一種半導(dǎo)體器件以及制備方法、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)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件以及制備方法、電子
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，使用微電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro Electro MechanicalSystem,MEMS)技術(shù)制作而成的MEMS器件十分引人注目。MEMS器件是在半導(dǎo)體基板上制作微小的MEMS結(jié)構(gòu)體，來(lái)用作傳感器、振子等用途。在該MEMS結(jié)構(gòu)體上設(shè)有固定電極和可動(dòng)電極，通過(guò)使用可動(dòng)電極的撓曲來(lái)檢測(cè)產(chǎn)生于固定電極的靜電電容等，來(lái)獲得作為MEMS器件的特性。
[0003]在MEMS器件制備過(guò)程中首先提供基底，在所述基底上形成底部電極，然后在所述底部電極上形成犧牲材料層等疊層，然后圖案化所述疊層形成開口，在形成所述開口的過(guò)程中存在以下兩個(gè)問(wèn)題:首先，所述開口的側(cè)壁受到損害和側(cè)向侵蝕(undercut，也稱為底切)，其次，在所述MEMS器件制備完成之后缺陷檢測(cè)也變得更加困難，引起大量的脫落問(wèn)題。
[0004]因此，需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所述MEMS器件的制備方法作進(jìn)一步的改進(jìn)，以便消除上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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。
[0006]本發(fā)明為了克服目前存在問(wèn)題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括:
[0007]提供基底，在所述基底上形成有底部電極和第一介電層；
[0008]在所述第一介電層上依次形成犧牲材料層、第二介電層和頂部電極；
[0009]圖案化所述頂部電極，以形成開口，露出所述第二介電層；
[0010]以所述頂部電極為掩膜蝕刻所述第二介電層，以露出所述犧牲材料層；
[0011]以所述頂部電極和所述第二介電層為掩膜蝕刻所述犧牲材料層，以將所述開口轉(zhuǎn)移至所述犧牲材料層中，露出所述第一介電層；
[0012]其中，所述頂部電極的蝕刻速度和所述犧牲材料層的蝕刻速度相近。
[0013]可選地，圖案化所述頂部電極的氣氛包括HBr氣體，以形成所述開口。
[0014]可選地，圖案化所述頂部電極的氣氛包括Cl2、O2以及HBr。
[0015]可選地,所述Cl2、O2 和 HBr 的流量分別為 80_150sccm、Ι-lOsccm 和 80_150sccm ；
[0016]圖案化所述頂部電極的壓力為l-20mtorr，源功率為400_600w，偏執(zhí)功率為50-70wo
[0017]可選地，蝕刻所述犧牲材料層的氣氛包括SF6、C4F8和02。
[0018]可選地，所述SF6、C4F8 和 O2 的流量分別為 60-100sccm、700-1100sccm 和200_400sccm ；
[0019]蝕刻所述犧牲材料層的壓力為60-100mtom源功率為1000-1500w，偏執(zhí)功率為
60-100wo
[0020]可選地，蝕刻所述第二介電層的氣氛包括CF4和CHF3。
[0021]可選地，圖案化所述頂部電極的方法包括:
[0022]在所述頂部電極的上方形成具有所述開口圖案的掩膜層；
[0023]以所述掩膜層為掩膜蝕刻所述頂部電極表面氧化形成的氧化物層；
[0024]以所述掩膜層為掩膜蝕刻所述頂部電極，以形成所述開口。
[0025]可選地，蝕刻所述氧化物層的壓力為l_20mtorr，源功率為400-600?，偏執(zhí)功率為30-50w，蝕刻氣氛為 50-200sccm CF4。
[0026]本發(fā)明還提供了一種基于上述的方法制備得到的半導(dǎo)體器件。
[0027]本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括上述的半導(dǎo)體器件。
[0028]本發(fā)明為了解決所述半導(dǎo)體器件制備過(guò)程中存在的側(cè)壁輪廓被破壞、發(fā)生側(cè)向侵蝕的問(wèn)題，提供了一種新的方法，在所述方法中將原來(lái)的兩個(gè)蝕刻步驟分為多個(gè)蝕刻步驟，并且在每個(gè)蝕刻步驟中根據(jù)材料的不同選擇不同的蝕刻條件和氣氛，以使所述犧牲材料層的蝕刻速度和所述頂部電極的蝕刻速度大致相同，從而避免了由于速度不同而且引起的側(cè)壁被損壞和側(cè)向侵蝕的弊端，進(jìn)一步提高了器件的良率和性能。
【附圖說(shuō)明】
[0029]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)明的裝置及原理。在附圖中，
[0030]圖1a-1c為現(xiàn)有技術(shù)中所述MEMS器件的制備過(guò)程示意圖；
[0031]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中MEMS器件存在的缺陷的SEM圖；
