半导体器件的制造方法和电子装置与流程
- 国知局
- 2024-07-27 12:43:20
1.本发明实施例涉及半导体制造领域,尤其涉及一种半导体器件的制造方法和电子装置。背景技术:2.微机电系统(micro-electro-mechanical systems,mems)是将微电子技术与机械工程融合到一起的一种工业技术,它的操作范围在微米范围内。mems是一种全新的且必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域,相对于传统的机械,它们的尺寸更小,最大的不超过一个厘米,甚至仅仅为几个微米,其厚度就更加微小。3.mems可以采用集成电路的成熟技术以及工艺进行大批量、低成本的生产,从而形成高性能的mems芯片。其中,随着超大规模集成电路的发展趋势,人们对集成电路的制造技术的要求相应也不断提高,mems芯片与其他功能芯片的一体封装的封装结构开辟了一个全新的技术领域和产业,通过将mems芯片与其他功能芯片整合至一个单元中,以形成一个可提供多种功能的系统或子系统。基于所述封装结构制作的微驱动器、微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。技术实现要素:4.本发明实施例解决的问题是提供一种半导体器件的制造方法和电子装置,提高半导体器件的性能。5.为解决上述问题,本发明实施例提供一种半导体器件的制造方法,包括:形成mems器件和第一牺牲层,所述mems器件包括固定结构,所述固定结构包括基底以及环绕所述基底的围壁结构,所述mems器件还包括悬空设置于所述基底上的可动结构、以及位于所述可动结构和所述固定结构之间的第二牺牲层,所述第一牺牲层用于支撑所述可动结构与所述固定结构分离,且去除所述第二牺牲层的工艺对所述第二牺牲层的去除速率大于对所述第一牺牲层的去除速率;形成所述mems器件和所述第一牺牲层之后,去除所述第二牺牲层;去除所述第二牺牲层之后,去除所述第一牺牲层。6.相应的,本发明实施例还提供一种采用本发明实施例的半导体器件的制造方法所形成的半导体器件。7.与现有技术相比,本发明实施例的技术方案具有以下优点:8.本发明实施例提供的半导体器件的制造方法中,在去除第二牺牲层之前,先形成第一牺牲层,用于支撑所述可动结构与所述固定结构分离,因此,在去除所述第二牺牲层的过程中,在所述第一牺牲层的支撑作用下,降低了可动结构与固定结构(例如为基底)之间发生表面贴合或黏连的概率,且去除所述第二牺牲层的工艺对所述第二牺牲层的去除速率大于对所述第一牺牲层的去除速率,因此,去除所述第二牺牲层后,所述第一牺牲层受到的损耗小,使得所述第一牺牲层的性能得到保障,从而提高了工艺可靠性,相应有利于提高半导体器件的性能。9.可选方案中,所述可动结构包括安装区域,所述第一牺牲层露出所述安装区域,去除所述第二牺牲层之后,去除所述第一牺牲层之前,所述半导体器件的制造方法还包括:在所述安装区域中的所述可动结构上固定待安装元件;通过在可动结构上固定待安装元件之前,先去除第二牺牲层,这避免了去除所述第二牺牲层的工艺对待安装元件的影响,而且,所述第一牺牲层用于支撑所述可动结构与所述固定结构分离,因此,所述第一牺牲层具有固定所述可动结构的作用,相应使得所述待安装元件能够精确地固定于所述可动结构上,而且,与所述第二牺牲层相比,所述第一牺牲层的量较少,所述第一牺牲层易于被去除,且去除所述第一牺牲层所需的时间较短,因此,去除所述第一牺牲层的工艺对待安装元件的影响较小;综上,本发明实施例在可动结构上固定待安装元件之前,先形成第一牺牲层,再去除第二牺牲层,能够在提高待安装元件和可动结构的对准精度的同时,降低待安装元件受损的概率,从而提高工艺可靠性,且能够利用晶圆级制作工艺形成所述半导体器件,待安装元件的安装位置的精度高,制作工艺的产量高。10.可选方案中,在去除所述第二牺牲层之后,在去除所述第一牺牲层之前,所述半导体器件的制造方法还包括:在所述固定结构和可动结构的表面形成氧化层;所述氧化层用于作为钝化层,即使所述可动结构因变形而向基底靠近或贴合时,位于可动结构底面和基底表面的氧化层也不会进一步发生反应,从而进一步降低了可动结构与基底之间发生黏连的概率。附图说明11.图1至图3是一种半导体器件的制造方法中各步骤对应的结构示意图;12.图4至图8是本发明半导体器件的制造方法一实施例中各步骤对应的结构示意图;13.图9是本发明半导体器件的制造方法另一实施例中mems器件和第一牺牲层的结构示意图;14.图10至图11是本发明半导体器件的制造方法又一实施例中各步骤对应的结构示意图。具体实施方式15.在目前的微驱动器制作工艺中,预期形成微小位移的平移,但器件中各层结构的关键尺寸较小,晶圆级工艺的制作过程复杂,且工艺可靠性仍有待提高。现结合一种半导体器件的制造方法分析工艺可靠性仍有待提高的原因。16.图1至图3是一种半导体器件的制造方法中各步骤对应的结构示意图。17.参考图1,提供mems器件(未标示),mems器件包括基底10以及环绕所述基底10的围壁结构20,所述基底10上悬空设置有可动结构30,所述可动结构30和基底10之间、以及所述可动结构30和围壁结构20之间形成有牺牲层40。18.参考图2,在所述可动结构30上固定待安装元件50。19.参考图3,在所述可动结构30上固定待安装元件50后,去除所述牺牲层40(如图2所示),形成由所述基底10、围壁结构20和可动结构30围成的空腔60。20.所述牺牲层40在制备所述mems器件的过程中形成。21.