CN114518186A - 电容压力传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电容压力传感器及其制备方法，包括：将基体衬底形成有绝缘介质层的一面与键合衬底键合，基体衬底与键合衬底之间未设置绝缘介质层的位置形成空腔结构；在基体衬底上形成与基体衬底电连接的第一电极，在键合衬底上形成与键合衬底电连接的第二电极；其中，基体衬底作为电容压力传感器的第一极板，键合衬底作为电容压力传感器的第二极板。本申请将基体衬底作为电容压力传感器的第一极板，键合衬底作为电容压力传感器的第二极板，处于第一极板和第二极板之间的空腔结构可充当电容压力传感器两个电极之间的电介质材料，与现有技术相比，本申请制备电容压力传感器的工艺简单，且便于批量生产。
Description
技术领域
本申请涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种电容压力传感器及其制备方法。
背景技术
电容压力传感器是电容值随受到的压力改变的半导体器件。传统的电容压力传感器制备工艺复杂。
发明内容
基于此，有必要针对传统技术中电容压力传感器的制备工艺复杂的问题，提供一种新的电容压力传感器及其制备方法。
一种电容压力传感器的制备方法，包括：将基体衬底形成有绝缘介质层的一面与键合衬底键合，所述基体衬底与键合衬底之间未设置绝缘介质层的位置形成空腔结构；在所述基体衬底上形成与所述基体衬底电连接的第一电极，在所述键合衬底上形成与所述键合衬底电连接的第二电极；其中，所述基体衬底作为所述电容压力传感器的第一极板，所述键合衬底作为所述电容压力传感器的第二极板。
在其中一个实施例中，在所述基体衬底上形成与所述基体衬底电连接的第一电极的步骤之前，还包括在单晶硅材料的所述基体衬底中形成第一掺杂区的步骤和在单晶硅材料的所述键合衬底中形成第二掺杂区的步骤；所述第一极板包括所述第一掺杂区，所述第二极板包括所述第二掺杂区。
在其中一个实施例中，所述将基体衬底形成有绝缘介质层的一面与键合衬底键合，所述基体衬底与键合衬底之间未设置绝缘介质层的位置形成空腔结构的步骤包括：在基体衬底上形成绝缘介质层薄膜；刻蚀所述绝缘介质层薄膜，使所述基体衬底形成有绝缘介质层薄膜的一面部分露出，得到绝缘介质层；将所述基体衬底形成有绝缘介质层的一面与键合衬底键合，所述基体衬底与键合衬底之间未设置绝缘介质层的位置形成空腔结构。
在其中一个实施例中，键合在所述基体衬底上的键合衬底包括相互分离的第一键合衬底和第二键合衬底，所述空腔结构包括位于所述第一键合衬底和基体衬底之间的第一空腔结构，和位于所述第二键合衬底和基体衬底之间的第二空腔结构，所述第一空腔结构的体积大于所述第二空腔结构的体积。
在其中一个实施例中，所述在所述基体衬底上形成与所述基体衬底电连接的第一电极，在所述键合衬底上形成与所述键合衬底电连接的第二电极的步骤包括：形成覆盖所述键合衬底和所述绝缘介质层的绝缘介质薄膜；刻蚀所述绝缘介质薄膜，形成露出所述第一掺杂区的第一通孔，和露出所述第二掺杂区的第二通孔；在所述第一通孔中形成第一电极，所述第二通孔中形成第二电极。
上述电容压力传感器的制备方法，将基体衬底形成有绝缘介质层的一面与键合衬底键合后，在基体衬底与键合衬底之间未设置绝缘介质层的位置形成空腔结构；可以将基体衬底作为电容压力传感器的第一极板，键合衬底作为电容压力传感器的第二极板，处于第一极板和第二极板之间的空腔结构可充当电容压力传感器两个电极之间的电介质材料，与现有技术相比，本申请制备电容压力传感器的工艺简单，且便于批量生产。
