[发明专利]一种MEMS压力传感器及其制备方法

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MEMS压力传感器及其制备方法。

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。

其中，MEMS压力传感器广泛应用于汽车电子：如TPMS、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器(TMAP)、柴油机共轨压力传感器；消费电子：如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤，洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器，空调压力传感器，洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器；工业电子：如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等。

现有技术中压力传感器的包括变极距型电容传感器、变面积型电容传感器以及变介电常数型电容传感器，其中所述变极距型电容传感器中包括定极板(fixed plate)和动极板(moving plate)，其中在压力的作用下所述动极板(moving plate)发生移动，所述定极板和动极板之间的距离发生变化，电容发生变化，通过所述电容的变化检测得到压力的变化。

现有技术中压力传感器的结构如图1所示，所述压力传感器包括基底101，所述基底101上形成有各种CMOS器件，其中所述基底101上形成有层间介质层，并在所述层间介质层中形成金属互连结构，所述金属互连结构包括金属层102以及位于所述金属层102之间的金属通孔103，其中所述金属层选用金属Al，其中所述金属通孔选用金属W，在所述传感器区域中的金属互连结构的上方形成有压力传感膜104，其中所述压力传感膜104选用SiGe，通过在所述压力传感膜104上方施加应力，改变所述传感器中电极之间的距离，使传感器的电容发生变化，以实现对压力的检测。

现有技术中所述MEMS压力传感器中通常会遭受漂移的问题(drift issue)，例如在温度和压力的情况下，造成所述问题的原因很可能是在干法蚀刻过程中产生大量的电子(charge)，例如通常在CMOS器件制备完成之后执行MEMS步骤，在该步骤中通常包含多个干法蚀刻，干法蚀刻产生大量的电子，所述电子通过互联结构传导至基底中的CMOS器件，导致所述CMOS器件失效。

因此，现有技术中在MEMS压力传感器结构存在上述弊端，需要对现有的压力传感器结构以及制备方法进行改进，以便消除上述问题，提高器件的性能和良率。

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MEMS压力传感器的制备方法，所述方法包括：

提供基底，所述基底上形成有层间介质层以及位于所述层间介质层中的接触通孔；

在所述接触通孔上方依次形成热扩散阻挡层和无定型硅材料层；

对所述无定型硅材料层进行离子注入；

在所述无定型硅材料层的上方形成压力传感膜；

执行退火步骤。

作为优选，所述退火步骤选用激光退火。

作为优选，所述退火步骤的能量大于2.0J/cm²。

作为优选，所述无定型硅材料层的厚度为800～1000埃。

作为优选，所述离子注入的能量为20～30KeV。

作为优选，所述离子注入的深度达到700～1000埃。

作为优选，所述热扩散阻挡层的厚度大于500埃。

作为优选，所述压力传感膜选用SiGe；

所述热扩散阻挡层选用TaN。

作为优选，所述无定型硅材料层选用N型硅材料或者P型硅材料；

当所述无定型硅材料层选用N型硅材料时，执行P型离子注入；

当所述无定型硅材料层选用P型硅材料时，执行N型离子注入。

作为优选，所述离子为硼离子。

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种新的压力传感器，压力传感器中顶部电极互连结构的最上层选用无定型硅材料层(amorphous-Si)来代替常规的金属，所述无定型硅材料层中掺杂有激活的离子，以防止所述电子通过互联结构传导至基底中的CMOS器件，导致所述CMOS器件失效。