电容式mems惯性传感器的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种电容式MEMS (Micro-ElectroMechanical System,简称MEMS)惯性传感器的形成方法。
【背景技术】
[0002]电容式MEMS惯性传感器被广泛的应用在汽车制造业、工业、消费业和手持电子应用设备中。现有一种电容式MEMS惯性传感器的形成方法包括:
[0003]如图1所不，提供具有CMOS控制电路(未图不)的基底1，在基底I上形成与所述CMOS控制电路电连接的固定电极2，固定电极2可以由互连结构中的互连线充当；在基底I及固定电极2上形成牺牲层3，牺牲层3与固定电极2具有正对面积(即牺牲层3和固定电极2在基底I表面上的投影交叠)；形成覆盖基底1、固定电极2及牺牲层3的第一介质层4 ;在第一介质层4上形成材料为硅的半导体材料层5，半导体材料层5用于形成惯性传感器的可动电极；在半导体材料层5上形成第二介质层6 ;在第二介质层6、半导体材料层5及第一介质层4内形成与固定电极2电连接的导电插塞7。
[0004]如图2所示，对第二介质层6进行图形化，以在第二介质层6内形成露出部分半导体材料层5的第一开口 61和第二开口 62，第一开口 61和第二开口 62中，仅第一开口 61与牺牲层3具有正对面积(即仅第一开口 61和牺牲层3在基底I表面上的投影交叠，第二开口 62和牺牲层3在基底I表面上的投影错开)。
[0005]如图3所示，形成覆盖第二介质层6、导电插塞7、并填充第一开口 61和第二开口62的金属层8,金属层8的材料为招、并与第一开口 61下方的半导体材料层5接触。
[0006]如图4所示，对金属层8进行图形化，以形成与导电插塞7电连接的金属垫81、与位于第二开口 62下方的半导体材料层5接触电连接的控制电极82，图形化之后，金属层8中对应第一开口 61的部分被去除。
[0007]如图5所示，形成覆盖第二介质层6、金属垫81、控制电极82及半导体材料层5的钝化层9。
[0008]如图6所示，对钝化层9进行图形化，以在钝化层9内形成露出部分金属垫81的开口(未标识)、露出部分控制电极82的开口(未标识)、及露出第一开口 61下方的半导体材料层5的开口(未标识)。
[0009]如图7所示，对第一开口 61下方的半导体材料层5进行刻蚀，以在第一开口 61下方的半导体材料层5内形成露出牺牲层3 (图6所示)的通孔10 ;去除牺牲层3，以在牺牲层3所在位置形成空腔31，使得半导体材料层5中对应空腔31的部分可以上下移动，构成惯性传感器的可动电极。
[0010]由于惯性传感器的固定电极2和可动电极(即半导体材料层5中对应空腔31的部分)之间设置有空腔31，使得固定电极和可动电极形成一对电容。如果在特定方向提供一个惯性力，则可动电极沿着惯性力的方向移动，即相对固定电极移动，该相对的移动导致固定电极和可动电极形成电容的电容值发生改变。通过测量该电容值相对于器件静止时的电容参考值的变化，从而可以测量出可动电极相对固定电极的移动，计算得到惯性力。
[0011]但是，研究发现利用上述方法所形成的电容式MEMS惯性传感器可靠性不高。
[0012]另外，结合图3和图4所示，由于第二介质层6具有第一开口 61和第二开口 62，因此金属层8会呈现高低不平的形貌，且第二介质层6和第一开口 61过渡位置处(即位于第一开口边缘处的金属层)的金属层8的厚度，大于其他位置金属层的厚度，导致在对金属层8进行图形化时，第二介质层6和第一开口 61过渡位置处的金属层8不容易去除干净。
【发明内容】
[0013]本发明要解决的问题是:利用现有方法所形成的电容式MEMS惯性传感器可靠性不闻。
[0014]为解决上述问题，本发明提供了一种电容式MEMS惯性传感器的形成方法，包括:
[0015]提供具有CMOS控制电路、及与所述CMOS控制电路电连接的固定电极的基底；
[0016]在所述基底及固定电极上形成与固定电极具有正对面积的牺牲层；
[0017]形成覆盖所述基底、固定电极及牺牲层的第一介质层；
[0018]形成覆盖所述第一介质层的用于形成可动电极的半导体材料层；
[0019]形成覆盖所述半导体材料层的第二介质层；
[0020]对所述第二介质层进行图形化，以在所述第二介质层内形成露出部分半导体材料层的第一开口，所述第一开口与牺牲层在基底表面上的投影错开；
[0021]形成填充所述第一开口、并与所述半导体材料层电连接的控制电极；
[0022]形成覆盖所述第二介质层及控制电极的钝化层；
[0023]进行干法刻蚀以在所述钝化层及第二介质层内形成露出部分半导体材料层的第二开口，所述第二开口与牺牲层具有正对面积，所述干法刻蚀步骤中所述第二介质层与半导体材料层之间的刻蚀选择比大于1:1。
[0024]可选的，所述半导体材料层的材料为多晶硅。
[0025]可选的，所述第二介质层的材料为氧化硅。
[0026]可选的，所述钝化层的材料为氧化硅。
[0027]可选的，所述干法刻蚀所采用气体包括氧气及含氟气体，所述含氟气体包括C4F6、C5F8中的一种或两种。
[0028]可选的，进行所述干法刻蚀以形成第二开口的同时，在所述钝化层内形成露出部分控制电极的第三开口。
[0029]可选的，所述控制电极的材料为铝。
[0030]可选的，对所述第二介质层进行图形化之前，还包括:
[0031 ] 在所述第二介质层、半导体材料层及第一介质层内形成与所述固定电极电连接的导电插塞。
[0032]可选的，所述控制电极的形成方法包括:
[0033]形成覆盖所述第二介质层及导电插塞、并填充所述第一开口的金属层；
[0034]对所述金属层进行图形化，以形成所述控制电极。
[0035]可选的，在对所述金属层进行图形化以形成控制电极的同时，形成与所述导电插塞电连接的金属垫。
[0036]可选的，形成所述第二开口之后，还包括:
[0037]在所述第二开口下方的半导体材料层内形成露出所述牺牲层的通孔；
[0038]形成所述通孔之后，去除所述牺牲层。
[0039]可选的，所述牺牲层的材料为无定形碳。
[0040]可选的，去除所述牺牲层的方法为灰化方法。
[0041]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0042]图形化第二介质层时，仅在第二介质层中未与牺牲层对应的位置形成露出半导体材料层的第一开口、而未在第二介质层中与牺牲层对应的位置形成露出半导体材料层的开口，使得即使在利用干法刻蚀形成控制电极时，也不会对半导体材料层对应牺牲层的部分的表面造成损伤；而后在对钝化层及第二介质层进行干法刻蚀，以在对应牺牲层的位置形成露出半导体材料层的第二开口时，通过控制干法刻蚀步骤中第二介质层与半导体材料层之间的刻蚀选择比大于1:1，能够防止对第二开口下方的半导体材料层表面造成损伤。
【附图说明】
[0043]图1至图7是现有一种电容式MEMS惯性传感器的形成方法中惯性传感器在不同制作阶段的剖面结构示意图；
[0044]图8至图15是本发明的一个实施例中电容式MEMS惯性传感器在不同制作阶段的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0045]经