現(xiàn)有的壓力傳感器靈敏度較低，不利于適應(yīng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
[0037]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人提出一種壓力傳感器，包括:襯底，所述襯底具有器件區(qū)，所述襯底表面具有第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層表面具有第一電極層；位于第一電極層表面的第二介質(zhì)層，所述器件區(qū)的第二介質(zhì)層具有暴露出第一電極層的若干第一開(kāi)口 ；位于所述第一開(kāi)口的側(cè)壁表面的導(dǎo)電側(cè)墻，所述導(dǎo)電側(cè)墻與第一電極層連接；位于第二介質(zhì)層表面和第一開(kāi)口內(nèi)的第二電極層，所述第二電極層與第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面之間具有空腔；位于第二電極層和第二介質(zhì)層表面的第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層內(nèi)具有暴露出器件區(qū)的第二電極層表面的第二開(kāi)口。所述導(dǎo)電側(cè)墻、第二電極層以及所述空腔構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)；其中，所述導(dǎo)電側(cè)墻位于若干第一開(kāi)口的側(cè)壁表面，并且若干第一開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電側(cè)墻通過(guò)第一電極層電連接，所述導(dǎo)電側(cè)墻作為所述電容結(jié)構(gòu)的一層電極；第二電極層作為所述電容結(jié)構(gòu)的另一層電極；而所述第二電極層與所述導(dǎo)電側(cè)墻之間的空腔即作為所述電容結(jié)構(gòu)兩層電極之間的介質(zhì)。所述導(dǎo)電側(cè)墻位于第一開(kāi)口的側(cè)壁表面，第二側(cè)墻位于導(dǎo)電側(cè)墻和第一開(kāi)口底部表面，所述導(dǎo)電側(cè)墻和第二電極之間的重疊面積大于器件區(qū)的面積；由于所述電容結(jié)構(gòu)的電容值與導(dǎo)電側(cè)墻和第二電極之間的重疊面積成正比，因此所述電容結(jié)構(gòu)的電容值增大，位于器件區(qū)的電容結(jié)構(gòu)電容值免受器件區(qū)面積的限制。當(dāng)?shù)诙姌O層受到壓力而發(fā)生形變時(shí)，由于所述電容結(jié)構(gòu)的電容值較大，使所述電容結(jié)構(gòu)的電容值的變化量也相應(yīng)增大，因此所述壓力傳感器的靈敏度得到提聞。
[0038]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(shuō)明。
[0039]圖2至圖12是本發(fā)明實(shí)施例的壓力傳感器的形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]請(qǐng)參考圖2，提供襯底200，所述襯底200具有器件區(qū)I和外圍區(qū)II，所述外圍區(qū)II包圍所述器件區(qū)I，所述襯底200表面具有第一介質(zhì)層201，所述第一介質(zhì)層201表面具有第一電極層202,所述第一電極層202表面具有第二介質(zhì)層203。
[0041]所述襯底200包括:半導(dǎo)體基底(未示出)、形成于半導(dǎo)體基底內(nèi)或半導(dǎo)體基底表面的半導(dǎo)體器件(未示出)、用于使所述半導(dǎo)體器件電連接的電互連結(jié)構(gòu)(未示出)、以及用于電隔離所述半導(dǎo)體器件和電互連結(jié)構(gòu)的絕緣層(未示出)。所述半導(dǎo)體器件包括CMOS器件，所述CMOS器件包括晶體管、存儲(chǔ)器、電容器或電阻器等；所述半導(dǎo)體基底為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅(SOI)襯底、絕緣體上鍺(GOI)襯底、玻璃襯底或II1-V族化合物襯底，例如氮化鎵或砷化鎵等；所述絕緣層的材料為氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一種或多種。本實(shí)施例中，所述襯底200的表面為絕緣層表面和電互連結(jié)構(gòu)的頂部表面,所述第一介質(zhì)層201形成于所述絕緣層和電互連結(jié)構(gòu)表面，用于隔離第一電極層202和襯底200，襯底200內(nèi)的半導(dǎo)體器件為晶體管(未示出)，半導(dǎo)體基底為硅襯底。所述襯底200的器件區(qū)I后續(xù)用于形成壓力傳感器。需要說(shuō)明的是，圖2中僅示出了一部分器件區(qū)1、以及位于所述器件區(qū)I 一側(cè)的外圍區(qū)II。
[0042]在另一實(shí)施例中，所述襯底200為半導(dǎo)體基底,第一介質(zhì)層201形成于半導(dǎo)體基底表面。所述半導(dǎo)體基底包括硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅(SOI)襯底、絕緣體上鍺(GOI)襯底、玻璃襯底或II1-V族化合物襯底，例如氮化鎵或砷化鎵等；所述第一電極層202通過(guò)第一介質(zhì)層201與半導(dǎo)體基底隔離。
[0043]所述第一電極層202的材料包括:氮化鈦、鈦、氮化鉭、鉭、鎢、碳化鈦、碳化鉭、鑭、鋁和銅中的一種或多種，所述第一電極層202的形成工藝為物理氣相沉積工藝、化學(xué)氣相沉積工藝或電鍍工藝(包括直接電鍍或化學(xué)鍍)，所述第一電極層202的厚度為100埃?5000埃。所述第一電極層202用于電連接后續(xù)形成于若干第一開(kāi)口側(cè)壁表面的導(dǎo)電側(cè)墻，使所述導(dǎo)電側(cè)墻能夠作為所形成的電容結(jié)構(gòu)的一層電極。在一實(shí)施例中，在所述第一介質(zhì)層201內(nèi)形成與襯底200內(nèi)的電互連結(jié)構(gòu)相連的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述第一電極層202形成于所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)表面，使第一電極層202與襯底200內(nèi)的半導(dǎo)體器件電連接。
