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，通过释放孔将敏感材料层与边墙层之间的牺牲层去除而形成的。然而，敏感材料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，导致敏感材料层与边墙层开裂，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；

4、在所述敏感材料层的所述第二表面上形成牺牲层和包围所述牺牲层的边墙层，所述边墙层的顶部形成有连接所述牺牲层的释放孔，所述边墙层的底部设置在所述敏感材料层的所述第二表面上；

5、自所述敏感材料层的所述第一表面起依次刻蚀所述敏感材料层和所述边墙层，以形成贯穿所述敏感材料层、并延伸至所述边墙层内部的凹槽，所述凹槽的开口位置与所述边墙层的底部相对设置；

6、形成填充所述凹槽的填充层；

7、通过所述释放孔去除所述牺牲层，以在所述边墙层和所述敏感材料层之间形成空腔结构。

8、在一些实施例中，所述凹槽的宽度自开口向下逐渐减小。

9、在一些实施例中，所述自所述敏感材料层的所述第一表面起依次刻蚀所述敏感材料层和所述边墙层，以形成贯穿所述敏感材料层、并延伸至所述边墙层内部的凹槽，包括：

10、在刻蚀所述敏感材料层和所述边墙层的过程中，在所述凹槽的侧壁上沉积聚合物层，以使所述凹槽的宽度自开口向下逐渐减小。

11、在一些实施例中，所述自所述敏感材料层的所述第一表面起依次刻蚀所述敏感材料层和所述边墙层，以形成贯穿所述敏感材料层、并延伸至所述边墙层内部的凹槽，包括：

12、形成覆盖所述敏感材料层的所述第一表面的光刻胶层；

13、在对所述光刻胶层进行曝光的过程中，将聚焦点设置在所述光刻胶层的厚度方向的中心位置上方，以在所述凹槽的开口位置形成厚度由外向内逐渐减小的光刻胶图形；

14、基于曝光显影后的所述光刻胶层刻蚀所述敏感材料层和所述边墙层，以使所述凹槽的宽度自开口向下逐渐减小。

15、在一些实施例中，所述自所述敏感材料层的所述第一表面起依次刻蚀所述敏感材料层和所述边墙层，以形成贯穿所述敏感材料层、并延伸至所述边墙层内部的凹槽，包括：

16、形成覆盖所述敏感材料层的所述第一表面的光刻胶层；

17、基于灰阶光刻板对所述光刻胶层进行曝光显影，以在所述凹槽的开口位置形成厚度由外向内逐渐减小的光刻胶图形；

18、基于曝光显影后的所述光刻胶层刻蚀所述敏感材料层和所述边墙层，以使所述凹槽的宽度自开口向下逐渐减小。

19、在一些实施例中，所述凹槽的侧壁形成有一个或多个凹凸部，所述凹凸部至少形成于所述边墙层中。

20、在一些实施例中，所述凹凸部至少包括第一凹凸部和位于所述第一凹凸部下方的第二凹凸部，所述凹凸部为圆弧形，形成所述凹槽的步骤包括：

21、采用各向同性刻蚀工艺形成第一子凹槽，所述第一子凹槽的侧壁具有所述第一凹凸部；

22、在所述第一子凹槽的底部和侧壁沉积聚合物层；

23、去除所述第一子凹槽底部的所述聚合物层；

24、采用各向同性刻蚀工艺在所述第一子凹槽下方形成第二子凹槽，所述第二子凹槽的宽度小于所述第一子凹槽的宽度，所述第二子凹槽的侧壁具有所述第二凹凸部。

25、在一些实施例中，所述凹凸部为三角形，形成所述凹槽的步骤包括：

26、采用倾斜刻蚀工艺形成第一子凹槽，所述第一子凹槽的侧壁具有第一倾斜角；

27、在所述第一子凹槽的底部和侧壁沉积聚合物层；

28、去除所述第一子凹槽底部的所述聚合物层；

29、采用倾斜刻蚀工艺在所述第一子凹槽下方形成第二子凹槽，所述第二子凹槽的侧壁具有第二倾斜角，所述第二倾斜角与所述第一倾斜角不同。

30、在一些实施例中，所述凹槽的宽度自开口向下保持一致。

31、在一些实施例中，所述凹槽的宽度小于所述边墙层底部的宽度。

32、在一些实施例中，所述提供mems层包括：提供第一衬底，并在所述第一衬底上形成所述mems层，所述mems层的所述第一表面设置在所述第一衬底上；

33、在形成所述凹槽之前，所述方法还包括：在所述边墙层的顶部形成第二衬底；

34、去除所述第一衬底，以露出所述敏感材料层的所述第一表面；

35、在形成所述填充层之后，所述方法还包括：在所述敏感材料层的所述第一表面形成第三衬底；

36、去除所述第二衬底，以露出所述释放孔。

37、在一些实施例中，所述敏感材料层包括压电层，所述敏感材料层的所述第一表面形成有第一电极，所述敏感材料层的所述第二表面形成有第二电极。

