專利名稱：半導(dǎo)體制造和具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的領(lǐng)域，并且具體地涉及半導(dǎo)體制造和具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
當(dāng)今在日常生活中對半導(dǎo)體器件的使用越來越多。通常，這樣的半導(dǎo)體器件是通過制造過程中的許多步驟來制造的，其中包括結(jié)構(gòu)化掩模、沉積半導(dǎo)體或非半導(dǎo)體層、蝕刻這些層等等。例如在集成加速度傳感器器件的領(lǐng)域中，為了獲得可移動(dòng)的元件，通常應(yīng)用過程步驟序列，其包括在硅襯底的頂部上沉積并結(jié)構(gòu)化氧化物層。在所結(jié)構(gòu)化的氧化物層的頂部上，沉積Poly-Si (多晶硅)層。在結(jié)構(gòu)化所述多晶硅層之后，通過濕法化學(xué)蝕刻步驟對充當(dāng)犧牲層的所述氧化物層進(jìn)行蝕刻。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，一種方法包括去除半導(dǎo)體襯底的至少第一和第二部分中的半導(dǎo)體材料，從而使得在半導(dǎo)體襯底中在所去除的第一部和第二部之間形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。對所述半導(dǎo)體襯底應(yīng)用遷移過程，從而使得所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一部分在遷移過程之后保留而所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分的半導(dǎo)體材料遷移到其他位置。通過所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分的材料遷移，形成在該結(jié)構(gòu)的保留下來的(remaining)第一部分上方延伸且沒有半導(dǎo)體材料的連續(xù)空間、以及在所述連續(xù)空間上方從第一部延伸到第二部的連續(xù)半導(dǎo)體材料層。在另一個(gè)方面，一種制造器件的方法包括去除半導(dǎo)體襯底中的塊體(bulk)材料，從而使得通過塊體材料的去除而形成延伸到襯底中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的壁上形成保護(hù)層，從而使得該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一部分被所述保護(hù)層覆蓋并且該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分不被所述保護(hù)層覆蓋。隨后對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行處理，從而使得在所述處理之后，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一部分保留并且該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分被去除，其中在所述處理之后，形成在襯底中在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分上方連續(xù)延伸的沒有半導(dǎo)體材料的空間。在另一個(gè)方面，一種器件包括塊體材料的半導(dǎo)體襯底，具有靈活(flexible)元件，所述靈活元件從所述半導(dǎo)體襯底的塊體材料形成。所述器件還具有帶有塊體材料的層、 以及在所述襯底與所述帶有塊體材料的層之間延伸的連續(xù)無材料空間。


圖Ia — Id示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的橫截面示意圖； 圖加一 2c示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的橫截面示意圖3a —池示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的橫截面示意圖； 圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示意性頂視圖；以及
