电容式压力传感器及其形成方法
【专利摘要】一种电容式压力传感器及其形成方法，其中，所述电容式压力传感器，包括：基底，位于基底中且贯穿其厚度的刻蚀孔；覆盖所述基底和刻蚀孔的隔膜，并且刻蚀孔上方的部分隔膜向上凸起，向上凸起的隔膜与基底之间具有第三空腔，第三空腔和刻蚀孔构成第二空腔；位于凸起的隔膜两端上相对的第一电极和第二电极，第一电极和第二电极之间具有第一空腔；位于基底的背面上的密封层，密封层密封第二空腔下端的开口。本发明的电容式压力传感器占据的基底表面的面积较小，提高了器件的集成度。
【专利说明】电容式压力传感器及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微机电领域(MEMS)，特别涉及一种电容式压力传感器及其形成方法。
【背景技术】
[0002]目前，压力传感器的种类主要包括压阻式、压电式、电容式、电位计式、电感电桥式、应变计式等。其中，电容式的压力传感器具有高灵敏度，且不易受外界环境影响的优势，在市场上逐渐受到瞩目。
[0003]由于传统的压力传感器存在尺寸较大、制作工艺较繁和操作不方便等因素的限制。MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS)技术被广泛的应用在压力传感器的制作。MEMS技术制作的压力传感器具有微小化、可批量制作、成本低、精度高等优点，且可将压力传感器和控制电路集成在同一基底上，使得传感器的微弱的输出信号可以就近进行放大处理，避免了外界的电磁干扰，提高传输信号的可靠性。
[0004]参考图1，图1为现有的电容式压力传感器的剖面结构示意图。
[0005]如图1所示，所述半导体压力传感器包括:半导体基底100 ;位于半导体基底100内的掺杂区104，所述掺杂区104用于作为平板电容的下电极；位于掺杂层104上方的隔膜103，隔膜103作为平板电容的上电极；位于半导体基底100上支持所述隔膜103的基座101 ;所述隔膜103和掺杂区104之间具有空腔102，隔膜103、掺杂区104和空腔102构成平板电容；位于基座101中的控制电路(图中未示出)，所述控制电路与平板电容电连接。
[0006]当在上述平板电容的隔膜103施加待测压力，或者当隔膜103的内外具有压力差时，隔膜103的中央部分受到压力会产生形变，从而改变该平板电容的电容值，通过控制电路可以侦测该平板电容值的变化量，以得到压力的变化。所述平板电容的电容值的计算公式为式(I)C= ε S/d，其中ε为空腔102填充的介电质的介电常数，S为隔膜103和掺杂区104之间的正对面积，d为隔膜103和掺杂区104之间的距离，而电容变化量(Λ C=C-C0)与压力的关系式为式(2)为F=PA=kdQ (Λ C)/CQ，其中F为平板电容受到的弹力，k为隔膜103的弹力系数，d0为隔膜103和掺杂区104之间的原始距离，Ctl为平板电容的初始电容。因此通过控制单元测量平板电容的电容变化量(AC=C-Ctl),就可以很方便的获得平板电容受到的压力F。
[0007]但是现有的电容式压力传感器占据的半导体基底的表面面积较大。
【发明内容】
[0008]本发明解决的问题是减小电容式压力传感器占据的基底的表面面积。
[0009]为解决上述问题，本发明提供一种电容式压力传感器的形成方法，包括:提供基底，在所述基底中形成刻蚀孔；在所述基底上形成第一牺牲层，所述第一牺牲层包括填充满刻蚀孔的第一部分和覆盖部分基底表面的第二部分，第一部分位于第二部分正下方；在所述第一牺牲层和基底上形成隔膜；在部分隔膜上形成第二牺牲层，且所述第二牺牲层位于第一牺牲层的第二部分上方；在所述第二牺牲层的两侧侧壁表面上形成相对的第一电极和第二电极，且所述第一电极和第二电极部分位于隔膜表面；去除所述第二牺牲层，在第一电极和第二电极之间形成第一空腔；平坦化或刻蚀所述基底的背面，直至暴露出刻蚀孔底部的第一牺牲层；去除所述第一牺牲层，在隔膜的底部形成第二空腔；在基底的背面上形成密封所述第二空腔的底部开口的密封层。