但是,在去除所述牺牲层40后,所述可动结构30失去支撑,因此,所述可动结构30与基底10之间容易发生表面贴合或黏连,从而导致工艺可靠性下降,相应导致半导体器件的性能下降。22.例如,当采用湿法刻蚀工艺去除所述牺牲层40后,液体的表面张力容易导致所述可动结构30的表面和相邻的基底10表面贴合在一起。或者,所述可动结构30的尺寸较大,在去除所述牺牲层40后,所述可动结构30容易发生应力变形,从而向相邻的基底10表面靠拢甚至贴合。23.而且,当可动结构30表面与基底10表面相贴合后,可动结构30的表面还可能和基底10材料发生反应,从而使可动结构30与基底10之间发生黏连。24.为了解决所述技术问题,本发明实施例提供一种半导体器件的制造方法,包括:形成mems器件和第一牺牲层,所述mems器件包括固定结构,所述固定结构包括基底以及环绕所述基底的围壁结构,所述mems器件还包括悬空设置于所述基底上的可动结构、以及位于所述可动结构和所述固定结构之间的第二牺牲层,所述第一牺牲层用于支撑所述可动结构与所述固定结构分离,且去除所述第二牺牲层的工艺对所述第二牺牲层的去除速率大于对所述第一牺牲层的去除速率;形成所述mems器件和所述第一牺牲层之后,去除所述第二牺牲层;去除所述第二牺牲层之后,去除所述第一牺牲层。25.本发明实施例在去除第二牺牲层之前,先形成第一牺牲层,用于支撑所述可动结构与所述固定结构分离,因此,在去除所述第二牺牲层的过程中,在所述第一牺牲层的支撑作用下,降低了可动结构与固定结构之间发生表面贴合或黏连的概率,且去除所述第二牺牲层的工艺对所述第二牺牲层的去除速率大于对所述第一牺牲层的去除速率,因此,去除所述第二牺牲层后,所述第一牺牲层受到的损耗小,使得所述第一牺牲层的性能得到保障,从而提高了工艺可靠性,相应有利于提高半导体器件的性能。26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。27.图4至图8是本发明半导体器件的制造方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。28.结合参考图4和图5,形成mems器件300和第一牺牲层140,所述mems器件300包括固定结构70,所述固定结构70包括基底100以及环绕所述基底100的围壁结构110,所述mems器件300还包括悬空设置于所述基底100上的可动结构120、以及位于所述可动结构120和所述固定结构70之间的第二牺牲层115,所述第一牺牲层140用于支撑所述可动结构120与所述固定结构70分离,且去除所述第二牺牲层115的工艺对所述第二牺牲层115的去除速率大于对所述第一牺牲层140的去除速率。29.所述形成方法用于实现微驱动器的制作,从而利用所形成的半导体器件实现微小位移的平移。30.因此,后续将待安装元件固定至所述mems器件300上。31.本实施例中,所述mems器件300集成于mems晶圆中,所述mems晶圆包括多个mems芯片,从而实现晶圆级制作工艺,进而提高制作工艺的产量。在其他实施例中,所述mems器件也可以为对mems晶圆进行切割后获得的mems芯片。32.本实施例中,所述基底100包括衬底。具体地,所述衬底的材料为硅。在另一些实施例中,所述衬底的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等其他材料,所述衬底还能够为绝缘体上的硅衬底或者绝缘体上的锗衬底其他类型的衬底。33.所述围壁结构110用于限定可动结构120在沿平行于基底100表面方向上的可移动范围。因此,所述可动结构120的底面低于所述围壁结构110的顶面。34.本实施例中,所述可动结构120的顶面和围壁结构110的顶面相齐平。在其他实施例中,所述可动结构的顶面也可以高于所述围壁结构的顶面,或者,所述可动结构的顶面低于所述围壁结构的顶面。35.本实施例中,所述第二牺牲层115在所述mems器件300的制备过程中形成,所述第二牺牲层115包围所述可动结构120。36.所述第二牺牲层115用于为可动结构120的形成提供工艺平台,而且,后续去除所述第二牺牲层115后,使可动结构120能够悬置于所述基底100上,从而通过释放第二牺牲层115的方式,形成由所述基底100、围壁结构110和可动结构120围成的空腔。37.作为一种示例,形成所述第二牺牲层115和可动结构120的步骤包括:在所述基底100上形成第一子牺牲层(图未示);在部分的所述第一子牺牲层上形成可动结构120;在所述可动结构120露出的所述第一子牺牲层上形成第二子牺牲层(图未示),所述第二子牺牲层覆盖所述可动结构120的侧壁,所述第二子牺牲层和第一子牺牲层构成第二牺牲层115。或者,形成所述第一牺牲层115和可动结构120的步骤包括:在所述基底100上形成第二牺牲层115;在所述第二牺牲层115中形成凹槽(图未示);在所述凹槽中形成可动结构120。38.后续还会去除所述第二牺牲层115,因此,所述第二牺牲层115的材料为易于被去除的材料,且去除所述第二牺牲层115的工艺对所述固定结构70和可动结构120的损伤较小。39.而且,所述第二牺牲层115在所述mems器件300的制备过程中形成,因此,所述第二牺牲层115的材料与半导体工艺相兼容。40.此外,后续在所述第二牺牲层115上形成第一牺牲层140,因此,在后续去除所述第二牺牲层115的工艺过程中,所述第二牺牲层115的材料需满足:去除所述第二牺牲层115的工艺对所述第二牺牲层115的去除速率大于对所述第一牺牲层140的去除速率,从而在去除第二牺牲层115后,使得第一牺牲层140能够被保留,且所述第一牺牲层140的完整性较好,从而使得所述第一牺牲层140的性能得到保障。