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、随着电子技术的快速发展，微机电系统(micro-electro-mechanical system，mems)器件以其体积小、便于安装、耐高温、稳定性好、自动化程度高和适合大批量生产等优点得到了越来越广泛的应用。其中，双振膜mems器件(双振膜mems麦克风)灵敏度高、噪声低，且可以实现防水、防尘，在高信噪比mems麦克风中具有突出的优势。

2、图1为一种双振膜mems器件的剖面示意图。请参考图1，双振膜mems器件中支撑柱100’连接第一振膜21’和第二振膜22’，在器件工作时第一振膜21’和第二振膜22’产生振动，由于支撑柱100’为垂直结构(如图1中支撑柱100’的侧壁垂直)，在第一振膜21’和第二振膜22’振动时容易产生应力集中的问题，影响器件的可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种半导体器件及其制备方法，改善器件的应力集中现象，提高器件的可靠性。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种半导体器件的制备方法，包括：

3、提供基底，所述基底上形成有由下至上依次堆叠的第一振膜、第一支撑结构、背极板和第二支撑结构，其中所述第一支撑结构包括由下至上依次堆叠的第一至第m层第一支撑层，所述第二支撑结构包括由上至下依次堆叠的第一至第m层第二支撑层，第一至第m层第一支撑层和第一至第m层第二支撑层的致密度均递增，m为大于或等于3的整数，所述背极板具有通口，所述第二支撑结构还填充所述通口且与所述第一支撑结构接触；

4、执行干法刻蚀工艺，刻蚀所述第二支撑结构和所述第一支撑结构形成侧壁垂直的通孔，且所述通孔穿过所述通口且暴露出所述第一振膜；

5、执行湿法刻蚀工艺，刻蚀所述通孔的侧壁使得所述通孔的两端部的侧壁倾斜以及所述通孔的中间部的侧壁垂直，且所述通孔的两端部的宽度均大于所述通孔的中间部的宽度；

6、形成支撑材料层填充于所述通孔内以形成支撑柱；以及，

7、形成第二振膜位于所述第二支撑结构和所述支撑柱上。

8、可选的，第一至第m层第一支撑层的致密度与第一至第m层第二支撑层的致密度一一对应相同。

9、可选的，第一至第m层第一支撑层的厚度与第一至第m层第二支撑层的厚度一一对应相同。

10、可选的，第m层第一支撑层的厚度大于第一至第m-1层第一支撑层的厚度，第m层第二支撑层的厚度大于第一至第m-1层第二支撑层的厚度。

11、可选的，第m层第二支撑层与第m层第一支撑层接触，所述通孔的中间部位于第m层第二支撑层和第m层第一支撑层中。

12、可选的，所述通孔的两端部分别位于第一至第m-1层第一支撑层中和第一至第m-1层第二支撑层中。

13、可选的，执行所述干法刻蚀工艺和所述湿法刻蚀工艺的步骤包括：

14、形成图形化的掩模层位于所述第二支撑结构上；

15、执行干法刻蚀工艺，以所述图形化的掩模层为掩模依次刻蚀所述第二支撑结构和所述第一支撑结构形成所述通孔；

16、执行湿法刻蚀工艺，以所述图形化的掩模层为掩模刻蚀所述通孔的侧壁；

17、去除所述图形化的掩模层。

18、可选的，所述第一支撑层和所述第二支撑层的材质相同。

19、可选的，所述第一支撑层和所述第二支撑层的材质包括氧化硅，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀剂包括氢氟酸。

20、本发明还提供了一种半导体器件，包括：

21、基底，所述基底上形成有由下至上依次堆叠的第一振膜、第一支撑结构、背极板、第二支撑结构和第二振膜，其中所述第一支撑结构包括由下至上依次堆叠的第一至第m层第一支撑层，所述第二支撑结构包括由上至下依次堆叠的第一至第m层第二支撑层，第一至第m层第一支撑层和第一至第m层第二支撑层的致密度均递增，m为大于或等于3的整数；