[0010]可选的，所述第二牺牲层宽度小于第一牺牲层的第二部分的宽度，第二牺牲层的长度等于或小于第一牺牲层第二部分的长度。
[0011]可选的，所述第一牺牲层的第二部分的厚度为0.1?10微米，第一牺牲层的第二部分的宽度为0.1?10000微米。
[0012]可选的，所述第一电极和第二电极的形成过程为:在所述第二牺牲层的侧壁和表面以及隔膜的表面形成电极材料层；在所述电极材料层上形成掩膜层，所述掩膜层覆盖第二牺牲层两侧侧壁上和部分隔膜上的电极材料层；去除未被掩膜层覆盖的电极材料层，在所述第二牺牲层的两侧侧壁表面上形成相对的第一电极和第二电极。
[0013]可选的，所述第一电极或第二电极包括第一部分和第二部分，第一部分位于第二牺牲层的两侧侧壁表面，第二部分位于第一牺牲层的第二部分的顶部和侧壁上的隔膜的表面。
[0014]可选的，所述第一电极或第二电极包括第一部分和第二部分，第一部分位于第二牺牲层的两侧侧壁表面，第二部分位于第一牺牲层的第二部分的顶部和侧壁上的隔膜的表面以及第二牺牲层两侧的基底上的隔膜表面。
[0015]可选的，第一电极和第二电极之间的间距为0.1?10000微米。
[0016]可选的，所述刻蚀孔的宽度小于第一牺牲层第二部分的宽度，所述刻蚀孔的深度为大于50微米，宽度为0.1?10000微米。
[0017]可选的，所述第一牺牲层或第二牺牲层材料相对于基底、隔膜、第一电极和第二电极材料具有高刻蚀选择比。
[0018]可选的，所述第一牺牲层或第二牺牲层的材料为底部抗反射涂层、多晶硅、无定形硅、无定形碳、SiN, S1N, SiCN, SiC, BN、SiCOH, BN 或 SiGe0
[0019]可选的，还包括:在所述基底的其他区域或其他基底上形成控制电路和互连结构，第一电极和第二电极通过互连结构与控制电路相连。
[0020]可选的，所述隔膜的厚度为0.1?10微米。
[0021]本发明还提供了一种电容式压力传感器，包括:基底，位于基底中且贯穿其厚度的刻蚀孔；覆盖所述基底和刻蚀孔的隔膜，并且刻蚀孔上方的部分隔膜向上凸起，向上凸起的隔膜与基底之间具有第三空腔，第三空腔和刻蚀孔构成第二空腔；位于凸起的隔膜两端上相对的第一电极和第二电极，第一电极和第二电极之间具有第一空腔；位于基底的背面上的密封层，密封层密封第二空腔下端的开口。
[0022]可选的，所述第三空腔的高度为0.1?10微米，宽度为0.1?10000微米。
[0023]可选的，第一电极和第二电极之间的间距为0.1?10000微米。
[0024]可选的，所述第三空腔的宽度大于刻蚀孔的宽度。
[0025]可选的，所述第一电极或第二电极包括第一部分和第二部分，第一部分位于第一空腔的两侧，第二部分位于隔膜的凸起部分的顶部和侧壁表面。
[0026]可选的，所述第一电极或第二电极包括第一部分和第二部分，第一部分位于第一空腔的两侧，第二部分位于隔膜的凸起部分的顶部和侧壁表面以及隔膜的凸起部分两侧的基底上。
[0027]可选的，所述基底的其他区域或其他基底上还具有控制电路和互连结构，第一电极和第二电极通过互连结构与控制电路相连。
[0028]可选的，所述隔膜的厚度为0.1?10微米。
[0029]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0030]本发明的电容式压力传感器包括凸起的隔膜，位于凸起的隔膜两端上相对的第一电极和第二电极，第一电极和第二电极之间具有第一空腔。相比于现有技术的电容式压力传感器的两个平行于半导体基底的上电极和下电极，本发明中第一电极和第二电极垂直与基底的表面，使得第一电极和第二电极占据的基底的表面面积减小，节省了电容式压力传感器占据的面积，从而有利于提高器件的集成度。
