極105上，從而控制場效應晶體管。壓電薄膜111由氧化鋅、壓電陶瓷、聚偏氟乙烯或者其他壓電聚合物形成，壓電薄膜的下表面電極110和壓電薄膜的上表面電極112由金屬、合金或者摻雜的多晶娃形成。
[0026]絕緣介質301起到隔離的作用，絕緣介質301較大的厚度可以減小器件的寄生效應，增大壓力傳感器的分辨率；絕緣介質301由二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者低介電常數(shù)的絕緣材料形成。
[0027]壓電薄膜111位于柵電極105的垂直上方，為了獲得較大的壓電信號，壓電薄膜111的有效面積要比柵電極105的有效面積大。圖2、圖3為本發(fā)明所提出的壓電傳感器俯視圖的兩個實施例，柵電極105位于壓電薄膜111的正下方，如圖2所示；為滿足不同的設計需求，柵電極105也可以位于壓電薄膜111的側下方，如圖3所示，通過導體互聯(lián)線201將電極106與壓電薄膜的下表面電極110導通。導體互聯(lián)線201由金屬、合金和摻雜的多晶娃形成。
[0028]本發(fā)明所公開的壓電傳感器件可以通過很多方法制造，以下所敘述的是本發(fā)明所提出的制造如圖1所示結構的壓電傳感器件的一個實施例的工藝流程。
[0029]首先，如圖4所示，是一個功能完整的場效應晶體管，已經(jīng)做好漏極互聯(lián)線電極107和源極互聯(lián)線電極108。場效應晶體管制造工藝已經(jīng)是比較成熟的技術，這里只是象征性地把場效應晶體管的各部分畫出來，圖4器件結構所對應的器件俯視圖如圖5所示，各電極之間由絕緣介質109進行電學隔離。
[0030]接下來，在場效應晶體管的表面淀積絕緣介質301，然后在絕緣介質301表面旋涂光刻膠302，并烘干處理，如圖6所示；此時器件結構所對應的器件俯視圖如圖7所示，為了簡明地顯示絕緣介質301與場效應晶體管的相對位置，這里把場效應晶體管的源極102、漏極103和柵電極105用虛線框畫出來。
[0031]接著，光刻出電極106的位置，如圖8，刻蝕絕緣介質301與絕緣介質109暴露出柵電極105的表面，這樣可以保證柵電極105與電極106具有良好的接觸。此時器件結構所對應的器件俯視圖如圖9所示，從圖9可以明顯看到柵電極105。
[0032]接著刻蝕掉光刻膠302，淀積導體材料得到電極106，并通過化學機械拋光獲得平坦的表面方便接下來的工藝，如圖10所示。此時器件結構所對應的器件俯視圖如圖11所不O
[0033]接下來，淀積導體材料得到壓電薄膜的下表面電極110，在壓電薄膜的下表面電極110上以納米壓印、旋涂或其他化學生長方法制作均勻的壓電薄膜111，接著淀積導體材料得到壓電薄膜的上表面電極112，便完成了壓力傳感器的基本結構。如圖12所示。
[0034]對不同的壓電材料，可以通過不同的制備方法獲得均勻一致的壓電薄膜，比如可以通過在壓電薄膜的下電極110上旋涂聚偏氟乙烯的有機溶液獲得聚偏氟乙烯的薄膜，接著將薄膜烘干形成聚偏氟乙烯薄膜，由于聚偏氟乙烯在極化后才具有明顯的壓電效果，在完成壓力傳感器的基本結構后，可以通過在場效應晶體管的襯底101與壓電薄膜的上電極112上加直流電壓源401對聚偏氟乙烯壓電薄膜111進行極化，如圖13所示。
[0035]圖14給出了聚偏氟乙烯壓電薄膜極化電路的等效電路圖，由于電路中只有柵氧化層104與壓電薄膜111是絕緣介質，所以可以把聚偏氟乙烯壓電薄膜的極化電路看做是直流電壓源401、壓電薄膜電容402與柵氧化層電容403的串聯(lián)，在保證柵氧化層104不被擊穿的情況下，可以實現(xiàn)對聚偏氟乙烯壓電薄膜111的極化。
[0036]如上所述，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，還可以構成許多有很大差別的實施例。應當理解，除了如所附的權利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說明書中所述的具體實例。