[0044]所述第一介質(zhì)層201或第二介質(zhì)層203的材料為二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳氮化硅，此外，所述第一介質(zhì)層201或第二介質(zhì)層203的材料還能夠?yàn)榻殡姵?shù)低于3.9的低K材料；所述第一介質(zhì)層201的厚度為100埃?1000埃，所述第二介質(zhì)層203的厚度為2000埃?50000埃；所述第一介質(zhì)層201或第二介質(zhì)層203的形成工藝為沉積工藝，較佳的是化學(xué)氣相沉積工藝。本實(shí)施例中，所述第二介質(zhì)層203和第一電極層202的總厚度即后續(xù)形成的第一開(kāi)口的深度；所述第一介質(zhì)層201用于電隔離第一電極層202和襯底200，并且在后續(xù)形成第一開(kāi)口時(shí)，定義刻蝕的停止位置。
[0045]請(qǐng)參考圖3和圖4，圖4是圖3的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，刻蝕器件區(qū)I的第二介質(zhì)層203直至暴露出第一電極層202,在第二介質(zhì)層203內(nèi)形成若干第一開(kāi)口 204。
[0046]所述第一開(kāi)口 204的側(cè)壁表面在后續(xù)工藝形成導(dǎo)電側(cè)墻；所述第一開(kāi)口 204的形成工藝為:在第二介質(zhì)層203表面形成光刻膠層，所述光刻膠層暴露出需要形成第一開(kāi)口204的對(duì)應(yīng)位置；以所述光刻膠層為掩膜，采用各向異性的干法刻蝕工藝刻蝕所述第二介質(zhì)層203直至暴露出第一電極層203為止。其中，所述各向異性的干法刻蝕為等離子體干法刻蝕工藝，所形成的第一開(kāi)口 204的側(cè)壁表面相對(duì)于襯底200表面垂直，所述各向異性的干法刻蝕工藝的具體參數(shù)根據(jù)所述第二介質(zhì)層203的材料、厚度、以及第一開(kāi)口 204的寬度決定。所述第一開(kāi)口 204的深度即所述第二介質(zhì)層203的厚度，所述第一開(kāi)口 204的寬度為3000埃?10微米，所述第一開(kāi)口 204的寬度需要保證后續(xù)在所述第一開(kāi)口 204內(nèi)形成犧牲層和第二電極層之后，所述第一開(kāi)口 204不被填充滿(mǎn)，使所述第二電極層能夠向第一開(kāi)口內(nèi)延伸，從而增加第二電極層和導(dǎo)電側(cè)墻之間的重疊面積。
[0047]在一實(shí)施例中，所述若干第一開(kāi)口 204位于第二介質(zhì)層203表面的圖形為若干同心圓環(huán)形、若干同心方環(huán)形或若干同心多邊環(huán)形，所述第一開(kāi)口 204的數(shù)量大于或等于2個(gè)，相鄰兩個(gè)第一開(kāi)口 204之間的距離為3000埃?I微米。本實(shí)施例中，所述第一開(kāi)口 204為2個(gè)同心方環(huán)形。
[0048]所述第一開(kāi)口 204位于第二介質(zhì)層203表面的圖形為若干同心圓環(huán)形、若干同心方環(huán)形或若干同心多邊環(huán)形時(shí)，后續(xù)形成于第一開(kāi)口 204側(cè)壁表面的導(dǎo)電側(cè)墻的面積更大，使后續(xù)形成于第一開(kāi)口 204內(nèi)的第二電極層與導(dǎo)電側(cè)墻的重疊面積更大，使后續(xù)形成的電容結(jié)構(gòu)的電容值更大，當(dāng)?shù)诙姌O層受到壓力而發(fā)生形變時(shí)，所述電容結(jié)構(gòu)電容值的變化量增大，從而提高所形成的壓力傳感器的靈敏度。
[0049]而且，由于所述第一開(kāi)口 204位于第二介質(zhì)層203表面的圖形為若干同心環(huán)形，則后續(xù)形成于第二介質(zhì)層203表面并向第一開(kāi)口 204內(nèi)延伸的第二電極層具有向第一開(kāi)口204內(nèi)凹陷的凹槽，使所形成的第二電極層受力更均勻，且第二電極層受力時(shí)發(fā)生的形變更顯著，從而使電容結(jié)構(gòu)的電容值的變化量更大，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)壓力傳感器的靈敏度。
[0050]在另一實(shí)施例中，請(qǐng)參考圖12,所述若干第一開(kāi)口 204位于第二介質(zhì)層203表面的圖形為若干平行排列的條形，相鄰第一開(kāi)口 204之間的距離為3000埃?I微米。由于所述條形的圖形簡(jiǎn)單，則使形成光刻膠層的工藝更簡(jiǎn)單，刻蝕形成第一開(kāi)口的工藝更易進(jìn)行。而且，后續(xù)形成于第一開(kāi)口側(cè)壁表面的導(dǎo)電側(cè)墻與后續(xù)形成的第二電極層之間的重疊面積大于器件區(qū)I的面積，使后續(xù)形成的電容結(jié)構(gòu)的電容值增大，從而增加所形成的壓力傳感器的靈敏度。
[0051]在其他實(shí)施例中，所述若干第一開(kāi)口為若干通孔，且所述通孔構(gòu)成陣列，所述通孔的形狀為圓形、方形或多邊形。
[0052]請(qǐng)參考圖5，在所述第一開(kāi)口 204的側(cè)壁表面形成導(dǎo)電側(cè)墻205，所述導(dǎo)電側(cè)墻205與第一電極層202連接。
[0053]所述導(dǎo)電側(cè)墻205的材料包括:氮化鈦、鈦、氮化鉭、鉭、鎢、碳化鈦、碳化鉭和鑭中的一種或多種。所述導(dǎo)電側(cè)墻205的形成工藝為:在第二介質(zhì)層203表面、第一開(kāi)口 204的側(cè)壁和底部表面形成導(dǎo)電薄膜；采用回刻蝕工藝刻蝕所述導(dǎo)電薄膜直至暴露出第一開(kāi)口204底部和第二介質(zhì)層203表面為止。其中，所述導(dǎo)電薄膜的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或電鍍工藝，所述導(dǎo)電薄膜的厚度為100埃?2000埃，所述導(dǎo)電薄膜的厚度即為所形成的導(dǎo)電側(cè)墻205的厚度。本實(shí)施例中，所述導(dǎo)電薄膜的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝。