一种电容压力传感器，包括：基体衬底；绝缘介质层，位于所述基体衬底上；键合衬底，与所述基体衬底形成有绝缘介质层的一面键合连接；第一电极，设于所述基体衬底上并与所述基体衬底电连接；第二电极，设于所述键合衬底上并与所述键合衬底电连接；其中，所述基体衬底与键合衬底之间未设置绝缘介质层的位置形成空腔结构，所述基体衬底作为所述电容压力传感器的第一极板，所述键合衬底作为所述电容压力传感器的第二极板。
在其中一个实施例中，还包括：第一掺杂区，位于所述基体衬底中，且位于所述绝缘介质层的下方；第二掺杂区，位于所述键合衬底中，且靠近所述绝缘介质层；其中，所述第一极板包括所述第一掺杂区，所述第二极板包括所述第二掺杂区。
在其中一个实施例中，还包括：绝缘介质薄膜，覆盖所述键合衬底和所述绝缘介质层；其中，所述第一电极贯穿所述绝缘介质薄膜和所述绝缘介质层与所述基体衬底电连接，所述第二电极贯穿所述绝缘介质薄膜与所述键合衬底电连接。
在其中一个实施例中，所述键合衬底包括相互分离的第一键合衬底和第二键合衬底，所述空腔结构包括位于所述第一键合衬底和基体衬底之间的第一空腔结构，和位于所述第二键合衬底和基体衬底之间的第二空腔结构，所述第一空腔结构的体积大于所述第二空腔结构的体积，所述第一键合衬底作为可变电容的第二极板，所述第二键合衬底作为参考电容的第二极板。
在其中一个实施例中，每个所述参考电容对应的第二空腔结构包括至少两个子空腔。
上述电容压力传感器，将基体衬底作为电容压力传感器的第一极板，键合衬底作为电容压力传感器的第二极板，键合衬底和基体衬底形成有绝缘介质层的一面键合连接，基体衬底与键合衬底之间未设置绝缘介质层的位置形成空腔结构，该空腔结构处于第一极板和第二极板之间，可充当电容压力传感器两个电极之间的电介质材料，与现有技术相比，本申请中电容压力传感器的结构简单，且便于批量生产制造。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一实施例中电容压力传感器的制备方法的流程图；
图2为实施例1中电容压力传感器的结构示意图；
图3为一实施例中将基体衬底和键合衬底键合后形成空腔结构的流程图；
图4为实施例2中形成绝缘介质层之前电容压力传感器的结构示意图；
图5为实施例2中形成绝缘介质层之后电容压力传感器的结构示意图；
图6为实施例2中键合形成空腔结构后电容压力传感器的结构示意图；
图7为实施例2中形成绝缘介质薄膜后电容压力传感器的结构示意图；
图8为一实施例中形成第一电极和第二电极的流程示意图；
图9为实施例2中形成第一通孔和第二通孔后电容压力传感器的结构示意图；
图10为实施例2中形成的电容压力传感器的结构示意图；
图11为实施例3中形成的电容压力传感器的结构示意图；
图12为实施例4中形成的电容压力传感器的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分，这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分；举例来说，可以将第一掺杂类型成为第二掺杂类型，且类似地，可以将第二掺杂类型成为第一掺杂类型；第一掺杂类型与第二掺杂类型为不同的掺杂类型，譬如，第一掺杂类型可以为P型且第二掺杂类型可以为N型，或第一掺杂类型可以为N型且第二掺杂类型可以为P型。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例，这样可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造技术导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不表示器件的区的实际形状，且并不限定本发明的范围。