22、支撑柱，连接所述第一振膜和所述第二振膜，所述支撑柱的两端部的侧壁倾斜以及所述支撑柱的中间部的侧壁垂直，且所述支撑柱的两端部的宽度均大于所述支撑柱的中间部的宽度。

23、在本发明提供的半导体器件及其制备方法中，提供基底，基底上形成有由下至上依次堆叠的第一振膜、第一支撑结构、背极板和第二支撑结构，其中第一支撑结构包括由下至上依次堆叠的第一至第m层第一支撑层，第二支撑结构包括由上至下依次堆叠的第一至第m层第二支撑层，第一至第m层第一支撑层和第一至第m层第二支撑层的致密度均递增，m为大于或等于3的整数，背极板具有通口，第二支撑结构还填充通口且与第一支撑结构接触；执行干法刻蚀工艺，刻蚀第二支撑结构和第一支撑结构形成侧壁垂直的通孔，且通孔穿过通口且暴露出第一振膜；执行湿法刻蚀工艺，刻蚀通孔的侧壁使得通孔的两端部的侧壁倾斜以及通孔的中间部的侧壁垂直，且通孔的两端部的宽度均大于通孔的中间部的宽度；形成支撑材料层填充于通孔内以形成支撑柱；以及，形成第二振膜位于第二支撑结构和支撑柱上。本发明通过设置第一支撑结构和第二支撑结构，第一至第m层第一支撑层和第一至第m层第二支撑层的致密度均递增，结合干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺，使得通孔的两端部的侧壁倾斜以及通孔的中间部的侧壁垂直，且通孔的两端部的宽度均大于通孔的中间部的宽度，在通孔内填充支撑材料层形成支撑柱后，实现支撑柱的两端部的侧壁倾斜以及支撑柱的中间部的侧壁垂直，且支撑柱的两端部的宽度均大于支撑柱的中间部的宽度，利于改善器件的应力集中现象，并提高支撑柱的支撑强度，以提高器件的可靠性。

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，第一至第m层第一支撑层的致密度与第一至第m层第二支撑层的致密度一一对应相同。

3.如权利要求2所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，第一至第m层第一支撑层的厚度与第一至第m层第二支撑层的厚度一一对应相同。

4.如权利要求3所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，第m层第一支撑层的厚度大于第一至第m-1层第一支撑层的厚度，第m层第二支撑层的厚度大于第一至第m-1层第二支撑层的厚度。

5.如权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，第m层第二支撑层与第m层第一支撑层接触，所述通孔的中间部位于第m层第二支撑层和第m层第一支撑层中。

6.如权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述通孔的两端部分别位于第一至第m-1层第一支撑层中和第一至第m-1层第二支撑层中。

7.如权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，执行所述干法刻蚀工艺和所述湿法刻蚀工艺的步骤包括：

8.如权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述第一支撑层和所述第二支撑层的材质相同。

9.如权利要求8所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述第一支撑层和所述第二支撑层的材质包括氧化硅，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀剂包括氢氟酸。

10.一种半导体器件，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供了一种半导体器件及其制备方法，包括：提供基底，基底上形成有由下至上依次堆叠的第一振膜、第一支撑结构、背极板和第二支撑结构，其中第一支撑结构包括由下至上依次堆叠的第一至第M层第一支撑层，第二支撑结构包括由上至下依次堆叠的第一至第M层第二支撑层；执行干法刻蚀工艺，刻蚀第二支撑结构和第一支撑结构形成侧壁垂直的通孔；执行湿法刻蚀工艺，刻蚀通孔的侧壁使得通孔的两端部的侧壁倾斜以及通孔的中间部的侧壁垂直，且通孔的两端部的宽度均大于通孔的中间部的宽度；形成支撑材料层填充于通孔内以形成支撑柱。本发明能够改善器件的应力集中现象，提高器件的可靠性。技术研发人员：鲁列微,徐泽洋受保护的技术使用者：芯联集成电路制造股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18