[0054]所述導(dǎo)電側(cè)墻205能夠與第一電極層202電連接，從而使若干第一開(kāi)口 204側(cè)壁表面的導(dǎo)電側(cè)墻205之間實(shí)現(xiàn)電連接；此外，后續(xù)工藝能夠在外圍區(qū)II的第一電極層202表面形成第一導(dǎo)電插塞，后續(xù)能夠形成分別與所述第一導(dǎo)電插塞和襯底200內(nèi)的半導(dǎo)體器件電連接的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)所述第一電極層202與襯底200內(nèi)的半導(dǎo)體器件的電連接。
[0055]在本實(shí)施例中，在形成導(dǎo)電側(cè)墻205之后，以第二介質(zhì)層203和導(dǎo)電側(cè)墻205為掩膜，刻蝕第一開(kāi)口 204底部的第一電極層202直至暴露出第一介質(zhì)層201為止，由于第一開(kāi)口 204底部的第一電極層202被去除，在后續(xù)形成第二電極層之后，由導(dǎo)電側(cè)墻205、第二電極層和空腔構(gòu)成的電容結(jié)構(gòu)的電容值由導(dǎo)電側(cè)墻205和第二電極層之間的重疊面積決定，使所述電容結(jié)構(gòu)的電容值更容易控制。而且，由于后續(xù)所形成的第二電極層受到的壓力以垂直于襯底200表面的壓力為主，去除第一開(kāi)口 204底部的第一電極層202后，能夠避免當(dāng)?shù)诙姌O層受到的壓力過(guò)大時(shí)，使第一開(kāi)口 204底部的第一電極層202與第二電極層相接觸而發(fā)生短路，所形成的壓力傳感器的性能更為穩(wěn)定。
[0056]在另一實(shí)施例中，能夠在形成導(dǎo)電側(cè)墻之前，去除第一開(kāi)口底部的第一電極層并暴露出第一介質(zhì)層，所述導(dǎo)電側(cè)墻形成于第一介質(zhì)層表面，且所述導(dǎo)電側(cè)墻與第一開(kāi)口底部側(cè)壁暴露出的第一電極層電連接。
[0057]在其他實(shí)施例中，還能夠在暴露出第一電極層的第一開(kāi)口的側(cè)壁表面形成導(dǎo)電側(cè)墻，則后續(xù)形成第二電極層之后，所構(gòu)成的電容結(jié)構(gòu)的電容值由第二電極層與第一開(kāi)口側(cè)壁表面的導(dǎo)電側(cè)墻、以及第一開(kāi)口底部的第一電極層的重疊面積決定，則所述重疊面積進(jìn)一步增大，增大了所述電容結(jié)構(gòu)的電容值，能夠增強(qiáng)壓力傳感器的靈敏度。
[0058]請(qǐng)參考圖6，在第二介質(zhì)層203表面、導(dǎo)電側(cè)墻205表面和第一開(kāi)口 204的底部表面形成犧牲層206。
[0059]所述犧牲層206用于定義后續(xù)形成的空腔的位置，所述犧牲層206的厚度為200埃?3000埃，即后續(xù)形成的第二電極層和導(dǎo)電側(cè)墻205之間的距離為200埃?3000埃；所述犧牲層206的材料為碳基聚合物、多晶娃、無(wú)定形娃、娃鍺或無(wú)定形碳；所述犧牲層206的形成工藝為沉積工藝。在本實(shí)施例中，所述犧牲層206為多晶硅，形成工藝為選擇性外延沉積工藝:溫度為500攝氏度?800攝氏度，氣壓為I托?100托，氣體包括硅源氣體(例如SiH4或SiH2Cl2)、HCl和H2,所述硅源氣體的流量為I標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘?1000標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘，所述HCl的流量為I標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘?1000標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘，H2的流量為0.1標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘?50標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘。
[0060]請(qǐng)參考圖7，去除外圍區(qū)II的第二介質(zhì)層203表面的犧牲層206。
[0061]在本實(shí)施例中，在形成后續(xù)的第二電極層之前，去除外圍區(qū)II的犧牲層206，則后續(xù)形成的第二電極層位于外圍區(qū)II的第二介質(zhì)層203表面、以及犧牲層的側(cè)壁和頂部表面，從而在后續(xù)去除器件區(qū)I的犧牲層206之后，位于外圍區(qū)II第二介質(zhì)層203表面的第二電極層能夠支撐器件區(qū)I的第二電極層懸空于導(dǎo)電側(cè)墻205和第一開(kāi)口 204底部表面上方。去除外圍區(qū)II的犧牲層206之后，后續(xù)形成的第二電極層位于外圍區(qū)II的部分僅需保證足以支撐器件區(qū)I的第二電極層懸空于導(dǎo)電側(cè)墻205和第一開(kāi)口 204底部上方即可，因此有利于縮小第二電極層的面積；而且，所述第二電極層、導(dǎo)電側(cè)墻205和空腔構(gòu)成的電容結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，使所形成的壓力傳感器性能良好。
[0062]去除外圍區(qū)II犧牲層206的工藝為:在犧牲層206表面形成光刻膠層，所述光刻膠層暴露出外圍區(qū)II的犧牲層206 ;以所述光刻膠層為掩膜，采用各向異性的干法刻蝕工藝刻蝕犧牲層206，直至暴露出第二介質(zhì)層203為止。
[0063]請(qǐng)參考圖8，在外圍區(qū)II的第二介質(zhì)層203表面、犧牲層206的側(cè)壁和頂部表面形成第二電極層207,所述第二電極層207暴露出部分犧牲層206表面。
[0064]所述第二電極層207的材料包括:氮化鈦、鈦、氮化鉭、鉭、鎢、碳化鈦、碳化鉭和鑭中的一種或多種，所述第二電極層207的厚度為100埃?2000埃，所述第二電極層207的形成工藝為:在外圍區(qū)II的第二介質(zhì)層203表面和犧牲層206的側(cè)壁和頂部表面形成第二電極薄膜；刻蝕部分第二電極薄膜并暴露出犧牲層206表面為止；所述形成第二電極薄膜的工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或電鍍工藝，本實(shí)施例中，所述第二電極層207的形成工藝與形成導(dǎo)電薄膜的工藝相同，在此不作贅述。