传统的电容压力传感器的制作方式中，作为电极的受压膜与基体之间通过表面焊接技术或多孔湿法腐蚀工艺，制成空腔；电极衬底多为多晶硅，玻璃，金属等，制备成本高，工艺复杂；一般结构中，可变电容与参考电容分别制备，并且在可变电容与参考电容同时制备的结构中，可变电容与参考电容运用相互独立的电极板，制备工艺复杂，并且参考电容常采用开孔结构，即参考电容连接大气，参考电容容值不可控。
图1为一实施例中电容压力传感器的制备方法的流程图，图2为实施例1中电容压力传感器的结构示意图。
如图1、图2所示，本申请提供一种电容压力传感器的制备方法，包括以下步骤：
S102，将基体衬底和键合衬底键合后形成空腔结构。
将基体衬底102形成有绝缘介质层104的一面与键合衬底106键合，基体衬底102与键合衬底106之间未设置绝缘介质层104的位置形成空腔结构108。
S104，分别在基体衬底上形成第一电极、在键合衬底上形成第二电极。
在基体衬底102上形成与基体衬底102电连接的第一电极110，在键合衬底106上形成与键合衬底106电连接的第二电极112。其中，基体衬底102作为电容压力传感器的下极板，键合衬底106作为电容压力传感器的上极板，第一电极110和第二电极112分别将基体衬底102和键合衬底106引出到表面，便于后续工艺过程中的金属互联。
上述电容压力传感器的制备方法，运用Si-Si键合技术制备电容压力传感器的空腔结构，制备周期短，制备工艺简单，能有效提升产品良率，且便于产品的批量生产。
在一个实施例中，步骤S104之前还包括在单晶硅材料的基体衬底102中形成第一掺杂区的步骤，和在单晶硅材料的键合衬底106中形成第二掺杂区的步骤。
图3为一实施例中将基体衬底和键合衬底键合后形成空腔结构的流程图。
图4为实施例2中形成绝缘介质层之前电容压力传感器的结构示意图。
图5为实施例2中形成绝缘介质层之后电容压力传感器的结构示意图。
如图3、图4、图5所示，在其中一个实施例中，步骤S102包括：
S202，在基体衬底上形成绝缘介质层薄膜。
在基体衬底202上生长一层绝缘介质层薄膜203，例如包括氮化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化硅薄膜中至少一种的介质层薄膜等。
在其中一个实施例中，第一掺杂区是在步骤S202之前形成。参见图4，第一掺杂区214位于绝缘介质层薄膜203的下方，电容压力传感器的下极板包括所述第一掺杂区214。具体地，形成第一掺杂区214的步骤包括：第一步，在单晶硅材料的基体衬底202上形成露出预设注入区的掩膜结构。第二步，通过离子注入工艺向掩膜结构露出的预设注入区注入第一导电类型杂质离子后，在预设注入区形成第一掺杂区214。第三步，去除基体衬底202表面的掩膜结构，得到形成有第一掺杂区214的基体衬底202。后续在基体衬底202上形成的绝缘介质层薄膜203位于第一掺杂区214的上方。在其中一个实施例中，只使用掺杂的单晶硅材料制成基体，即作为下极板的基体衬底202，制备工艺简单，成本低。
在其中一个实施例中，第一导电类型杂质离子是N型杂质离子。
在其中一个实施例中，第一掺杂区214的电阻率小于0.1欧姆米。例如0.04欧姆米、0.05欧姆米、0.08欧姆米、0.09欧姆米等。
S204，刻蚀所述绝缘介质层薄膜，得到绝缘介质层。
刻蚀绝缘介质层薄膜203，使基体衬底202形成有绝缘介质层薄膜203的一面部分露出，得到绝缘介质层204。
具体地，刻蚀绝缘介质层薄膜203，使基体衬底202形成有绝缘介质层薄膜203的一面部分露出。在基体衬底202中形成有第一掺杂区214的实施例中，绝缘介质层204覆盖在第一掺杂区214上，并且绝缘介质层204开设有露出部分第一掺杂区214的沟槽。
S206，键合形成空腔结构。
图6为实施例2中键合形成空腔结构后电容压力传感器的结构示意图。
