[發(fā)明專利]半導體結構的形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410086127.X
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103803487A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 劉瑋蓀
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 高靜;駱蘇華

技術領域

本發(fā)明涉及半導體領域，具體涉及一種半導體結構的形成方法。

背景技術

微機電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical-Systems，簡稱MEMS）是利用微細加工技術在芯片上集成傳感器、執(zhí)行器、處理控制電路的微型系統(tǒng)。

在一些MEMS的高度集成組件需要在半導體襯底形成空腔，并在空腔的上方形成設有通孔，諸如梳齒狀等結構的傳感器結構。以壓力傳感器為實例，在MEMS工藝在半導體襯底的第一表面安裝壓力傳感器的膜片，則需要在半導體襯底的第二表面開設空腔，在第二表面的空腔上方形成傳感器結構，，由傳感器結構的空隙對膜片施加要測量的壓力。

參考圖1～圖4所示，MEMS的半導體襯底內的空腔以及空腔上的傳感器結構形成工藝包括：

以半導體襯底10上覆蓋的硬掩膜圖案11為掩模，刻蝕半導體襯底10在半導體襯底內形成空腔12；在所述空腔12內，以及硬掩膜圖案11上形成犧牲層13，去除部分厚度的犧牲層，至露出半導體襯底10表面；在半導體襯底10以及剩余的犧牲層13表面形成器件材料層14（所述器件材料層取決于形成所述形成MEMS的類型）；之后在器件材料層14上形成硬掩模圖案（圖中未顯示），并以硬掩模圖案為掩模刻蝕所述器件材料層14，在器件材料層14內開設通孔15以形成以傳感器結構，，露出所述犧牲層13表面，并通過所述通孔15注入刻蝕氣體，去除所述空腔12內的犧牲層，在所述半導體襯底10內，位于傳感器結構下方形成空腔。

空腔上方形成的傳感器結構為可振動結構，因而需要足夠深度的空腔，以便防傳感器結構在移動時和空腔基底碰觸或粘帖。

但在實際操作過程中，最終形成的傳感器結構會出現凹陷等缺陷，上述缺陷直接影響后續(xù)形成的MEMS的性能。

為此，在MEMS制備工藝中，如何改善半導體襯底空腔上方形成的傳感器結構形態(tài)是本領域技術人員亟待解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的問題是提供一種半導體結構的形成方法，以優(yōu)化半導體襯底空腔上方形成的傳感器結構的形態(tài)。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導體結構的形成方法，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底內具有空腔區(qū)；

刻蝕空腔區(qū)的所述半導體襯底，形成多個凹槽；

對相鄰凹槽間的半導體襯底進行氧化，形成氧化層；

向凹槽內填充滿犧牲層；

在所述半導體襯底表面、犧牲層上及氧化層上形成器件材料層；

刻蝕所述器件材料層，在所述器件材料層內形成至少一個露出犧牲層和/或氧化層的通孔；

由所述通孔通入蝕刻劑，去除犧牲層及氧化層，在所述半導體襯底內形成空腔。

可選地，對相鄰凹槽間的半導體襯底進行氧化的方法為熱氧化工藝，所

述熱氧化工藝包括：

以O₂為反應氣體，溫度為800～1200℃。

可選地，在所述半導體襯底表面，各個所述凹槽面積的總和與所述空腔

區(qū)的面積的比大于或等于50%，且小于或等于80%。

可選地，所述各凹槽間的間壁厚度為0.2～4μm。

可選地，所述凹槽的深度為10～50μm。

可選地，所述凹槽的寬深比為1:50～1:2。

可選地，所述凹槽的開口口徑大于或等于0.2μm。

可選地，所述犧牲層材料為氧化硅。

可選地，所述犧牲層的形成工藝為CVD工藝，所述CVD工藝包括：

溫度為300～450℃；反應氣體為含有O₂和SiH₄的混合氣體，或是含有O₂和TEOS的混合氣體。

可選地，所述蝕刻劑為含有HF的氣體。

與現有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點：