41.相应的,在选择所述第二牺牲层115的材料时,需考虑后续形成的第一牺牲层140的材料。例如,后续去除所述第二牺牲层115时,所述第二牺牲层115和第一牺牲层140的去除速率的比值大于或等于10:1。42.所述第二牺牲层115的材料可以包括氧化硅、锗或碳。氧化硅、锗或碳是易于被去除的材料,且去除工艺的副作用较小,有利于降低去除所述第二牺牲层115的工艺对所述固定结构70、可动结构120和第一牺牲层140的影响,且有利于提高所述第一牺牲层140的材料选取的灵活性,便于选取合适的材料作为所述第一牺牲层140的材料。43.本实施例中,所述第二牺牲层115的材料为氧化硅。氧化硅材料的成本较低,且通过采用氧化硅,有利于使所述第二牺牲层115的形成工艺较简单,例如,氧化硅易于实现填充和平坦化,氧化硅的工艺温度适应性更佳。44.本实施例中,后续去除所述第二牺牲层115之后,在所述可动结构120上固定待安装元件,因此,与在固定待安装元件之后去除第二牺牲层的方案相比,所述第二牺牲层115的材料选取的灵活性更高。也就是说,在选取所述第二牺牲层115的材料时,无需考虑所述待安装元件能否耐受所述第二牺牲层115的释放工艺及其工艺条件。45.所述可动结构120用于支撑待安装元件。本实施例中,在所形成半导体器件的工作过程中,所述可动结构120能够发生移动,从而驱动位于其上方的待安装元件发生移动。例如,所述可动结构120能够沿平行于所述基底100表面的方向发生平移。46.例如,当所述mems器件300应用于成像模组,且待安装元件为图像传感器芯片时,通过所述可动结构120移动图像传感器,从而使得图像传感器对成像点发生的位移进行补偿,进而实现光学防抖,相应提高成像质量。47.本实施例中,所述可动结构120包括安装区域120a。所述安装区域120a用于定义后续待安装元件在所述可动结构120上的位置,即后续在所述安装区域120a中的所述可动结构120上固定待安装元件。具体地,所述可动结构120相应还包括环绕所述安装区域120a的外围区域(未标示)。48.需要说明的是,如图4所示,在垂直于所述基底100表面的方向上,所述可动元件120至所述基底100的间距d1越小,则所述可动元件120越能够在纵向上获得足够稳定的支撑。其中,所述纵向指的是垂直于所述基底100表面的方向,所述可动元件120至基底100的间距d1指的是所述可动元件120底面至基底100顶面的距离。49.因此,所述可动元件120至基底100的间距d1不宜过大。如果所述可动元件120至基底100的间距d1过大,则后续去除所述第二牺牲层115后,容易导致所述可动元件120难以在纵向上获得足够的支撑力,从而容易导致所述可动元件120沿纵向发生形变,进而增大所述可动元件120和基底100之间发生贴合或黏连的概率,或者,容易增大后续在所述可动元件120上固定待安装元件的难度,而且,在安装所述待安装元件的过程中会产生纵向的下压力,如果所述可动元件120至基底100的间距d1过大,也容易导致所述可动元件120沿纵向发生形变,且还容易导致所述第一牺牲层140发生断裂。50.为此,本实施例中,所述可动元件120至基底100的间距d1大于0,且小于或等于5微米。51.还需要说明的是,在平行于基底100表面的方向上,所述可动元件120和围壁结构110的间距d2为第一间距,在垂直于基底100表面的方向上,所述可动元件120至基底100的间距d1为第二间距,所述第一间距大于第二间距。52.其中,所述第一间距与第二间距的比值不宜过小。如果所述第一间距与所述第二间距的比值过小,则所述可动元件120和围壁结构110的间距d2与所述可动元件120至基底100的间距d1越接近,当可动元件120向基地100靠拢时,容易导致第一牺牲层140的变形程度过大,从而增大所述第一牺牲层140发生断裂的概率。例如,在安装待安装元件的过程中会产生纵向的下压力,从而导致可动元件120向基底100靠拢。53.为此,本实施例中,所述第一间距大于或等于10倍的第二间距。作为一种示例,当可动结构120至基底100的间距d1小于或等于5微米时,可动结构120和围壁结构110的间距d2大于或等于100微米。其中,可动结构120和围壁结构110的间距d2指的是可动结构120和围壁结构110的相对侧壁的间距。54.本实施例中,在形成mems器件300的步骤中,所述围壁结构110中形成有第一连接端(图未示),且所述围壁结构110的顶面露出所述第一连接端,所述可动结构120中形成有第二连接端(图未示),且所述可动结构120的顶面露出所述第二连接端。55.第一连接端用于实现围壁结构110与其他元件或结构之间的电连接,所述第二连接端用于实现可动结构120与其他元件或结构之间的电连接。例如,所述第一连接端和第二连接端中的任一个用于为待安装元件供电或者用于驱动可动结构120发生移动。56.作为一种示例,后续在所述可动结构120上固定待安装元件后,可以采用打线(wire bond)工艺,并利用所述第一连接端和第二连接端,使待安装元件、可动结构和固定结构70之间实现电连接,从而驱动半导体器件的工作。57.具体地,所述第一连接端可以为引脚或焊盘(pad)。同理,所述第二连接端可以为引脚或焊盘。58.作为一种示例,第二连接端位于可动元件120的外围区中。