将基体衬底202形成有绝缘介质层204的一面与键合衬底208键合，露出第一掺杂区214的沟槽形成空腔结构206。
如图6所示，具体地，将键合衬底208与基体衬底202形成有绝缘介质层204的一面键合，键合衬底208、绝缘介质层204、基体衬底202(第一掺杂区214)在基体衬底202上未设置绝缘介质层204的位置围合成空腔结构206。
图7为实施例2中形成绝缘介质薄膜后电容压力传感器的结构示意图。
在其中一个实施例中，第二掺杂区是在步骤S206之后形成。参见图7，电容压力传感器的上极板包括第二掺杂区216。
如图7所示，具体地，形成第二掺杂区216的步骤包括：第一步，在单晶硅材料的键合衬底208上形成露出预设注入区的掩膜结构。第二步，通过注入工艺向掩膜结构露出的预设注入区注入第一导电类型杂质离子后，在预设注入区形成第二掺杂区216。第三步，去除键合衬底208表面的掩膜结构，得到位于键合衬底208中的第二掺杂区216。在其中一个实施例中，只使用掺杂的单晶硅材料制成受压膜即作为上极板的键合衬底208，制备工艺简单，成本低。
在其中一个实施例中，第一导电类型杂质离子是N型杂质离子。
在其中一个实施例中，第二掺杂区216的电阻率小于0.1欧姆米。例如0.04欧姆米、0.05欧姆米、0.08欧姆米、0.09欧姆米等。
图8为一实施例中形成第一电极和第二电极的流程示意图。
图9为实施例2中形成第一通孔和第二通孔后电容压力传感器的结构示意图。
图10为实施例2中形成的电容压力传感器的结构示意图。
如图8、图9、图10所示，在其中一个实施例中，步骤S104包括：
S302，形成覆盖所述键合衬底和所述绝缘介质层的绝缘介质薄膜。
如图7所示，在基体衬底202上形成绝缘介质薄膜218，绝缘介质薄膜218覆盖在第二掺杂区216上，且沿第二掺杂区216延伸到绝缘介质层204上。
在其中一个实施例中，绝缘介质膜薄218包括氮化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、氧化硅薄膜中的至少一种。
S304，形成露出第一掺杂区的第一通孔和露出所述第二掺杂区的第二通孔。
如图9所示，刻蚀绝缘介质薄膜218，形成露出第一掺杂区214的第一通孔220，和露出所述第二掺杂区216的第二通孔222。在其中一个实施例中，步骤S304包括：第一步，在基体衬底202上形成掩膜层，掩膜层露出位于第一掺杂区214上的第一预设区和位于第二掺杂区216上的第二预设区。第二步，通过干法刻蚀工艺或者湿法刻蚀工艺，去除位于第一预设区的绝缘介质薄膜218和绝缘介质层204，直至露出位于第一预设区下方的第一掺杂区214，得到位于基体衬底202(第一掺杂区214)上的第一通孔220，其中第一通孔220和第二掺杂区216之间填充有绝缘介质薄膜218和绝缘介质层204；以及通过干法刻蚀工艺或者湿法刻蚀工艺，去除位于第二预设区的绝缘介质薄膜218，直至露出位于第二预设区下方的第二掺杂区216，得到位于第二掺杂区216(即键合衬底208)上的第二通孔222。
S306，在所述第一通孔中形成第一电极，所述第二通孔中形成第二电极。
如图10所示，在第一通孔220中形成第一电极210，在第二通孔222中形成第二电极212。第一电极210用于引出作为电容压力传感器下极板的第一掺杂区214，第二电极212用于引出作为电容压力传感器上极板的第二掺杂区216。
