[发明专利]压力传感器及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种压力传感器及其形成方法。

背景技术

微机电系统（Micro-Electro Mechanical System，简称MEMS）是一种获取信息、处理信息和执行操作的集成器件。微机电系统中的传感器能够接收压力、位置、速度、加速度、磁场、温度或湿度等外部信息，并将所获得的外部信息转换成电信号，以便于在微机电系统中进行处理。压力传感器即是一种将压力信号转换为电信号的转换器件。

电容式压力传感器是现有压力传感器中的一种，请参考图1，是现有技术的一种电容式压力传感器的剖面结构示意图，包括：衬底100，所述衬底100包括：半导体基底、位于半导体基底表面的半导体器件（例如CMOS器件）、电连接所述半导体器件的电互连结构、以及电隔离半导体器件和电互连结构的介质层；位于衬底100表面的第一电极层101，所述第一电极层101能够通过衬底100内的电互连结构与衬底100内的半导体器件电连接；位于衬底100和第一电极层101表面的第二电极层102，且所述第一电极层101和第二电极层102之间具有空腔103，所述空腔103使第一电极层101和第二电极层102电隔离；位于第二电极层102表面的绝缘层104，所述绝缘层104暴露出部分第二电极层102。

所述第一电极层101、第二电极层102以及空腔103构成电容结构，当所述第二电极层102在受到压力时，所述第二电极层102发生形变，导致所述第一电极层101和第二电极层102之间的距离发生变化，造成所述电容结构的电容值发生改变。由于所述第二电极层102受到的压力与所述电容结构的电容值相对应，因此能够将第二电极层102受到的压力转化为所述电容结构输出的电信号。

然而，现有的压力传感器灵敏度有限，无法适应技术发展的需求。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种压力传感器及其形成方法，提高压力传感器的灵敏度。

为解决上述问题，本发明提供一种压力传感器的形成方法，包括：衬底，所述衬底具有器件区，所述衬底表面具有第一介质层；位于器件区的第一介质层表面的第二介质层，所述第二介质层由若干层台阶层堆叠构成，所述第二介质层具有第一表面、以及与第一表面相对的第二表面，所述第二介质层的第一表面与第一介质层相接触，自所述第二介质层的第一表面至第二表面，所述若干层台阶层平行于衬底表面方向的尺寸逐层缩小，第二介质层具有台阶状侧壁；位于第一介质层和第二介质层表面的第一电极层，所述第一电极层具有台阶区，所述第一电极层的台阶区位于第二介质层的台阶状侧壁表面，所述第一电极层的台阶区表面形貌与所述第二介质层的台阶状侧壁表面形貌相对应，所述第一电极层的台阶区表面呈台阶状；位于第一电极层表面的第二电极层，所述第二电极层和第一电极层之间电隔离，且器件区的第二电极层和第一电极层之间具有空腔，所述空腔内的第二电极层表面形貌与空腔内的第一电极层表面形貌相互对应，第二电极层与第一电极层台阶区相对的表面呈台阶状；位于第二电极层表面的第三介质层，所述第三介质层内具有暴露出器件区的第二电极层表面的开口。

可选的，所述若干层台阶层垂直投影于衬底表面的图形为若干同心圆形、若干同心方形或若干同心多边形。

可选的，所述衬底内具有半导体器件、以及电连接所述半导体器件的电互连结构。

可选的，所述第一电极层与所述电互连结构电连接。

可选的，所述半导体器件为CMOS器件。

可选的，所述衬底具有外围区，所述外围区包围所述器件区。

可选的，第一电极层位于器件区和外围区的第一介质层表面，第一电极层表面具有绝缘层，外围区的第二电极层位于所述绝缘层表面，所述绝缘层的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

可选的，第一电极层位于器件区的第一介质层表面并暴露出外围区的第一介质层表面，外围区的第二电极层位于第一介质层表面。

可选的，位于第三介质层内的第一导电插塞和第二导电插塞，所述第一导电插塞与第一电极层电连接，且所述第一导电插塞与第二电极层电隔离，所述第二导电插塞与第二电极层电连接。

可选的，所述第一介质层的材料为氮化硅或碳氮化硅，所述第一电极层或第二电极层的材料为氮化钛、钛、氮化钽、钽、钨、碳化钛、碳化钽和镧中的一种或多种组合，所述第二介质层或第三介质层的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅或低K材料。