[0065]本實(shí)施例中，所述第二電極層207具有暴露出外圍區(qū)II的部分犧牲層206表面的若干第三開(kāi)口(未標(biāo)示)，后續(xù)能夠采用刻蝕工藝自所述第三開(kāi)口去除犧牲層206，從而在第二電極層207、以及導(dǎo)電側(cè)墻205和第一開(kāi)口 204底部之間形成空腔，使第二電極層207、導(dǎo)電側(cè)墻205和所述空腔構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)。
[0066]在另一實(shí)施例中，所述第二電極層還具有暴露出器件區(qū)I的部分犧牲層206表面的若干第三開(kāi)口，在后續(xù)采用刻蝕工藝自所述第三開(kāi)口去除犧牲層206時(shí)，使刻蝕速度更快。
[0067]在其他實(shí)施例中，在器件區(qū)I和外圍區(qū)II形成犧牲層之后，在犧牲層表面形成第二電極層，且保留外圍區(qū)II的犧牲層，則后續(xù)采用刻蝕工藝去除器件區(qū)I的犧牲層之后，以外圍區(qū)II剩余的犧牲層支撐第二電極層懸空于導(dǎo)電側(cè)墻和第一開(kāi)口底部表面的上方；由于在沉積形成犧牲層之后，無(wú)需刻蝕去除外圍區(qū)II的犧牲層，能夠簡(jiǎn)化工藝。
[0068]請(qǐng)參考圖9，去除器件區(qū)I的第一電極層202和第二電極層207之間的犧牲層206(如圖8所不),在所述第二電極層207與第二介質(zhì)層203表面、導(dǎo)電側(cè)墻205表面和第一開(kāi)口 204的底部表面之間形成空腔208。
[0069]所述去除器件區(qū)I的犧牲層206的工藝為各向同性的干法刻蝕工藝或各向同性的濕法刻蝕工藝，所述各向同性的干法刻蝕工藝或各向同性的濕法刻蝕工藝不受刻蝕方向限制，能夠自第二電極層207暴露出的犧牲層206表面開(kāi)始刻蝕，并深入第一開(kāi)口內(nèi)，去除導(dǎo)電側(cè)墻205和第二電極層207、以及第二電極層207與第一開(kāi)口 204底部表面之間的犧牲層206。在形成空腔208之后，所述導(dǎo)電側(cè)墻205、第二電極層207和空腔208構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述第二電極層207會(huì)因受到外部的壓力而發(fā)生形變，繼而造成導(dǎo)電側(cè)墻205和第二電極層207之間的距離減小，則所述電容結(jié)構(gòu)的電容值發(fā)生改變，由所述電容值的變化量能夠獲得第二電極層207所受到的壓力大小，使所形成的壓力傳感器能夠獲取外部的壓力信肩、O
[0070]本實(shí)施例中，所述犧牲層206的材料為多晶硅，采用各向同性的干法刻蝕工藝去除犧牲層206，工藝參數(shù)為:氣體為SFpHBiNHClX2Ff^ CF4中的一種或多種，功率為100W?500W，偏置電壓為OV?100V，溫度為40°C?60°C。
[0071 ] 本實(shí)施例中，在形成第二電極層207之前去除外圍區(qū)II的犧牲層206，使器件區(qū)I的犧牲層206定義了所形成的空腔208的尺寸和位置，所形成的第二電極層207位于外圍區(qū)II的第二介質(zhì)層203表面，在去除所述犧牲層206之后，位于外圍區(qū)II的第二電極層207能夠支撐器件區(qū)I的第二電極層207懸空于導(dǎo)電側(cè)墻205和第一開(kāi)口 204的底部的上方并形成空腔208，所形成的空腔208的尺寸更為精確，有利于縮小壓力傳感器的尺寸。
[0072]在本實(shí)施例中，若干第一開(kāi)口 204位于第二介質(zhì)層203表面的圖形為若干同心的環(huán)形，且所述第二電極層207具有向第一開(kāi)口 204內(nèi)延伸的凹槽，則所述凹槽位于第二電極層207表面的圖形與第一開(kāi)口 204保持一致，即所述凹槽呈若干同心環(huán)形。當(dāng)所述第二電極層207受到壓力時(shí)，具有若干同心環(huán)形凹槽的第二電極層207受力均勻，能夠增加所形成的壓力傳感器的壽命；而且，當(dāng)受到壓力時(shí)，自若干同心環(huán)形的最外圈至圓心，所述第二電極層207的形變逐漸變大，所述第二電極層207的形變能力強(qiáng)，因此，當(dāng)?shù)诙姌O層207受到壓力時(shí)，由所述第二電極層207、導(dǎo)電側(cè)墻205和空腔208構(gòu)成的電容結(jié)構(gòu)的電容值變化量更大，則所形成的壓力傳感器的靈敏度得到提高。
[0073]在其他實(shí)施例中，所述若干第一開(kāi)口位于第二介質(zhì)層表面的圖形為若干平行排列的條形，所述第二電極層具有向第一開(kāi)口內(nèi)延伸的凹槽，且所述凹槽位于第二電極層表面的圖形與第一開(kāi)口保持一致而成若干平行排列的條形。當(dāng)?shù)诙姌O層受到外部的壓力時(shí)，所述第二電極層發(fā)生形變；而且自條形的兩端到中心，所述第二電極層發(fā)生的形變逐漸增大。
[0074]請(qǐng)參考圖10，在去除犧牲層206 (未示出)之后，在第二電極層207和第二介質(zhì)層203表面沉積第三介質(zhì)層209。
[0075]所述第三介質(zhì)層209的厚度為4000埃?5微米，形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝，材料為二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅或低K介質(zhì)材料。由于所述第二電極層207具有暴露出犧牲層206的第三開(kāi)口，所形成的第三介質(zhì)層209用于封閉所述第三開(kāi)口，使所述空腔208密閉，以構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)。而且，所述第三介質(zhì)層209能夠保護(hù)外圍區(qū)II的第二電極層207，在后續(xù)去除器件區(qū)I的第三介質(zhì)層209后，能夠暴露出器件區(qū)I的第二電極層207，使器件區(qū)I的第二電極層207能受到壓力而發(fā)生形變。
