[发明专利]一种运动传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种运动传感器的制备方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，在运动传感器（motion sensor）类产品的市场上，智能手机、集成CMOS和微机电系统（MEMS）器件日益成为最主流、最先进的技术，并且随着技术的更新，这类传动传感器产品的发展方向是规模更小的尺寸，高质量的电学性能和更低的损耗。

现有技术中制备所述运动传感器（motion sensor）时大多数时候需要用到深反应离子刻蚀(DRIE)系统，反应离子刻蚀是集成电路制造、MEMS加工及其他器件加工的重要工序之一。主要用于多晶硅、氮化硅、二氧化硅薄膜及金属膜等各种薄膜的刻蚀，属干法腐蚀，反应离子刻蚀是利用高频辉光放电产生的活性基团与被腐蚀材料发生化学反应，形成挥发性产物使样品表面原子从晶格中脱落，从而实现样品表面微细图形制备的设备。在半导体、MEMS、太阳能电池和光电等领域有着广泛的应用。

如图1所示，首先提供形成有CMOS器件的基底101，在所述基底上形成介电层，图案化部分所述介电层，形成传感器底部电极层104以及用于形成电连接导电层，然后所述传感器底部电极层上形成具有沟槽的介电层，以露出所述传感器底部电极层；沉积牺牲材料层，以填充所述沟槽；沉积MEMS衬底103，以覆盖所述牺牲材料层；图案化所述MEMS衬底103，以形成开口，露出部分所述牺牲材料层；去除所述牺牲材料层，以在所述传感器底部电极层上方形成空腔。

进一步，为了和所述MEMS衬底103以及基底101形成电连接，蚀刻所述MEMS衬底103、介电层至所述导电层，所述蚀刻方法为DRIE方法，但是由于DRIE方法中形成的通孔具有高的高宽比，一般为（aspect ratio）为10-15:1甚至更高，所述通孔的开口尺寸一般都小于5um，给所述高宽比很大的沟槽中填充金属时，容易包住空气形成孔洞，造成所述通孔的电阻变大，造成位于所述通孔上方的器件的工作电压增加，在长时间工作时造成温度的升高。

因此，现有技术中在制备各种MEMS器件的过程中，通过DRIE方法形成的通孔具有较大深宽比，造成填充金属时容易形成孔洞，造成填充效果较差，使器件的性能以及良率降低，所以需要对现有技术进行改进，以消除上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明为了克服目前存在问题，提供了一种运动传感器的制备方法，包括：

提供基底，所述基底上形成有CMOS器件；

在所述基底上形成底部电极以及位于所述底部电极上方的MEMS衬底，并在所述底部电极和所述MEMS衬底间形成空腔；

蚀刻所述MEMS衬底至所述底部电极，以形成深通孔，进而露出所述底部电极；

蚀刻所述深通孔的顶部，以扩大所述深通孔顶部开口的关键尺寸；

在所述深通孔的侧壁上形成绝缘层；

在所述深通孔内沉积金属材料，然后蚀刻去除所述深通孔顶部沉积的所述金属材料，以保持所述开口具有大的关键尺寸。

作为优选，所述方法进一步包括：

多次重复执行在所述深通孔内沉积金属材料，同时蚀刻所述深通孔顶部沉积的所述金属材料的步骤，至完全填充所述深通孔为止。

作为优选，形成所述深通孔的方法为：

在所述MEMS衬底上形成图案化的掩膜层；

以所述掩膜层为掩膜，选用深反应离子刻蚀法蚀刻所述MEMS衬底，以形成所述深通孔。

作为优选，在所述深通孔的侧壁上形成绝缘层的方法为：

在所述深通孔的侧壁和底部沉积绝缘材料；

选择性蚀刻去除所述深通孔底部的所述绝缘材料，以在所述深通孔的侧壁上形成绝缘层。

作为优选，在所述基底上形成底部电极的方法为：

在所述基底上沉积第一介电层；

图案化所述第一介电层，以在所述第一介电层中形成沟槽；

在所述沟槽中填充金属材料，以形成所述底部电极。

作为优选，所述方法还包括：

在所述底部电极上沉积第二介电层；

图案化所述第二介电层，形成凹槽，露出位于中间部分的底部电极。

作为优选，所述方法还包括：