一种半导体器件及其制造方法与流程

本发明涉及半导体，具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术：

1、mems（micro-electro-mechanical system，微机电系统）是指一种将机械构件、驱动部件、光学系统、电控系统集成为一个整体的微型系统。mems器件具有体积小、功耗低等优势，在智能手机、平板电脑、游戏机、汽车、无人机等多个领域具有广泛的应用场景。类似于集成电路，mems器件也在朝着高性能、小型化和低成本并集成化的方向发展。

2、现有mems器件的空腔结构，是使用湿法或干法刻蚀工艺，通过释放孔将mems功能层与边墙层之间的牺牲层去除而形成的。然而，mems功能层与边墙层之间通常会存在界面层，在去除牺牲层时，刻蚀反应气体或液体会腐蚀界面层发生反应，导致mems功能层与边墙层开裂，出现严重的工艺问题，引起器件失效。

技术实现思路

1、在技术实现要素：部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、针对目前存在的问题，本发明实施例一方面提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：

3、提供敏感材料层，所述敏感材料层包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面形成有第一电极；

4、在所述敏感材料层的所述第一表面上形成牺牲层和包围所述牺牲层的边墙层，其中，所述牺牲层包括第一牺牲层和包围所述第一牺牲层的第二牺牲层，所述第一牺牲层的材料与所述第二牺牲层的材料不同；

5、在所述边墙层中形成连接所述第一牺牲层的释放孔；

6、采用第一刻蚀工艺，通过所述释放孔去除所述边墙层内部的所述第一牺牲层；

7、采用不同于所述第一刻蚀工艺的第二刻蚀工艺，通过所述释放孔去除所述第二牺牲层，以在所述边墙层中形成空腔结构；

8、形成贯穿所述敏感材料层的、与所述第一电极电连接的第一通孔，并在所述敏感材料层的所述第二表面形成与所述第一通孔电连接的第一焊盘。

9、在一些实施例中，所述敏感材料层的所述第二表面形成有第二电极，所述方法还包括：在所述敏感材料层的所述第二表面形成与所述第二电极电连接的第二焊盘。

10、在一些实施例中，所述提供敏感材料层，包括：

11、提供第一衬底，并在所述第一衬底上依次形成隔离层和所述敏感材料层，所述敏感材料层的所述第二表面与所述隔离层相接触；

12、在执行所述第二刻蚀工艺之后、形成所述第一通孔之前，所述方法还包括：去除所述第一衬底，并在所述边墙层上方形成第二衬底。

13、在一些实施例中，在形成所述第二衬底之前，所述方法还包括：

14、在所述边墙层上方形成密封层，以密封住释放孔。

15、在一些实施例中，所述边墙层与所述敏感材料层之间形成有界面层，所述第一刻蚀工艺对所述界面层的材料的刻蚀速率大于所述第二刻蚀工艺对所述界面层的材料的刻蚀速率。

16、在一些实施例中，所述第一牺牲层的材料包括氧化硅，所述第二牺牲层的材料包括硅。

17、在一些实施例中，所述边墙层包括第一边墙层和第二边墙层，所述第一边墙层设置在所述第二边墙层与所述第二牺牲层之间。

18、在一些实施例中，所述在所述敏感材料层的所述第一表面上形成牺牲层和包围所述牺牲层的边墙层，包括：

19、在所述敏感材料层的所述第一表面上形成第一牺牲层；

20、刻蚀所述第一牺牲层，以形成露出所述敏感材料层的所述第一表面的沟槽；

21、在所述第一牺牲层上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层覆盖所述沟槽的底部和侧壁；

22、去除所述沟槽底部的所述第二牺牲层；

23、在所述第二牺牲层上形成第一边墙层，所述第一边墙层覆盖所述沟槽的底部，并覆盖所述沟槽侧壁上的所述第二牺牲层；

24、在所述第一边墙层上形成第二边墙层，所述第二边墙层填充所述沟槽。

25、在一些实施例中，所述第二牺牲层包括第一部分第二牺牲层和第二部分第二牺牲层；

26、所述在所述敏感材料层的所述第一表面上形成第一牺牲层之前，所述方法还包括：在所述敏感材料层的所述第一表面上形成第一部分第二牺牲层，所述第一部分第二牺牲层位于所述沟槽之间；

27、所述在所述第一牺牲层上形成第二牺牲层包括在所述第一牺牲层上形成所述第二部分第二牺牲层。

28、在一些实施例中，所述第一边墙层的材料包括氧化硅，所述第二边墙层的材料包括硅。

29、在一些实施例中，第一刻蚀工艺包括湿法刻蚀工艺，所述第二刻蚀工艺包括干法刻蚀工艺。

30、在一些实施例中，所述敏感材料层包括压电层。

31、本发明实施例另一方面提供一种半导体器件，所述半导体器件采用如上所述的方法制造而成。

32、根据本发明实施例所提供的半导体器件的制造方法和半导体器件由内到外形成多层牺牲层，在近邻界面层的位置使用不易损伤界面层的牺牲层和刻蚀工艺，来达到降低界面层损伤的效果；而其余部分牺牲层的释放仍保持常规的刻蚀工艺，这样既能降低成本、保持产能，又能降低对界面层的损伤。

技术特征：

1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述敏感材料层的所述第二表面形成有第二电极，所述方法还包括：在所述敏感材料层的所述第二表面形成与所述第二电极电连接的第二焊盘。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述提供敏感材料层，包括：

4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在形成所述第二衬底之前，所述方法还包括：

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述边墙层与所述敏感材料层之间形成有界面层，所述第一刻蚀工艺对所述界面层的材料的刻蚀速率大于所述第二刻蚀工艺对所述界面层的材料的刻蚀速率。

6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一牺牲层的材料包括氧化硅，所述第二牺牲层的材料包括硅。

7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述边墙层包括第一边墙层和第二边墙层，所述第一边墙层设置在所述第二边墙层与所述第二牺牲层之间。

8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述在所述敏感材料层的所述第一表面上形成牺牲层和包围所述牺牲层的边墙层，包括：

9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述第二牺牲层包括第一部分第二牺牲层和第二部分第二牺牲层；

10.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述第一边墙层的材料包括氧化硅，所述第二边墙层的材料包括硅。

11.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一刻蚀工艺包括湿法刻蚀工艺，所述第二刻蚀工艺包括干法刻蚀工艺。

12.如权利要求1-11中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述敏感材料层包括压电层。

13.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件采用权利要求1-12中任一项所述的方法制造而成。

技术总结一种半导体器件及其制造方法，所述方法包括：提供敏感材料层，敏感材料层的第一表面形成有第一电极；在敏感材料层的第一表面上形成牺牲层和包围牺牲层的边墙层，其中，牺牲层包括第一牺牲层和包围第一牺牲层的第二牺牲层，第一牺牲层的材料与第二牺牲层的材料不同；在边墙层中形成连接第一牺牲层的释放孔；采用第一刻蚀工艺，通过释放孔去除边墙层内部的第一牺牲层；采用不同于第一刻蚀工艺的第二刻蚀工艺，通过释放孔去除第二牺牲层，以在边墙层中形成空腔结构；形成贯穿敏感材料层、与第一电极电连接的第一通孔，并在敏感材料层的第二表面形成与第一通孔电连接的第一焊盘。本发明能够避免在敏感材料层与边墙层之间产生开裂。技术研发人员：康晓旭,郭佳惠,高晋文,陆原,王晋受保护的技术使用者：润芯感知科技（南昌）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13