一种半导体器件及其制备方法和电子装置与流程

本发明涉及半导体，具体而言涉及一种半导体器件及其制备方法和电子装置。

背景技术：

1、随着mems-imu(micro-electro-mechanical system，微机电系统，简称为mems；inertial measurement unit，惯性测量单元，简称为imu)在智能手机和可穿戴设备中的集成率的不断提高，独立mems中的加速度计和陀螺仪越来越多地被集成的imu取代，imu中的加速度计和陀螺仪的组合可以满足高级消费电子应用的需求，同时集成后可以很大程度地降低封测成本。

2、将加速度计和陀螺仪整合在一颗芯片上，不仅对设计带来挑战，也对工艺提出更高的要求。因对真空度的需求不同，陀螺仪需要在空腔(cavity)底部定义吸气剂(getter)以达到极高的真空度，吸气剂也即本文中的吸气材料层，而加速度计则不能使用吸气剂来维持较低的真空度。

3、相关技术中，依次采取采用光刻工艺、吸气材料层沉积工艺和剥离(lift off)工艺，以实现吸气材料层在空腔底部的定义。

4、但是，在陀螺仪和加速度计两者集成的情况下，加速度计的一边因不定义吸气材料层而存在大块待剥离区域，该区域通过剥离工艺剥离困难，无法剥离干净。

5、鉴于上述技术问题的存在，本发明提供一种新的半导体器件及其制备方法和电子装置。

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，本发明一方面提供一种半导体器件的制备方法，包括：

3、提供盖帽基底，所述盖帽基底具有第一空腔和第二空腔；

4、形成第一虚拟图案层，所述第一虚拟图案层覆盖所述第一空腔；

5、形成第二虚拟图案层和第三虚拟图案层，所述第二虚拟图案层覆盖所述第一虚拟图案层且露出所述第一虚拟图案层的部分底面，所述第三虚拟图案层覆盖所述第二空腔且露出所述第二空腔的部分底面；

6、在所述盖帽基底形成有所述第一空腔和所述第二空腔的一面沉积吸气材料层，所述第一虚拟图案层上的吸气材料层与所述第二虚拟图案层之间形成有第一剥离切入口；

7、去除所述第一虚拟图案层、所述第二虚拟图案层和所述第三虚拟图案层，以使得所述第一虚拟图案层上的吸气材料层、所述第二虚拟图案层上的吸气材料层、及所述第三虚拟图案层上的吸气材料层同时被去除。

8、示例性地，所述形成第一虚拟图案层，所述第一虚拟图案层覆盖所述第二空腔，包括：

9、在所述盖帽基底形成有所述第一空腔和所述第二空腔的一面涂覆正性光刻胶；

10、基于第一掩膜对所述正性光刻胶进行显影，以形成覆盖所述第一空腔的第一虚拟图案层。

11、示例性地，所述形成第二虚拟图案层和第三虚拟图案层，所述第二虚拟图案层覆盖所述第一虚拟图案层且露出所述第一虚拟图案层的部分底壁，所述第三虚拟图案层覆盖所述第二空腔且露出所述第二空腔的部分底部，包括：

12、在所述盖帽基底形成有所述第一空腔和所述第二空腔的一面涂覆负性光刻胶；

13、基于第二掩膜对所述负性光刻胶进行显影，以形成第二虚拟图案层和第三虚拟图案层，所述第二虚拟图案层覆盖所述第一虚拟图案层且露出所述第一虚拟图案层的部分底壁，所述第三虚拟图案层覆盖所述第二空腔且露出所述第二空腔的部分底部。

14、示例性地，基于离子注入工艺在所述盖帽基底形成有所述第一空腔和所述第二空腔的一面沉积所述吸气材料层，以形成所述第一剥离切入口，且沉积所述吸气材料层后，所述第二空腔上的吸气层材料与周围所述第三虚拟图案层之间形成有第二剥离切入口。

15、示例性地，所述去除所述第一虚拟图案层、所述第二虚拟图案层和所述第三虚拟图案层，以使得所述第一虚拟图案层上的吸气材料层、所述第二虚拟图案层上的吸气材料层、及所述第三虚拟图案层上的吸气材料层同时被去除，包括：

16、采用剥离液，以通过所述第一剥离切入口去除所述第一虚拟图案层和所述第二虚拟图案层，通过所述第二剥离切入口去除所述第三虚拟图案层，以及使得所述第一虚拟图案层上的吸气材料层、所述第二虚拟图案层上的吸气材料层、及所述第三虚拟图案层上的吸气材料层同时被去除。

