一種半導(dǎo)體器件及其制作方法和電子裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種半導(dǎo)體器件及其制作方法和電子 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 集成光波導(dǎo)傳感器是集成光學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。集成光波導(dǎo)傳感器不但 繼承了光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)，而且更有利于實(shí)現(xiàn)多功能集成、緊湊封裝和批量生產(chǎn)，以及擁有 小型輕量、穩(wěn)定可靠、低耗高效等其他傳統(tǒng)傳感器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，是新一代微型化、集成 化和智能化傳感器系統(tǒng)的重要組成部分。
[0003] 當(dāng)傳感器變得更為精巧并且對(duì)其集成度要求更高時(shí)，集成光波導(dǎo)傳感器的優(yōu)勢(shì)會(huì) 越來(lái)越明顯，應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)更加廣闊。目前集成光波導(dǎo)傳感器的各種用途主要有壓力、電磁 場(chǎng)、流量、加速度、角速度傳感器等。其中以二氧化硅為材料的光波導(dǎo)懸臂梁作為傳感器的 主要元件，被廣泛的研究。
[0004] 目前在氧化物懸臂梁制作過(guò)程中，多采用各向同性干法刻蝕的方法刻蝕硅襯底來(lái) 形成氧化物懸臂梁。一旦預(yù)定形成的氧化物懸臂梁的寬度比用于刻蝕硅襯底的開(kāi)口的寬度 大的多時(shí)，往往會(huì)在氧化物懸臂梁的下方有硅殘留，更甚的是無(wú)法使懸臂梁懸浮。為了防止 光或光信號(hào)在傳輸過(guò)程中的損耗，還往往需要在懸臂梁的下方和上方填充有機(jī)聚合物，而 各向同性干法刻蝕后的懸臂梁的形貌還會(huì)阻礙之后有機(jī)聚合物的填充。
[0005] 因此，為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，有必要提出一種新的半導(dǎo)體器件的制作方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn) 一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的 關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0007] 為了克服目前存在的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例一提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包 括：
[0008] 提供半導(dǎo)體襯底，刻蝕所述半導(dǎo)體襯底以形成凹槽；
[0009] 在所述凹槽中形成犧牲層；
[0010] 在所述半導(dǎo)體襯底和犧牲層的表面上形成懸臂梁結(jié)構(gòu)層，刻蝕所述懸臂梁結(jié)構(gòu) 層，暴露所述犧牲層，以形成懸臂梁結(jié)構(gòu)和開(kāi)口；
[0011] 去除所述犧牲層，以釋放所述懸臂梁結(jié)構(gòu)。
[0012] 進(jìn)一步，所述刻蝕選用各向同性干法刻蝕。
[0013] 進(jìn)一步，形成所述犧牲層的步驟包括：在所述凹槽中和所述半導(dǎo)體襯底表面上沉 積形成犧牲層，執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨停止于所述半導(dǎo)體襯底表面上，使所述犧牲層的頂面與 所述半導(dǎo)體襯底的表面齊平。
[0014] 進(jìn)一步，所述犧牲層的材料為鍺。
[0015] 進(jìn)一步，采用包含雙氧水的溶液腐蝕所述犧牲層，直到完全去除所述懸臂梁結(jié)構(gòu) 下方的所述犧牲層，使所述懸臂梁結(jié)構(gòu)懸空。
[0016] 進(jìn)一步，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)層包括自下而上層疊的熱氧化氧化硅層和HDP氧化硅 層。
[0017] 進(jìn)一步，形成所述熱氧化氧化硅層的工藝參數(shù)包括：采用氧氣或空氣的氣氛，熱氧 化的溫度為900~1175°C，時(shí)間為1~2h。
[0018] 進(jìn)一步，在去除所述犧牲層后，還包括以下步驟：
[0019] 在所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的上方形成有機(jī)聚合物，該有機(jī)聚合物同時(shí)填充所述懸臂梁結(jié) 構(gòu)和所述半導(dǎo)體襯底之間的空隙；
[0020] 在所述有機(jī)聚合物上方形成圖案化的光刻膠層；
[0021] 以所述圖案化的光刻膠層為掩膜刻蝕所述有機(jī)聚合物，停止于所述懸臂梁結(jié)構(gòu)層 的表面上。
[0022] 本發(fā)明實(shí)施例二提供一種采用上述方法制作的半導(dǎo)體器件。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例三提供一種電子裝置，包括實(shí)施例二中所述的半導(dǎo)體器件。
[0024] 綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的制作方法，形成的懸臂梁結(jié)構(gòu)形貌優(yōu)良，在懸臂梁結(jié)構(gòu)下 方無(wú)硅襯底材料的殘留，有利于之后有機(jī)聚合物的填充，另外，即使預(yù)定形成的懸臂梁結(jié)構(gòu) 的尺寸很大，采用本發(fā)明的制作方法也能很好的實(shí)現(xiàn)懸臂梁的懸浮。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā) 明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
[0026] 附圖中：
[0027] 圖1A-1E示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法依次實(shí)施步驟所獲得器件的示意性剖面圖；
[0028] 圖2A-2F示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的方法依次實(shí)施所獲得器件的剖面示意圖；
[0029] 圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例一中方法依次實(shí)施步驟的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然 而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以 實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn) 行描述。