[0032]圖3a_3e為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中所述MEMS器件的制備過(guò)程示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中所述MEMS器件的制備工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]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。
[0035]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。
[0036]應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接至『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)?，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。
[0037]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蛱卣鳌吧稀?。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。
[0038]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。
[0039]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(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。
[0040]實(shí)施例1
[0041]目前MEMS器件的制備方法如圖1a-1c所示，首先提供基底，所述基底上形成有底部電極(圖中未示出)，然后在所述底部電極上形成第一介電層101、犧牲材料層102、第二介電層103以及頂部電極104,然后在所述頂部電極104形成圖案化的掩膜層105,所述圖案化的掩膜層105中形成有開口圖案，如圖1a所示；然后以所述掩膜層105為掩膜蝕刻所述頂部電極104,在所述頂部電極104中形成凹槽,如圖1b所示；在該步驟中蝕刻壓力為4mtorr，源功率為500w，偏執(zhí)功率為40w，蝕刻氣氛為100sccmCF4進(jìn)行蝕刻，然后再以所述掩膜層105為掩膜蝕刻所述底部電極上方的疊層，包括犧牲材料層102、第二介電層103以及頂部電極104，如圖1c所示，在該步驟中蝕刻壓力為1mtorr，源功率為500w，偏執(zhí)功率為60w, 120sccm Cl2、4sccm02、8sccmCF4 的蝕刻氣氛進(jìn)打蝕刻。
[0042]所述方法通過(guò)兩個(gè)步驟蝕刻位于所述底部電極上方的疊層，但是通過(guò)所述方法制備得到的開口的側(cè)壁性能很差，在蝕刻過(guò)程中其側(cè)壁受到損壞，同時(shí)底部過(guò)度蝕刻引起側(cè)向侵蝕現(xiàn)象(undercut，亦稱為底切)，如圖2虛線圓圈所示，為了找到產(chǎn)生所述缺陷的原因，申請(qǐng)人進(jìn)行了大量的分析，發(fā)現(xiàn)在所述方法中所述犧牲材料層102選用Ge，頂部電極104選用SiGe，而且在第二步蝕刻中需要蝕刻穿透14KSiGe+0.5K0x+5KGe的疊層，其中，所述SiGe層和Ge層均選用Cl2/02的蝕刻氣氛,而所述蝕刻氣氛對(duì)于所述SiGe層和Ge層的蝕刻速率是不同的，其中兩者蝕刻速率比為Ge =SiGe = 1.9:1，由于兩者蝕刻速率不同，而且所述Ge的蝕刻速度較大，因此引起所述Ge的側(cè)向侵蝕現(xiàn)象。
[0043]申請(qǐng)人為了解決該技術(shù)問(wèn)題，對(duì)所述方法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種新的方法，下面結(jié)合附圖3a_3e對(duì)所述方法做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0044]首先，執(zhí)行步驟201，首先提供基底，所述基底上形成有底部電極以及位于所述底部電極上方的第一介電層201。
[0045]具體地，如圖3a所示，所述基底包括半導(dǎo)體襯底，以及在所述襯底上形成的各種有源器件，其中所述半導(dǎo)體襯底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(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。
[0046]在所述半導(dǎo)體襯底上形成各種有源器件，例如在所述半導(dǎo)體襯底上形成CMOS器件以及其他的有源器件，所述有源器件并不局限于某一種。
[0047]在所述基底上形成底部電極的方法包括但不局限于下述示例:在所述基底上沉積層間介電層，然后在所述層間介電層上形成圖案化的光刻膠層，所述光刻膠層上形成有底部電極的圖案，然后以所述光刻膠層為掩膜圖案化所述層間介電層，以在所述層間介電層中形成多個(gè)開口。
[0048]然后在所述開口中填充金屬材料，以形成金屬層，以形成所述底部電極。其中，所述金屬材料可以選用鋁、銅、金、銀、鎢及其他類似材料。
[0049]接著在所述底部電極上方形成第一介電層201，所述第一介電層201可以使用例如氧化物、碳氟化合物(CF)、摻碳氧化硅(S1C)、或