在其中一个实施例中，步骤S306包括：第一步，在基体衬底202上形成导电薄膜，导电薄膜填充第一通孔220和第二通孔222，并且导电薄膜的顶部高于绝缘介质薄膜218的顶部。第二步，在导电薄膜上形成覆盖在导电薄膜保留区域的掩膜层，掩膜层覆盖在第一通孔220和第二通孔222上。第三步，通过光刻、刻蚀工艺去除未被掩膜层覆盖区域的导电薄膜，直至露出下方的绝缘介质薄膜218，得到由剩余导电薄膜构成的第一电极210和第二电极212。其中，第一电极210和第二电极212的顶部均高于绝缘介质膜薄218的顶部。通过形成在第一通孔220中的第一电极210引出作为电容压力传感器下极板的第一掺杂区214，通过形成在第二通孔222中的第二电极212引出作为电容压力传感器上极板的第二掺杂区216，空腔结构206作为下极板和上极板之间的电介质，第一电极210和第二电极212分别将第一掺杂区214和第二掺杂区216引出到绝缘介质膜薄218的表面，便于后续工艺过程中的金属互联，通过第一电极210和第二电极212可以将电容压力传感器的极板(第一掺杂区214和第二掺杂区216)连接在需要的位置。
在其中一个实施例中，第一电极210和第二电极212是由相同的导电材料制成的电极，例如铝金属电极、铜金属电极等。在其他实施例中，第一电极210和第二电极212是由不同的导电材料制成的电极。第一电极210和第二电极212可以为采用现有工艺中制备连接上下两层导电互连线的导电塞的工艺制备而成的电极。
图11为实施例3中形成的电容压力传感器的结构示意图。
在其中一个实施例中，键合在基体衬底上的键合衬底包括相互分离的第一键合衬底和第二键合衬底，空腔结构包括位于第一键合衬底和基体衬底之间的第一空腔结构，和位于第二键合衬底和基体衬底之间的第二空腔结构，第一空腔结构的体积大于第二空腔结构的体积。
具体地，如图11所示，键合在基体衬底302上的键合衬底308包括相互分离的第一键合衬底308A和第二键合衬底308B，所述空腔结构306包括位于第一键合衬底308A和基体衬底302之间的第一空腔结构306A，和位于第二键合衬底308B和基体衬底302之间的第二空腔结构306B，第一空腔结构306A的体积大于第二空腔结构306B的体积。
第一键合衬底308A和第二键合衬底308B受到相同外部压力时，第一空腔结构306A的形变(电容极板间间距变化)大于第二空腔结构306B，即第一空腔结构306A构成的电容的容值变化量大于第二空腔结构306B构成的电容的容值变化量。第一键合衬底308A、第一空腔结构306A和基体衬底302构成的电容作为可变电容A即可变电容压力传感器时，第二键合衬底308B、第二空腔结构306B和基体衬底302构成的电容可以作为上述可变电容A的参考电容B即参考电容压力传感器。基体衬底302上形成有绝缘介质层304，基体衬底302未形成绝缘介质层304的部分分别和第一键合衬底308A、第二键合衬底308B构成第一空腔结构306A和第二空腔结构306B。第一键合衬底308A、第二键合衬底308B和绝缘介质层304上覆盖有绝缘介质薄膜318，绝缘介质薄膜318中具有可变电容A的第一电极310A、可变电容A的第二电极312A、参考电容B的第一电极310B和参考电容B的第二电极312B，其中，第一电极310A用于引出作为可变电容A的下极板的基体衬底302，第二电极312A用于引出作为可变电容A的上极板的第一键合衬底308A，第一电极310B用于引出作为参考电容B的下极板的基体衬底302，第二电极312B用于引出作为参考电容上极板的第二键合衬底308B。上述可变电容A和参考电容B是同时形成的，集成于同一个管芯中，与分别形成电容压力传感器中的参考电容和可变电容相比，提高了产品的校准精度。并且可变电容A和参考电容B共用一个下极板即基体衬底302，同类电容并联，产品输出值高，制备成本低，更容易量产。并且参考电容B为密闭空腔结构，电容器的电容值可控，便于校准测试的应用。