[0076]在本實(shí)施例中，所述第三介質(zhì)層209的形成工藝為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝或高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDP CVD, High Density Plasma ChemicalVapor Deposit1n)工藝,所述沉積工藝的沉積材料能夠優(yōu)先積聚在第二電極層207的第三開(kāi)口側(cè)壁并使第三開(kāi)口閉合，以使空腔208密閉，而且所述沉積工藝的沉積材料不會(huì)過(guò)度填充于空腔208，使所形成的密閉空腔208質(zhì)量良好。在本實(shí)施例中，所述第三介質(zhì)層209的材料為氧化硅，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝:壓強(qiáng)為I托?10托，溫度為360攝氏度?420攝氏度，射頻功率為400瓦?2000瓦，氧氣的流量為500標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘?4000標(biāo)準(zhǔn)暈升/分鐘，正娃酸乙酯的流量為500標(biāo)準(zhǔn)暈升/分鐘?5000標(biāo)準(zhǔn)暈升/分鐘，氦氣的流量為1000標(biāo)準(zhǔn)暈升/分鐘?5000標(biāo)準(zhǔn)暈升/分鐘。
[0077]在其他實(shí)施例中，在形成第三介質(zhì)層之前，在第二電極層207表面形成第四介質(zhì)層(未示出)，所述第三介質(zhì)層209形成于所述第四介質(zhì)層表面，后續(xù)刻蝕器件區(qū)I的第三介質(zhì)層并暴露出第四介質(zhì)層表面，所述第四介質(zhì)層的材料與第三介質(zhì)層209的材料不同，所述第四介質(zhì)層的形成工藝為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝或高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝；所述第四介質(zhì)層能夠在后續(xù)刻蝕第三介質(zhì)層209時(shí)，保護(hù)第二電極層207表面。在一實(shí)施例中，當(dāng)外圍區(qū)II和器件區(qū)I的第二電極層均具有第三開(kāi)口，所述第四介質(zhì)層能夠封閉所述第三開(kāi)口，并在后續(xù)去除器件區(qū)I的第三介質(zhì)層時(shí)，保證器件區(qū)I的第三開(kāi)口不被打開(kāi)，從而保證所述空腔密閉。
[0078]在形成所述第三介質(zhì)層209之后，在外圍區(qū)II的第三介質(zhì)層209內(nèi)形成與第二電極層207電連接的第二導(dǎo)電插塞210。在本實(shí)施例中，由于第一電極層202并未通過(guò)襯底200內(nèi)的電互連結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體器件電連接，因此需要在外圍區(qū)II的第三介質(zhì)層209和第二介質(zhì)層203內(nèi)形成與第一電極層202電連接的第一導(dǎo)電插塞211。所述第一導(dǎo)電插塞211和第二導(dǎo)電插塞210的材料為銅、鎢或鋁。后續(xù)能夠形成分別與所述第一導(dǎo)電插塞211和第二導(dǎo)電插塞210連接的導(dǎo)電結(jié)構(gòu),使所述第一導(dǎo)電插塞211或第二導(dǎo)電插塞210通過(guò)所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)分別與襯底200內(nèi)的半導(dǎo)體器件電連接。
[0079]請(qǐng)參考圖11，刻蝕器件區(qū)I的第三介質(zhì)層209，直至暴露出第二電極層207表面為止，在第三介質(zhì)層209內(nèi)形成暴露出器件區(qū)I的第二電極層207表面的第二開(kāi)口 212。
[0080]所述刻蝕工藝為各向異性的干法刻蝕工藝，暴露出器件區(qū)I的第二電極層207之后，器件區(qū)I的第二電極層207能夠在受到外部的壓力時(shí)，會(huì)發(fā)生形變，從而改變導(dǎo)電側(cè)墻205和第二電極層207之間的距離，從而使導(dǎo)電側(cè)墻205、第二電極207和空腔208構(gòu)成的電容結(jié)構(gòu)的電容值發(fā)生改變，以所述電容值的變化量獲取外部的壓力大小，從而實(shí)現(xiàn)將外部的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的功能。
[0081]在其他實(shí)施例中，所述第三介質(zhì)層209和第二電極層207之間形成有第四介質(zhì)層(未示出)，在刻蝕第三介質(zhì)層209時(shí)，由于所述第四介質(zhì)層的材料與第三介質(zhì)層209的材料不同，所述第四介質(zhì)層能夠作為刻蝕停止層，從而保護(hù)第二電極層207表面。
[0082]本實(shí)施例中，在第一開(kāi)口的側(cè)壁表面形成導(dǎo)電側(cè)墻之后，在第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面依次形成犧牲層、以及位于犧牲層表面的第二電極層；之后去除所述犧牲層，能夠在導(dǎo)電側(cè)墻和第二電極層之間形成空腔，而所述導(dǎo)電側(cè)墻、第二電極層以及所述空腔構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)。其中，若干第一開(kāi)口側(cè)壁表面的導(dǎo)電側(cè)墻通過(guò)第一電極層電連接，使所述導(dǎo)電側(cè)墻能夠作為所述電容結(jié)構(gòu)的一層電極，所述第二電極層作為所述電容結(jié)構(gòu)的另一層電極，而所述第二電極層與所述導(dǎo)電側(cè)墻之間的空腔即作為所述電容結(jié)構(gòu)兩層電極之間的介質(zhì)。由于所述導(dǎo)電側(cè)墻和第二電極之間的重疊面積大于器件區(qū)的面積，使所述電容結(jié)構(gòu)的電容值增大，所形成的電容結(jié)構(gòu)的電容值免受器件區(qū)面積的限制。當(dāng)?shù)诙姌O層受到壓力時(shí)，所述電容結(jié)構(gòu)的電容值變化量也相應(yīng)增大，因此所形成的壓力傳感器的靈敏度得到提高。
