專利名稱：半導體器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造工藝，尤其涉及一種半導體器件的制作方法。
背景技術：
隨著半導體和微電子技術的發(fā)展，微機電系統(tǒng)(Microelectromechanicalsystems, MEMS)技術作為一種新興的細微加工技術也隨之發(fā)展起來。舉例來說，在發(fā)光二極管(LED)芯片封裝領域，采用MEMS技術來封裝LED 芯片不但可以縮小封裝尺寸、降低生產(chǎn)成本，還可以提高LED芯片的發(fā)光效率、降低熱阻等。圖I為用于封裝LED芯片的半導體器件結構。如圖I所示，襯底包括位于A區(qū)域的襯底IOlA和位于B區(qū)域的襯底101B。襯底IOlA中形成有開口面向襯底IOlA的正面的第一凹槽104和開口面向襯底IOlA的背面的第二凹槽105。第一凹槽104用作封裝LED芯片的反射腔，并且在第一凹槽104的表面形成有反射層106。第二凹槽105用作容納LED芯片布線的腔室。襯底IOlB的正面形成有靜電放電(ESD)保護二極管，以對LED芯片進行防靜電放電保護?，F(xiàn)有的ESD保護二極管的制作方法為首先采用離子注入方法對整個襯底IOlB摻雜N型或P型離子；然后采用離子注入方法在襯底IOlB中的摻雜區(qū)102摻雜P型或N型離子，以形成二極管；最后在摻雜區(qū)102表面的正上方形成接觸孔103。為了縮短MEMS器件的上市周期，降低生產(chǎn)成本，MEMS技術應當盡量利用目前已經(jīng)非常成熟的CMOS工藝的生產(chǎn)設備。然而，包括上述用于封裝LED的MEMS器件的大部分MEMS器件均為采用較薄的晶片(通常小于500Lim)形成的純結構器件。在形成MEMS器件過程中通常使用KOH溶液對晶片進行刻蝕，并且MEMS器件的制作過程還包括Au或其它金屬工藝。由于MEMS器件的上述工藝特點在使用CMOS工藝的生產(chǎn)設備時會帶來以下問題第一，KOH溶液中的K+會對熱處理設備和離子注入設備等產(chǎn)生污染，當使用上述設備制作ESD保護二極管或其它器件時將會導致它們失效；第二，為了使MEMS器件具有良好的性能，在其制作過程中需多次進行熱處理，但是由于ESD保護二極管是采用兩步離子注入工藝完成的，因此熱處理會對ESD保護二極管產(chǎn)生影響；第三，由于MEMS器件需形成在較薄的晶片上，而現(xiàn)有的用于CMOS器件的離子注入設備無法處理小于500 pm的晶片。鑒于上述問題，現(xiàn)有的方法通常是分別制作MEMS器件和ESD保護二極管，然后將兩者焊接在一起。結合圖1，分別在襯底IOlA和IOlB中形成MEMS器件和ESD保護二極管，然后將襯底IOlA和IOlB焊接在一起?？梢钥闯?，現(xiàn)有的方法工藝繁瑣，且不利于縮小半導體器件尺寸。因此，需要一種半導體器件的制作方法，以解決現(xiàn)有技術中存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術中利用CMOS工藝的生產(chǎn)設備制作MEMS器件時帶來的問題，本發(fā)明提出了一種制作半導體器件的方法，包括提供均勻地摻雜有第一摻雜劑的半導體襯底，所述半導體襯底包括用于形成MEMS器件的第一區(qū)域和用于形成二極管的第二區(qū)域；在所述第二區(qū)域的部分中摻雜與第一摻雜劑具有相反導電類型的第二摻雜劑，以形成所述二極管；對所述半導體襯底進行減薄；以及在所述第一區(qū)域中形成所述MEMS器件。優(yōu)選地，所述第一摻雜劑為P型摻雜劑。優(yōu)選地，采用離子注入的方法將所述第二摻雜劑摻雜到所述第二區(qū)域的部分中。優(yōu)選地，從所述半導體襯底的正面將所述第二摻雜劑摻雜到所述第二區(qū)域的部分中。優(yōu)選地，從所述半導體襯底的背面對所述半導體襯底進行減薄。優(yōu)選地，所述半導體襯底的厚度為650-750 Lliii。
優(yōu)選地，在所述第一區(qū)域內(nèi)所述半導體襯底中形成有開口面向所述半導體襯底的正面的第一凹槽和開口面向所述半導體襯底的背面的第二凹槽，其中，所述第一凹槽用作封裝LED芯片的反射腔，且所述第二凹槽用作容納LED芯片布線的腔室。優(yōu)選地，在所述第一凹槽的內(nèi)表面上形成有反射層。優(yōu)選地，所述二極管為靜電放電保護二極管。優(yōu)選地，所述半導體襯底的材料為硅。根據(jù)本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點第一，由于在制作MEMS器件之前完成二極管的制作，因此可以避免使用被K+污染的熱處理設備和離子注入設備等來制作二極管或其它器件，進而保證二極管或其它器件的可靠性；第二，由于將第一摻雜劑均勻地摻雜在半導體襯底內(nèi)，因此進行后續(xù)熱處理工藝時第一摻雜劑擴散后仍均勻地分布在半導體襯底中，進而可以有效地避免熱處理工藝對二極管的性能產(chǎn)生影響；第三，使用正常厚度的半導體襯底制作二極管之后對半導體襯底進行減薄，可以充分利用現(xiàn)有的CMOS工藝的生產(chǎn)設備(例如，離子注入設備)，縮短MEMS器件的上市周期。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，
圖I為用于封裝LED芯片的半導體器件結構；
圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式制作半導體器件的工藝流程 圖3A-3D為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式制作半導體器件工藝流程中各步驟所獲得的器件的剖視圖。