[0031]进一步，所述第一电极或第二电极包括第一部分和第二部分，第一部分位于第二牺牲层的两侧侧壁表面，第二部分位于第一牺牲层的第二部分顶部和侧壁上的隔膜的表面。第一电极或第二电极的第二部分与第一牺牲层的第二部分顶部和侧壁上的隔膜表面相接触，接触面积较大，提高了第一电极或第二电极与隔膜的接触黏附性和机械强度，有效的防止第一电极或第二电极的脱落或变形。
[0032]本发明的电容式压力传感器的形成方法，其形成工艺简单，形成的电容式压力传感器的集成度较高，另外，通过对基底进行减薄后，从隔膜底部的方向去除第一牺牲层，使得隔膜的凸起部分保持完整性，使得隔膜保持较强的机械强度和能承受更大的压力，提高了电容式压力传感器的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为现有技术的电容式压力传感器的剖面结构示意图；
[0034]图2?图11为本发明实施例电容式压力传感器形成过程的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]现有的电容式压力传感器采用平板电容作为感测元件，参考图1，MEMS技术制作的平板电容包括掺杂区104 (下电极)、与掺杂区104相对的隔膜103 (上电极)以及位于掺杂区104和隔膜103之间的空腔103 (介电质)。
[0036]灵敏度是衡量电容式压力传感器的性能的重要指标，隔膜103 (上电极)的面积或隔膜103与掺杂区104 (下电极)之间的正对面积S是对灵敏度具有重要影响的一个参数，一般来说，同等厚度下的隔膜103，隔膜103 (上电极)的面积越大，会使得压力感应面的面积会越大，隔膜103对压力的感测会越敏感，隔膜103与掺杂区104距离的变化会越灵敏，从而提高电容式压力传感器的灵敏度。虽然增大隔膜103的面积或隔膜103与掺杂区104之间的正对面积S可以提高电容式压力传感器的灵敏度，但是从一定程度上增大隔膜103和掺杂区104的正对面积会使得电容式压力传感器占据的半导体基底的表面积增大，不利于器件的集成度的提高。因此，采用平板电容的电容式压力传感器灵敏度和可检测压力范围还有待提闻。
[0037]本发明提供了一种电容式压力传感器及其形成方法，其中所述电容式压力传感器包括凸起的隔膜，位于凸起的隔膜两端上相对的第一电极和第二电极，第一电极和第二电极之间具有第一空腔。相比于现有技术的电容式压力传感器的两平行于半导体基底的上电极和下电极，本发明中第一电极和第二电极垂直与基底的表面，使得第一电极和第二电极占据的基底的表面面积减小，节省了电容式压力传感器占据的面积，从而有利于提高器件的集成度。
[0038]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0039]图2?图11为本发明实施例电容式压力传感器形成过程的剖面结构示意图。
[0040]参考图2，提供基底200，在所述基底200中形成刻蚀孔201。
[0041]所述基底200作为后续形成电容式压力传感器的载体。
[0042]基底200基底200所述基底200可以为单层或多层堆叠结构。当所述基底200为多层堆叠结构时，比如:所述基底为双层堆叠结构时，所述基底包括半导体衬底和位于半导体衬底表面的介质层，或者所述基底包括第一介质层和位于第一介质层表面的第二介质层。
