半导体器件与其制作方法技术

本申请提供了一种半导体器件与其制作方法。该制作方法包括：提供第一待键合结构，第一待键合结构包括具有凹槽的第一衬底，第一衬底的材料包括碳化硅；提供第二待键合结构，第二待键合结构包括依次叠置设置的第二衬底、感应层和形变层，感应层的材料包括基体材料和N型或P型的掺杂杂质；将第一待键合结构和第二待键合结构键合，使得形变层的远离感应层的表面与凹槽两侧的第一衬底的表面接触，且形变层和凹槽形成感应空腔；去除第二衬底。该制作方法形成的半导体器件能够在高温等极端恶劣的环境下实现精准测量。

Semiconductor devices and their fabrication methods

【技术实现步骤摘要】
半导体器件与其制作方法
本申请涉及半导体领域，具体而言，涉及一种半导体器件与其制作方法。
技术介绍
压力是仅次于温度的第二大需要测量的物理量，压力传感器是目前广泛应用的一类传感器，随着现代工业技术的进一步发展，在石油化工、航空航天和军事等领域应用的高温压力传感器对我国工业发展至关重要。虽然，传统的硅基电容型压力传感器已在现代工业中取得了极其广泛的应用，但是硅材料的固有物理化学特性的限制，例如易腐蚀性、低的热机械稳定性(500℃时开始丧失机械可靠性)和相对较窄的禁带宽度(硅基PN结在200℃时开始劣化)等，使传统的硅基传感技术无法完成极端恶劣环境下实时精准探测的要求。在
技术介绍
部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的
技术介绍
的理解，因此，
技术介绍
中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种半导体器件与其制作方法，以解决现有技术中的传感器无法在高温等极端恶劣的环境下实现精准测量的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种半导体器件的制作方法，该制作方法包括：提供第一待键合结构，上述第一待键合结构包括具有凹槽的第一衬底，上述第一衬底的材料包括碳化硅；提供第二待键合结构，上述第二待键合结构包括依次叠置设置的第二衬底、感应层和形变层，上述感应层的材料包括基体材料和N型或P型的掺杂杂质；将上述第一待键合结构和上述第二待键合结构键合，使得上述形变层的远离上述感应层的表面与上述凹槽两侧的上述第一衬底的表面接触，且上述形变层和上述凹槽形成感应空腔；去除上述第二衬底。进一步地，上述提供上述第二待键合结构的过程包括：在预形变层的表面上设置感应层；提供第二衬底；将上述第二衬底和设置有上述感应层的上述预形变层进行键合，使得上述感应层的远离上述预形变层的表面和上述第二衬底的表面接触；减薄上述预形变层；对减薄后的上述预形变层进行化学机械抛光，形成形变层。进一步地，在上述预形变层的表面上设置感应层前，上述提供上述第二待键合结构的过程还包括：在预形变层的表面上设置掺杂层，上述感应层设置在上述掺杂层的远离上述预形变层的表面上，上述掺杂层和上述感应层之间形成PN结。进一步地，在去除上述第二衬底后，上述制作方法还包括：对上述感应层进行刻蚀，形成多个间隔设置的感应部；在各上述感应部的裸露表面和各上述感应部两侧的上述形变层的表面上设置绝缘材料；对上述绝缘材料进行刻蚀，形成具有多个通孔的绝缘层，上述通孔一一对应地使上述感应部的部分表面裸露；至少在各上述通孔中设置电极材料且使得上述电极材料与上述感应层接触，形成多个间隔的电极部。进一步地，上述感应层的掺杂杂质为N型杂质，上述掺杂层的掺杂杂质为P型杂质，上述感应层的掺杂浓度大于1020/cm3，上述掺杂层的掺杂浓度大于1018/cm3。进一步地，上述掺杂层的材料包括碳化硅，上述形变层的材料和上述基体材料均包括碳化硅。进一步地，上述凹槽的深度在5～50μm之间，上述形变层的厚度在5～50μm。根据本申请的另一方面，提供了一种半导体器件，该半导体器件包括：具有凹槽的第一衬底，上述第一衬底的材料包括碳化硅；形变层，位于上述衬底的表面上，且上述形变层和上述凹槽形成感应空腔；感应层，位于上述形变层的远离上述第一衬底的表面上，上述感应层的材料包括基体材料和N型或P型的掺杂杂质。进一步地，上述感应层包括多个间隔设置的感应部，上述半导体器件还包括：绝缘层，位于各上述感应部的裸露表面和各上述感应部两侧的上述形变层的表面上，且上述绝缘层具有多个通孔，上述通孔一一对应地与上述感应部抵接；多个间隔设置的电极部，各上述电极部的至少部分位于一个上述通孔中，且上述电极部与上述感应部一一对应地接触。进一步地，上述半导体器件还包括：掺杂层，位于上述形变层和上述感应层之间，上述掺杂层和上述感应层形成PN结。