具體實施例方式接下來，將結合附圖更加完整地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的實施例。但是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應當解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領域技術人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標記表示相同的元件。應當明白，當元件或層被稱為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或層時，其可以直接地在其它元件或層上、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或層，或者可以存在居間的元件或層。相反，當元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或層時，則不存在居間的元件或層。應當明白，盡管可使用術語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應當被這些術語限制。這些術語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式制作半導體器件的工藝流程圖，圖3A-3D示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式制作半導體器件工藝流程中各步驟所獲得的器件的剖視圖。下面將結合圖2和圖3A-3D來詳細說明本發(fā)明的制作方法。執(zhí)行步驟201，提供均勻地摻雜有第一摻雜劑的半導體襯底，該半導體襯底包括用于形成MEMS器件的第一區(qū)域和用于形成二極管的第二區(qū)域。如圖3A所示，半導體襯底301可以是以下所提到的材料中的至少一種娃、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。優(yōu)選地，當半導體襯底301用于形成封裝LED芯片的半導體器件結構時，半導體襯底301的材料為硅。其原因在于，硅具有良好的導熱性，因此可以降低封裝后的器件的熱阻，從而提高LED芯片的發(fā)光效率和可靠性。半導體襯底301中均勻地摻雜有第一摻雜劑。第一摻雜劑的導電類型可以為N型，也可以為P型。當?shù)谝粨诫s劑為N型時，第一摻雜劑可以為砷(As)和/或磷(P)等；當?shù)谝粨诫s劑為P型時，第一摻雜劑可以為硼(B)和/或銦(In)等。均勻地形成在半導體襯底301內(nèi)的第一摻雜劑用于與隨后在第二區(qū)域的部分中摻雜的第二摻雜劑形成二極管，后文將對第二摻雜劑的摻雜步驟進行詳細描述。半導體襯底301包括第一區(qū)域A和第二區(qū)域B，第一區(qū)域A用于形成MEMS器件，第二區(qū)域B用于形成二極管。圖3A中對于第一區(qū)域A和第二區(qū)域B的劃分方式以及第一區(qū)域A和第二區(qū)域B的尺寸比例僅為示范性的，因此并不構成對本發(fā)明的限制。本領域的技術人員可以根據(jù)不同的生產(chǎn)目的合理劃分第一區(qū)域A和第二區(qū)域B。該步驟可以選擇具有普通厚度的半導體襯底301，例如厚度大約為650-750 Ulll,因此，在隨后的摻雜工藝中可以使用現(xiàn)有的CMOS工藝的生產(chǎn)設備。執(zhí)行步驟202，在第二區(qū)域的部分中摻雜與第一摻雜劑具有相反導電類型的第二摻雜劑，以形成二極管。將第二摻雜劑摻雜到半導體襯底的第二區(qū)域的一部分中可以采用本領域常用的方法或可能使用的其它方法。作為示例，如圖3B所示，在半導體襯底301的表面涂覆光刻膠，并經(jīng)曝光、顯影等工藝在半導體襯底301的表面形成開口圖案位于第二區(qū)域B內(nèi)的光刻膠層302。然后以光刻膠層302為掩膜對半導體襯底301進行離子注入形成摻雜區(qū)303。其中，注入的第二摻雜劑具有與第一摻雜劑相反的導電類型，以形成二極管。優(yōu)選地，第一摻雜劑為P型摻雜劑，第二摻雜劑為N型摻雜劑，其優(yōu)點在于，可以有助于在后續(xù)熱處理過程中抑制第二摻雜劑從摻雜區(qū)303向半導體襯底301的其它區(qū)域擴散,進而避免影響二極管的性能。此外，由于第一摻雜劑在半導體襯底301中均勻地摻雜，在后續(xù)熱處理工藝中，第一摻雜劑擴散后仍均勻地分布在半導體襯底301中，因此可以進一步避免熱處理工藝對二極管的性能產(chǎn)生影響。