[0043]本实施例中所述基底200为双层堆叠结构，包括:半导体衬底和位于半导体衬底上的介质层，半导体衬底可以为硅衬底、锗衬底、硅锗衬底、碳化硅；绝缘体上硅衬底、绝缘体上锗衬底、砷化镓衬底或其他刻蚀的衬底，所述介质层材料可以为Si02、SiN、Si0N或SiCN等。本实施例中，所述半导体衬底为硅衬底，所述介质层的材料为S12，所述刻蚀孔201贯穿介质层，并且部分位于半导体衬底中。
[0044]所述刻蚀孔201的作为后续去除第一牺牲层时的通道，所述刻蚀孔201的深度Dl大于50微米，刻蚀孔201的宽度W2可以为0.1?10000微米，刻蚀孔201的宽度小于后续形成的第一牺牲层的第二部分的宽度。需要说明的是所述刻蚀孔可以为其他合适的深度或览度。
[0045]参考图3，在所述基底200上形成第一牺牲层202，所述第一牺牲层202包括填充满刻蚀孔201 (参考图2)的第一部分21和覆盖部分基底200表面的第二部分22，第一部分21位于第二部分22正下方。需要说明的是，附图3以及后续附图中，为了区分方便，第一部分和第二部分之间用虚线隔开。
[0046]所述第一牺牲层202的形成过程为:在所述基底200上形成第一牺牲材料层，第一牺牲材料层填充满刻蚀孔201 ;在第一牺牲材料层表面形成掩膜层，所述掩膜层具有暴露刻蚀孔两侧的部分基底表面的开口 ；沿开口刻蚀去除基底上的部分第一牺牲材料层，形成第一牺牲层202。
[0047]第一牺牲层202的第二部分22高于基底200的表面，后续可以在基底200上形成具有凸起的隔膜，并且后续去除第一牺牲层202后形成第二空腔。
[0048]所述第一牺牲层202的材料相对于基底200、隔膜203和后续形成的第一电极和第二电极材料具有高刻蚀选择比。
[0049]所述第一牺牲层202的材料可以为底部抗反射涂层、多晶硅、无定形硅、无定形碳、SiN、S1N、SiCN、SiC、BN、SiCOH、BN或SiGe。本实施例中，所述第一牺牲层202的材料为底部抗反射涂层。
[0050]所述第一牺牲层202的第二部分22的厚度Tl可以为0.1?10微米，第二部分22的宽度Wl可以为0.1?10000微米，第二部分22的宽度Wl大于刻蚀孔的宽度。需要说明的是所述第一牺牲层的第二部分可以为其他合适的厚度或宽度。
[0051]参考图4，在所述第一牺牲层202和基底200上形成隔膜203。
[0052]所述隔膜203作为电容式压力传感器的压力敏感膜。
[0053]所述隔膜203为致密的绝缘介质材料，比如:SiN、S1N, SiCN, SiC或BN或其他合适的材料。本实施例中，所述隔膜203的材料为SiN。
[0054]第一牺牲层202的第二部分22上方的部分隔膜203凸起于基底200表面，后续在去除第一牺牲层后，隔膜203和基底200之间会形成第二空腔，形成第二空腔后，隔膜203的凸起部分与四周的基底200表面相接触，提高了隔膜203的机械强度，使得隔膜203能承受更大的压力。
[0055]所述隔膜203的厚度为0.1?10微米，使隔膜203具有较高的机械强度。需要说明的是所述隔膜可以为其他合适的厚度。
[0056]接着，参考图5，在部分隔膜203上形成第二牺牲层204，且所述第二牺牲层204位于第一牺牲层202的第二部分22上方。
[0057]所述第二牺牲层204位于第一牺牲层202的第二部分22正上方(或者位于凸起的隔膜203的部分表面)，所述第二牺牲层204的宽度小于第一牺牲层202的第二部分22的宽度，第二牺牲层204的长度等于第一牺牲层第二部分的长度，后续在第二牺牲层204的两侧侧壁上形成相对的第一电极和第二电极，第二牺牲层204的宽度决定了后续形成的第一电极和第二电极之间的距离。需要说明的是，所述第二牺牲层204的宽度和第一牺牲层202的第二部分22的宽度是指沿X轴方向的尺寸，第二牺牲层204的长度和第一牺牲层202的第二部分22的长度是指沿I轴方向的尺寸。