4圖5示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面的詳細(xì)描述解釋了示例性實(shí)施例。該描述不要以限制性意義來理解，而是僅僅為了說明實(shí)施例的一般原理，同時(shí)保護(hù)范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。除非明確地另行說明，否則在圖中所示以及下面所描述的示例性實(shí)施例中，在圖中所示或者這里所描述的功能塊、器件、組件或者其他物理或功能單元之間的任何直接連接或耦合也可以通過間接連接或耦合來實(shí)施。在所描述的實(shí)施例中，器件、元件等等的具體視圖或示意圖(比如橫截面圖、頂視圖、底視圖、三維視圖等等)被示出在一個(gè)或更多圖中以便允許更好地理解這些實(shí)施例。然而要提到的是，這些視圖可能并非按比例繪制。此外，這些視圖可能不是以成比例的方式繪制的以允許更好地理解這些實(shí)施例。因此，要理解的是，特定元件、元件部分或部等等的尺寸可能在圖中提供為相對于其他元件或元件部分更大或更小。此外，要理解的是，除非明確地另行說明，否則在這里所描述的各個(gè)示例性實(shí)施例的特征可以相互組合。在各個(gè)圖中，完全相同的或類似的實(shí)體、模塊、器件等等可以被指定相同的附圖標(biāo)記?，F(xiàn)在參照圖Ia到ld，示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的微機(jī)械器件的制造過程的一個(gè)實(shí)施例。圖Ia示出了襯底100的橫截面圖，將如下所述地在該襯底中形成結(jié)構(gòu)化元件。襯底100具有第一主表面IOOa和第二主表面100b。所述襯底包括塊體半導(dǎo)體材料，比如塊體Si、塊體Ge等等。襯底100可以是單晶晶片或者是通過把晶片切斷或切片成更小片段而形成的單晶晶片的一部分。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底100可以具有覆蓋所述塊體材料的一層或更多層。在圖Ia和下面的附圖中示出了空間方向和空間軸。與主表面IOOa和 IOOb垂直的方向或軸在圖Ia中被示為ζ軸，并且在下面中也可以被稱作垂直方向或垂直軸。圖Ia還示出了作為其方向與主表面平行的兩個(gè)軸之一的χ軸，其在下面中也被稱作水平方向。要理解的是，垂直和水平的概念在這里被用來指代關(guān)于襯底的主表面IOOa和IOOb 的取向。現(xiàn)在參照圖Ib，通過去除半導(dǎo)體襯底100的第一部10 和第二部102b中的單晶塊體材料而在襯底100中形成開口 108。開口 108例如可以通過以下步驟來形成沉積并結(jié)構(gòu)化硬掩模，以及通過所述硬掩模蝕刻以去除襯底的塊體材料。開口 10 和102b可以彼此分開，或者可以在其他位置處彼此連接，即可以是相同總體開口或通道結(jié)構(gòu)的一部分。開口 108例如可以包括在襯底內(nèi)在垂直方向(ζ方向)上延伸的溝槽比如深溝槽或其他開口形狀。在實(shí)施例中，所述開口在垂直方向上可以是細(xì)長的，從而使得水平方向(X 方向)上的寬度小于或遠(yuǎn)小于垂直方向上的深度。在一些實(shí)施例中，所述開口在垂直方向上的深度可以處在2微米(2 μ m)與200微米(200 μ m)之間的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，開口部102在χ方向上的寬度可以各自處在IOnm到2微米(μ m)的范圍內(nèi)。每一個(gè)開口部102 的高寬比在一些實(shí)施例中可以被選擇成處在1與10000之間的范圍內(nèi)，在一些實(shí)施例中所述高寬比(aspect ration)可以被選擇成處在10到1000的范圍內(nèi)。
在開口 108之間由襯底100的塊體材料形成結(jié)構(gòu)104。結(jié)構(gòu)104例如可以具有薄片形狀、圓盤形狀或其他形狀。所述結(jié)構(gòu)可以在水平方向上延伸，正如下面將更加詳細(xì)地描述的那樣。在一些實(shí)施例中結(jié)構(gòu)104在水平方向上的寬度可以在50nm到5000nm的范圍內(nèi)選擇。要理解的是，圖Ib僅僅示出了結(jié)構(gòu)104的橫截面。在一些實(shí)施例中，由開口 108形成的結(jié)構(gòu)可以在y方向上延伸，從而使得結(jié)構(gòu)104在χ方向上的寬度沿著y軸變化。結(jié)構(gòu) 104在ζ方向上的深度對應(yīng)于開口部102的深度。在一些實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)104的保留下來的部分可以形成MEMS器件的機(jī)械靈活部分，正如下面將描述的那樣。開口 108和結(jié)構(gòu)104還在襯底100內(nèi)在y方向上延伸，這未在圖Ib中示出。在一些實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)104在處理之后的保留下來的部分將形成MEMS器件的靈活元件，例如比如力傳感器、壓力傳感器或加速度傳感器之類的傳感器的靈活元件。能夠相對于襯底100 移動(dòng)的這樣的靈活元件例如被用在傳感器或其他器件的操作中以根據(jù)所述靈活元件相對于襯底100的偏轉(zhuǎn)來檢測力、加速度或壓力。靈活元件的實(shí)例包括(但不限于)與固定電極交叉指型設(shè)置以用于形成加速器傳感器的梳狀電極、或者能夠鑒于壓力等等的改變而彎曲的隔膜?，F(xiàn)在參照圖lc，形成襯里或保護(hù)層106，從而使得結(jié)構(gòu)104的第一部或部分10 被保護(hù)層106覆蓋。結(jié)構(gòu)104的第二部或部分104b不被保護(hù)層106覆蓋。在圖Ic中，因此保護(hù)層106僅僅被形成在結(jié)構(gòu)104的壁的第一部上，同時(shí)保護(hù)層106沒有被形成在結(jié)構(gòu) 104的壁的至少第二部上。