后续在所述安装区域中的可动结构上固定待安装元件后,所述待安装元件露出第二连接端,从而使所述可动结构120能够通过第二连接端与其他元件或结构实现电连接。59.本实施例中,所述可动结构120中形成有贯穿所述可动结构120中的第一释放孔121,且所述基底100中形成有贯穿所述基底100的第二释放孔101。60.通过在所述可动结构120中设置第一释放孔121、在所述基底100中设置第二释放孔101,有利于提高后续对所述第二牺牲层115的释放速率。61.本实施例中,所述第一释放孔121和第二释放孔101的横截面形状均为圆形。具体地,所述第一释放孔121的孔径设置为:能够通过所述第一释放孔121释放所述第二牺牲层115,且对所述可动结构120的结构强度的影响小;同理,所述第二释放孔101的孔径设置为:能够通过所述第二释放孔101释放所述第二牺牲层115,且对所述基底100的结构强度的影响小。62.相应的,根据所述第一释放孔121的孔径,所述第二牺牲层115可以填充于所述第一释放孔121中,也可以不填充于所述第一释放孔121中。同理,根据所述第二释放孔101的孔径,所述第二牺牲层115可以填充于所述第二释放孔101中,也可以不填充于所述第二释放孔101中。63.作为一种示例,所述第二牺牲层115填充于所述第一释放孔121和第二释放孔101中。64.在另一些实施例中,仅所述可动结构中形成有贯穿所述可动结构中的第一释放孔。在又一些实施例中,仅所述基底中形成有贯穿所述基底的第二释放孔。在其他实施例中,也可以不设置所述第一释放孔和第二释放孔。65.本实施例中,由于后续在所述安装区域120a中的所述可动结构120上固定待安装元件,因此,为了避免对固定待安装元件的固定产生影响,所述第一牺牲层140露出所述安装区域120a。66.如图5所示,本实施例中,在形成所述mems器件300之后,在所述mems器件上形成所述第一牺牲层140,所述第一牺牲层140覆盖所述第二牺牲层115的顶面,并延伸覆盖所述围壁结构110的顶面以及所述可动结构120的部分顶面。67.具体地,所述第一牺牲层140覆盖所述安装区域120a露出的可动结构120、第二牺牲层115和围壁结构110的顶面。68.所述第一牺牲层140用于支撑所述可动结构120与所述固定结构70分离。因此,在后续去除所述第二牺牲层115的过程中,在所述第一牺牲层140的支撑作用下,降低了可动结构120与固定结构70之间发生表面贴合或黏连的概率,从而提高了工艺可靠性,相应有利于提高半导体器件的性能。69.而且,去除所述第二牺牲层115的工艺对所述第二牺牲层115的去除速率大于对所述第一牺牲层140的去除速率,因此,去除所述第二牺牲层115后,所述第一牺牲层140受到的损耗小,使得所述第一牺牲层140的性能得到保障,从而提高了工艺可靠性。70.后续还在所述安装区域120a中的可动结构120上固定待安装元件,因此,所述第一牺牲层140具有固定所述可动结构120的作用,在固定待安装元件的过程中,降低所述可动结构120发生移动的概率,相应使得所述待安装元件能够精确地固定于所述可动结构120上,而且,所述第一牺牲层140覆盖安装区域120a露出的可动结构120、第二牺牲层115和围壁结构110的顶面,与所述第二牺牲层115相比,所述第一牺牲层140的量较少,所述第一牺牲层140易于被去除,且去除所述第一牺牲层140所需的时间较短,因此,去除第一牺牲层140的工艺对待安装元件的影响较小,同理,去除所述第一牺牲层140的工艺对固定结构70和可动结构120的影响也较小。因此,通过形成第一牺牲层140,能够在提高待安装元件和可动结构的对准精度的同时,降低待安装元件受损的概率,从而提高工艺可靠性。71.此外,本实施例在去除所述第二牺牲层115之前形成第一牺牲层140,所述第二牺牲层115能够为第一牺牲层140的形成提供工艺平台,从而降低形成所述第一牺牲层140的工艺难度。72.因此,所述第一牺牲层140的材料需满足:后续去除所述第一牺牲层140时,去除所述第一牺牲层140的工艺对固定结构70、可动结构120、待安装元件和电连接结构(例如采用打线工艺形成的引线)的损伤小;而且,去除所述第二牺牲层115的工艺对第一牺牲层140的损伤小,使得去除所述第二牺牲层115后,所述第一牺牲层140的结构强度足以满足固定可动结构120以及电连接工艺的强度要求;此外,所述第一牺牲层140的材料是易于被去除的材料。73.所述第一牺牲层140的材料可以包括氧化硅、锗或碳。氧化硅、锗或碳均为易于被去除的材料,且去除工艺的副作用较小,有利于降低去除所述第一牺牲层140的工艺对其他结构或元件的影响。74.而且,待安装元件露出氧化硅、锗或碳材料的概率较低,因此,去除所述第一牺牲层140的工艺对待安装元件的影响小。75.本实施例中,所述第一牺牲层140和第二牺牲层115的材料不同,从而在后续去除所述第二牺牲层115后,使得所述第一牺牲层140受到的损耗小。也就是说,根据所述第二牺牲层115的材料,选取所述第一牺牲层140的材料。76.本实施例中,所述第二牺牲层115的材料为氧化硅,相应的,所述第一牺牲层140的材料为锗或碳。碳与氧化硅的刻蚀选择比较高,锗与氧化硅的刻蚀选择比也较高,因此,在后续去除第二牺牲层115的过程中,所述第一牺牲层140受到的损耗较小。77.而且,通过使所述第一牺牲层140的材料选用锗或碳,有利于进一步减小后续去除所述第一牺牲层140的工艺对待安装元件的影响。例如,能够减小去除所述第一牺牲层140的工艺对待安装元件中的焊盘(pad)的损伤。78.