半导体器件结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种半导体器件结构，包括：N型掺杂的硅衬底；形成于所述硅衬底正面内的空腔；形成于所述硅衬底正面上的单晶硅层；形成于所述单晶硅层中并暴露所述空腔的通孔。本实用新型专利技术使用单一的N型掺杂的硅衬底形成空腔结构，工艺简单，成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种半导体器件结构。
技术介绍
MEMS(Micro Electromechanical System，即微电子机械系统)是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。MEMS技术的发展开辟了一个全新的
和产业，采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。MEMS市场的主导产品是压力传感器、加速度计、微陀螺仪和硬盘驱动头等。对于MEMS压力传感器制作工艺而言，形成空腔和悬浮膜是关键步骤。目前通常是采用硅-玻璃或者硅-硅键合方式形成空腔与支撑结构。然而，传统的方法往往是从硅片背面腐蚀减薄硅片来加工压力膜片，由于硅片厚度不可能一致，并且KOH等与CMOS工艺不兼容的湿法刻蚀方法速率不能做到各处相同，加工后的膜厚均匀性是非常棘手的工艺难题，该种膜厚的不均现象将导致压力传感器的灵敏度和成品率等很难提高，并且制造成本高，工艺复杂。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种半导体器件结构，以解决现有的技术问题。本技术提供的半导体器件结构，包括:N型掺杂的硅衬底；形成于所述硅衬底正面内的空腔；形成于所述硅衬底正面上的单晶硅层；形成于所述单晶硅层中并暴露所述空腔的通孔。可选的，在所述的半导体器件结构中，还包括形成于所述单晶硅层上并封闭所述空腔的膜层。可选的，在所述的半导体器件结构中，所述硅衬底为N型轻掺杂。所述硅衬底的掺杂浓度小于118Cnf3。可选的，在所述的半导体器件结构中，所述通孔的横截面形状是矩形，所述通孔的纵截面形状是矩形或倒梯形。在本技术提供的半导体器件结构中，包括:N型掺杂的硅衬底;形成于所述硅衬底正面内的空腔;形成于所述硅衬底正面上的单晶硅层;形成于所述单晶硅层中并暴露所述空腔的通孔。本技术使用单一的N型掺杂的硅衬底形成空腔结构，工艺简单，成本较低。【附图说明】为了更好的说明本技术的内容，以下结合附图对实施例做简单的说明。附图是本技术的理想化实施例的示意图，为了清楚表示，放大了层和区域的厚度，但作为示意图不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系。本技术所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状。图中的表示是示意性的，不应该被认为限制本技术的范围。其中:图1a?Ig为本技术实施例一中空腔薄膜形成过程中的剖面示意图；图2a?2h为本技术实施例二中空腔薄膜形成过程中的剖面示意图；图3a至图3c为本技术实施例一或二中多孔硅层局部放大的剖面示意图；图4为本技术空腔形成方法的流程示意图。【具体实施方式】本技术提出一种半导体器件结构，包括:N型掺杂的硅衬底；形成于所述硅衬底正面内的空腔；形成于所述硅衬底正面上的单晶硅层；以及形成于所述单晶硅层中并暴露所述空腔的通孔。本技术提出一种空腔形成方法，如图4所示，包括如下步骤:步骤SI:提供一N型掺杂的硅衬底；步骤S2:在所述硅衬底正面的预定区域注入N型杂质离子以形成N型掺杂区域；步骤S3:将所述硅衬底正面的N型掺杂区域转换为多孔硅层；步骤S4:在所述硅衬底的正面外延生长单晶硅层；步骤S5:在所述单晶硅层中形成暴露所述多孔硅层的通孔；步骤S6:去除所述多孔硅层以形成空腔；步骤S7:在所述单晶硅层上形成膜层以封闭所述空腔。下面结合剖面图对本技术提出的半导体器件结构的空腔的形成方法作进一步详细说明。实施例一参考图1a所示，提供一 N型掺杂的硅衬底100。该硅衬底100例如是晶向为〈100〉的硅衬底，利于形成质量较佳的单晶硅层。该N型掺杂的硅衬底100优选为轻掺杂(N-)衬底，掺杂浓度例如小于1018cm—3，但并不限于此。参考图1b所示，在所述硅衬底100正面的预定区域注入N型杂质离子，再通过退火工艺，形成N型重掺杂(N+)掺杂区域101，所述N型杂质离子例如是磷离子，退火温度例如是900?1100°C，优选为1000°C，退火时间例如是40?60分钟，优选为50分钟，该N+掺杂区域101的掺杂浓度优选大于1019cm—3。本实施例中，在硅衬底100正面的局部区域注入N型杂质离子的同时，还在硅衬底100整个背面区域注入N型杂质离子，并通过退火工艺，在硅衬底100背面形成N+掺杂区域102，该N+掺杂区域102作为后续电化学腐蚀工艺的电极。可以理解的是，也可不在硅衬底100背面形成该N+掺杂区域102，而是通过溅射等方式在硅衬底100背面形成金或铂等金属层，同样可作为后续电化学腐蚀工艺的电极。应当理解的是，所述轻掺杂(N-)的硅衬底是指相对于所述重掺杂(N+)区域101、102的掺杂浓度较低，此处的“轻掺杂”与“重掺杂”仅是二者比较的结果，而并非是用以限定硅衬底100和N+掺杂区域101、102的具体掺杂浓度。参考图1c所示，通过电化学腐蚀工艺将硅衬底100正面的N+掺杂区域101转换为多孔硅层103。较佳的，所述多孔硅层103为中孔硅，孔隙率在10%-70%之间，如此有利于避免多孔硅层崩塌。可通过调控电化学腐蚀所用的腐蚀液浓度、电流大小等制备不同孔隙率的多孔硅层。优选的，采用氢氟酸(HF)与乙醇(C2H5OH)的混合溶液进行电化学腐蚀，氢氟酸(HF)与乙醇(C2H5OH)体积比范围为1:1O?2:1，体积比优选为1:1。当然，形成所述多孔硅层103的溶液还可以是氢氟酸和甲醇、氢氟酸和丙醇、氢氟酸和异丙醇等。该多孔硅层103的典型厚度为5μηι?15μηι，但并不限于此。参考图1d所示，通过外延的方式在硅衬底100的正面生长单晶硅层104，所述单晶娃层104的典型厚度为0.5μηι?ΙΟμπι，但并不限于此。图3a至图3c所示为多孔硅层局部放大结构的剖面示意图。优选方案中，在硅衬底100正面生长单晶硅层104之前，如图3a所示，先在所述多孔硅层103表面形成二氧化硅层103-1，例如，可在300?500°C的干氧条件下热生长该二氧化硅层103-1 ；然后，如图3b所示，去除多孔硅层103表面的二氧化硅层103-1，暴露出硅表面;最后，如图3c所示，将所述硅衬底100送入外延炉中进行氢气(H2)退火及外延生长该单晶当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件结构，其特征在于，包括：N型掺杂的硅衬底；形成于所述硅衬底正面内的空腔；形成于所述硅衬底正面上的单晶硅层；形成于所述单晶硅层中并暴露所述空腔的通孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：季锋，闻永祥，刘琛，孙伟，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，杭州士兰集成电路有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33