应用本申请的技术方案，上述制作方法形成的半导体器件中，第一衬底的材料包括碳化硅，由于碳化硅材料具有宽禁带、高的热机械稳定性和耐腐蚀性特性，能适应高温高压强腐蚀等极端恶劣环境，因此，采用该材料形成的半导体器件能够在高温等极端恶劣的环境下实现精准测量；并且，该制作方法中采用键合的方式形成半导体器件，只需要在衬底的正面刻蚀形成合适深度的凹槽，无需从背面刻蚀衬底，形成感应空腔，避免了刻蚀较厚的衬底材料导致的器件的制作效率较低的问题；并且，由于采用键合的方式，可以根据实际的需要设置厚度合适的形变层，即该形变层可以较薄，当该半导体器件为压力传感器时，可以实现小量程的测量。上述的制作方法简单，键合强度几乎可以达到体材料强度，所以可以制作得到绝压大量程All-SiC压力传感器。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1至图10示出了本申请的一种实施例中的半导体器件的制作过程的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、第一待键合结构；11、第一衬底；110、凹槽；12、第一预衬底；20、第二待键合结构；21、形变层；210、预形变层；22、掺杂层；230、感应部；23、感应层；24、第二衬底；30、绝缘层；300、绝缘材料；31、通孔；40、电极部。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中的传感器无法在高温等极端恶劣的环境下实现精准测量，为了解决如上的问题，本申请提出了一种半导体器件与其制作方法。本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种半导体器件的制作方法，该制作方法包括：提供第一待键合结构10，上述第一待键合结构10包括具有凹槽110的第一衬底11，如图2所示，上述第一衬底11的材料包括碳化硅；提供第二待键合结构20，如图4所示，上述第二待键合结构20包括依次叠置设置的第二衬底24、感应层23和形变层21，上述感应层23的材料包括基体材料和N型或P型的掺杂杂质；将上述第一待键合结构10和上述第二待键合结构20键合，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：/n提供第一待键合结构，所述第一待键合结构包括具有凹槽的第一衬底，所述第一衬底的材料包括碳化硅；/n提供第二待键合结构，所述第二待键合结构包括依次叠置设置的第二衬底、感应层和形变层，所述感应层的材料包括基体材料和N型或P型的掺杂杂质；/n将所述第一待键合结构和所述第二待键合结构键合，使得所述形变层的远离所述感应层的表面与所述凹槽两侧的所述第一衬底的表面接触，且所述形变层和所述凹槽形成感应空腔；/n去除所述第二衬底。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
提供第一待键合结构，所述第一待键合结构包括具有凹槽的第一衬底，所述第一衬底的材料包括碳化硅；
提供第二待键合结构，所述第二待键合结构包括依次叠置设置的第二衬底、感应层和形变层，所述感应层的材料包括基体材料和N型或P型的掺杂杂质；
将所述第一待键合结构和所述第二待键合结构键合，使得所述形变层的远离所述感应层的表面与所述凹槽两侧的所述第一衬底的表面接触，且所述形变层和所述凹槽形成感应空腔；
去除所述第二衬底。


2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述提供所述第二待键合结构的过程包括：
在预形变层的表面上设置感应层；
提供第二衬底；
将所述第二衬底和设置有所述感应层的所述预形变层进行键合，使得所述感应层的远离所述预形变层的表面和所述第二衬底的表面接触；
减薄所述预形变层；
对减薄后的所述预形变层进行化学机械抛光，形成形变层。


3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，在所述预形变层的表面上设置感应层前，所述提供所述第二待键合结构的过程还包括：
在预形变层的表面上设置掺杂层，所述感应层设置在所述掺杂层的远离所述预形变层的表面上，所述掺杂层和所述感应层之间形成PN结。


4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在去除所述第二衬底后，所述制作方法还包括：
对所述感应层进行刻蚀，形成多个间隔设置的感应部；
在各所述感应部的裸露表面和各所述感应部两侧的所述形变层的表面上设置绝缘材料；
对所述绝缘材料进行刻蚀，形成具有多个通孔的绝缘层，所述通孔一一对应地使所述感应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英辉，尚海平，王玮冰，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11