在其中一个实施例中，每个参考电容B对应的第二空腔结构306B包括至少两个子空腔。第一空腔结构306A的体积大于第二空腔结构306B的各子空腔的总体积。通过调节第二空腔结构306B中子空腔的体积可以调节第二空腔结构306B的体积，达到调节参考电容B的电容值的目的，便于根据校准测试的需要(测试过程中电容随压力变化的需要)，使用具有不同电容值的参考电容，可实现产品高精度的测试校准。
在其中一个实施例中，第二空腔结构306B中相邻两个子空腔在第一空腔结构306A和第二空腔结构306B连线方向的间距大于0.8微米。
图12为实施例4中形成的电容压力传感器的结构示意图。
在其中一个实施例中，第二空腔结构306B中至少有两个子空腔的体积相同。在另一个实施例中，第二空腔结构306B中各个子空腔的体积均不相同。
如图12所示，参考电容B对应的第二空腔结构306B包括三个子空腔305，且各个子空腔305的体积相同。
上述电容压力传感器的制备方法，将基体衬底形成有绝缘介质层的一面与键合衬底键合后，在基体衬底与键合衬底之间未设置绝缘介质层的位置形成空腔结构；可以将基体衬底作为电容压力传感器的下极板，键合衬底作为电容压力传感器的上极板，处于下极板和上极板之间的空腔结构可充当电容压力传感器两个电极之间的电介质材料，与现有技术相比，本申请制备电容压力传感器的工艺简单，且便于批量生产。
如图2所示，在其中一个实施例中，提供一种电容压力传感器，包括：
基体衬底102；
绝缘介质层104，位于所述基体衬底102上；
键合衬底106，与所述基体衬底102形成有绝缘介质层104的一面键合连接；
第一电极110，设于所述基体衬底102上并与所述基体衬底102电连接；
第二电极112，设于所述键合衬底106上并与所述键合衬底106电连接；
其中，所述基体衬底102与键合衬底106之间未设置绝缘介质层104的位置形成空腔结构108，所述基体衬底102作为所述电容压力传感器的下极板，所述键合衬底106作为所述电容压力传感器的上极板。
在其中一个实施例中，所述基体衬底102和所述键合衬底106均为单晶硅衬底。
如图6、图7所示，在其中一个实施例中，所述电容压力传感器还包括：
第一掺杂区214，位于所述基体衬底202中，且位于所述绝缘介质层204的下方；
第二掺杂区216，位于所述键合衬底208中，且靠近所述绝缘介质层204；
其中，所述下极板包括所述第一掺杂区214，所述上极板包括所述第二掺杂区216。
在其中一个实施例中，所述第一掺杂区214和第二掺杂区216均为N型掺杂区。
在另一个实施例中，所述第一掺杂区214和第二掺杂区216均为P型掺杂区。
在其中一个实施例中，第一掺杂区214的电阻率小于0.1欧姆米。例如0.04欧姆米、0.05欧姆米、0.08欧姆米、0.09欧姆米等。
在其中一个实施例中，第二掺杂区216的电阻率小于0.1欧姆米。例如0.04欧姆米、0.05欧姆米、0.08欧姆米、0.09欧姆米等。
如图10所示，在其中一个实施例中，所述电容压力传感器还包括：
绝缘介质薄膜218，覆盖所述键合衬底(即第二掺杂区216)和所述绝缘介质层204；
其中，所述第一电极210贯穿所述绝缘介质薄膜218和所述绝缘介质层204，与所述基体衬底202即第一掺杂214电连接，所述第二电极212贯穿所述绝缘介质薄膜218，与所述键合衬底即第二掺杂216电连接。
第一电极210用于引出作为电容压力传感器下极板的第一掺杂区214，第二电极212用于引出作为电容压力传感器上极板的第二掺杂区216，空腔结构206作为下极板和上极板之间的电介质，通过第一电极210和第二电极212可以将电容压力传感器的下极板和上极板引出到表面，进而连接在需要的位置，所述第一电极210和第二电极212的顶表面均高于所述绝缘介质薄膜218的顶表面。