【主權項】
1.一種壓力傳感器件，其特征在于，包括一個場效應晶體管和一個壓電控制柵；其中: 所述場效應晶體管為NMOS晶體管或PMOS晶體管； 所述壓電控制柵包括壓電薄膜、壓電薄膜的上表面電極、壓電薄膜的下表面電極、介于所述場效應晶體管柵極與壓電薄膜的下表面電極之間的連接電極。2.根據(jù)權利要求1所述的壓力傳感器件，其特征在于，所述場效應晶體管和壓電控制柵之間包括絕緣介質填充物，該絕緣介質填充物由二氧化娃、氮化娃、氮氧化娃或者低介電常數(shù)的絕緣材料形成。3.根據(jù)權利要求1所述的壓力傳感器件，其特征在于，所述的壓電薄膜由壓電材料形成；所述壓電薄膜的上表面電極由金屬、合金或者摻雜的多晶硅形成；所述壓電薄膜的下表面電極由金屬、合金或者摻雜的多晶硅形成；所述介于場效應晶體管柵極與壓電薄膜的下表面電極之間的連接電極由金屬、合金或者摻雜的多晶硅形成。4.根據(jù)權利要求3所述的壓力傳感器件，其特征在于，所述的壓電材料，選自氧化鋅、壓電陶瓷、聚偏氟乙烯以及其他壓電聚合物。5.如權利要求1所述的壓力傳感器件的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: 制備場效應晶體管及其源極和漏極的互聯(lián)線，化學機械拋光后形成硅圓片； 在所述硅圓片上淀積一層絕緣介質； 在所述絕緣介質表面淀積一硬掩膜層，并通過光刻工藝和刻蝕工藝定義出介于所述場效應晶體管柵極與壓電薄膜的下表面電極之間的連接電極的位置； 以所述硬掩膜層為掩膜刻蝕形成垂直通路，刻蝕的深度需暴露出所述場效應晶體管的柵電極； 刻蝕掉剩余的硬掩膜層； 在已形成的垂直通道中淀積導體材料，形成介于所述場效應晶體管柵極與壓電薄膜的下表面電極之間的連接電極； 接著對已形成結構的表面進行化學機械拋光，去除多余的導體材料； 接著在已形成結構的表面淀積導體材料形成壓電薄膜的下表面電極； 在所述壓電薄膜的下表面電極上制備壓電薄膜； 接著，在所述壓電薄膜上淀積導體材料形成壓電薄膜的上表面電極。6.根據(jù)權利要求5所述的壓力傳感器件的制備方法，其特征在于，所述導體由金屬、合金或者摻雜的多晶硅形成；所述的絕緣介質由二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者低介電常數(shù)的絕緣材料形成。7.根據(jù)權利要求5所述的壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述介于所述場效應晶體管柵極與壓電薄膜的下表面電極之間的連接電極與所述場效應晶體管的柵電極相接觸，并與所述壓電薄膜的下表面電極相接觸。8.根據(jù)權利要求5所述的壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述壓電薄膜的制備方法為納米壓印、旋涂或化學生長方法。
【專利摘要】本發(fā)明屬于半導體傳感器技術領域，具體為一種壓力傳感器件及其制備方法。本發(fā)明的壓力傳感器件包括至少一個場效應晶體管、一個壓電控制柵；所述場效應晶體管為NMOS晶體管或PMOS晶體管；所述壓電控制柵包括壓電薄膜、壓電薄膜的上表面電極、壓電薄膜的下表面電極、介于所述場效應晶體管柵極與壓電薄膜的下表面電極之間的連接電極。本發(fā)明所提出的壓力傳感器件用作壓力信號的感知，具有制作工藝簡單、單元面積小、芯片集成度高、對壓力的靈敏度高等特點。
【IPC分類】G01L1/16, H01L41/08, G01L9/08
【公開號】CN105070823
【申請?zhí)枴緾N201510469367
【發(fā)明人】張敬維, 曾瑞雪, 吳東平
【申請人】復旦大學
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月3日