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专利号: 2015108739228
申请人: 江西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 微观结构技术〔7〕
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种集成MOS器件的CMOS湿度传感器的形成方法,其特征在于,包括:

提供包括MOS器件区以及传感器区的衬底,所述MOS器件区部分衬底上形成有多晶硅栅,所述传感器区部分衬底上形成有多晶硅加热层,所述衬底上形成有覆盖于多晶硅栅表面以及多晶硅加热层表面的第一介质层;

在MOS器件区上方的第一介质层表面形成与多晶硅栅电连接的第一子金属互连层,同时在所述传感器区上方的第一介质层表面形成若干相互电绝缘的第一金属互连层、第一电连接层以及下电极层,且所述第一金属互连层、第一电连接层、以及下电极层横跨MOS器件区与传感器区的交界,其中,至少2个相互电绝缘的第一金属互连层与多晶硅加热层电连接;

在所述第一子金属互连层表面、第一金属互连层表面、下电极层表面、以及第一介质层表面形成第二介质层;

在所述MOS器件区上方的第二介质层表面形成与多晶硅栅电连接的第二子金属互连层,同时在所述传感器区上方的第二介质层表面形成第二金属互连层以及第二电连接层,所述第二电连接层与第一电连接层电连接,且所述第二金属互连层与下电极层之间具有相对重合面;

在所述第二子金属互连层表面、第二金属互连层表面、第二电连接层表面、以及第二介质层表面形成第三介质层;

在所述MOS器件区上方的第三介质层表面形成与多晶硅栅电连接的第三子金属互连层,同时在所述传感器区上方的第三介质层表面形成与第二电连接层电连接的上电极层,且所述上电极层与下电极层之间具有相对重合面,所述上电极层与所述第二金属互连层之间具有相对重合面;

在所述第三子金属互连层表面、上电极层表面、以及第三介质层表面形成顶层介质层;

依次刻蚀顶层介质层、第三介质层、第二介质层、第一介质层以及部分厚度的衬底,在传感器区形成环形凹槽,所述环形凹槽环绕第一金属互连层、第一电连接层、下电极层、第二金属互连层、第二电连接层以及上电极层, 同时依次刻蚀去除位于第二金属互连层上方的顶层介质层、第三介质层以及第二介质层,直至暴露出第二金属互连层表面,在所述第二金属互连层上方形成通孔;

采用各向同性刻蚀工艺,沿所述环形凹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;

刻蚀去除所述第二金属互连层,在所述通孔下方形成沟槽;

形成填充满所述沟槽和通孔的湿敏材料层;

其中,所述多晶硅栅与衬底之间还形成有第一氧化层;所述多晶硅加热层与衬底之间还形成有第二氧化层,其中,第二氧化层和第一氧化层在同一道工艺中形成。

2.根据权利要求1所述的CMOS湿度传感器的形成方法,其特征在于,在平行于衬底表面方向上,所述环形凹槽的尺寸为通孔尺寸的1/10至2/5;所述沟槽的尺寸为通孔的尺寸的2倍至5倍。

3.根据权利要求2所述的CMOS湿度传感器的形成方法,其特征在于,在平行于衬底表面方向上,所述环形凹槽的尺寸为3微米至5微米;所述通孔的尺寸为10微米至50微米。

4.根据权利要求1所述的CMOS湿度传感器的形成方法,其特征在于,在平行于衬底表面方向上,所述上电极层的剖面形状为方形或梳状形。

5.根据权利要求1所述的CMOS湿度传感器的形成方法,其特征在于,在刻蚀去除所述第二金属互连层之前,所述第二金属互连层侧壁被第三介质层覆盖;在刻蚀去除所述第二金属互连层之前,所述上电极层侧壁被顶层介质层覆盖。

6.根据权利要求1所述的CMOS湿度传感器的形成方法,其特征在于,在形成所述第二电连接层的同时,在所述传感器区上方的第二介质层表面形成伪金属互连层,所述伪金属互连层与第二电连接层之间相互电绝缘,所述伪 金属互连层横跨MOS器件区和传感器区的交界,且所述伪金属互连层位于第一金属互连层、第一电连接层的正上方。

7.根据权利要求6所述的CMOS湿度传感器的形成方法,其特征在于,在所在形成所述环形凹槽以及通孔的过程中,当第二金属互连层表面被暴露出来时,所述伪金属互连层表面被暴露出来;在刻蚀去除所述第二金属互连层的同时,所述伪金属互连层被刻蚀去除。

8.根据权利要求7所述的CMOS湿度传感器的形成方法,其特征在于,所述悬空结构具有支撑臂,适于起到支撑悬空结构的作用;所述支撑臂为叠层结构,至少包括:位于所述伪金属互连层正下方的第二介质层、第一电连接层、第一金属互连层、下电极层以及第一介质层。

9.根据权利要求6所述的CMOS湿度传感器的形成方法,其特征在于,还包括步骤:

在形成所述第一金属互连层之前,在所述传感器区上方的第一介质层内形成至少若干与多晶硅加热层电连接的第一导电插塞,且所述第一金属互连层与第一导电插塞电连接;

在形成所述第二金属互连层以及第二电连接层之前,在所述传感器区上方的第二介质层内形成若干与第一电连接层电连接的第二导电插塞,且所述第二导电插塞与位于第一电连接层正上方的第二电连接层电连接;

在形成所述上电极层之前,在所述传感器区上方的第三介质层内形成若干与第二电连接层电连接的第三导电插塞,且所述第三导电插塞与上电极层电连接。

10.根据权利要求1所述的CMOS湿度传感器的形成方法,其特征在于,所述湿敏材料层的材料为聚酰亚胺;采用旋转涂覆工艺以及退火处理形成所述湿敏材料层。

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