在一些實(shí)施例中，第二部分關(guān)于ζ方向處在第一部分上方。在一些實(shí)施例中，正如下面將描述的那樣，除了第二部分104b之外，結(jié)構(gòu)104的一個(gè)或更多其他部分也可以不被保護(hù)層106覆蓋。保護(hù)層106為后續(xù)的遷移過程限定結(jié)構(gòu)104的不受材料遷移影響即在遷移過程之后保留的一個(gè)或多個(gè)部分，并且還限定結(jié)構(gòu)104的受遷移影響的一個(gè)或多個(gè)部分，即其中材料發(fā)生遷移從而在襯底內(nèi)的不同位置處形成一層再結(jié)晶的單晶塊體材料，這將下面進(jìn)行描述。保護(hù)層106的材料不同于所述塊體半導(dǎo)體材料。在實(shí)施例中，保護(hù)層106的材料可以包括比如二氧化硅或氧化鋁(礬土)之類的氧化物、比如氮化硅之類的氮化物、高K材料以及其他材料。在一些實(shí)施例中保護(hù)層106的厚度可以僅為幾納米。在一些實(shí)施例中，保護(hù)層106的厚度可以取決于開口 108的寬度，例如處在所述開口寬度的1/8到1/20的范圍內(nèi)。所述遷移過程在實(shí)施例中包括氫氣氛圍下的熱處理，其被應(yīng)用一定時(shí)間以去除結(jié)構(gòu)104的第二部分104b。第二部分104b的材料發(fā)生遷移從而在半導(dǎo)體襯底100中的結(jié)構(gòu) 104的保留下來的第一部分10 上方形成連續(xù)塊體層。所述遷移過程可以是其中所去除的材料在遷移之后通過自組織而再結(jié)晶的過程，比如被稱作Venezia過程的遷移過程。通過把所述襯底加熱至1000° C與1200° C之間的溫度并且提供具有處在10與10000 之間的范圍內(nèi)的分壓的氫氣氛圍，提供了氫烘焙過程，其中可以把所述塊體半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)換成氣相。例如，在硅作為塊體材料的情況下，通過氫氣氛圍下的熱處理將Si原子轉(zhuǎn)換成硅烷氣體。隨后Si原子從硅烷氣體再結(jié)晶，從而形成連續(xù)的晶體材料層，正如下面將描述的那樣。保護(hù)層106的材料和厚度可以根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)方式來選擇，比如開口 108和結(jié)構(gòu)104 的尺寸、在處理期間所使用的蝕刻過程和掩模層、或者在制造過程期間所提供的其他層。保護(hù)層106在一些實(shí)施例中可以包括多于一層，例如兩個(gè)或更多選擇性可蝕刻層。保護(hù)層106 可以首先被沿著側(cè)壁沉積以覆蓋整個(gè)結(jié)構(gòu)104，并且隨后被結(jié)構(gòu)化或回蝕刻以便去除結(jié)構(gòu) 104的第二部分中的保護(hù)層106。下面將關(guān)于圖3a — 3h描述用以獲得保護(hù)層106的一個(gè)示例性實(shí)施例，保護(hù)層106被結(jié)構(gòu)化成使得結(jié)構(gòu)104的第二部分104b不被保護(hù)層106覆蓋?，F(xiàn)在參照圖ld，作為遷移過程的結(jié)果，形成沒有半導(dǎo)體材料的連續(xù)空間或間隙 112。此外，與空間112同時(shí)，在遷移過程期間形成再結(jié)晶的塊體材料的連續(xù)層114。連續(xù)層 114在實(shí)施例中沒有開口或孔洞，因此能夠?yàn)楸Ａ粝聛淼牟糠?0 提供上方密封或覆蓋。 連續(xù)層114在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104的保留下來的部分10 上方連續(xù)地延伸?？臻g112和連續(xù)層 114在水平方向上彼此平行地從第一部10 通過開口 108延伸到第二部10 。通過在遷移過程期間形成層114，上面描述的遷移過程允許對于所述器件獲得晶體材料的密封或覆蓋，其距離由所述密封或覆蓋與結(jié)構(gòu)104的保留下來的部分10 之間的空間112限定。要認(rèn)識到的是，保留下來的部分10 與所述覆蓋分開，因此使之可移動(dòng)。上面描述的過程允許以非常經(jīng)濟(jì)的方式獲得帶有可移動(dòng)元件的器件，這是通過避免了在已知的制造過程中所需要的許多沉積、蝕刻和結(jié)構(gòu)化步驟而實(shí)現(xiàn)的。此外，上面的過程能夠提供比已知的制造過程更小的靈活或可移動(dòng)元件。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識到，所述靈活元件被形成在所述塊體襯底內(nèi)而不是被形成在塊體襯底的頂部上的單獨(dú)層中。處于塊體襯底的水平的所述靈活元件的小尺寸允許容易集成在襯底內(nèi)，并且所述制造過程可以容易地被集成在現(xiàn)有的CMOS 過程中，并且可以在后續(xù)的處理步驟中形成CMOS電路元件。在實(shí)施例中，保留下來的部分10 正形成用于傳感器器件或MEMS (微電機(jī)系統(tǒng)) 器件的機(jī)械靈活元件。