本發(fā)明涉及微機電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種壓力傳感器的制備方法。

背景技術(shù)：

微機電系統(tǒng)(Microelectro Mechanical Systems，簡稱MEMS)是在微電子技術(shù)基礎上發(fā)展起來的多學科交叉的前沿研究領(lǐng)域，是一種采用半導體工藝制造微型機電器件的技術(shù)。與傳統(tǒng)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(yōu)勢。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已成為世界矚目的重大科技領(lǐng)域之一，它涉及電子、機械、材料、物理學、化學、生物學、醫(yī)學等多種學科與技術(shù)，具有廣闊的應用前景。

壓力傳感器是一種將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號的微機電系統(tǒng)。根據(jù)工作原理的不同其可分為壓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為通過壓力改變壓力感應層和底部接觸電極之間的電容，以此來測量壓力。然而，現(xiàn)有技術(shù)的壓力傳感器中，壓力感應層的接觸不好，導致壓力傳感器的導電性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種壓力傳感器的制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中壓力感應層接觸不好的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種壓力傳感器的制備方法，包括：

提供一半導體基板，所述半導體基板中形成有互連結(jié)構(gòu)和底部接觸電極；

形成犧牲層，所述犧牲層覆蓋所述底部接觸電極；

形成壓力感應層，所述壓力感應層覆蓋所述犧牲層、互連結(jié)構(gòu)的上層金屬層及剩余的半導體基板表面，所述壓力感應層包括頂壁、底壁和側(cè)壁，所述頂壁位于所述犧牲層上，所述側(cè)壁圍繞在所述犧牲層的周圍，所述底壁位于所述 互連結(jié)構(gòu)的上層金屬層上；

對所述互連結(jié)構(gòu)的上層金屬層進行激光退火。

優(yōu)選的，所述激光退火的激光的波長是290nm-320nm，脈沖持續(xù)時間是100ns-200ns，其能量范圍是0.3J/Cm2-0.8J/Cm2。

優(yōu)選的，所述上層金屬層的材料為鈦、鉭，鎳，鉑，鉬中的一種或其任意組合。

優(yōu)選的，所述壓力感應層的材料為鍺化硅，采用等離子體增強化學氣相沉積工藝形成鍺化硅，等離子體增強化學氣相沉積工藝的溫度為400℃～450℃。

優(yōu)選的，所述上層金屬層的材料為金屬鋁、鈦、氮化鈦中的一種或者其任意組合。

如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述犧牲層的材料為非晶碳，采用等離子體增強化學氣相沉積工藝形成所述犧牲層，等離子體增強化學氣相沉積工藝采用的溫度為400℃～500℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的壓力傳感器的制備方法具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明的壓力傳感器的制備方法中，利用對上層金屬層進行激光退火實現(xiàn)壓力感應層與上層金屬層之間形成均勻的合金，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中壓力感應層與上層金屬層之間的阻值不均勻的問題，提高了壓力傳感器的性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例中壓力傳感器的制備方法的流程圖；

圖2至圖4為本發(fā)明一實施例中壓力傳感器的制備過程中器件結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)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(fā)明的優(yōu)選實施例，應該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。

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(jié)構(gòu)，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細節(jié)而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應當認為這種開發(fā)工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)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，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

目前，壓力傳感器中的壓力感應層需要與襯底中的互連結(jié)構(gòu)電性連接，然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，淀積壓力感應層與互連結(jié)構(gòu)的金屬之間易形成合金，并且，形成的合金分布不均勻，從而降低了壓力感應層與互連結(jié)構(gòu)之間的阻值均勻性，影響了壓力傳感器的性能。

發(fā)明人經(jīng)過研究，想到利用退火的辦法使得壓力感應層與互連結(jié)構(gòu)的金屬之間更加充分的反應，從而使得壓力感應層和互連結(jié)構(gòu)的金屬之間形成均勻的合金，解決了現(xiàn)有技術(shù)中壓力感應層與上層金屬層之間的阻值不均勻的問題，提高了壓力傳感器的性能。

參考圖1所示，本發(fā)明的壓力傳感器的制備方法具體包括如下步驟：

步驟S11，提供一半導體基板，所述半導體基板中形成有互連結(jié)構(gòu)和底部接觸電極；

步驟S12，形成犧牲層，所述犧牲層覆蓋所述底部接觸電極；

步驟S13，形成壓力感應層，所述壓力感應層覆蓋所述犧牲層、互連結(jié)構(gòu)的上層金屬層及剩余的半導體基板表面，所述壓力感應層包括頂壁、底壁和側(cè)壁，所述頂壁位于所述犧牲層上，所述側(cè)壁圍繞在所述犧牲層的周圍，所述底壁位于所述互連結(jié)構(gòu)的上層金屬層上；

步驟S14，對所述互連結(jié)構(gòu)的上層金屬層進行激光退火。

圖2至圖4為本發(fā)明一實施例中壓力傳感器制備過程中器件結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，以下結(jié)合圖2至圖4更詳細的說明本發(fā)明的探測傳感器及其制備方法。

