[发明专利]复合式压力传感器及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及微机电领域，尤其涉及复合式压力传感器及其形成方法。

背景技术

微机电系统（Microelectro Mechanical Systems，简称MEMS）是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域，是一种采用半导体工艺制造微型机电器件的技术。与传统机电器件相比，MEMS器件在耐高温、小体积、低功耗方面具有十分明显的优势。经过几十年的发展，已成为世界瞩目的重大科技领域之一，它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术，具有广阔的应用前景。

压力传感器是一种将压力信号转换为电信号的换能器。根据工作原理的不同分为电阻式压力传感器和电容式压力传感器。电容式压力传感器的原理为通过压力改变顶部电极和底部电极之间的电容，以此来测量压力。电阻式压力传感器的工作原理为把压力转换为电阻值变化，以此来测量压力。

现有技术中，电容式压力传感器和电阻式压力传感器均单独使用，即使用单一模式的压力传感器，而单一模式的压力传感器存在压力测试范围及测试精度的限制。另外，现有技术的压力传感器的制造方法有些与CMOS工艺不能兼容，有些与CMOS工艺的兼容度低。例如2003年11月5日授权公告的公告号为CN1126948C的中国专利公开的“压力传感器”，其制造方法不能与CMOS工艺兼容。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术的单一模式的压力传感器存在压力测试范围及测试精度的限制，以及现有技术的压力传感器制造方法不能与CMOS工艺兼容。

为解决上述问题，本发明提供一种复合式压力传感器，包括：

基底，所述基底具有CMOS控制电路，位于所述CMOS控制电路上的第一互连结构和第二互连结构，所述第一互连结构、第二互连结构与所述CMOS控制电路电连接；

位于所述基底上的电容式压力传感器，与所述第一互连结构电连接；

位于所述电容式压力传感器上的电阻式压力传感器，所述电阻式压力传感器与所述第二互连结构电连接，所述电容式压力传感器和电阻式压力传感器之间为第一介质层；

位于所述电阻式压力传感器上的具有开口的第二介质层，所述开口定义出压力感应区的位置。

可选的，所述电阻式压力传感器包括电阻线。

可选的，所述第一介质层也覆盖所述基底，所述第一介质层具有开口，所述第一介质层的开口暴露出所述第二互连结构与电阻线电连接的位置；

所述电阻线的一部分位于所述第一介质层的开口的侧壁和底部，与所述第二互连结构电连接。

可选的，所述电阻线的材料为钛。

可选的，所述电阻线呈多折线型。

可选的，所述电容式压力传感器包括：位于所述基底上的第一电极，位于所述第一电极上方的第二电极，所述第一电极和第二电极之间为空腔；

所述第二电极与所述第一互连结构电连接。

可选的，所述第二电极包括：与所述第一电极相对设置的顶板，位于所述顶板四周的侧壁，位于所述基底上与所述第一互连结构电连接的底板，所述顶板、侧壁、底板为一体结构。

可选的，所述第二电极的材料为锗硅。

本发明还提供一种形成复合式压力传感器的方法，包括：

提供的基底，所述基底具有CMOS控制电路，位于所述CMOS控制电路上的第一互连结构和第二互连结构，所述第一互连结构、第二互连结构与所述CMOS控制电路电连接；

在所述基底上形成第一导电层，图形化所述第一导电层形成第一电极；

形成牺牲层，覆盖所述第一电极和基底，图形化所述牺牲层定义出第二电极的位置，且暴露出第一互连结构与第二电极电连接的位置；

形成第二导电层，覆盖所述图形化后的牺牲层和基底，图形化所述第二导电层形成第二电极，第一电极和第二电极为电容式压力传感器的两个极板；

形成第一介质层，覆盖所述第一电极、第二电极和基底，图形化所述第一介质层，在第一介质层中形成开口，所述开口暴露出第二互连结构与电阻式压力传感器电连接的位置；

形成电阻层，覆盖所述第一介质层以及其开口的侧壁和底部，图形化所述电阻层形成电阻式压力传感器的电阻线；

在所述第二电极上形成开口，通过第二电极上的开口去除图形化后的牺牲层，在第一电极和第二电极之间形成空腔；

形成第二介质层，覆盖所述电阻线，图形化所述第二介质层，在第二介质层中形成开口，定义出压力感应区的位置。

可选的，所述电阻层的材料为钛，所述第二电极的材料为锗硅。