[发明专利]具有掺杂电极的压力传感器

说明书

该申请要求2012年1月15日提交的美国临时申请No.61/599,131的权益，该申请的全部内容通过引用被并入本文中。

技术领域

本发明涉及电容式微机电系统(MEMS)压力传感器。

背景技术

电容式MEMS压力传感器需要在应用压力下互相相对运动的两个电极。这最通常这样实现：使得固定电极(下文称为下电极)形成在衬底上，而可动电极(下文称为上电极)设置在可变形隔膜上，该可变形隔膜受到要感应的压力。通常通过导电薄膜的沉积、导电层的电绝缘，或者通过在两个导电材料之间增加隔垫层来形成电极中的一个或者多个。

虽然形成电极的已知方法是有效的，但是这些电极可能使得不需要的性质或者加工步骤引入到装置中。作为示例，材料的沉积需要附加的加工步骤，由此使得制造方法变复杂。此外，不同材料的使用可能在材料的结合处导致不需要的应力、在材料中导致热失配等。

此外，当通过沉积形成电极时，需要电绝缘的下层，例如其可由绝缘体上的硅(SOI)晶片或者类似物提供。提供这样的绝缘的下层增加了装置的复杂性，包括需要额外的材料和加工步骤。此外，含有沉积电极的装置可能呈现出降低的电绝缘性，这会导致增加的穿心电容和降低的屏蔽，由此降低了最终传感器的性能。

因此，需要的是一种简单并且可靠的具有出平面式电极的装置以及用于生产该装置的方法。包括容易由封装真空构成的出平面式电极的装置会更加受益。

发明内容

在一个实施例中的电容式MEMS压力传感器包括作为可变形上隔膜的沉积的外延多晶硅层。在有些实施例中，介电隔垫用于使得该可变形隔膜中的电极绝缘。这样的隔垫在2011年9月14日提交的No.13/232,209美国专利申请中进行了说明，该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。下电极通过P-N结合限定在体硅中，该P-N结合能够在电极和周围的体硅之间提供足够的电绝缘。在有些实施例中，通过使用高能掺杂物灌注形成下电极，该高能掺杂物灌注在掩膜已经形成在衬底上之后在高度P型衬底中产生高度N型区(或者，反之亦然)。在不同掺杂的两个区之间的结合能够被加工以为传感器提供足够的电属性。

在有些实施例中，压力传感器被堆叠在预先存在的结构顶部，以产生晶片级封装工艺，其能够生成种类繁多的装置。堆叠结构的一种方法在2011年9月14日提交的No.13/232,209美国专利申请中进行了说明，该专利申请的全部内容都通过引用被并入本文中。

在一个实施例中，一种传感器装置包括：体硅层；第一掺杂物类型的所述体硅层的第一掺杂区；第二掺杂物类型的所述体硅层的第二掺杂区，其中，所述第一掺杂物类型是不同于所述第二掺杂物类型的一种掺杂物类型，所述第二掺杂区位于所述体硅层的上表面，并且具有由所述第一掺杂区界定的第一掺杂部分；在所述第二掺杂区正上方的第一腔部分；和在外延层中形成的上电极，所述上电极处于所述第一腔部分正上方。

在另一实施例中，一种用于形成传感器装置的方法，包括：提供体硅层；使得所述体硅层的第一区掺杂有第一掺杂物类型，以形成第一掺杂区；使得所述第一区的一部分掺杂有第二掺杂物类型，其中，所述第一掺杂物类型是不同于所述第二掺杂物类型的掺杂物类型，以形成第二掺杂区；在所述第二掺杂区的正上方形成第一腔部分；和在外延层中形成上电极，所述上电极处于所述第一腔部分的正上方。

在一个实施例中，一种传感器装置包括：体硅层；第一掺杂物类型的所述体硅层的第一掺杂区；第二掺杂物类型的所述体硅层的第二掺杂区，其中，所述第一掺杂物类型是不同于所述第二掺杂物类型的一种掺杂物类型，所述第二掺杂区位于所述体硅层的上表面，并且具有由所述第一掺杂区界定的第一掺杂部分；在所述第二掺杂区上方的第一腔部分；和在沉积覆盖层中形成的上电极，所述上电极处于所述第一腔部分上方。

在另一实施例中，一种用于形成传感器装置的方法，包括：提供体硅层；使得所述体硅层的第一区掺杂有第一掺杂物类型，以形成第一掺杂区；使得所述第一区的一部分掺杂有第二掺杂物类型，其中，所述第一掺杂物类型是不同于所述第二掺杂物类型的掺杂物类型，以形成第二掺杂区；在所述第二掺杂区的上方形成第一腔部分；和在沉积覆盖层中形成上电极，所述上电极处于所述第一腔部分的上方。