[0058]所述第二牺牲层204的材料相对于基底200、隔膜203、第一电极和第二电极材料具有高刻蚀选择比，后续在去除第二牺牲层204时，可以防止对基底200、隔膜203、第一电极和第二电极材料等造成损害或过刻蚀。具体的，所述第二牺牲层204的材料为底部抗反射涂层、多晶硅、无定形硅、无定形碳、SiN、S1N, SiCN, SiC、BN、SiCOH、BN或SiGe。本实施例中，所述第二牺牲层204的材料为无定形碳。
[0059]所述第二牺牲层204的形状为至少具有两侧平行侧面的立体结构，后续可以在立体结构的两平行侧面上分别形成第一电极和第二电极，所述平行侧面可以是平行平面、平行弧面、平行曲面等。平行侧面为平行弧面或平行曲面时相应的使得后续形成的第一电极和第二电极也为平行弧面或平行曲面，相比于平面电极，增大了电极的正对面积的大小，从而增大了电容的大小，有利于提高电容式压力传感器的灵敏度。
[0060]本实施例中，所述第二牺牲层204的形状为具有两个平行平面的立方体，其形成工艺简单，工艺负担较小。
[0061]接着，参考图6和图7，在所述第二牺牲层204的侧壁和表面以及隔膜203的表面形成电极材料层205 ;在所述电极材料层205上形成掩膜层206，所述掩膜层206覆盖第二牺牲层204两侧侧壁上和部分隔膜203上的电极材料层205。
[0062]所述电极材料层205后续用于形成电容式压力传感器的第一电极和第二电极，电极材料层205的形成工艺为沉积或溅射。
[0063]所述电极材料层205 可以为 Al、Cu、Ag、Au、Pt、N1、T1、TiN, TaN, Ta、TaC, TaSiN,W、WN 或 Wsi。
[0064]所述电极材料层205可以为单层或多层堆叠结构。
[0065]本实施例中，电极材料层205为单层结构，电极材料层205的材料为TiN，形成电极材料层205的工艺为溅射，电极材料层205的厚度为0.1?10微米。
[0066]所述掩膜层206覆盖第二牺牲层204两侧侧壁上和部分隔膜203上的电极材料层205，掩膜层206具有开口，所述开口暴露出第二牺牲层204顶部表面以及第二牺牲层的部分侧壁(沿I轴方向排布的两相对侧壁)的电极材料层、以及位于基底200上的电极材料层。
[0067]所述掩膜层206的材料可以为光刻胶。
[0068]接着，参考图8，去除未被掩膜层206 (参考图7)覆盖的电极材料层205，在所述第二牺牲层204的两侧侧壁表面上形成相对的第一电极207和第二电极208。
[0069]去除所述电极材料层205的工艺为干法刻蚀，本实施例中，采用含氟等离子体刻蚀去除未被掩膜层206 (参考图7)覆盖的电极材料层205。
[0070]本实施例中，所述第一电极207或第二电极208包括第一部分和第二部分，第一部分位于第二牺牲层208的两侧侧壁表面，第二部分位于第一牺牲层202的第二部分22顶部和侧壁上的隔膜的表面。后续去除第二牺牲层204后，第一电极207或第二电极208的第一部分垂直于隔膜203表面(或基底200表面),第二部分对第一部分形成支撑，并且，第一电极207或第二电极208的第二部分与第一牺牲层202的第二部分22顶部和侧壁上的隔膜203表面相接触，接触面积较大，提高了第一电极207或第二电极208与隔膜203的接触黏附性和机械强度，有效的防止第一电极207或第二电极208的脱落或变形。
[0071]在本发明的其他实施例中，所述第一电极或第二电极包括第一部分和第二部分，第一部分位于第二牺牲层的两侧侧壁表面，第二部分位于第一牺牲层的第二部分顶部和侧壁上的隔膜的表面以及第二牺牲层两侧的基底上的隔膜表面，进一步增大了第一电极或第二电极接触黏附性和机械强度。