保護(hù)層106可以保留在所述部分10 上或者可以隨后被去除。利用上面描述的過程，可以以非常高效且經(jīng)濟(jì)的方式制造比如具有一個(gè)或更多塊體半導(dǎo)體材料的靈活元件的MEMS器件或傳感器器件之類的器件，這是因?yàn)榭臻g112和連續(xù)層114兩者是在一個(gè)過程步驟內(nèi)形成的。已知的制造過程需要許多光刻和蝕刻步驟來獲得具有冠帽 (cap)和在冠帽之間的空間的靈活元件，而上面描述的過程允許高效地處理以及高效地形成這些元件。此外，上面描述的過程從塊體材料形成所述靈活元件，這在許多應(yīng)用中比起多晶材料或其他材料是有利的。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，除了所述靈活元件之外，所述連續(xù)層也是通過遷移材料的再結(jié)晶而由晶體材料形成的。在一些實(shí)施例中，還可以在后續(xù)的過程步驟中使所述襯底變薄以獲得處在150與 350 μ m之間的范圍內(nèi)的襯底厚度。因此，上面描述的過程例如允許制造具有集成的可移動(dòng)元件的成本降低的ASIC 器件。所述可移動(dòng)元件可以被提供并被用于如下應(yīng)用包括(但不限于)加速度傳感器應(yīng)用、 移動(dòng)檢測傳感器應(yīng)用、輪胎壓力傳感器應(yīng)用等等。在圖5中示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性過程流程圖。該過程流程開始于502，其中去除塊體半導(dǎo)體材料以在襯底中形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。隨后在504處，在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的壁上形成保護(hù)層。在步驟506中，應(yīng)用遷移過程以去除所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的未受保護(hù)部分，即具有不被所述保護(hù)層覆蓋的對應(yīng)壁的部分。在一些實(shí)施例中，為保留下來的部分10 提供針對襯底100的電隔離。例如可能需要這樣的電隔離以便允許對所述靈活元件的偏轉(zhuǎn)進(jìn)行電容測量或其他電測量。例如可以通過在襯底100或結(jié)構(gòu)104的部分中形成適當(dāng)?shù)膒n結(jié)或隔離段而實(shí)現(xiàn)電隔離。還要提到的是，圖Ia — Id中示出的實(shí)施例可以以各種方式來實(shí)施，并且可以具有未示出的附加過程步驟。例如，在特定步驟期間可以形成除了所描述的層之外的各種層。這樣的層可以在制造過程期間或之后保留或者可以被去除。此外還要提到的是，在制造過程期間可以應(yīng)用各種蝕刻和光刻步驟?，F(xiàn)在參照圖加到2c，描述了一個(gè)實(shí)施例，其中除了在結(jié)構(gòu)104頂部的第二部分 104b之外，在結(jié)構(gòu)104底部的另一個(gè)部分l(Mc不被保護(hù)層106覆蓋。圖Ia — d示出了其中通過兩個(gè)部10 和102b中的開口形成結(jié)構(gòu)104的過程，而圖加到2c示出了具有形成在多個(gè)部中的多個(gè)開口 108的實(shí)施例。然而要提到的是，圖Ia到Id中示出的實(shí)施例以及圖加到2c中示出的實(shí)施例可以實(shí)施有任意數(shù)目的開口?，F(xiàn)在參照圖加，在部10加、102b、102c和102d中形成多個(gè)開口 108以獲得塊體材料的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104。已經(jīng)關(guān)于圖Ia和Ib描述了開口 108的形成并且對其進(jìn)行參照。隨后，如圖2b中所示，形成保護(hù)層106。與圖Ib中的保護(hù)層106的形成不同，根據(jù)圖2b的保護(hù)層106被形成為使得除了第二部分104b之外，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104的第三部分 l(Mc不被保護(hù)層106覆蓋?？梢钥闯?，在圖2b中所示的實(shí)施例中，第二部分104b是半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104關(guān)于垂直方向的最上方或頂部部分，而第三部分l(Mc則是最下方或底部部分。因此，由保護(hù)層106覆蓋的部分10 處在兩個(gè)部分104b與l(Mc之間。在應(yīng)用遷移過程之后，鑒于部分104b和l(Mc不被保護(hù)層106覆蓋，這些部分的塊體材料經(jīng)受遷移。正如早先所描述的那樣，在遷移過程期間應(yīng)用氫氣氛圍下的熱處理，從而導(dǎo)致部分104b和l(Mc的塊體材料被轉(zhuǎn)換成氣相(例如硅烷氣體)并且以自組織方式再結(jié)晶以形成晶體材料的連續(xù)層114和118，其中在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104的保留下來的部分10 與相應(yīng)的連續(xù)晶體層114和118之間有空間112和116。