需要说明的是,在实际制造工艺中,需根据待安装元件的类型,选用合适的第一牺牲层140材料。例如,当所述待安装元件为具有有机材料微透镜的cmos图像传感器(cmos image sensor,cis)芯片时,则所述第一牺牲层140选用除碳之外的其他材料,以免氧气条件下的灰化工艺对有机材料微透镜造成损伤。79.本实施例中,所述第一牺牲层140的数量为多个,且所述第一牺牲层140排布在所述可动结构120的四周。相应的,相邻第一牺牲层140之间具有间隔,所述间隔露出第二牺牲层115,以便于后续通过所述间隔释放第二牺牲层115。80.本实施例中,形成所述第一牺牲层140的步骤中,所述第一牺牲层140中形成有至少一个释放孔141,所述释放孔141露出所述第二牺牲层115。81.本实施例中,定义所述释放孔141为第三释放孔。通过在所述第一牺牲层140中设置第三释放孔,有利于提高后续对所述第二牺牲层115的释放速率。82.在其他实施例中,当相邻所述第一牺牲层140之间具有间隔时,所述第一牺牲层中也可以不设置所述第三释放孔。83.本实施例中,所述第三释放孔的横截面形状均为圆形。具体地,所述第三释放孔的孔径设置为:能够通过所述第三释放孔释放所述第二牺牲层115,且对所述第一牺牲层140的结构强度的影响小。84.具体地,形成所述第一牺牲层140的步骤包括:进行沉积工艺,形成覆盖所述可动结构120、第二牺牲层115和围壁结构110的支撑材料层(图未示);图形化所述支撑材料层,剩余的所述支撑材料层作为第一牺牲层140。85.本实施例中,形成支撑材料层的工艺包括化学气相沉积工艺。86.本实施例中,采用干法刻蚀工艺(例如,各向异性的干法刻蚀工艺),图形化所述支撑材料层,从而有利于精确控制所述第一牺牲层140的形成位置。87.本实施例中,通过一次膜层沉积工艺和一次图形化工艺,即可形成所述第一牺牲层140,形成所述第一牺牲层140的工艺流程简单。而且,通过采用沉积和图形化工艺,便于使第一牺牲层140形成在目标区域中,第一牺牲层140的位置精度和尺寸精度更高。88.需要说明的是,在图形化所述支撑材料层的过程中,在所述支撑材料层中形成所述第三释放孔。形成第三释放孔的工艺简单,无需进行额外的刻蚀工艺。89.本实施例中,所述第一牺牲层140覆盖所述安装区域120a露出的可动结构120、第二牺牲层115和围壁结构110的顶面,即第一牺牲层140露出安装区域120a的可动结构120,以便于后续将待安装结构固定于安装区域120a中。90.需要说明的是,所述围壁结构110中形成有第一连接端(图未示),所述可动结构120中形成有第二连接端(图未示),因此,所述第一牺牲层140露出所述第一连接端和第二连接端,从而为后续的电连接工艺(例如,打线工艺)提供工艺基础,进而实现所述mems器件300与其他元件或结构的集成。其中,在图形化所述支撑材料层的过程中,使所述第一牺牲层140露出所述第一连接端和第二连接端。91.第一牺牲层140的厚度t至少能够支撑所述可动结构120与所述固定结构100分离,即能够对可动结构120起到固定作用。因此,第一牺牲层140的厚度t不宜过小。如果第一牺牲层140的厚度t过小,则容易导致所述第一牺牲层140自身的结构强度过小,后续去除第二牺牲层115后,第一牺牲层140不足以支撑所述可动结构120与所述固定结构100分离。92.但是,第一牺牲层140的厚度t也不宜过大。如果第一牺牲层140的厚度t过大,则容易增大后续去除第一牺牲层140的工艺难度,相应会增大待安装元件受损的概率。93.为此,本实施例中,所述第一牺牲层140的厚度t为0.1微米至10微米。例如为1微米、3微米、5微米、7微米、9微米。94.参考图6,形成所述mems器件300和第一牺牲层140之后,去除所述第二牺牲层115(如图5所示)。95.通过去除所述第二牺牲层115,从而使得所述可动结构120悬置于所述基底100上,进而在半导体器件的工作过程中,所述可动结构120能够发生移动。96.具体地,去除所述第二牺牲层115后,所述围壁结构110和基底100围成空腔130,所述可动结构120位于所述空腔130中,从而使所述可动结构120能够在所述空腔130中发生移动。97.此时,所述可动结构120上未安装有待安装元件,因此,在去除所述第二牺牲层115时,无需考虑待安装元件的需求,这相应避免了去除所述第二牺牲层115的工艺对待安装元件的影响,去除所述第二牺牲层115的工艺灵活性也更高。98.本实施例中,去除所述第二牺牲层115的步骤中,所述第二牺牲层115和第一牺牲层140的去除速率的比值大于或等于10:1,从而减小对所述第一牺牲层140的损伤。99.本实施例中,所述第二牺牲层115的材料为氧化硅,因此,采用湿法刻蚀工艺去除所述第二牺牲层115,所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为缓冲后的氢氟酸(boe)溶液或稀释后的氢氟酸(dhf)溶液,或者,采用氢氟酸蒸汽刻蚀工艺去除所述第二牺牲层115,所述氢氟酸蒸汽刻蚀工艺采用蒸汽氢氟酸(vhf)。其中,boe溶液为氢氟酸(hf)和氟化铵(nh4f)的混合溶液,dhf溶液为氢氟酸和水(h2o)的混合溶液。100.通过采用湿法刻蚀工艺或氢氟酸蒸汽刻蚀工艺去除第二牺牲层115,能够将可动结构120底部和基底100之间的第二牺牲层115去除干净,且去除效率较高。101.在另一些实施例中,所述第二牺牲层的材料为碳,因此,采用灰化工艺去除所述第二牺牲层。具体地,所述灰化工艺采用的气体包括氧气(o2)。