[0031] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的 實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開(kāi)徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給 本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終 相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0032] 應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為"在...上"、"與...相鄰"、"連接到"或"耦合到"其 它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)樱?或者可以存在居間的元件或?qū)印Ｏ喾?，?dāng)元件被稱為"直接在...上"、"與...直接相鄰"、 "直接連接到"或"直接耦合到"其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管 可使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、 層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部 分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元 件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。
[0033] 空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)例如"在...下"、"在...下面"、"下面的"、"在...之下"、"在...之 上"、"上面的"等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個(gè)元件或特征與 其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)意圖還包括使 用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為"在其它元件下 面"或"在其之下"或"在其下"元件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣?上"。因此，示例性 術(shù)語(yǔ)"在...下面"和"在...下"可包括上和下兩個(gè)取向。器件可以另外地取向（旋轉(zhuǎn)90 度或其它取向）并且在此使用的空間描述語(yǔ)相應(yīng)地被解釋。
[0034] 在此使用的術(shù)語(yǔ)的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使 用時(shí)，單數(shù)形式的"一"、"一個(gè)"和"所述/該"也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出 另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語(yǔ)"組成"和/或"包括"，當(dāng)在該說(shuō)明書中使用時(shí)，確定所述特征、 整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操 作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"和/或"包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任 何及所有組合。
[0035] 為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)及步驟，以便闡釋本發(fā) 明提出的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明 還可以具有其他實(shí)施方式。
[0036] 參考圖1A-1E對(duì)現(xiàn)有氧化物懸臂梁的制作方法做簡(jiǎn)單描述。
[0037] 首先，如圖1A所示，提供半導(dǎo)體襯底100,在所述半導(dǎo)體襯底100上依次形成熱氧 化二氧化硅層101和HDP氧化硅層102。在所述HDP氧化硅層102上方形成圖案化的光刻 月父層103。
[0038] 如圖1B所示，以圖案化的光刻膠層103為掩膜，刻蝕熱氧化二氧化硅層101和HDP 氧化硅層102直到暴露所述半導(dǎo)體襯底100的表面，形成開(kāi)口 104。去除圖案化的光刻膠層 103。
[0039] 如圖1C所示，通過(guò)開(kāi)口 104,對(duì)半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行各向同性刻蝕，以形成懸臂梁 105。由于多采用各向同性干法刻蝕的方法刻蝕所述半導(dǎo)體襯底100來(lái)形成氧化物懸臂梁 105。一旦預(yù)定形成的氧化物懸臂梁105的寬度比用于刻蝕襯底的開(kāi)口 104的寬度大的多 時(shí)，往往會(huì)在氧化物懸臂梁105的下方有硅殘留，更甚的是無(wú)法使懸臂梁105懸浮。僅僅通 過(guò)提高各向同性干法刻蝕的工藝時(shí)間無(wú)法解決硅殘留的問(wèn)題。
[0040] 如圖1D所示，在所述半導(dǎo)體襯底100和懸臂梁105的上方填充有機(jī)聚合物106,而 各向同性干法刻蝕后的懸臂梁105的不良形貌還會(huì)阻礙有機(jī)聚合物106的填充。在有機(jī)聚 合物106上形成圖案化的光刻膠層107。
[0041] 如圖1E所示，以圖案化的光刻膠層107為掩膜刻蝕所述有機(jī)聚合物106,停止于 HDP氧化硅層102的表面上。去除圖案化的光刻膠層107。
[0042] 鑒于上述氧化物懸臂梁制作過(guò)程中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新的懸臂梁的 制作方法。
[0043] 實(shí)施例一
[0044] 下面，參照?qǐng)D2A-圖2F對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0045] 首先，如圖2A所示，提供半導(dǎo)體襯底200,刻蝕所述半導(dǎo)體襯底200以形成凹槽 201。
[0046] 所述半導(dǎo)體襯底200可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上 硅（SOI)、絕緣體上層疊硅（SS0I)、絕緣體上層疊鍺化硅（S-SiGeOI)及絕緣體上鍺化硅 (SiGeOI)等。
[0047] 可選地，刻蝕所述半導(dǎo)體襯底200之前，還包括在所述半導(dǎo)體襯底200上形成具有 開(kāi)口的掩膜層的步驟。所述掩膜層可以為光刻膠層。示例性地，所述刻蝕選用各向同性干 法刻蝕。在一個(gè)示例中，采用六氟化硫（SF 6)或二氟化氙（XeF2)等各向同性反應(yīng)離子刻蝕 工藝對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕?？蛇x地，各向同性干法刻蝕的工藝條件為：壓力為50~150 毫托，功率500~1500W，反應(yīng)氣體為SF 6。該刻蝕工藝橫向刻蝕速率大于縱向刻蝕速率，故 形成的凹槽201其橫向?qū)挾却笥诳v向深度。
[0048] 如圖2B所示，在所述凹槽201中填充犧牲層202。所述