[发明专利]兼容CMOS工艺的气体传感器的形成方法

摘要

一种兼容CMOS工艺的气体传感器的形成方法，包括利用MOS器件的多晶硅栅的形成工艺形成气体传感器的多晶硅加热层；利用MOS器件互连结构的形成工艺形成传感器互连结构；然后在传感器互连结构的第二顶层金属互连层表面形成气敏层；采用干法刻蚀工艺刻蚀位于气敏层周围的钝化层、介质层以及部分厚度的衬底，形成环绕气敏层的沟槽；采用各向同性刻蚀工艺对沟槽暴露出的衬底进行刻蚀，在传感器区上方形成悬空结构，悬空结构与传感器区衬底之间具有隔热区域。本发明气体传感器的形成工艺与MOS器件的形成工艺完全兼容，将气体传感器和MOS器件集成在同一芯片上，缩小芯片面积，降低功耗、提高集成度和产量。

主权项

一种兼容CMOS工艺的气体传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括MOS器件区以及传感器区，其中，所述传感器区为待形成气体传感器的区域；所述MOS器件区为待形成MOS信号处理器件的区域；在所述MOS器件区部分衬底表面形成多晶硅栅，在形成所述多晶硅栅的同时，在所述传感器区部分衬底上形成多晶硅加热层；在所述MOS器件区以及传感器区衬底上形成介质层，且所述介质层覆盖于多晶硅栅表面以及多晶硅加热层表面；在所述介质层内形成MOS器件互连结构以及传感器互连结构；其中，所述MOS器件互连结构位于MOS器件区上方，所述MOS器件互连结构与多晶硅栅电连接，所述MOS器件互连结构至少包括2层金属互连层，且所述MOS器件区的金属互连层中包括第一顶层金属互连层，所述第一顶层金属互连层顶部与介质层顶部齐平；所述传感器互连结构位于传感器区上方，部分所述传感器互连结构与多晶硅加热层电连接，所述传感器互连结构至少包括2层金属互连层，传感器区的金属互连层中包括第二顶层金属互连层，且所述传感器互连结构中至少有1层金属互连层还位于MOS器件区上方，所述第二顶层金属互连层顶部与介质层顶部齐平，且第二顶层金属互连层与多晶硅加热层相互电绝缘；在所述介质层表面以及第一顶层金属互连层表面形成钝化层，且所述钝化层暴露出第二顶层金属互连层表面；在所述第二顶层金属互连层表面形成气敏层；采用干法刻蚀工艺，依次刻蚀位于所述气敏层周围的钝化层、介质层以及部分厚度的衬底，在传感器区形成环绕所述气敏层的沟槽；采用各向同性刻蚀工艺，沿所述沟槽暴露出的位于传感器区的衬底侧壁表面进行刻蚀，刻蚀去除位于多晶硅加热层下方的部分厚度衬底，在所述传感器区上方形成悬空结构，且所述悬空结构与传感器区的衬底之间具有隔热区域，其中，悬空结构包括多晶硅加热层、部分介质层、传感器互连结构以及气敏层。