氧气的成本较低。102.在其他实施例中,所述第二牺牲层的材料为锗,则可以采用湿法刻蚀工艺去除所述第二牺牲层,所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液包括双氧水(h2o2)溶液,或者,采用气化工艺去除所述第二牺牲层,所述气化工艺采用的气体包括二氟化氙(xef2)气体。103.本实施例中,在去除所述第二牺牲层115之后,所述半导体器件的制造方法还包括:在所述固定结构70和可动结构120的表面形成氧化层(图未示)。104.所述氧化层用于作为钝化层,通过形成氧化层,即使所述可动结构120因变形而向基底100靠近或贴合时,位于可动结构120底面和基底100顶面的氧化层也不会进一步发生反应,从而降低了可动结构120与基底100之间因产生反应副产物而发生黏连的概率,进而降低mems器件300发生失效的概率。105.本实施例中,形成所述氧化层的步骤包括:去除所述第二牺牲层115后,将所述固定结构70和可动结构120在空气中放置预设时间,从而在所述基底100、围壁结构110和可动结构120的各个表面形成自然氧化层。通过采用在空气中放置预设时间的方式,降低了工艺成本。106.释放第二牺牲层115后,通过在空气中静置的方法,基底100、围壁结构110和可动结构120的各个表面容易发生氧化,尤其是当基底100、围壁结构110和可动结构120的材料是可以被氧化的材料(例如,多晶硅或锗硅等)。107.需要说明的是,所述预设时间不宜过短,也不宜过长。如果所述预设时间过短,则容易导致所述自然氧化层的厚度过小,还容易所述自然氧化层的形成质量或厚度均一性较差(例如,部分区域未能形成自然氧化层),从而导致所述氧化层的钝化性能下降;如果所述预设时间过长,则容易造成工艺时间的浪费,从而导致产量的下降。为此,本实施例中,所述预设时间为0.5小时至1.5小时。例如,所述预设时间可以为1小时。108.还需要说明的是,自然氧化层的厚度通常很小,因此,图中未示意出所述氧化层。109.在其他实施例中,根据所述基底、围壁结构和可动结构的耐高温性能,也可以对所述固定结构和可动结构进行热氧化处理,从而在所述基底、围壁结构和可动结构的各个表面形成氧化层。通过采用热氧化处理的方式,有利于提高氧化效果的均一性。110.本实施例中,形成所述氧化层后,所述半导体器件的制造方法还包括:在所述固定结构70和可动结构120的表面形成防黏连层(图未示)。111.所述防黏连层用于降低降低可动结构120和基底100发生黏连的概率。112.具体地,采用蒸镀工艺向所述固定结构70和可动结构120的表面蒸镀纳米颗粒,从而形成所述防黏连层。在蒸镀工艺中,气体分子能够进入所述空腔130中,从而在所述固定结构70和可动结构120的表面形成纳米颗粒。113.本实施例中,为了进一步降低可动结构120和基底100发生黏连的概率,在形成氧化层之后,在所述氧化层的表面形成所述防黏连层。114.参考图7,去除所述第二牺牲层115(如图5所示)后,还包括:在所述安装区域120a中的所述可动结构120上固定待安装元件160。115.所述待安装元件160为功能元件,通过将待安装元件160固定在可动结构120上,从而形成具有特定功能的半导体器件。116.所述待安装元件160包括有源元件和无源元件中的一种或两种。作为一种示例,所述有源元件包括图像传感器芯片。117.在所述安装区域120a中的可动结构120上固定待安装元件160的过程中,所述第一牺牲层140能够对可动结构120进行固定,从而使得所述待安装元件160能够精确地固定于所述可动结构120上。118.综上,本实施例在可动结构120上固定待安装元件之前,形成第一牺牲层140,并去除第二牺牲层115,能够在提高待安装元件160和可动结构120的对准精度的同时,降低待安装元件160受损的概率,从而提高工艺可靠性。119.本实施例中,利用永久键合工艺,在所述可动结构120上固定所述待安装元件160,从而提高所述待安装元件160和可动结构120的结合强度,进而提高产品良率。具体地,采用永久键合层150,将所述待安装元件160键合至所述可动结构120上。120.作为一种示例,所述永久键合层150为daf(die attach film,芯片键合膜)膜。daf膜材料是热固性材料,通常不具有导电性,在常温状态下为双面带有粘附性的高分子胶质体材料,在温度达到玻璃转换温度时会发生不可逆固化,固化后能够保证daf膜两面均具有稳定的粘合性且粘合力增大,且耐热性较佳,使得所述待安装元件160与可动元件120之间的结合强度得到保障。而且,daf膜是半导体封装领域中常用的超薄型薄膜黏合剂,工艺兼容性较高、形成工艺简单,降低了实现永久键合的工艺复杂度。121.在其他实施例中,所述永久键合层为干膜(dry film)。干膜是一种用于半导体芯片封装或印刷电路板制造时所采用的具有粘性的光敏性聚合物材料,且干膜是一种永久键合膜,干膜的粘结强度较高,这提高了所述待安装元件和可动结构之间的粘结力。122.作为一种示例,所述永久键合层150与所述待安装元件160的边缘位置相对应,且所述永久键合层150为环形。123.需要说明的是,在将所述待安装元件160固定于所述可动结构120上后,所述半导体器件的制造方法还可以包括:进行电连接工艺,用于使所述待安装元件160、可动结构120和围壁结构110之间实现电连接。124.具体地,采用打线工艺形成引线,所述引线连接所述待安装元件160和可动结构120,所述引线还连接所述可动结构120和围壁结构110。