如從圖2c明顯的是，連續(xù)層114和 118以及空間112和116各自在水平方向上延伸通過所有開口 108?？臻g112和116被形成為彼此相對，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的保留下來的部分10 處在其間。連續(xù)層114和118 被形成為彼此相對，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的保留下來的部分10 以及空間112和116處在其間。要提到的是，通過對具有一個(gè)被保護(hù)層106覆蓋的部分以及兩個(gè)或更多不被保護(hù)層 106覆蓋的部分的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104應(yīng)用上面所描述的遷移過程，在所述制造過程的單個(gè)過程步驟內(nèi)與空間112和116 —起形成為所述器件的靈活元件提供覆蓋的連續(xù)層114，所述空間112和116把由開口 108覆蓋的區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)104的保留下來的部分10 與所述襯底和冠帽解耦。換句話說，由于空間112和116被同時(shí)形成在保留下來的部分10 的頂部上方和底部下方，因此保留下來的部分10 的頂部和底部兩者同時(shí)與襯底分開，并且形成能夠在水平方向上相對于襯底執(zhí)行偏轉(zhuǎn)的具有塊體材料的元件。然而由于上面提到的所有元件都是通過自組織遷移而在單個(gè)過程步驟內(nèi)形成的，因此所述過程除了容易集成之外還比用于形成這樣的MEMS元件的現(xiàn)有過程高效且經(jīng)濟(jì)得多。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3a到池，將更加詳細(xì)地描述過程的示例性實(shí)施例，其中保護(hù)層106被形成為使得半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104的最上方部分104b和最下方部分l(Mc不被覆蓋并且在遷移過程期間被去除。在關(guān)于圖3a到池所描述的過程中，所述結(jié)構(gòu)是通過兩個(gè)蝕刻步驟形成的。 然而要理解的是，其他實(shí)施例可以包括單個(gè)蝕刻步驟或者多于兩個(gè)蝕刻步驟來提供和結(jié)構(gòu)化所述保護(hù)層，使得半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104的最上方部分和最下方部分不被保護(hù)層106覆蓋。
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所述過程開始于在圖3a中所示的半導(dǎo)體襯底100上應(yīng)用并結(jié)構(gòu)化掩模220。所述掩?？梢允怯梢粚踊蚋鄬拥锖?或氧化物材料和/或多晶硅形成的硬掩模。圖北示出了形成掩模220之后的半導(dǎo)體襯底100。掩模220限定了半導(dǎo)體襯底100的其中在后續(xù)的蝕刻步驟中去除材料以形成所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的各部。圖3c示出了在去除了由掩模220 限定的半導(dǎo)體部10 - 102d中的半導(dǎo)體塊體材料之后的半導(dǎo)體襯底100。此后，應(yīng)用第一蝕刻以去除襯底100的塊體材料，從而在襯底100中形成開口 108和結(jié)構(gòu)104。現(xiàn)在參照圖3d，在開口 108的整個(gè)表面上沉積保護(hù)層106。在沉積了保護(hù)層106 之后，通過在底部局部地去除保護(hù)層106而在底部打開所述開口 108以及去除襯底的進(jìn)一步塊體材料。去除襯底100的進(jìn)一步材料從而使開口 108在垂直方向上進(jìn)一步延伸到襯底 100 中。隨后利用填充物222來填充開口 108。在垂直方向上提供填充物22僅僅上至開口 108的一定分?jǐn)?shù)。這可以通過利用填充物材料完全填充開口 108并且隨后去除填充物材料直到其延伸僅僅上至開口 108的所述分?jǐn)?shù)來實(shí)現(xiàn)。所述填充物材料例如可以包括光致抗蝕劑，其例如可以通過等離子蝕刻以確切的方式被剝?nèi)?。在減少填充物材料之后，所述開口的表面上的不被填充物222覆蓋的保護(hù)層106被蝕刻并且從而被去除。在去除了不被填充物222覆蓋的區(qū)域中的保護(hù)層106之后，從開口 108中完全去除填充物222，正如圖3g中所示出的那樣。保護(hù)層106現(xiàn)在僅僅沿著結(jié)構(gòu)104的中間部分 10 延伸，而最上方部分104b和最下方部分l(Mc不被保護(hù)層106覆蓋。這里要提到的是， 圖3g實(shí)質(zhì)上對應(yīng)于圖2b。