[發(fā)明專利]一種鍺層及半導(dǎo)體器件的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510309045.1
• 申請日: 2015-06-07
• 公開（公告）號: CN104867822B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙波
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/203
• 分類號: H01L21/203
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31237
• 代理人: 屈蘅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種鍺層及半導(dǎo)體器件的制作方法。

背景技術(shù)

智能手機、平板電腦等智能網(wǎng)絡(luò)終端已經(jīng)逐漸成為人們隨身攜帶的必備的溝通工具和處理事務(wù)的平臺，由此帶來的是各種微型傳感器開始進入這些智能網(wǎng)絡(luò)終端，為了在最小空間內(nèi)實現(xiàn)集成更多的功能，基于MEMS(微機電系統(tǒng)，Micro-Electro-Mechanical System)技術(shù)的傳感器的微小型化已經(jīng)成為各大公司及相關(guān)科研人員關(guān)注的焦點之一。

目前，集成電路(IC)已經(jīng)實現(xiàn)了晶圓級封裝，在借鑒集成電路的晶圓級封裝技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對MEMS器件的特性提出了MEMS器件的晶圓級封裝工藝的技術(shù)方案，具體地：

通常參與封裝的有兩片晶圓，其中一片是MEMS傳感器(或MEMS集成電路)所在的器件晶圓(Device Wafer)，稱為MEMS晶圓，另一片是專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)所在的封蓋晶圓(Cap Wafer)，稱為ASIC晶圓；

在MEMS晶圓上，使用物理氣相沉積(PVD)方法生長一定厚度(例如)的鍺Ge層用于形成Ge圖形；

在ASIC晶圓上，用鋁濺射工藝生長一層鋁Al金屬層，用于形成Al圖形，用于兩片晶圓的金屬共熔鍵合，進一步還在Al圖形上鍍一層焊料；

通過晶圓鍺鋁共熔鍵合(eutectic bond)工藝，將MEMS晶圓和ASIC晶圓鍵合在一起，即使用真空鍵合設(shè)備，將MEMS晶圓上的Ge圖形與ASIC晶圓的Al圖形對正并接觸，在大氣或真空環(huán)境下加熱使焊料熔化后停止加熱，待焊料5冷卻后，兩片晶圓就鍵合在一起了；

最后用割片機將鍵合后形成的一個個MEMS器件單元切割下來，進而形成一個個的MEMS傳感器器件。

上述方案中，在MEMS晶圓上濺射沉積Ge層后，MEMS晶圓的沉積表面會有成千上萬顆的Ge小顆粒(particle)。用掃描電鏡觀察(SEM review)后，發(fā)現(xiàn)絕大部分particle都小于1μ，呈現(xiàn)為濺射水滴狀。產(chǎn)生Ge小顆粒的原因如下：Ge在通常情況下為半導(dǎo)體物質(zhì)，其電阻率是50000Ω·cm～150000Ω·cm，比通常的金屬靶材電阻率高很多，比如Al的電阻率為2.9μΩ·cm，所以在采用直流濺射(DC power supply)、一步生長的方式向MEMS晶圓表面濺射沉積Ge層時，會造成電荷在靶材表面的不斷聚集，電荷聚焦到一定程度就會在靶材和等離子體槍(plasma)之間產(chǎn)生電弧(Arc)放電，Arc放電時的高電流可融化局部的靶材區(qū)域，從而導(dǎo)致大量的水滴狀Ge顆粒濺射到MEMS晶圓表面，造成晶圓表面的沉積缺陷(即存在大量的水滴狀Ge小顆粒)。這種沉積缺陷有一定的高度，成為MEMS晶圓表面的懸空結(jié)構(gòu)，有可能在MEMS晶圓和ASIC晶圓鍵合后保造成MEMS晶圓的頂端與ASIC晶圓直接電接觸，導(dǎo)致失效，影響器件的性能。因此，需要一種新的鍺層沉積方法，以減少沉積表面的濺射小顆粒。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鍺層及半導(dǎo)體器件的制作方法，能夠減少鍺層沉積表面上形成的濺射小顆粒。

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種鍺層的制作方法，包括：

提供一襯底，并根據(jù)預(yù)制作的鍺層總厚度將鍺層的總沉積工藝分解成連續(xù)的多步鍺薄層沉積工藝；

按照每步鍺薄層沉積工藝的工藝參數(shù)，在所述襯底上依次物理氣相沉積各個鍺薄層，并在某步鍺薄層沉積后，對沉積所用的靶材表面進行氣體吹拂，其中，沉積形成的所有鍺薄層在所述襯底上的厚度之和為所述鍺層總厚度。

進一步的，在所述襯底上依次沉積各個鍺薄層的過程中，再每步鍺薄層沉積工藝后，對沉積所用的靶材表面進行氣體吹拂。

進一步的，每步鍺薄層沉積工藝的工藝時間為30s～40s。

進一步的，所述氣體吹拂的工藝時間大于20s。

進一步的，所述氣體吹拂采用的氣體包括氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氮氣和氫氣中的至少一種。

進一步的，所述氣體吹拂的工作壓力大于20mTorr。

本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括上述之一的鍺層的制作方法。

進一步的，所述半導(dǎo)體器件的制作方法包括：

提供需鍵合的兩片晶圓；

采用上述之一的鍺層的制作方法，在一片晶圓的表面上物理氣相沉積形成一定厚度的鍺層，刻蝕所述鍺層以形成帶有鍵合圖形的鍵合鍺層；