125.作为一种示例,通过第一连接端和第二连接端,使所述待安装元件160、可动结构120和围壁结构110之间实现电连接。126.参考图8,在所述安装区域120a中的所述可动结构120上固定待安装元件160之后,去除所述第一牺牲层140(如图7所示)。127.通过去除所述第一牺牲层140,从而使所述可动结构120能够在所述空腔130中移动,以实现所述半导体器件的正常性能。128.本实施例中,所述第一牺牲层140覆盖所述安装区域120a露出的所述可动结构120、第二牺牲层115和围壁结构110的顶面,所述第一牺牲层140的量较少,因此,所述第一牺牲层140易于被去除,且去除所述第一牺牲层140所需的时间较短,因此,去除所述第一牺牲层140的工艺对所述待安装元件160的影响较小。129.而且,所述第一牺牲层140形成于所述mems器件300的表面,所述第一牺牲层140的厚度t(如图5所示)较小,这进一步降低了去除所述第一牺牲层层140的难度。130.根据所述第一牺牲层140的材料,可以采用湿法刻蚀工艺、氢氟酸蒸汽刻蚀工艺或气化工艺,去除所述第一牺牲层140。通过采用湿法刻蚀工艺、氢氟酸蒸汽刻蚀工艺或气化工艺,以便于将第一牺牲层140去除干净。131.本实施例中,所述第一牺牲层140的材料为碳,因此采用灰化工艺去除所述第一牺牲层140。具体地,所述灰化工艺采用的气体包括氧气。132.在另一些实施例中,当所述第一牺牲层的材料为锗时,则采用气化工艺去除所述第一牺牲层,所述气化工艺采用的气体包括二氟化氙(xef2)气体,或者,采用采用湿法刻蚀工艺去除所述第一牺牲层,所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液包括双氧水(h2o2)溶液。133.在其他实施例中,当所述第一牺牲层的材料为氧化硅时,则采用湿法刻蚀工艺去除所述第一牺牲层,所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为缓冲后的氢氟酸溶液或稀释后的氢氟酸溶液,或者,采用氢氟酸蒸汽刻蚀工艺去除所述第一牺牲层,所述氢氟酸蒸汽刻蚀工艺采用蒸汽氢氟酸。134.图9是本发明半导体器件的制造方法另一实施例中mems器件和第一牺牲层的结构示意图。135.本实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述,本发明实施例与前述实施例的不同之处在于:在形成所述mems器件的过程中形成所述第一牺牲层240,所述第一牺牲层240位于部分的所述可动结构220和所述基底200之间,并嵌于所述第二牺牲层215中。136.所述第一牺牲层240位于部分的所述可动结构220和所述基底200之间,并嵌于所述第二牺牲层215中,所述第一牺牲层240也能够对所述可动结构220和固定结构80起到固定支撑的作用,从而支撑所述可动结构220与所述固定结构80分离。137.通过使所述第一牺牲层240位于部分的所述可动结构220和所述基底200之间,并嵌于所述第二牺牲层215中,使得所述第一牺牲层240不仅能够沿平行于所述基底200表面的方向,对所述可动结构220进行固定作用,还能够沿垂直于所述基底200表面的方向,对所述可动结构220起到纵向支撑作用,从而使所述可动结构220获得更好的支撑和稳定性。相应的,后续去除所述第二牺牲层215后,所述可动结构220发生形变的概率较低,从而降低可动结构220与基底200发生贴合或黏连的概率。138.而且,后续将待安装元件固定至可动结构220上时,所述第一牺牲层240具有固定所述可动结构220的作用,相应使得所述待安装元件能够精确地固定于所述可动结构220上,且可动结构220容易受到纵向的下压力,在所述第一牺牲层240的支撑作用下,可动结构220发生形变的概率也较低。139.作为一种示例,形成所述第二牺牲层215、第一牺牲层240和可动结构220的步骤包括:通过依次进行的沉积工艺和图形化工艺,在所述基底200上形成第一牺牲层240;通过依次进行的沉积工艺和平坦化工艺,在所述第一牺牲层240露出的基底200上形成底部子牺牲层215b,所述底部子牺牲层215b的顶部和第一牺牲层240的顶部相齐平;通过依次进行的沉积工艺和图形化工艺,在所述底部子牺牲层215b和第一牺牲层240上形成可动结构220;通过依次进行的沉积工艺和平坦化工艺,在所述可动结构220露出的底部子牺牲层215b上形成顶部子牺牲层215a,所述顶部子牺牲层215a的顶部和所述可动结构220的顶部相齐平,所述顶部子牺牲层215a和底部子牺牲层215b构成第二牺牲层215。140.在另一些实施例中,形成所述第二牺牲层、第一牺牲层和可动结构的步骤包括:在所述基底上形成底部子牺牲层;在所述底部子牺牲层中形成开口(图未示),所述开口露出所述基底;在所述开口中填充牺牲材料层;对所述牺牲材料层进行平坦化处理,保留所述开口中的牺牲材料层作为第一牺牲层;在所述第一牺牲层和底部子牺牲层上形成可动结构;在所述可动结构露出的所述底部子牺牲层上形成顶部子牺牲层,所述顶部子牺牲层覆盖所述可动结构的侧壁,所述顶部子牺牲层和底部子牺牲层构成第二牺牲层。141.在其他实施例中,形成所述第二牺牲层、第一牺牲层和可动结构的步骤包括:在所述基底上形成第一牺牲层;形成覆盖所述基底和第一牺牲层的第二牺牲层;去除部分厚度的所述第二牺牲层,在所述第二牺牲层中形成露出所述第一牺牲层的凹槽;在所述凹槽中形成可动结构。142.需要说明的是,形成所述第二牺牲层、第一牺牲层和可动结构的步骤不仅限于上述方式。