隨后，正如關(guān)于圖2c所描述的那樣，在遷移過程中去除部分104b和104c，并且由在遷移過程中遷移的塊體材料形成延伸通過所有開口 108的連續(xù)空間112和116以及連續(xù)層114和118。正如上面所提到的那樣，層114和118的材料是從部分104b和l(Mc遷移的塊體半導(dǎo)體材料，并且由于所遷移的材料在遷移過程期間再結(jié)晶，層114和118是晶體層。圖4示出了可以通過應(yīng)用上面所描述的制造過程而獲得的一個(gè)示例性實(shí)施例的頂視圖。圖4示出了在圖池中被示為線A-A’的平面的橫截面的頂視圖。圖4示出了所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的保留下來的部分104a，其由于受到保護(hù)層106的保護(hù)而未經(jīng)受遷移過程并且因此在遷移過程之后保留。部分10 形成MEMS器件，其具有固定元件302和靈活元件304。 靈活元件304例如可以形成加速度或力傳感器的靈活元件。固定元件302和靈活元件304 在兩個(gè)水平方向(χ方向和1方向)上延伸的水平方向上是細(xì)長的。靈活元件304具有帶有多個(gè)指狀物的梳狀結(jié)構(gòu)，所述指狀物與固定元件302的多個(gè)指狀物交叉指型設(shè)置。在操作中，靈活元件304的多個(gè)指狀物關(guān)于固定元件302的指狀物水平移動(dòng)，因此能夠通過檢測電容改變或其他物理改變而提供加速度測量信號或其他測量信號。為了檢測偏轉(zhuǎn)，可以例如通過形成pn結(jié)而把靈活元件304與固定元件302電隔離。要提到的是，圖4中示出的實(shí)施例僅僅是示例性性質(zhì)以便示出可以通過上面描述的過程產(chǎn)生的器件的實(shí)例。具體來說，可以為上面描述的每一個(gè)實(shí)施例提供許多修改，包括附加的過程步驟，比如附加的蝕刻、沉積以及提供附加的結(jié)構(gòu)、層、犧牲層等等。在上面描述中，在這里已足夠詳細(xì)地示出和描述了實(shí)施例，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`在這里公開的教導(dǎo)。可以利用其它實(shí)施例并且可以從此導(dǎo)出其它實(shí)施例，從而使得可以在不背離本公開的范圍的情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)和邏輯替換和改變。
因此，該具體實(shí)施方式
不要以限制性意義理解，并且各個(gè)實(shí)施例的范圍僅僅由所附權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求所賦予的等同物的全范圍來限定。發(fā)明主題的這些實(shí)施例在這里可以被單獨(dú)地和/或共同地由術(shù)語“發(fā)明”來引用， 這僅僅是為了方便而不旨在主動(dòng)地將本申請的范圍限于任何單個(gè)發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思，如果實(shí)際上公開了多于一個(gè)的話。因此，盡管在這里示出和描述了特定實(shí)施例，但是應(yīng)理解，被考慮用于實(shí)現(xiàn)相同目的的任何裝置可以替換所示出的特定實(shí)施例。本公開旨在覆蓋各個(gè)實(shí)施例的任何和所有適配或變化。在回顧上面描述時(shí)，上面實(shí)施例以及在這里未具體描述的其它實(shí)施例的組合對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是明顯的。還要提到的是，可以在寬泛的意義上來解釋用在說明書和權(quán)利要求書中的特定術(shù)語。術(shù)語“耦合”或“連接”可以在寬泛的意義上解釋為不僅涵蓋直接耦合或連接而且還涵蓋間接耦合或連接。還要提到的是，結(jié)合特定實(shí)體描述的實(shí)施例除了這些實(shí)體中的實(shí)現(xiàn)方式之外還可以包括在所述實(shí)體的一個(gè)或多個(gè)子實(shí)體或子部分中的一種或多種實(shí)現(xiàn)方式。形成本發(fā)明的一部分的附圖通過說明而非限制的方式示出了其中可以實(shí)踐主題的特定實(shí)施例。在前述具體實(shí)施方式
中，可以看出，為了簡化本公開的目的而將各個(gè)特征一起分組在單個(gè)實(shí)施例中。公開的該方法不要被解釋為反映要求保護(hù)的實(shí)施例要求比每個(gè)權(quán)利要求中明確記載的更多的特征的意圖。相反，如所附權(quán)利要求所反映的，發(fā)明主題在于少于單個(gè)公開的實(shí)施例的全部特征。因此，在此所附權(quán)利要求被合并到具體實(shí)施方式
中，其中每個(gè)權(quán)利要求自己可以作為單獨(dú)的實(shí)施例。雖然每個(gè)權(quán)利要求自己可以作為單獨(dú)的實(shí)施例，但是要注意的是，雖然在權(quán)利要求中從屬權(quán)利要求可以引用具有一個(gè)或多個(gè)其它權(quán)利要求的特定組合，但是其它實(shí)施例也可以包括從屬權(quán)利要求與每個(gè)其它從屬權(quán)利要求的主題的組合。在這里提出了這樣的組合，除非聲明特定組合不是想要的。還要提到的是，說明書中或權(quán)利要求中公開的方法可以通過具有用于執(zhí)行這些方法的相應(yīng)步驟中的每個(gè)步驟的裝置的器件來實(shí)施。