[0083]進(jìn)一步，所述襯底還包括包圍所述器件區(qū)的外圍區(qū)，在形成第二電極層之前，去除外圍區(qū)的第二介質(zhì)層表面的犧牲層，使所述第二電極層形成于外圍區(qū)的第二介質(zhì)層表面、犧牲層的側(cè)壁和頂部表面，所述犧牲層定義了后續(xù)形成的空腔的形狀。當(dāng)去除犧牲層之后，位于外圍區(qū)的第二電極層能夠支撐器件區(qū)的第二器件層，使器件區(qū)第二電極層與第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面之間形成空腔，所形成的空腔形狀精確且尺寸容易控制，使所形成的壓力傳感器的結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。
[0084]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種壓力傳感器的結(jié)構(gòu)，請(qǐng)繼續(xù)參考圖11，包括:襯底200，所述襯底具有器件區(qū)I和包圍所述器件區(qū)I的外圍區(qū)II，所述襯底200表面具有第一介質(zhì)層201,所述第一介質(zhì)層201表面具有第一電極層202 ;位于第一電極層202表面的第二介質(zhì)層203,所述器件區(qū)I的第二介質(zhì)層203具有暴露出第一介質(zhì)層201的若干第一開(kāi)口(未標(biāo)不);位于所述第一開(kāi)口的側(cè)壁表面的導(dǎo)電側(cè)墻205,所述導(dǎo)電側(cè)墻205與第一電極層202連接；位于第二介質(zhì)層203表面和第一開(kāi)口 205內(nèi)的第二電極層207，所述第二電極層207與第二介質(zhì)層203表面、導(dǎo)電側(cè)墻205表面和第一開(kāi)口的底部表面之間具有空腔208 ;位于第二電極層207表面的第三介質(zhì)層209，所述第三介質(zhì)層209內(nèi)具有暴露出器件區(qū)I的第二電極層207表面的第二開(kāi)口 212。
[0085]所述襯底200包括:半導(dǎo)體基底(未示出)、形成于半導(dǎo)體基底內(nèi)或半導(dǎo)體基底表面的半導(dǎo)體器件(未示出)、用于使所述半導(dǎo)體器件電連接的電互連結(jié)構(gòu)(未示出)、以及用于電隔離所述半導(dǎo)體器件和電互連結(jié)構(gòu)的絕緣層(未示出)。所述半導(dǎo)體器件包括CMOS器件，所述CMOS器件包括晶體管、存儲(chǔ)器、電容器或電阻器等；所述半導(dǎo)體基底為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅(SOI)襯底、絕緣體上鍺(GOI)襯底、玻璃襯底或II1-V族化合物襯底，例如氮化鎵或砷化鎵等；所述絕緣層的材料為氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一種或多種。在本實(shí)施例中，所述襯底200的表面為絕緣層，所述第一介質(zhì)層201位于所述絕緣層表面，所述半導(dǎo)體器件為晶體管(未示出)，所述半導(dǎo)體基底為硅襯底。
[0086]在另一實(shí)施例中，所述襯底200為半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底包括硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅(SOI)襯底、絕緣體上鍺(GOI)襯底、玻璃襯底或II1-V族化合物襯底，例如氮化鎵或砷化鎵等，所述第一電極層202通過(guò)第一介質(zhì)層201與半導(dǎo)體基底隔離。
[0087]所述第一電極層202的材料包括:氮化鈦、鈦、氮化鉭、鉭、鎢、碳化鈦、碳化鉭、鑭、鋁和銅中的一種或多種，所述第一電極層202的厚度為100埃?5000埃。所述第一介質(zhì)層201或第二介質(zhì)層203的材料為二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅碳、氮化硅或低K材料，所述第一介質(zhì)層201的厚度為100埃?1000埃，所述第二介質(zhì)層203的厚度為2000埃?50000埃。
[0088]所述第一開(kāi)口 204的深度即所述第二介質(zhì)層203和第一電極層202的厚度，所述第一開(kāi)口 204的寬度為3000埃?10微米。所述若干第一開(kāi)口 204位于第二介質(zhì)層203表面的圖形為若干同心圓環(huán)形、若干同心方環(huán)形或若干同心多邊環(huán)形，所述若干第一開(kāi)口 204的數(shù)量大于或等于2個(gè)，相鄰兩個(gè)第一開(kāi)口 204之間的距離為3000埃?I微米。在本實(shí)施例中，所述第一開(kāi)口 204為2個(gè)同心方環(huán)形(請(qǐng)參考圖4)。在另一實(shí)施例中，所述若干第一開(kāi)口 204位于第二介質(zhì)層203表面的圖形還能夠?yàn)槿舾善叫信帕械臈l形(請(qǐng)參考圖12)，相鄰兩個(gè)條形之間的距離為3000埃?I微米。此外，在其他實(shí)施例中，所述若干第一開(kāi)口 204還能夠構(gòu)成若干孔型陣列，所述孔型能夠?yàn)閳A孔、方孔或多邊形孔。
[0089]在本實(shí)施例中，所述第一開(kāi)口 204底部暴露出第一介質(zhì)層201表面。在其他實(shí)施例中，所述第一開(kāi)口底部能夠暴露出第一電極層表面，位于第一開(kāi)口側(cè)壁表面的導(dǎo)電側(cè)墻與第一開(kāi)口底部表面的第一電極層相接觸。
[0090]所述導(dǎo)電側(cè)墻205的材料包括:氮化鈦、鈦、氮化鉭、鉭、鎢、碳化鈦、碳化鉭和鑭中的一種或多種，導(dǎo)電側(cè)墻205的厚度為100埃?2000埃，所述導(dǎo)電側(cè)墻205到第二電極層207之間的距離為200埃?3000埃。