在其中一个实施例中，第一电极210和第二电极212是由相同的导电材料制成的电极，例如铝金属电极、铜金属电极等。在其他实施例中，第一电极210和第二电极212是由不同的导电材料制成的电极。第一电极210和第二电极212可以为采用现有工艺中制备连接上下两层导电互连线的导电塞的工艺制备而成的电极，这里不做赘述。
如图10所示，在其中一个实施例中，所述电容压力传感器还包括：
第一通孔220，开设于所述基体衬底202上，贯穿所述绝缘介质薄膜218和绝缘介质层204，且露出第一掺杂区214，用于填充后形成第一电极210。
第二通孔222，开设于所述键合衬底上，贯穿所述绝缘介质薄膜218，且露出第二掺杂区216，用于填充后形成第二电极212。
如图11所示，在其中一个实施例中，所述电容压力传感器包括可变电容A和参考电容B，所述键合衬底308包括相互分离的第一键合衬底308A和第二键合衬底308B，所述空腔结构306包括位于所述第一键合衬底308A和基体衬底302之间的第一空腔结构306A，和位于所述第二键合衬底308B和基体衬底302之间的第二空腔结构306B。所述第一空腔结构306A的体积大于所述第二空腔结构306B的体积，所述第一键合衬底308A作为可变电容A的上极板，所述第二键合衬底308B作为参考电容B的上极板，可变电容A和参考电容B的下极板均为基体衬底302。
第一键合衬底308A和第二键合衬底308B受到相同外部压力时，第一空腔结构306A的形变(电容极板间间距变化)大于第二空腔结构306B，即第一空腔结构306A构成的电容的容值变化量大于第二空腔结构306B构成的电容的容值变化量。上述可变电容A和参考电容B是同时形成的，集成于同一个管芯中，与分别形成电容压力传感器中的参考电容和可变电容相比，提高了产品的校准精度。并且可变电容A和参考电容B共用一个下极板即基体衬底302，同类电容并联，产品输出值高，制备成本低，更容易量产。并且参考电容B为密闭空腔结构，电容器的电容值可控，便于校准测试的应用。
在其中一个实施例中，每个所述参考电容B对应的第二空腔结构306B包括至少两个子空腔。通过调节第二空腔结构306B中子空腔的体积可以调节第二空腔结构306B的体积，达到调节参考电容B的电容值的目的，便于根据校准测试的需要(测试过程中电容随压力变化的需要)，使用具有不同电容值的参考电容。
在其中一个实施例中，第二空腔结构306B中相邻两个子空腔在第一空腔结构306A和第二空腔结构306B连线方向的间距大于0.8微米。
在其中一个实施例中，第二空腔结构306B中至少有两个子空腔的体积相同。在另一个实施例中，第二空腔结构306B中各个子空腔的体积均不相同。
如图12所示，参考电容B对应的第二空腔结构306B包括三个子空腔305，且各个子空腔305的体积相同。
上述电容压力传感器，将基体衬底作为电容压力传感器的下极板，键合衬底作为电容压力传感器的上极板，键合衬底和基体衬底形成有绝缘介质层的一面键合连接，基体衬底与键合衬底之间未设置绝缘介质层的位置形成空腔结构，该空腔结构处于下极板和上极板之间，可充当电容压力传感器两个电极之间的电介质材料，与现有技术相比，本申请中电容压力传感器的结构简单，且便于批量生产制造。
应该理解的是，虽然图1、图3、图8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1、图3、图8中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电容压力传感器的制备方法，其特征在于，包括：
将基体衬底形成有绝缘介质层的一面与键合衬底键合，所述基体衬底与键合衬底之间未设置绝缘介质层的位置形成空腔结构；
在所述基体衬底上形成与所述基体衬底电连接的第一电极，在所述键合衬底上形成与所述键合衬底电连接的第二电极；