首先，進行步驟S11，參考圖2所示，提供一半導體基板10。半導體基板 10可以包括單晶的硅基底、鍺硅基底、鍺基底或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它半導體材料制成的基底，并且可以在基底上外延生長有多晶硅、鍺或者鍺硅材料，也可以外延生長有氧化硅等材料。

所述半導體基板10中內(nèi)嵌有控制電路(圖中未示出)、互連結(jié)構(gòu)11以及底部接觸電極12，所述互連結(jié)構(gòu)的上層金屬層112和接觸電極12位于同一平面。底部接觸電極12和上層金屬層112的材料在本實施例中考慮到激光退火的溫度較高，因此優(yōu)選的是熔點較高的金屬鈦，但也不限于鈦，還可以氮化鈦、鉭、鉑、鉬、銀、金、銅、鎢、鈷、鎳中的一種或者他們的任意組合。

需要說明的是，在半導體基底10內(nèi)還可以形成有其他器件結(jié)構(gòu)，例如放大器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、模擬處理電路和/或數(shù)字處理電路、接口電路等，形成這些器件結(jié)構(gòu)的方法均可以為CMOS工藝。此外，互連結(jié)構(gòu)11可以包括栓塞和下層金屬層，其具體的結(jié)構(gòu)需要根據(jù)實際情況確定，圖2中的互連結(jié)構(gòu)11僅起示意作用，并不對本發(fā)明做出任何限制。

其次，進行步驟S12，參考圖3所示，在所述底部接觸電極12和周圍的半導體基板表面形成犧牲層20，所述犧牲層20后續(xù)被去除，從而在壓力感應層與底部接觸電極12之間形成空腔，感應電容的變化。

所述犧牲層20例如為非晶碳，形成非晶碳的方法為等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝。等離子增強化學氣相沉積工藝的參數(shù)例如為：溫度范圍為250℃～420℃，氣壓范圍為1torr～20tort，RF功率范圍為800W～2000W，反應氣體包括C₃H₆和He，反應氣體流量為1000sccm～4200sccm，其中C₃H₆：He的體積比例范圍為2∶1～10∶1。需要說明的是，犧牲層20的材料并不限于非晶碳，也可以為本領(lǐng)域人員熟知的其它材料，例如二氧化硅、非晶硅、非晶鍺、光阻材料、聚酰亞胺等。

接著，進行步驟S13，參考圖4所示，形成壓力感應層30覆蓋所述犧牲層20、互連結(jié)構(gòu)的上層金屬層112及剩余的半導體基板表面，所述壓力感應層包括頂壁31、底壁33和側(cè)壁32，所述頂壁31位于所述犧牲層20上，所述側(cè)壁32圍繞在所述犧牲層20的周圍，所述底壁位于所述互連結(jié)構(gòu)的上層金屬層112上；

所述壓力感應層30的材料例如為鍺化硅，可以采用等離子體增強化學氣相 沉積(PECVD)或者低壓化學氣相沉積(LPCVD)工藝沉積鍺化硅。在本實施例中采用LPCVD，LPCVD的工藝參數(shù)為：溫度范圍為400℃-450℃，氣壓范圍為150mtorr～200mtorr，形成的鍺化硅的材料為Si_1-xGe_x，x的取值范圍在0.5到0.8之間，Si_1-xGe_x的厚度在0.1μm～3.0μm之間。如前所述，也可以采用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)沉積鍺化硅，但是優(yōu)選采用LPCVD，其可以和后面的制程兼容，簡化工藝。

需要說明的是，現(xiàn)有技術(shù)中上層金屬層112是金屬鋁，其與壓力感應層30例如是鍺化硅之間形成合金的溫度在420℃附近，由于鍺化硅的沉積溫度在形成該合金溫度的附近，例如為430℃，因此在沉積鍺化硅的過程中在金屬鋁的界面處容易形成合金，但是由于形成合金的過程不充分，從而形成的合金均勻性很差，也就是有的地方是合金，有的地方非合金，從而在界面處形成了合金和金屬鋁的不均勻界面，導致電阻特性很差，影響接觸性能。

再次，進行步驟S14，對所述互連結(jié)構(gòu)的上層金屬層進行激光退火，也就是激光脈沖的靶點設置在上層金屬層112和壓力感應層33的結(jié)合位置。在本實施例中，步驟S14的步驟包括如下過程：所述激光退火的激光的波長是290nm-320nm，例如300nm脈沖持續(xù)時間是100ns-200ns，例如150ns，其能量范圍是0.3J/Cm2-0.8J/Cm2，例如是0.7J/Cm2。從而使得鍺化硅與金屬鈦進一步的充分反應，壓力感應層30與連接結(jié)構(gòu)形成均勻的合金，從而在保證較好的電性連接的同時，改善壓力感應層30與互連結(jié)構(gòu)11之間的阻值均勻性，提高器件的性能。在本實施例中選擇了熔點較高的金屬鈦，從而保證了在退火的過程中金屬鈦不會熔融。當然也可以通過選擇激光退火的工藝參數(shù)，從而選擇其他高熔點金屬，甚至選擇金屬鋁，例如激光的波長是318nm脈沖持續(xù)時間是101ns，其能量范圍是是0.4J/Cm2。

在激光退火的步驟之后還包括：在壓力感應層上形成具有窗口的保護層。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。