[0072]接着，请参考图9，去除所述第二牺牲层204(参考图8)，在第一电极207和第二电极208之间形成第一空腔209。
[0073]去除所述第二牺牲层的工艺为干法或湿法刻蚀工艺，本发明实施例中，采用含氨等离子体去除所述第二牺牲层204。
[0074]去除所述第二牺牲层204后，使得第一电极207和第二电极208之间形成第一空腔209，第一电极207和第二电极208相对的位于凸起的隔膜的两端，相比于现有的电容的两个电极平行于基底的表面，本发明中第一电极207和第二电极208是垂直于基底200的表面,第一电极207和第二电极208底部的占据的基底200的表面面积相对较小，因而可以提闻器件的集成度。
[0075]在本发明的其他实施例中，所述去除第二牺牲层204的步骤在平坦化或刻蚀基底200的背部，暴露出刻蚀孔底部的第一牺牲层202之后进行。
[0076]最后，参考图10和图11，平坦化所述基底200的背面，直至暴露出刻蚀孔底部的第一牺牲层202 ;去除所述第一牺牲层202，在隔膜203的底部形成第二空腔210 ;在基底200的背面上形成密封所述第二空腔210的底部开口的密封层211。
[0077]去除第一牺牲层201的第一部分21 (参考图8)后对应形成刻蚀孔201，去除第一牺牲层201的第二部分22 (参考图8)后对应形成第三空腔23，刻蚀孔201和第三空腔23构成第二空腔210。本发明实施例中，通过对基底200进行减薄后，从隔膜203底部的方向去除第一牺牲层202，使得隔膜203的凸起部分保持完整性，使得隔膜保持较强的机械强度和能承受更大的压力，提高了电容式压力传感器的性能。
[0078]平坦化基底200的背面的工艺为化学机械研磨，直至暴露出刻蚀孔底部的第一牺牲层202。
[0079]在本发明的其他实施例中，也可以刻蚀基底的背面，形成第二刻蚀孔，第二刻蚀孔暴露出刻蚀孔底部的第一牺牲层；通过第二刻蚀孔去除第一牺牲层，形成第二空腔。
[0080]所述密封层211为致密的绝缘介质材料，比如:SiN、S1N、SiCN、SiC、BN或高分子树脂等。本发明实施例中，采用低压化学气相沉积工艺形成密封层211，使得第二空腔210中的环境保持低压。
[0081]在本发明的其他实施例中，所述密封层211可以为硅衬底、氮化硅衬底或硅锗衬底，可以采用键合工艺使得密封层211与基底200的背面键合在一起，从而封闭第二空腔210下端的开口。键合工艺可以为阳极键合、玻璃浆料键合和硅片直接键合、低温共晶键合，金属扩散(共熔晶)键合等。
[0082]还包括:在所述基底200的其他区域形成控制电路和互连结构(图中未示出)，第一电极207和第二电极208通过互连结构与控制电路相连。所述控制电路用于接收、处理并传送电容所输出的信号。本实施例中，可以在基底200的半导体衬底上形成控制电路；然后在半导体衬底上形成介质层，介质层和半导体衬底构成基底200 ;接着在介质层中制作电容式压力传感器；然后再介质层中制作互连结构，将电容式压力传感器与控制电路相邻接。
[0083]在本发明的其他实施例中，还可以在第二基底(或第二半导体衬底)上形成控制电路，在电容式压力传感器形成之后，在基底100中形成刻蚀孔互连结构(互连结构)，然后将具有电容式压力传感器的基底100和具有控制电路的基底堆叠，通过刻蚀孔互连结构(互连结构)将控制电路和电容式压力传感器电连接。
[0084]在形成第二空腔210后，第一电极207、第二电极208和第一空腔209构成压力检测电容，当所述隔膜203在受到压力(比如液压或气压等)时会向上或向下变形，使得第一电极207与第二电极208之间的距离增大或减小，压力检测电容的电容值发生变化，控制电路接收压力检测电容输出信号，并对信号进行处理，获得隔膜203受到的压力大小和方向。
