半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体装置及其制造方法，涉及半导体技术领域。该制造方法包括：在半导体衬底上形成第一半导体层；在该第一半导体层上形成第一绝缘物层；在该第一绝缘物层上形成图案化的第二半导体层，其中该第二半导体层的实际厚度大于该第二半导体层的目标厚度，该第二半导体层露出第一绝缘物层的一部分；在该第一绝缘物层的被露出的部分上且在该第二半导体层的侧面上形成用作间隔物的第二绝缘物层；以及对第二半导体层执行刻蚀以将该第二半导体层减薄到目标厚度并去除第二绝缘物层。本发明专利技术可以消除在后续去除第一绝缘物层的过程中对间隔物的毛细刻蚀作用的发生。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种半导体装置及其制造方法。
技术介绍
在MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)领域中，有一部分产品，为了实现MEMS器件功能，在晶片(Wafer)表面生长了多种材料和不同厚度的薄膜，在图形化的过程中，刻蚀高低不同台阶的薄膜时,为了形成一定的形貌，界面处的氧化硅会留下来形成间隔物(spacer)，例如如图1A。图1A所示的结构包括：第一多晶硅层101、位于第一多晶硅层101上的第一二氧化硅层102、在第一二氧化硅层102上的第二多晶硅层103和在第二多晶硅层103侧面的间隔物(该间隔物材料为二氧化硅)104、以及覆盖在这些多层薄膜上的氮化硅层105。图1B是示意性地示出了图1A中的结构部分沿着线A-A’截取的部分结构的横截面示意图。为了描述的方便，图1B中没有示出氮化硅层105。第二多晶硅层103包括主要芯片(mainchip)区域1031和棒状区域1032。图1A所示结构的横截面图实际上是主要芯片区域1031部分的横截面示意图(即图1B中的虚线方框部分所示，其中未示出氮化硅层105)。在形成空腔的过程中，利用BOE(BufferedOxideEtch，缓冲氧化物刻蚀)工艺刻蚀主要芯片区域1031的第一二氧化硅层(该第一二氧化硅层作为缓冲氧化物(bufferoxide))102，但是主要芯片区域1031边界上的间隔物104(如图1B中所示)刻蚀的非常厉害，这是因为该间隔物很细(可以称为毛细二氧化硅)，在BOE过程中，由于毛细作用，间隔物区域附近的二氧化硅被刻蚀的非常快，远超过正常的刻蚀速率，造成很多应该留下来的二氧化硅被刻蚀，使得被刻蚀区域不可控制，如图1C所示。毛细的二氧化硅(即间隔物104)刻蚀过快，造成毛细二氧化硅区域附近被掏空，在震动时或者受到压力时，器件容易裂开失效。图1B中三角形虚线区域即是不希望受到BOE影响的区域。针对上面的问题，现有技术中存在两种解决方法，分别如下：第一种方法是把原来的毛细二氧化硅(即间隔物104)经过退火处理(Anneal)来增加二氧化硅的密度。虽然BOE工艺对这种二氧化硅的刻蚀速率变低，BOE影响区域可以缩小，但是还不足以提高可靠性。第二种方法是把原来的毛细二氧化硅换成氮化硅，但是毛细的氮化硅不能被BOE刻蚀干净，掉在器件上形成剥落(peeling)缺陷。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。本专利技术一个实施例的目的之一是：提供一种半导体装置的制造方法。本专利技术一个实施例的目的之一是：提供一种半导体装置。本专利技术可以消除对间隔物的毛细刻蚀作用的发生。根据本专利技术的第一方面，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：在半导体衬底上形成第一半导体层；在所述第一半导体层上形成第一绝缘物层；在所述第一绝缘物层上形成图案化的第二半导体层，其中所述第二半导体层的实际厚度大于所述第二半导体层的目标厚度，所述第二半导体层露出所述第一绝缘物层的一部分；在所述第一绝缘物层的被露出的所述部分上且在所述第二半导体层的侧面上形成用作间隔物的第二绝缘物层；以及对所述第二半导体层执行刻蚀以将所述第二半导体层减薄到所述目标厚度并去除所述第二绝缘物层。在一个实施例中，在形成所述第二半导体层的步骤中，所述第二半导体层的实际厚度比所述第二半导体层的目标厚度大30％至50％。在一个实施例中，在形成所述第二半导体层的步骤中，所述第二半导体层的实际厚度为0.45μm至0.6μm，所述第二半导体层的目标厚度为0.3μm至0.4μm。在一个实施例中，所述第一半导体层和所述第二半导体层的材料分别包括多晶硅；所述第一绝缘物层和所述第二绝缘物层的材料分别包括二氧化硅。在一个实施例中，在所述第一绝缘物层上形成图案化的第二半导体层的步骤包括：在所述第一绝缘物层上形成第二半导体层；以及对所述第二半导体层执行图案化以露出所述第一绝缘物层的一部分。在一个实施例中，在对所述第二半导体层执行图案化的步骤中，所露出的所述第一绝缘物层的一部分为所述第一绝缘物层的边缘部分；其中，所述第一半导体层、所述第一绝缘物层和所述第二半导体层形成台阶形状。在一个实施例中，在对所述第二半导体层执行图案化的步骤中，还形成了穿过所述第二半导体层到所述第一绝缘物层的第一通孔。在一个实施例中，在对所述第二半导体层执行刻蚀的步骤中，所述刻蚀还使得所述第二半导体层的边缘圆角化，以及使得所述第一绝缘物层的至少一部分边缘圆角化。在一个实施例中，在对所述第二半导体层执行刻蚀的步骤中，所述刻蚀还使得所述第一半导体层的边缘圆角化。在一个实施例中，所述方法还包括：在所述第一半导体层、所述第一绝缘物层以及所述第二半导体层上形成覆盖层，所述覆盖层的材料不同于所述第一绝缘物层的材料。在一个实施例中，所述覆盖层的材料包括氮化硅。在一个实施例中，所述方法还包括：对所述覆盖层执行刻蚀以形成露出所述第一半导体层的一部分的第一凹陷、露出所述第二半导体层的一部分的第二凹陷、以及与所述第一通孔相对准的第二通孔，其中，所述第一通孔与所述第二通孔一起作为穿过所述覆盖层和所述第二半导体层到所述第一绝缘物层的通孔。