本領域的技術人員可以理解，當使用光刻膠層302作為掩膜對半導體襯底301進行離子注入時，第二摻雜劑的摻雜工藝完成后還包括去除光刻膠層302的步驟。執(zhí)行步驟203，對所述半導體襯底進行減薄。如圖3C所示，對半導體襯底301進行減薄，以適應MEMS器件的制作。通?？梢圆捎醚心セ蚩涛g等方法對半導體襯底301進行減薄。優(yōu)選地，當從半導體襯底301的正面將第二摻雜劑摻雜到第二區(qū)域B的部分中時，從半導體襯底301的背面對半導體襯底301進行減薄，以避免破壞摻雜區(qū)303。應當注意，這里所說的半導體襯底的“正面”和“背面”是相對的，并非提供絕對的方向。執(zhí)行步驟204，在第一區(qū)域中形成MEMS器件。根據(jù)不同需要，可以制作不同結構的MEMS器件。在使用MEMS技術封裝LED芯片的領域，MEMS器件可以具有下面所列舉的結構。如圖3D所示，在第一區(qū)域A內(nèi)半導體襯底 301中形成有開口面向半導體襯底301的正面的第一凹槽304和開口面向半導體襯底301的背面的第二凹槽305。其中，第一凹槽304用作封裝LED芯片的反射腔，第二凹槽305用作容納LED芯片布線的腔室。采用根據(jù)該結構的MEMS器件來封裝LED芯片，通過反射腔可以提高LED芯片的發(fā)光效率，通過布線腔室可以縮小封裝尺寸，同時提高器件的散熱特性。優(yōu)選地，在第一凹槽304的內(nèi)表面上形成有反射層306，以進一步提高LED芯片的發(fā)光效率并改善光束性能。此外，為了實現(xiàn)防靜電放電保護，避免靜電放電損壞LED芯片，優(yōu)選地，二極管為靜電放電保護二極管。進一步，根據(jù)本發(fā)明的方法還包括在二極管的正上方形成接觸孔的步驟。如圖3D所示，摻雜區(qū)302表面的正上方形成有接觸孔303，在接觸孔303中形成金屬接觸以將二極管與外部電路或外部器件連接在一起。接觸孔303可以采用本領域常用的方法，例如，在半導體襯底301的表面依次形成介電層和具有圖案的光刻膠層，然后對介電層進行刻蝕等。根據(jù)本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點第一，由于在制作MEMS器件之前完成二極管的制作，因此可以避免使用被K+污染的熱處理設備和離子注入設備等來制作二極管或其它器件，進而保證二極管或其它器件的可靠性；第二，由于將第一摻雜劑均勻地摻雜在半導體襯底內(nèi)，因此進行后續(xù)熱處理工藝時第一摻雜劑擴散后仍均勻地分布在半導體襯底中，進而可以有效地避免熱處理工藝對二極管的性能產(chǎn)生影響；第三，使用正常厚度的半導體襯底制作二極管之后對半導體襯底進行減薄，可以充分利用現(xiàn)有的CMOS工藝的生產(chǎn)設備(例如，離子注入設備)，縮短MEMS器件的上市周期。本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領域技術人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。
權利要求
1.一種制作半導體器件的方法，包括 提供均勻地摻雜有第一摻雜劑的半導體襯底，所述半導體襯底包括用于形成MEMS器件的第一區(qū)域和用于形成二極管的第二區(qū)域； 在所述第二區(qū)域的部分中摻雜與第一摻雜劑具有相反導電類型的第二摻雜劑，以形成所述二極管； 對所述半導體襯底進行減薄；以及 在所述第一區(qū)域中形成所述MEMS器件。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一摻雜劑為P型摻雜劑。
3.如權利要求I所述的方法，其特征在于，采用離子注入的方法將所述第二摻雜劑摻雜到所述第二區(qū)域的部分中。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，從所述半導體襯底的正面將所述第二摻雜劑摻雜到所述第二區(qū)域的部分中。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，從所述半導體襯底的背面對所述半導體襯底進行減薄。
6.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述半導體襯底的厚度為650-750LlIll。
7.如權利要求I所述的方法，其特征在于，在所述第一區(qū)域內(nèi)所述半導體襯底中形成有開口面向所述半導體襯底的正面的第一凹槽和開口面向所述半導體襯底的背面的第二凹槽，其中，所述第一凹槽用作封裝LED芯片的反射腔，且所述第二凹槽用作容納LED芯片布線的腔室。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，在所述第一凹槽的內(nèi)表面上形成有反射層。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述二極管為靜電放電保護二極管。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述半導體襯底的材料為硅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作半導體器件的方法，包括提供均勻地摻雜有第一摻雜劑的半導體襯底，所述半導體襯底包括用于形成MEMS器件的第一區(qū)域和用于形成二極管的第二區(qū)域；在所述第二區(qū)域的部分中摻雜與第一摻雜劑具有相反導電類型的第二摻雜劑，以形成所述二極管；對所述半導體襯底進行減?。灰约霸谒龅谝粎^(qū)域中形成所述MEMS器件。根據(jù)本發(fā)明的方法可以解決制作MEMS器件帶來的K+污染問題，有效地避免熱處理工藝對二極管的性能產(chǎn)生影響，并且還可以充分利用現(xiàn)有的CMOS工藝的生產(chǎn)設備，縮短MEMS器件的上市周期。
文檔編號H01L21/265GK102820385SQ201110152390
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權日2011年6月8日
發(fā)明者謝紅梅, 劉煊杰 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司