[0085]上述方向形成的电容式压力传感器，请参考图11，包括:
[0086]基底200，位于基底200中且贯穿其厚度的刻蚀孔201 ；
[0087]覆盖所述基底200和刻蚀孔201的隔膜203，并且刻蚀孔201上方的部分隔膜203向上凸起，向上凸起的隔膜203与基底200之间具有第三空腔23，第三空腔23和刻蚀孔201构成第二空腔210 ；
[0088]位于凸起的隔膜203两端上相对的第一电极207和第二电极208,第一电极207和第二电极208之间具有第一空腔209 ；
[0089]位于基底200的背面上的密封层211，密封层211密封第二空腔210下端的开口。
[0090]具体的，所述第三空腔23的高度为0.1?10微米，宽度为0.1?10000微米，第三空腔23的宽度大于刻蚀孔201的宽度。
[0091]第一电极207和第二电极208之间的间距为0.1?10000微米。
[0092]本实施例中，所述第一电极207或第二电极208包括第一部分和第二部分，第一部分位于第一空腔209的两侧，第二部分位于隔膜203的凸起部分的顶部和侧壁表面。第一电极207或第二电极208的第一部分垂直于隔膜203表面(或基底200表面)，第二部分对第一部分形成支撑，并且，第一电极207或第二电极208的第二部分与隔膜的凸起部分的部分顶部和侧壁表面相接触，接触面积较大，提高了第一电极207或第二电极208与隔膜203的接触黏附性和机械强度，有效的防止第一电极207或第二电极208的脱落或变形。
[0093]在本发明的其他实施例中，所述第一电极或第二电极包括第一部分和第二部分，第一部分位于第一空腔的两侧，第二部分位于隔膜的凸起部分的部分顶部和侧壁表面，进一步增大了第一电极或第二电极接触黏附性和机械强度。
[0094]所述基底200的其他区域还具有控制电路和互连结构(图中未示出)，第一电极207和第二电极208通过互连结构与控制电路相连。
[0095]所述隔膜203的厚度为0.1?10微米。
[0096]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种电容式压力传感器的形成方法,其特征在于,包括: 提供基底，在所述基底中形成刻蚀孔； 在所述基底上形成第一牺牲层，所述第一牺牲层包括填充满刻蚀孔的第一部分和覆盖部分基底表面的第二部分，第一部分位于第二部分正下方； 在所述第一牺牲层和基底上形成隔膜； 在部分隔膜上形成第二牺牲层，且所述第二牺牲层位于第一牺牲层的第二部分上方；在所述第二牺牲层的两侧侧壁表面上形成相对的第一电极和第二电极，且所述第一电极和第二电极部分位于隔膜表面； 去除所述第二牺牲层，在第一电极和第二电极之间形成第一空腔； 平坦化或刻蚀所述基底的背面，直至暴露出刻蚀孔底部的第一牺牲层； 去除所述第一牺牲层，在隔膜的底部形成第二空腔； 在基底的背面上形成密封所述第二空腔的底部开口的密封层。
2.如权利要求1所述的电容式压力传感器的形成方法，其特征在于，所述第二牺牲层宽度小于第一牺牲层的第二部分的宽度，第二牺牲层的长度等于或小于第一牺牲层第二部分的长度。
3.如权利要求1所述的电容式压力传感器的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层的第二部分的厚度为0.1?10微米，第一牺牲层的第二部分的宽度为0.1?10000微米。
4.如权利要求1所述的电容式压力传感器的形成方法，其特征在于，所述第一电极和第二电极的形成过程为:在所述第二牺牲层的侧壁和表面以及隔膜的表面形成电极材料层；在所述电极材料层上形成掩膜层，所述掩膜层覆盖第二牺牲层两侧侧壁上和部分隔膜上的电极材料层；去除未被掩膜层覆盖的电极材料层，在所述第二牺牲层的两侧侧壁表面上形成相对的第一电极和第二电极。