其中，所述基体衬底作为所述电容压力传感器的第一极板，所述键合衬底作为所述电容压力传感器的第二极板。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述基体衬底上形成与所述基体衬底电连接的第一电极的步骤之前，还包括在单晶硅材料的所述基体衬底中形成第一掺杂区的步骤和在单晶硅材料的所述键合衬底中形成第二掺杂区的步骤；所述第一极板包括所述第一掺杂区，所述第二极板包括所述第二掺杂区。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述将基体衬底形成有绝缘介质层的一面与键合衬底键合，所述基体衬底与键合衬底之间未设置绝缘介质层的位置形成空腔结构的步骤包括：
在基体衬底上形成绝缘介质层薄膜；
刻蚀所述绝缘介质层薄膜，使所述基体衬底形成有绝缘介质层薄膜的一面部分露出，得到绝缘介质层；
将所述基体衬底形成有绝缘介质层的一面与键合衬底键合，所述基体衬底与键合衬底之间未设置绝缘介质层的位置形成空腔结构。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，键合在所述基体衬底上的键合衬底包括相互分离的第一键合衬底和第二键合衬底，所述空腔结构包括位于所述第一键合衬底和基体衬底之间的第一空腔结构，和位于所述第二键合衬底和基体衬底之间的第二空腔结构，所述第一空腔结构的体积大于所述第二空腔结构的体积。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述在所述基体衬底上形成与所述基体衬底电连接的第一电极，在所述键合衬底上形成与所述键合衬底电连接的第二电极的步骤包括：
形成覆盖所述键合衬底和所述绝缘介质层的绝缘介质薄膜；
刻蚀所述绝缘介质薄膜，形成露出所述第一掺杂区的第一通孔，和露出所述第二掺杂区的第二通孔；
在所述第一通孔中形成第一电极，所述第二通孔中形成第二电极。
6.一种电容压力传感器，其特征在于，包括：
基体衬底；
绝缘介质层，位于所述基体衬底上；
键合衬底，与所述基体衬底形成有绝缘介质层的一面键合连接；
第一电极，设于所述基体衬底上并与所述基体衬底电连接；
第二电极，设于所述键合衬底上并与所述键合衬底电连接；
其中，所述基体衬底与键合衬底之间未设置绝缘介质层的位置形成空腔结构，所述基体衬底作为所述电容压力传感器的第一极板，所述键合衬底作为所述电容压力传感器的第二极板。
7.根据权利要求6所述的电容压力传感器，其特征在于，还包括：
第一掺杂区，位于所述基体衬底中，且位于所述绝缘介质层的下方；
第二掺杂区，位于所述键合衬底中，且靠近所述绝缘介质层；
其中，所述第一极板包括所述第一掺杂区，所述第二极板包括所述第二掺杂区。
8.根据权利要求6所述的电容压力传感器，其特征在于，还包括：
绝缘介质薄膜，覆盖所述键合衬底和所述绝缘介质层；
其中，所述第一电极贯穿所述绝缘介质薄膜和所述绝缘介质层与所述基体衬底电连接，所述第二电极贯穿所述绝缘介质薄膜与所述键合衬底电连接。
9.根据权利要求6所述的电容压力传感器，其特征在于，所述键合衬底包括相互分离的第一键合衬底和第二键合衬底，所述空腔结构包括位于所述第一键合衬底和基体衬底之间的第一空腔结构，和位于所述第二键合衬底和基体衬底之间的第二空腔结构，所述第一空腔结构的体积大于所述第二空腔结构的体积，所述第一键合衬底作为可变电容的第二极板，所述第二键合衬底作为参考电容的第二极板。
10.根据权利要求9所述的电容压力传感器，其特征在于，每个所述参考电容对应的第二空腔结构包括至少两个子空腔。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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