在实际工艺中,还可以采用其他方式形成所述第二牺牲层、第一牺牲层和可动结构。143.对所述mems器件400和第一牺牲层240的具体描述,可结合参考前述实施例中的相应描述,在此不再赘述。144.后续制程与前述实施例相同,本实施例在此不再赘述。对本实施例所述形成方法的具体描述,可参考前述实施例中的相应描述,本实施例在此不再赘述。145.图10至图11是本发明半导体器件的制造方法又一实施例中各步骤对应的结构示意图146.本实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述,本发明实施例与前述实施例的不同之处在于:所述可动结构510与所述固定结构之间还通过固定插塞540b实现固定支撑。147.具体地,所述固定插塞540b贯穿所述可动结构510和第二牺牲层525并与基底500相接触。所述固定插塞540b也用于支撑所述可动结构510与所述固定结构分离,通过所述固定插塞540b,进一步降低可动结构510和基底500之间发生贴合或黏连的概率。148.而且,后续将待安装元件固定至可动结构210上时,所述固定插塞540能够进一步改善可动结构510的形变问题和横向移动问题,从而降低可动结构510与基底500发生贴合或黏连的概率,并提高待安装元件和可动结构510的对准精度。149.参考图10,形成第一牺牲层之前,所述半导体器件的制造方法还包括:在所述mems器件中形成至少一个固定孔515,所述固定孔515贯穿可动结构510和第二牺牲层525并露出基底500。150.所述固定孔515用于为后续形成固定插塞提供空间位置。151.本实施例中,在去除第二牺牲层525之前,形成所述固定孔515。152.所述第二牺牲层525能够在形成所述固定孔515的过程中,对所述可动结构510起到支撑作用,从而降低形成所述固定孔515的工艺难度,并提高所述固定孔515的形成位置精准度和尺寸精度,而且,有利于在形成所述固定孔515的过程中,降低可动结构510发生形变的概率。153.本实施例中,采用干法刻蚀工艺(例如,各向异性的干法刻蚀工艺),依次刻蚀所述可动结构510和第二牺牲层525,从而有利于精确控制刻蚀工艺的停止位置,还有利于提高所述固定孔515的尺寸精度。154.需要说明的是,为了提高后续固定插塞所提供的支撑力的均一性,所述固定孔515的数量为多个,且所述固定孔515均匀地分布在mems器件中。155.后续还会去除第一牺牲层,因此,所述固定孔515的数量和横向尺寸设置为对所述可动结构510的结构强度的影响小。其中,所述固定孔515的横向尺寸指的是:所述固定孔515沿平行于可动结构510表面的方向的尺寸。例如,当所述固定孔515的横截面形状为圆形时,所述固定孔515的横向尺寸为孔径。156.还需要说明的是,增加所述固定孔515的数量,相应提高固定插塞的密集度,从而提高固定插塞的支撑力。本实施例中,相邻所述固定孔515的间距小于或等于所述可动结构510和围壁结构520的间距的10000倍。157.参考图11,形成第一牺牲层540,所述第一牺牲层540覆盖所述安装区域(未标示)露出的所述可动结构510、第二牺牲层525和围壁结构520的顶面,且在形成所述第一牺牲层540的过程中,还在所述固定孔515(如图10所示)中形成固定插塞540b。158.所述第一牺牲层540和固定插塞540b在同一步骤中形成,从而简化工艺步骤。159.因此,所述第一牺牲层540和固定插塞540b的材料相同,后续去除所述第一牺牲层540的步骤中,还去除所述固定插塞540b,相应的,在同一步骤中去除所述第一牺牲层540和固定插塞540b,从而简化工艺步骤。160.本实施例中,所述固定插塞540b还延伸覆盖所述固定孔515周围的所述可动结构510的部分顶面,从而增加了固定插塞540b和可动结构510的接触面积,进而加强所述固定插塞540b的支撑强度。相应的,所述固定插塞540b为t字型结构。161.需要说明的是,后续在所述安装区域中的可动结构510上固定所述待安装元件。其中,当所述固定钉540b的顶面高于所述可动结构510的顶面时,所述固定钉540b的顶面至所述可动结构510的顶面的距离为第一距离,所述待安装元件的底面至所述可动结构510的顶面的预设距离为第二距离,为了防止对所述待安装元件的安装产生不良影响,所述第一距离小于或等于所述第二距离。162.对所述第一牺牲层540及其形成方法的具体描述,可结合参考前述实施例中的相应描述,在此不再赘述。163.对本实施例所述形成方法的具体描述,可参考前述实施例中的相应描述,本实施例在此不再赘述。164.相应的,本发明还提供一种电子装置,所述电子装置包括采用前述实施例所述的制造方法所形成的半导体器件。165.由于所述的制造方法的工艺可靠性较高,使得所述半导体器件的性能较高,相应提高了所述电子装置的性能和良率。166.本实施例中,所述电子装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、vcd、dvd、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、mp3、mp4、psp等任何电子产品或设备,也可为任何包括所述半导体器件的中间产品。167.虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
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