[0091]所述第二電極層207的材料包括:氮化鈦、鈦、氮化鉭、鉭、鎢、碳化鈦、碳化鉭和鑭中的一種或多種，所述第二電極層207的厚度為100埃?2000埃。在本實(shí)施例中，所述第二電極層207還位于外圍區(qū)II的第二介質(zhì)層203表面，外圍區(qū)II的第二電極層能夠支撐器件區(qū)I的第二電極層207懸空于器件區(qū)I的第二介質(zhì)層203表面、導(dǎo)電側(cè)墻205表面和第一開(kāi)口的底部表面，使器件區(qū)I的第二電極層207與器件區(qū)I的第二介質(zhì)層203、導(dǎo)電側(cè)墻205和第一開(kāi)口的底部之間構(gòu)成空腔208。在其他實(shí)施例中，外圍區(qū)II的第二介質(zhì)層表面具有犧牲層，所述第二電極層位于所述犧牲層，所述犧牲層的材料為碳基聚合物、多晶硅、無(wú)定形硅、硅鍺或無(wú)定形碳；位于外圍區(qū)II的犧牲層支撐第二電極層懸空于導(dǎo)電側(cè)墻和第一開(kāi)口底部表面上方，使器件區(qū)I的第二電極層與器件區(qū)I的第二介質(zhì)層、導(dǎo)電側(cè)墻和第一開(kāi)口的底部之間構(gòu)成空腔。
[0092]所述第三介質(zhì)層209的厚度為4000埃?5微米，材料為二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅或低K介質(zhì)材料。在其他實(shí)施例中，所述第三介質(zhì)層209第二電極層207之間還具有第四介質(zhì)層(未示出)，所述第二開(kāi)口 212暴露出第四介質(zhì)層表面，所述第四介質(zhì)層的材料與第三介質(zhì)層209的材料不同，所述第四介質(zhì)層能夠保護(hù)器件區(qū)I被暴露出的第二電極層207表面。
[0093]本實(shí)施例中，還包括位于第三介質(zhì)層209內(nèi)并與第二電極層207電連接的第二導(dǎo)電插塞210,以及位于第三介質(zhì)層209和第二介質(zhì)層203內(nèi)并與第一電極層202電連接的第一導(dǎo)電插塞211 ;所述第一導(dǎo)電插塞211和第二導(dǎo)電插塞210的材料為銅、鶴或招。所述第三介質(zhì)層209和第二介質(zhì)層203內(nèi)還具有別與所述第一導(dǎo)電插塞211和第二導(dǎo)電插塞210連接的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述第一導(dǎo)電插塞211或第二導(dǎo)電插塞210能夠通過(guò)所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)分別與襯底200內(nèi)的半導(dǎo)體器件電連接。
[0094]在其他實(shí)施例中，所述第一電極層202還能夠通過(guò)襯底200內(nèi)的電互連結(jié)構(gòu)與襯底200內(nèi)的半導(dǎo)體器件電連接。
[0095]本實(shí)施例，所述導(dǎo)電側(cè)墻、第二電極層以及所述空腔構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)；其中，所述導(dǎo)電側(cè)墻位于若干第一開(kāi)口的側(cè)壁表面，并且若干第一開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電側(cè)墻通過(guò)第一電極層電連接，所述導(dǎo)電側(cè)墻作為所述電容結(jié)構(gòu)的一層電極；第二電極層作為所述電容結(jié)構(gòu)的另一層電極；而所述第二電極層與所述導(dǎo)電側(cè)墻之間的空腔即作為所述電容結(jié)構(gòu)兩層電極之間的介質(zhì)。所述導(dǎo)電側(cè)墻位于第一開(kāi)口的側(cè)壁表面，第二側(cè)墻位于導(dǎo)電側(cè)墻和第一開(kāi)口底部表面，所述導(dǎo)電側(cè)墻和第二電極之間的重疊面積大于器件區(qū)的面積；由于所述電容結(jié)構(gòu)的電容值與導(dǎo)電側(cè)墻和第二電極之間的重疊面積成正比，因此所述電容結(jié)構(gòu)的電容值增大，位于器件區(qū)的電容結(jié)構(gòu)電容值免受器件區(qū)面積的限制。當(dāng)?shù)诙姌O層受到壓力而發(fā)生形變時(shí)，由于所述電容結(jié)構(gòu)的電容值較大，使所述電容結(jié)構(gòu)的電容值的變化量也相應(yīng)增大，因此所述壓力傳感器的靈敏度得到提高。
[0096]進(jìn)一步，所述若干第一開(kāi)口位于第二介質(zhì)層表面的圖形為若干同心的環(huán)形，能夠在器件區(qū)的有限范圍內(nèi)進(jìn)一步使所述導(dǎo)電側(cè)墻和第二介質(zhì)層之間的重疊面積增大，從而提高壓力傳感器的靈敏度；而且，由于所述第二電極層位于第二介質(zhì)層表面和第一開(kāi)口內(nèi)，所述第二電極層具有向第一開(kāi)口內(nèi)延伸的凹槽，當(dāng)若干第一開(kāi)口位于第二介質(zhì)層表面的圖形為若干同心的環(huán)形時(shí)，第二電極層的凹槽也呈若干同心的環(huán)狀，所述第二電極層受力更為均勻，且當(dāng)?shù)诙姌O層受力時(shí)，所述第二電極層的形變更顯著，從而使導(dǎo)電側(cè)墻、第二電極層以及所述空腔構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)的電容值變化量增大，因此所述壓力傳感器更靈敏且性能更穩(wěn)定。
[0097]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力傳感器，其特征在于，包括: 襯底，所述襯底具有器件區(qū)，所述襯底表面具有第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層表面具有第一電極層； 位于第一電極層表面的第二介質(zhì)層，所述器件區(qū)的第二介質(zhì)層具有若干第一開(kāi)口 ； 位于所述第一開(kāi)口的側(cè)壁表面的導(dǎo)電側(cè)墻，所述導(dǎo)電側(cè)墻與第一電極層連接； 位于第二介質(zhì)層表面和第一開(kāi)口內(nèi)的第二電極層，所述第二電極層與第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面之間具有空腔； 位于第二電極層表面的第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層內(nèi)具有暴露出器件區(qū)的第二電極層表面的第二開(kāi)口。