38、本发明实施例第二方面提供一种半导体器件，所述半导体器件包括：

39、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；

40、形成在所述敏感材料层的所述第二表面上的边墙层，所述边墙层的底部设置在所述敏感材料层的所述第二表面上；

41、从所述敏感材料层的所述第一表面起贯穿所述敏感材料层、并延伸至所述边墙层内部的凹槽，所述凹槽的开口位置与所述边墙层的底部相对设置，所述凹槽中填充有填充层；

42、设置在所述边墙层和所述敏感材料层之间的空腔结构。

43、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，通过形成贯穿界面层的凹槽、并在凹槽中形成填充层，增加了界面层的实际长度，提高了界面层被腐蚀的难度，从而起到增强半导体器件整体结构的效果。

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，所述凹槽的宽度自开口向下逐渐减小。

3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述自所述敏感材料层的所述第一表面起依次刻蚀所述敏感材料层和所述边墙层，以形成贯穿所述敏感材料层、并延伸至所述边墙层内部的凹槽，包括：

4.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述自所述敏感材料层的所述第一表面起依次刻蚀所述敏感材料层和所述边墙层，以形成贯穿所述敏感材料层、并延伸至所述边墙层内部的凹槽，包括：

5.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述自所述敏感材料层的所述第一表面起依次刻蚀所述敏感材料层和所述边墙层，以形成贯穿所述敏感材料层、并延伸至所述边墙层内部的凹槽，包括：

6.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述凹槽的侧壁形成有一个或多个凹凸部，所述一个或多个凹凸部至少形成于所述边墙层中。

7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述凹凸部至少包括第一凹凸部和位于所述第一凹凸部下方的第二凹凸部，所述凹凸部为圆弧形，形成所述凹槽的步骤包括：

8.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述凹凸部为三角形，形成所述凹槽的步骤包括：

9.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述凹槽的宽度自开口向下保持不变。

10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述凹槽的宽度小于所述边墙层底部的宽度。

11.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：提供第一衬底，并在所述第一衬底上形成所述敏感材料层，所述敏感材料层的所述第一表面设置在所述第一衬底上；

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，所述敏感材料层的所述第一表面形成有第一电极，所述敏感材料层的所述第二表面形成有第二电极。

13.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括：

技术总结本发明提供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，敏感材料层包括第一表面和第二表面；在敏感材料层的第二表面上形成牺牲层和包围牺牲层的边墙层，边墙层的顶部形成有连接牺牲层的释放孔，边墙层的底部设置在敏感材料层的第二表面上；自敏感材料层的第一表面起依次刻蚀敏感材料层和边墙层，以形成贯穿敏感材料层、并延伸至边墙层内部的凹槽，凹槽的开口与边墙层的底部相对设置；形成填充凹槽的填充层；通过释放孔去除牺牲层，以在边墙层和敏感材料层之间形成空腔结构。本发明能够降低敏感材料层与边墙层之间的界面层的腐蚀速度，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