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權(quán)利要求
1.一種方法，包括去除半導(dǎo)體襯底的至少第一部和第二部中的半導(dǎo)體材料，從而使得在所述半導(dǎo)體襯底中在所去除的第一部和第二部之間形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；對所述半導(dǎo)體襯底應(yīng)用遷移過程，從而使得所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一部分在遷移過程之后保留而所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分的半導(dǎo)體材料遷移到其他位置，其中通過所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分的材料遷移，形成在該結(jié)構(gòu)的保留下來的第一部分上方延伸且沒有半導(dǎo)體材料的連續(xù)空間、以及在所述連續(xù)空間上方從第一部延伸到第二部的連續(xù)半導(dǎo)體材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述遷移過程包括氫氣氛圍下的熱處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述連續(xù)半導(dǎo)體材料層是通過所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一部分的遷移材料的再結(jié)晶而形成的晶體半導(dǎo)體層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的保留下來的第一部分的至少一部分形成MEMS器件的靈活元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一部分的壁上提供一層，該層的材料不同于所述半導(dǎo)體材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中其材料不同于所述半導(dǎo)體材料的所述層是用以保護(hù)所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一部分的材料在遷移過程期間免于遷移的保護(hù)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過遷移過程而使所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)另一個(gè)部分的半導(dǎo)體材料發(fā)生遷移，從而形成在所述襯底的第一部和第二部之間延伸且沒有半導(dǎo)體材料的另一個(gè)連續(xù)空間，所述另一個(gè)連續(xù)空間與所述連續(xù)空間分開。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分處于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一部分上方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括去除所述半導(dǎo)體襯底的至少一個(gè)另一個(gè)第三部從而使得形成至少一個(gè)另一個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)另一個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一部分在應(yīng)用遷移過程之后保留，并且其中所述至少一個(gè)另一個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分在遷移過程期間發(fā)生遷移，其中所述沒有半導(dǎo)體材料的連續(xù)空間在第一部、第二部和至少一個(gè)另一個(gè)第三部之間延伸并且其中所述連續(xù)半導(dǎo)體材料層在所述第一部、第二部和至少一個(gè)另一個(gè)第三部之間在所述沒有半導(dǎo)體材料的連續(xù)空間上方延伸。