2.如權(quán)利要求1所述壓力傳感器，其特征在于，所述若干第一開(kāi)口位于第二介質(zhì)層表面的圖形為若干同心圓環(huán)形、若干同心方環(huán)形或若干同心多邊環(huán)形。
3.如權(quán)利要求1所述壓力傳感器，其特征在于，所述若干第一開(kāi)口位于第二介質(zhì)層表面的圖形為若干平行排列的條形。
4.如權(quán)利要求1所述壓力傳感器，其特征在于，所述襯底還包括外圍區(qū)，所述外圍區(qū)包圍所述器件區(qū)，所述第二電極層還位于外圍區(qū)的第二介質(zhì)層表面，外圍區(qū)的第二電極層支撐器件區(qū)的第二電極層，使器件區(qū)的第二電極層與第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面之間構(gòu)成空腔。
5.如權(quán)利要求1所述壓力傳感器，其特征在于，所述第一開(kāi)口底部暴露出第一介質(zhì)層，或者所述第一開(kāi)口底部暴露出第一電極層。
6.如權(quán)利要求1所述壓力傳感器，其特征在于，還包括:位于第二電極層表面的第四介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層位于所述第四介質(zhì)層表面，所述第二開(kāi)口暴露出第四介質(zhì)層表面，且所述第四介質(zhì)層的材料與第三介質(zhì)層的材料不同。
7.如權(quán)利要求1所述壓力傳感器，其特征在于，還包括:位于第三介質(zhì)層內(nèi)的第二導(dǎo)電插塞，所述第二導(dǎo)電插塞與第二電極層電連接；位于第三介質(zhì)層和第二介質(zhì)層內(nèi)的第一導(dǎo)電插塞，所述第一導(dǎo)電插塞與第一電極層電連接。
8.如權(quán)利要求1所述壓力傳感器，其特征在于，所述襯底內(nèi)具有半導(dǎo)體器件、以及用于電連接所述半導(dǎo)體器件的電互連結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述壓力傳感器，其特征在于，所述第一電極層與所述電互連結(jié)構(gòu)電連接。
10.如權(quán)利要求8所述壓力傳感器，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件為CMOS器件。
11.如權(quán)利要求1所述壓力傳感器，其特征在于，所述第一電極層的材料包括:氮化鈦、鈦、氮化鉭、鉭、鎢、碳化鈦、碳化鉭、鑭、鋁和銅中的一種或多種；所述第二電極層或?qū)щ妭?cè)墻的材料包括:氣化欽、欽、氣化組、組、鶴、碳化欽、碳化組和倆中的一種或多種。
12.如權(quán)利要求1所述壓力傳感器，其特征在于，所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層或第三介質(zhì)層的材料為二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅或低K材料。
13.—種壓力傳感器的形成方法,其特征在于,包括: 提供襯底，所述襯底具有器件區(qū)，所述襯底表面具有第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層表面具有第一電極層，所述第一電極層表面具有第二介質(zhì)層； 刻蝕器件區(qū)的第二介質(zhì)層直至暴露出第一電極層，在第二介質(zhì)層內(nèi)形成若干第一開(kāi)π ； 在所述第一開(kāi)口的側(cè)壁表面形成導(dǎo)電側(cè)墻，所述導(dǎo)電側(cè)墻與第一電極層連接； 在第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面形成犧牲層； 在所述犧牲層表面形成第二電極層，所述第二電極層暴露出部分犧牲層表面； 去除器件區(qū)的犧牲層，在所述第二電極層與第二介質(zhì)層表面、導(dǎo)電側(cè)墻表面和第一開(kāi)口的底部表面之間形成空腔； 在去除犧牲層之后，在第二電極層表面形成第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層內(nèi)具有暴露出器件區(qū)的第二電極層表面的第二開(kāi)口。
14.如權(quán)利要求13所述壓力傳感器的形成方法，其特征在于，所述襯底還包括外圍區(qū)，所述外圍區(qū)包圍所述器件區(qū)，在形成第二電極層之前，去除外圍區(qū)的第二介質(zhì)層表面的犧牲層，所述第二電極層形成于外圍區(qū)的第二介質(zhì)層表面、犧牲層的側(cè)壁和頂部表面。
15.如權(quán)利要求13所述壓力傳感器的形成方法，其特征在于，還包括:在形成導(dǎo)電側(cè)墻之后，形成犧牲層之前，以第二介質(zhì)層和導(dǎo)電側(cè)墻為掩膜，刻蝕第一開(kāi)口底部的第一電極層直至暴露出第一介質(zhì)層為止。
16.如權(quán)利要求13所述壓力傳感器的形成方法，其特征在于，還包括:在形成導(dǎo)電側(cè)墻之前，刻蝕第一開(kāi)口底部的第一電極層，直至暴露出第一介質(zhì)層為止。
17.如權(quán)利要求13所述壓力傳感器的形成方法，其特征在于，去除器件區(qū)的犧牲層的工藝為各向同性的刻蝕工藝。
18.如權(quán)利要求13所述壓力傳感器的形成方法，其特征在于，所述犧牲層的材料為碳基聚合物、多晶娃、無(wú)定形娃、娃鍺或無(wú)定形碳。
19.如權(quán)利要求13所述壓力傳感器的形成方法，其特征在于，所述第三介質(zhì)層和第二開(kāi)口的形成方法包括:在第二電極層和第一介質(zhì)層表面沉積第三介質(zhì)層；刻蝕器件區(qū)的第三介質(zhì)層，直至暴露出第二電極層表面為止，形成第二開(kāi)口。
20.如權(quán)利要求19所述壓力傳感器的形成方法，其特征在于，所述第三介質(zhì)層的沉積工藝為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝或高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝。
【文檔編號(hào)】G01L1/14GK104280160SQ201310277644
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】洪中山 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司