[發明專利]半導體結構的形成方法

有效

• 申請號: 201410199458.4
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN105084299B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 伏廣才;李華樂
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)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(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、執行器、處理控制電路的微型系統。

如在壓力傳感器等MEMS形成工藝中，在半導體襯底的第一表面形成安裝壓力傳感器的膜片，之后在半導體襯底第二表面形成露出所述膜片的上端開口的腔體，并后在腔體上方形成諸如梳齒狀等結構的傳感器結構。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，壓力傳感器的制備過程包括：

以半導體襯底10上形成膜片14，之后再所述半導體襯底10的上覆蓋犧牲層11，在犧牲層11形成以氧化硅為材料的硬掩模12后，以所述硬掩模12為掩模刻蝕所述犧牲層11在犧牲層11內形成開孔15，所述開孔15露出半導體襯底10內互連線結構13；之后向所述開孔15內，以及硬掩模12上形成第一金屬材料層16，所述第一金屬材料層16填充滿所述開孔15，形成金屬插塞161；經化學機械研磨(CMP)等工藝去除多余的金屬材料層16和硬掩模12后，露出犧牲層11；在犧牲層11上覆蓋第二金屬材料層15，刻蝕所述第二金屬材料層15，露出部分的犧牲層11表面，形成傳感器結構；之后去除部分犧牲層11后，在相鄰的金屬插塞161以及傳感器結構之間形成空腔17。

在現有工藝中，常采用無定型碳(Amorphouscarbon)作為犧牲層材料，無定形碳和氧氣反應后以形成二氧化碳等氣體，繼續參考圖4所示，在形成所述傳感器結構后，可向傳感器結構的空隙18中通入氧氣等氣體，用以去除多余的犧牲層，便于形成所述空腔17。

但現有工藝形成的MEMS器件的性能不穩定，為此如何提高MEMS性能的穩定性是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種半導體結構的形成方法，以提高半導體器件的穩定性。

為解決上述問題，本發明提供一種半導體結構的形成方法，包括：

提供半導體襯底；

在所述半導體襯底上形成犧牲層；

在所述犧牲層上形成硬掩模，所述硬掩模的材料為非硅氧化合物；

以所述硬掩模為掩模刻蝕所述犧牲層，在所述犧牲層內形成第一開孔。

可選地，在所述犧牲層上形成硬掩模的工藝包括：

在所述犧牲層上形成硬掩模材料層；

以干法刻蝕工藝刻蝕所述硬掩模材料層形成所述硬掩模，所述干法刻蝕工藝包括：采用非氟基氣體作為刻蝕劑刻蝕所述硬掩模層。

可選地，所述非氟基氣體為溴化氫、氧氣和氯氣的混合氣體。

可選地，刻蝕所述硬掩模材料層的干法刻蝕工藝的參數包括：

氣壓為5～15mtorr，射頻功率為400～600W，偏置功率為200～400W，氧氣的流量為0.01～10sccm，溴化氫的流量為100～150sccm，氯氣的流量為100～150sccm。

可選地，刻蝕所述犧牲層的工藝為干法刻蝕工藝，所述干法刻蝕工藝采用非氟基氣體作為刻蝕劑。

可選地，所述非氟基氣體為氬氣和氧氣的混合氣體。

可選地，刻蝕所述犧牲層的干法刻蝕工藝的參數包括：

氣壓為90～110mtorr，射頻功率為800～1200W，偏置功率為200～400W，氬氣的流量為30～80sccm，氧氣的流量為200～3000sccm。

可選地，在所述犧牲層內形成第一開孔后，所述形成方法還包括：干法清洗，以清洗犧牲層內的第一開孔；

所述干法清洗的步驟包括：以氬氣和氧氣的混合氣體作為清洗劑。

可選地，所述干法清洗步驟的工藝參數為：

氣壓為90～100mtorr，射頻功率為250～350W，偏置功率為250～350W，氧氣的流量為0.01～30sccm，氬氣的流量為200～400sccm。

可選地，所述清洗劑還含有四氟化碳氣體，且所述四氟化碳氣體的體積百分比含量小于或等于1/100。

可選地，在所述干法清洗后，所述形成方法還包括：濕法清洗。

可選地，所述濕法清洗的步驟中以氟化氨和氫氟酸的混合溶液為清洗劑。

可選地，在所述犧牲層內形成第一開孔后，所述形成方法還包括在所述犧牲層上形成金屬材料層，所述金屬材料層填充滿所述犧牲層內的第一開孔，在所述第一開孔內形成金屬插塞。

可選地，所述硬掩模的材料與所述金屬材料層的材料相同。