17、示例性地，所述方法还包括：

18、提供器件基底，所述器件基底形成有微机电系统；

19、将所述器件基底与所述盖帽基底形成有所述第一空腔和所述第二空腔的一面相结合。

20、示例性地，所述将所述器件基底与所述盖帽基底形成有所述第一空腔和所述第二空腔的一面相结合，包括：

21、在所述第一空腔和所述第二空腔外侧的所述盖帽基底的表面上形成第一键合层；

22、在所述微机电系统上形成第二键合层；

23、将所述第一键合层和所述第二键合层相键合，以使所述微机电系统与所述盖帽基底相结合。

24、示例性地，所述微机电系统包括加速度计和陀螺仪，所述加速度计对应于所述第一空腔，所述陀螺仪对应于所述第二空腔。

25、本发明再一方面提供一种半导体器件，由前述的任意一项半导体器件的制备方法所制造。

26、本发明再一方面还提供一种电子装置，所述电子装置包括前述的半导体器件。

27、本发明的半导体器件的制备方法，通过形成覆盖第一空腔的第一虚拟图案层，以及形成覆盖第一虚拟图案层且露出第一虚拟图案层的部分底面的第二虚拟图案层，沉积吸气材料层后，第一虚拟图案层上的吸气材料层与第二虚拟图案层之间形成有第一剥离切入口，从而后续可以通过第一剥离切入口去除第一虚拟图案层和第二虚拟图案层，以及使得第一虚拟图案层上的吸气材料层和第二虚拟图案层上的吸气材料层被同时去除，从而可以轻松完整地去除第一空腔的待剥离区域。

28、而且，去除第一虚拟图案层、第二虚拟图案层、第一虚拟图案层上的吸气材料层和第二虚拟图案层上的吸气材料层后，盖帽基底的表面上的键合层上不存在吸气材料残留，不影响后续与mems的键合工艺。

技术特征：

1.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述形成第一虚拟图案层，所述第一虚拟图案层覆盖所述第二空腔，包括：

3.如权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述形成第二虚拟图案层和第三虚拟图案层，所述第二虚拟图案层覆盖所述第一虚拟图案层且露出所述第一虚拟图案层的部分底壁，所述第三虚拟图案层覆盖所述第二空腔且露出所述第二空腔的部分底部，包括：

4.如权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，基于离子注入工艺在所述盖帽基底形成有所述第一空腔和所述第二空腔的一面沉积所述吸气材料层，以形成所述第一剥离切入口，且沉积所述吸气材料层后，所述第二空腔上的吸气层材料与周围所述第三虚拟图案层之间形成有第二剥离切入口。

5.如权利要求4所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述去除所述第一虚拟图案层、所述第二虚拟图案层和所述第三虚拟图案层，以使得所述第一虚拟图案层上的吸气材料层、所述第二虚拟图案层上的吸气材料层、及所述第三虚拟图案层上的吸气材料层同时被去除，包括：

6.如权利要求1～5中任一项所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.如权利要求6所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述将所述器件基底与所述盖帽基底形成有所述第一空腔和所述第二空腔的一面相结合，包括：

8.如权利要求6所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述微机电系统包括加速度计和陀螺仪，所述加速度计对应于所述第一空腔，所述陀螺仪对应于所述第二空腔。

9.一种半导体器件，其特征在于，由权利要求1～8中任意一项所述的半导体器件的制备方法所制备。

10.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括如权利要求9所述的半导体器件。

技术总结本发明提供一种半导体器件及其制备方法和电子装置，方法包括：提供盖帽基底，具有第一空腔和第二空腔；形成第一虚拟图案层，第一虚拟图案层覆盖第一空腔；形成第二虚拟图案层和第三虚拟图案层，第二虚拟图案层覆盖第一虚拟图案层且露出第一虚拟图案层的部分底面，第三虚拟图案层覆盖第二空腔且露出第二空腔的部分底面；沉积吸气材料层，第一虚拟图案层上的吸气材料层与第二虚拟图案层之间形成有第一剥离切入口；去除第一虚拟图案层、第二虚拟图案层和第三虚拟图案层，以使得第一虚拟图案层上的吸气材料层、第二虚拟图案层上的吸气材料层、及第三虚拟图案层上的吸气材料层同时被去除。本发明的方法可以轻松完整地去除第一空腔的待剥离区域。技术研发人员：蔡双,王新龙受保护的技术使用者：绍兴中芯集成电路制造股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15