半导体器件及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术：

1、随着技术的发展，半导体器件广泛应用于各类电子产品。其中，麦克风是一种能量转换器件，可以将声音信号通过不同的方式转换为电信号。由于mems麦克风具有体积小、性能稳定、信噪比高、灵敏度好和响应速度快等优点，广泛应用于智能穿戴设备和智能手机。

2、mems麦克风的信噪比除了与材料性能、振膜结构设计有关之外，还与其背腔容积有关，理论上背腔容积越大信噪比越大。在现有技术中，mems麦克风采用深硅刻蚀工艺形成背腔结构，然而，深硅刻蚀由于工艺局限性不能做到完全垂直刻蚀，倾角有时可能达到1°左右。且由于mems麦克风的背腔的深度较深，1°左右的倾角会导致背腔范围上下波动达到几十微米，背腔边界极大地影响了器件性能。

技术实现思路

1、本发明提供了一种半导体器件及其制备方法，以改善背腔边界，提升半导体器件的性能。

2、根据本发明的一方面，提供了一种半导体器件的制备方法，包括：

3、提供衬底，所述衬底包括正面和背面；

4、对所述衬底的正面刻蚀凹槽，并在所述凹槽内填充预埋牺牲层；其中，所述预埋牺牲层的边界与背腔结构的边界对应；

5、对所述衬底的背面进行刻蚀，形成第一背腔结构，所述第一背腔结构露出所述预埋牺牲层；

6、完全释放所述预埋牺牲层，形成第二背腔结构，所述第一背腔结构和所述第二背腔结构构成所述背腔结构。

7、可选地，在所述凹槽内填充预埋牺牲层之后，还包括：

8、对所述预埋牺牲层进行抛光，以使所述预埋牺牲层与所述衬底的正面齐平。

9、可选地，所述衬底的材料包括硅；

10、所述对所述衬底的背面进行刻蚀，形成第一背腔结构的工艺包括：深硅刻蚀工艺。

11、可选地，所述预埋牺牲层的材料包括：氧化硅。

12、可选地，在所述对所述衬底的背面进行刻蚀，形成第一背腔结构之前，还包括：

13、在所述衬底的正面形成至少一层功能层。

14、可选地，应用于mems麦克风；在所述对所述衬底的背面进行刻蚀，形成第一背腔结构之前，还包括：

15、在所述至少一层功能层上刻蚀出狭缝，以形成悬臂梁；其中，所述狭缝暴露所述预埋牺牲层。

16、可选地，所述完全释放所述预埋牺牲层，形成第二背腔结构的工艺包括：干法释放工艺或湿法释放工艺。

17、根据本发明的另一方面，提供了一种半导体器件，包括：衬底和功能层，所述衬底包括正面和背面，所述功能层设置于所述衬底的正面；所述衬底包括至少一个背腔结构，所述背腔结构包括相互连通的第一背腔结构和第二背腔结构；

18、其中，所述第一背腔结构位于所述衬底的背面，所述第二背腔结构位于所述衬底的正面；所述第一背腔结构的深度大于所述第二背腔结构，所述第二背腔结构由释放预埋牺牲层形成。

19、可选地，所述半导体器件为mems麦克风，所述第二背腔结构的边界为所述mems麦克风有效振膜的边界。

20、可选地，所述第一背腔结构的深度量级与所述第二背腔结构的深度量级不同。

21、与现有技术相比，本发明实施例至少能够实现以下有益效果：

22、第一方面，位于较深位置的第二背腔结构优先被刻蚀，刻蚀精度更好，有利于避免深硅刻蚀到达一定深度后，刻蚀侧壁不再垂直、出现微小倾角的问题。

23、第二方面，由于第二背腔结构在衬底的正面优先被刻蚀，刻蚀过程无遮挡，无需采用共聚焦显微镜进行观察，能够清楚地定位背腔的边缘。以及，由于第二背腔结构被预埋牺牲层进行了保护，无论刻蚀步骤重复多少次，均不会影响第二背腔结构的边界。因此，本发明实施例能够更好地适用于一片晶圆上存在不同的背腔结构的情况。

24、第三方面，不同于现有技术，第二背腔结构的形成可以通过第一背腔结构的空间去除预埋牺牲层。因此，在一些实施方式中，可以省去释放孔的设置。以及，本发明实施例填充的预埋牺牲层的材料可以与衬底的材料不同，在释放预埋牺牲层时，对于施放时间不再有过多要求(例如，在现有技术中，对施放时间有严格把控，因为时间长了被侧向刻蚀，时间短了释放不完全)，因此，本发明实施例也不存在现有释放工艺存在的刻蚀精度的问题。

25、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

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.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，在所述凹槽内填充预埋牺牲层之后，还包括：

3.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述衬底的材料包括硅；

4.根据权利要求3所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述预埋牺牲层的材料包括：氧化硅。

5.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，在所述对所述衬底的背面进行刻蚀，形成第一背腔结构之前，还包括：

6.根据权利要求5所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，应用于mems麦克风；在所述对所述衬底的背面进行刻蚀，形成第一背腔结构之前，还包括：

7.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述完全释放所述预埋牺牲层，形成第二背腔结构的工艺包括：干法释放工艺或湿法释放工艺。

8.一种半导体器件，其特征在于，包括：衬底和功能层，所述衬底包括正面和背面，所述功能层设置于所述衬底的正面；所述衬底包括至少一个背腔结构，所述背腔结构包括相互连通的第一背腔结构和第二背腔结构；

9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件为mems麦克风，所述第二背腔结构的边界为所述mems麦克风有效振膜的边界。

10.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述第一背腔结构的深度量级与所述第二背腔结构的深度量级不同。

技术总结本发明公开了一种半导体器件及其制备方法。该半导体器件的制备方法包括：提供衬底，所述衬底包括正面和背面；对所述衬底的正面刻蚀凹槽，并在所述凹槽内填充预埋牺牲层；其中，所述预埋牺牲层的边界与背腔结构的边界对应；对所述衬底的背面进行刻蚀，形成第一背腔结构，所述第一背腔结构露出所述预埋牺牲层；完全释放所述预埋牺牲层，形成第二背腔结构，所述第一背腔结构和所述第二背腔结构构成所述背腔结构。本发明实施例改善了背腔边界，提升了半导体器件的性能。技术研发人员：杨超翔,刘文娟,胡博豪,卢亮宇,王健,国世上,孙博文,孙成亮受保护的技术使用者：武汉敏声新技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/16