【中国仪表网 仪表专利】创意无极限，仪表大发明。今天为大家介绍一项国家发明授权专利――MEMS传感器及其制备方法。该专利由中芯国际集成电路制造(上海)有限公司申请，并于2017年10月10日获得授权公告。
内容说明
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种MEMS传感器及其制备方法。
发明背景
MEMS传感器如加速度计，陀螺仪等，其接触孔(contact via)具有高深宽比(HighAspect Ratio)，在于接触孔侧壁沉积氧化物(DEP OX)形成隔离层(isolation)时容易造成接触孔顶部开口明显变小，从而使得金属钨填充时，接触孔的顶部被封，以致填充金属钨后形成大的空隙(void)，从而使得接触电阻明显增大。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明公开一种MEMS传感器及其制备方法，以克服现有技术中由于接触孔具有较高的深宽比，在于接触孔侧壁沉积氧化物层形成隔离层时容易造成接触孔顶部开口明显变小，从而使得金属钨填充时，接触孔的顶部被封，以致填充金属钨后形成大的空隙(void)，进而导致接触电阻明显增大的问题。
为了实现上述目的，本申请记载了一种MEMS传感器的制备方法，包括以下步骤：提供一半导体衬底，并于该半导体衬底的上表面制备内嵌有金属层的氧化物层；将一硅片键合于所述氧化物层的上表面后，研磨所述硅片至预设的厚度后形成硅片层；继续刻蚀所述硅片层及所述氧化物层至所述金属层的上表面，形成一闭合的隔离沟槽；于所述隔离沟槽中填充氧化物后，继续在被所述隔离沟槽所包围的区域中刻蚀部分剩余的硅片层及氧化物层至所述金属层的上表面，形成一接触孔，并使残留的所述硅片层及所述氧化物层形成所述接触 孔的侧壁；继续于所述接触孔中填充金属。
图为本发明实施例中制备MEMS传感器的流程结构示意图
上述的MEMS传感器的制备方法，其中，所述半导体衬底内形成有CMOS器件。所述金属层的厚度为7-11μm。其中，所述金属层的上表面至所述氧化物层的上表面的距离为1-3μm。其中，所述硅片为厚度大于35μm的N型硅。其中，所述预设的厚度的值为25-35μm。其中，采用深反应离子刻蚀工艺刻蚀所述硅片层及所述氧化物层至所述金属层的上表面，形成一闭合的隔离沟槽。在被所述隔离沟槽所包围的区域中采用深反应离子刻蚀工艺刻蚀部分剩余的硅片层及所述氧化物层至所述金属层的上表面，形成一接触孔。形成所述接触孔后，按照从下至上的顺序依次沉积TEOS层、Ti层以及TiN层覆盖所述接触孔的底部及其侧壁，并继续沉积金属充满所述接触孔。
本申请还记载了一种MEMS传感器，包括：半导体衬底；氧化物层，覆盖在所述半导体衬底的上表面，且该氧化物层中内嵌有金属层；硅片层，覆盖在所述氧化物层的上表面；隔离结构，贯穿所述硅片层及所述氧化物层至所述金属层的上表面；接触孔结构，贯穿被所述隔离结构所包围的硅片层及所述氧化物层至所述金属层的上表面，且被所述隔离结构所包围的硅片层及所述氧化物层形成所述接触孔结构的侧壁。
其中，所述隔离结构将所述接触孔结构与部分所述硅片层及部分氧化物层隔离。所述半导体衬底内设置有CMOS器件。所述金属层的厚度为7-11μm。所述金属层的上表面至所述氧化物层上表面的距离为1-3μm。所述硅片层为厚度为25-35μm的N型硅。所述隔离结构的材质为氧化物。所述接触孔结构包括一接触孔、覆盖该接触孔侧壁以及下表面的夹层结构、充满所述接触孔的金属。
所述夹层结构包括TEOS层、Ti层、TiN层，所述TEOS层覆盖 所述接触孔的侧壁以及下表面，所述Ti层隔离该TEOS氧化物层和所述TiN层。
上述发明具有如下优点或者有益效果：本发明公开的一种MEMS传感器及其制备方法，通过采用深反应离子刻蚀工艺部分刻蚀键合在氧化物层上表面的硅片至顶部金属层的上表面，形成一闭合的隔离沟槽，并于该隔离沟槽中填充氧化物后，继续在被该隔离沟槽所包围的区域中刻蚀部分剩余的硅片至上述金属层的上表面，形成接触孔，由于已充满氧化物的隔离沟槽取代了直接于接触孔中填充的氧化物层，从而避免了沉积氧化物形成隔离层时造成的接触孔顶部开口变小的情况，使得MEMS传感器的接触孔连接侧壁绝缘工艺更加简单，实践更加容易，进而有效改善了钨填充时会出现空隙以及硅片和接触孔(Sito via)之间发生的漏电现象。