10.一種制造器件的方法，包括去除半導(dǎo)體襯底中的塊體材料，其中通過塊體材料的去除而形成延伸到所述半導(dǎo)體襯底中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的壁上形成保護(hù)層，從而使得該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一部分被所述保護(hù)層覆蓋而該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分不被所述保護(hù)層覆蓋；以及對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行處理，從而使得所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一部分保留并且該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分被去除，其中通過所述處理而形成在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的保留下來的第一部分上方連續(xù)延伸的沒有半導(dǎo)體材料的空間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分通過半導(dǎo)體材料的遷移而被去除，其中所述第二部分的遷移半導(dǎo)體材料在所述沒有半導(dǎo)體材料的空間上方形成半導(dǎo)體層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述沒有材料的空間上方的所述半導(dǎo)體層形成用于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的保留下來的第一部分的覆蓋。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中對所述半導(dǎo)體襯底的處理是氫氣氛圍下的熱處理， 從而導(dǎo)致所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分的遷移。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中對所述半導(dǎo)體襯底的處理導(dǎo)致形成另一個(gè)沒有材料的空間，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的保留下來的第一部分在垂直方向上在所述一個(gè)沒有材料的空間與所述另一個(gè)沒有材料的空間之間延伸。
15.一種器件，包括塊體材料的半導(dǎo)體襯底；靈活元件，所述靈活元件從所述半導(dǎo)體襯底的塊體材料形成；所述靈活元件上方的包括塊體材料的連續(xù)層；以及所述半導(dǎo)體襯底與所述包括塊體材料的層之間的連續(xù)無材料空間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的器件，其中所述包括塊體材料的層包括通過遷移過程而形成的再結(jié)晶塊體材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的器件，其中所述靈活元件除了所述塊體材料之外包括一層不同于所述塊體材料的材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的器件，還包括另一個(gè)沒有材料的空間，其中所述靈活元件在垂直方向上被設(shè)置在所述沒有材料的空間與所述另一個(gè)沒有材料的空間之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的器件，其中所述靈活元件在垂直方向上被設(shè)置在所述塊體半導(dǎo)體襯底的第一主表面和所述塊體半導(dǎo)體襯底的相對第二主表面之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的器件，其中所述包括塊體材料的連續(xù)層提供用于所述靈活元件的覆蓋。
21.根據(jù)權(quán)利要求15的器件，其中所述半導(dǎo)體襯底還包括CMOS電路元件。
22.根據(jù)權(quán)利要求15的器件，其中所述器件是MEMS器件。
全文摘要
描述并描繪了涉及半導(dǎo)體制造和具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的實(shí)施例。本發(fā)明涉及一種方法，其包括去除半導(dǎo)體襯底的至少第一部和第二部中的半導(dǎo)體材料，從而使得在所述半導(dǎo)體襯底中在所去除的第一部和第二部之間形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；對所述半導(dǎo)體襯底應(yīng)用遷移過程，從而使得所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一部分在遷移過程之后保留而所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分的半導(dǎo)體材料遷移到其他位置，其中通過所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二部分的材料遷移，形成在該結(jié)構(gòu)的保留下來的第一部分上方延伸且沒有半導(dǎo)體材料的連續(xù)空間、以及在所述連續(xù)空間上方從第一部延伸到第二部的連續(xù)半導(dǎo)體材料層。
文檔編號B81C1/00GK102408092SQ20111027521
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者賓德 B., 霍夫曼 F., 考奇 T., 魯多爾夫 U. 申請人:英飛凌科技股份有限公司