5.如权利要求1所述的电容式压力传感器的形成方法，其特征在于，所述第一电极或第二电极包括第一部分和第二部分，第一部分位于第二牺牲层的两侧侧壁表面，第二部分位于第一牺牲层的第二部分的顶部和侧壁上的隔膜的表面。
6.如权利要求1所述的电容式压力传感器的形成方法，其特征在于，所述第一电极或第二电极包括第一部分和第二部分，第一部分位于第二牺牲层的两侧侧壁表面，第二部分位于第一牺牲层的第二部分的顶部和侧壁上的隔膜的表面以及第二牺牲层两侧的基底上的隔膜表面。
7.如权利要求1所述的电容式压力传感器的形成方法，其特征在于，第一电极和第二电极之间的间距为0.1?10000微米。
8.如权利要求1所述的电容式压力传感器的形成方法，其特征在于，所述刻蚀孔的宽度小于第一牺牲层第二部分的宽度，所述刻蚀孔的深度为大于50微米，宽度为0.1?10000微米。
9.如权利要求1所述的电容式压力传感器的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层或第二牺牲层材料相对于基底、隔膜、第一电极和第二电极材料具有高刻蚀选择比。
10.如权利要求9所述的电容式压力传感器的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层或第二牺牲层的材料为底部抗反射涂层、多晶娃、无定形娃、无定形碳、SiN、S1N、SiCN、SiC、BN、SiCOH、BN*SiGe。
11.如权利要求1所述的电容式压力传感器的形成方法，其特征在于，还包括:在所述基底的其他区域或者其他基底上形成控制电路和互连结构，第一电极和第二电极通过互连结构与控制电路相连。
12.如权利要求1所述的电容式压力传感器的形成方法，其特征在于，所述隔膜的厚度为0.1?10微米。
13.—种电容式压力传感器,其特征在于,包括: 基底，位于基底中且贯穿其厚度的刻蚀孔； 覆盖所述基底和刻蚀孔的隔膜，并且刻蚀孔上方的部分隔膜向上凸起，向上凸起的隔膜与基底之间具有第三空腔，第三空腔和刻蚀孔构成第二空腔； 位于凸起的隔膜两端上相对的第一电极和第二电极，第一电极和第二电极之间具有第一空腔； 位于基底的背面上的密封层，密封层密封第二空腔下端的开口。
14.如权利要求13所述的电容式压力传感器，其特征在于，所述第三空腔的高度为0.1?10微米，宽度为0.1?10000微米。
15.如权利要求13所述的电容式压力传感器，其特征在于，第一电极和第二电极之间的间距为0.1?10000微米。
16.如权利要求13所述的电容式压力传感器，其特征在于，所述第三空腔的宽度大于刻蚀孔的宽度。
17.如权利要求13所述的电容式压力传感器，其特征在于，所述第一电极或第二电极包括第一部分和第二部分，第一部分位于第一空腔的两侧，第二部分位于隔膜的凸起部分的顶部和侧壁表面。
18.如权利要求13所述的电容式压力传感器，其特征在于，所述第一电极或第二电极包括第一部分和第二部分，第一部分位于第一空腔的两侧，第二部分位于隔膜的凸起部分的顶部和侧壁表面以及隔膜的凸起部分两侧的基底上。
19.如权利要求13所述的电容式压力传感器，其特征在于，所述基底的其他区域或者第二基底上还具有控制电路和互连结构，第一电极和第二电极通过互连结构与控制电路相连。
20.如权利要求13所述的电容式压力传感器，其特征在于，所述隔膜的厚度为0.1?10微米。
【文档编号】G01L9/12GK104422550SQ201310383322
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】何其暘 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司