在一个实施例中，所述方法还包括：在所述第一凹陷的至少底部上形成第一接触层；以及在所述第二凹陷的底部和侧壁上形成第二接触层，其中所述第二接触层延展到所述覆盖层的上表面上。在一个实施例中，所述第一接触层和所述第二接触层的材料分别包括：铝、铜或钨。在一个实施例中，所述方法还包括：对所述半导体衬底执行刻蚀以形成第三凹陷，所述第三凹陷在底部露出所述第一半导体层的下表面的一部分。在一个实施例中，所述方法还包括：去除所述第一绝缘物层以形成由所述第一半导体层、所述第二半导体层和所述覆盖层构成的空腔。根据本专利技术的第二方面，提供了一种半导体装置，包括：半导体衬底；在所述半导体衬底上的第一半导体层，其中所述半导体衬底露出所述第一半导体层的下表面的一部分；在所述第一半导体层上的覆盖层；以及在所述覆盖层下表面上的第二半导体层，其中所述第二半导体层的侧面与所述覆盖层基本全接触，所述第一半导体层、所述第二半导体层和所述覆盖层构成空腔；其中，所述覆盖层和所述第二半导体层形成有穿过所述覆盖层和所述第二半导体层到所述空腔的通孔。在一个实施例中，所述通孔包括穿过所述第二半导体层的第一通孔和穿过所述覆盖层的第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔相对准。在一个实施例中，所述第一半导体层和所述第二半导体层的材料分别包括多晶硅；所述覆盖层的材料包括氮化硅。在一个实施例中，所述覆盖层形成有露出所述第一半导体层的一部分的第一凹陷和露出所述第二半导体层的一部分的第二凹陷。在一个实施例中，所述半导体装置还包括：在所述第一凹陷的至少底部上的第一接触层；以及在所述第二凹陷的底部和侧壁上的第二接触层，其中所述第二接触层延展到所述覆盖层的上表面上。在一个实施例中，所述第一接触层和所述第二接触层的材料分别包括：铝、铜或钨。在一个实施例中，所述半导体衬底形成有第三凹陷，所述第三凹陷在底部露出所述第一半导体层的下表面的一部分。通过本专利技术实施例的制造方法，在形成覆盖层之前去除用作间隔物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：在半导体衬底上形成第一半导体层；在所述第一半导体层上形成第一绝缘物层；在所述第一绝缘物层上形成图案化的第二半导体层，其中所述第二半导体层的实际厚度大于所述第二半导体层的目标厚度，所述第二半导体层露出所述第一绝缘物层的一部分；在所述第一绝缘物层的被露出的所述部分上且在所述第二半导体层的侧面上形成用作间隔物的第二绝缘物层；以及对所述第二半导体层执行刻蚀以将所述第二半导体层减薄到所述目标厚度并去除所述第二绝缘物层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：在半导体衬底上形成第一半导体层；在所述第一半导体层上形成第一绝缘物层；在所述第一绝缘物层上形成图案化的第二半导体层，其中所述第二半导体层的实际厚度大于所述第二半导体层的目标厚度，所述第二半导体层露出所述第一绝缘物层的一部分；在所述第一绝缘物层的被露出的所述部分上且在所述第二半导体层的侧面上形成用作间隔物的第二绝缘物层；以及对所述第二半导体层执行刻蚀以将所述第二半导体层减薄到所述目标厚度并去除所述第二绝缘物层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述第二半导体层的步骤中，所述第二半导体层的实际厚度比所述第二半导体层的目标厚度大30％至50％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在形成所述第二半导体层的步骤中，所述第二半导体层的实际厚度为0.45μm至0.6μm，所述第二半导体层的目标厚度为0.3μm至0.4μm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一半导体层和所述第二半导体层的材料分别包括多晶硅；所述第一绝缘物层和所述第二绝缘物层的材料分别包括二氧化硅。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一绝缘物层上形成图案化的第二半导体层的步骤包括：在所述第一绝缘物层上形成第二半导体层；以及对所述第二半导体层执行图案化以露出所述第一绝缘物层的一部分。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在对所述第二半导体层执行图案化的步骤中，所露出的所述第一绝缘物层的一部分为所述第一绝缘物层的边缘部分；其中，所述第一半导体层、所述第一绝缘物层和所述第二半导体层形成台阶形状。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在对所述第二半导体层执行图案化的步骤中，还形成了穿过所述第二半导体层到所述第一绝缘物层的第一通孔。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述第二半导体层执行刻蚀的步骤中，所述刻蚀还使得所述第二半导体层的边缘圆角化，以及使得所述第一绝缘物层的至少一部分边缘圆角化。9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，在对所述第二半导体层执行刻蚀的步骤中，所述刻蚀还使得所述第一半导体层的边缘圆角化。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：在所述第一半导体层、所述第一绝缘物层以及所述第二半导体层上形成覆盖层，所述覆盖层的材料不同于所述第一绝缘物层的材料。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述覆盖层的材料包括氮化硅。12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贤超，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11