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半導(dǎo)體器件的形成方法_3

文檔序號:8474051閱讀:來源:國知局
牲層202,因此所述第二掩膜層204的厚度無需過厚,則刻蝕所述第二掩膜層204所產(chǎn)生的刻蝕副產(chǎn)物較少,不會對所形成的半導(dǎo)體器件的性能造成過大影響。本實施例中,所述第二掩膜層204的材料為氮化硅,所述氮化硅不僅能夠用于提高第一掩膜層203與犧牲層202之間的接合能力,而且即使所述氮化硅厚度較薄,也能夠保證具有足夠的物理強度作為后續(xù)刻蝕犧牲層202的掩膜層。
[0061]其次,由于所述第一掩膜層203作為所形成的壓力傳感器的第二電極層,后續(xù)需要去除犧牲層并保留所述第一掩膜層203,則形成于犧牲層202與第一掩膜層203之間的第二掩膜層204能夠在去除犧牲層202的過程中,保護所述第一掩膜層203與第一電極層201相對表面免受損傷,從而保證了第二電極層的性能穩(wěn)定,并且能夠在所形成的壓力傳感器工作時,對第二電極層的表面進行保護。
[0062]請參考圖4,在第一掩膜層203表面形成圖形化層205,所述圖形化層205暴露出部分與第一電極層201位置對應(yīng)的第一掩膜層203表面。
[0063]所述圖形化層205作為后續(xù)刻蝕第一掩膜層203和第二掩膜層204的掩膜,且所述圖形化層205定義了后續(xù)所需形成的開口位置和結(jié)構(gòu),所述圖形化層205暴露出的部分第一掩膜層203的位置與至少兩個分立的子電極層相對應(yīng),即后續(xù)所形成于犧牲層202內(nèi)的若干開口至少暴露出兩個分立的子電極層。
[0064]本實施例中,所述圖形化層205的材料為光刻膠,所述圖形化層205的形成工藝包括:在第一掩膜層203表面涂布光刻膠層;對所述光刻膠層進行曝光顯影,并暴露出部分第一掩膜層203表面,使光刻膠層圖形化,形成圖形化層205。
[0065]在其他實施例中,所述圖形化層205還能夠采用多重圖形工藝(例如自對準雙重圖形工藝、自對準三重圖形工藝或雙重曝光工藝)、分子自組裝工藝或納米印刷工藝形成,以縮小所形成的開口平行于襯底200表面方向的尺寸、或相鄰開口之間的距離,使所形成的圖形化層205能夠滿足更小尺寸半導(dǎo)體器件的形成需求。
[0066]請參考圖5,以圖形化層205 (如圖4所示)為掩膜,刻蝕所述第一掩膜層203和犧牲層202,直至暴露出第一電極層201表面為止,在所述第一掩膜層203和犧牲層202內(nèi)形成開口 206。
[0067]在第一掩膜層203和犧牲層202內(nèi)形成的開口 206數(shù)量至少為2個,且所述開口206至少暴露出兩個分立的子電極層表面。所述開口 206內(nèi)后續(xù)形成導(dǎo)電插塞,所述導(dǎo)電插塞用于分別對兩個分立的子電極層施加偏壓,通過獲取該兩個子電極層之間的電容值變化,以獲取環(huán)境中的濕度信息,即所述開口 206底部暴露出的兩個分立的子電極層分別作為濕度傳感器的兩個電極層。在本實施例中,所述開口 206的數(shù)量為2個,2個開口 206底部分別暴露出2個分立的子電極層。
[0068]所述形成開口 206的工藝包括:以圖形化層205為掩膜,采用第一次刻蝕工藝刻蝕所述第一掩膜層203直至暴露出犧牲層202表面為止;在第一次刻蝕工藝之后,以第一掩膜層203為掩膜,采用第二次刻蝕工藝刻蝕所述犧牲層202直至暴露出第一電極層201表面為止。
[0069]其中,第一次刻蝕工藝為各向異性的干法刻蝕工藝,用于刻蝕第一掩膜層203和第二掩膜層204,使所述第一掩膜層203和第二掩膜層204圖形化。本實施例中,由于第一掩膜層203的材料為鈦,第二掩膜層204的材料為氮化硅,所述第一次刻蝕工藝的參數(shù)包括:氣壓為5毫托?15毫托,功率為400瓦?600瓦,氣體包括Cl2、O2和HBr,其中Cl2的流量為100標準暈升/分鐘?150標準暈升/分鐘,O2的流量為I標準暈升/分鐘?5標準暈升/分鐘,HBr的流量為100標準暈升/分鐘?150標準暈升/分鐘。
[0070]由于所述第一掩膜層203的材料為導(dǎo)電材料,本實施例中為鈦,貝U刻蝕所述第一掩膜層203所產(chǎn)生的刻蝕副產(chǎn)物較少。而且,所述第一掩膜層203的厚度較薄,因此所述第一次刻蝕工藝對所述第一掩膜層203的刻蝕深度較淺,相應(yīng)所產(chǎn)生的刻蝕副產(chǎn)物較少。
[0071]其次,所述第二掩膜層204的材料為氮化娃,厚度為150埃?250埃。由于所述第二掩膜層204僅作為第一掩膜層203和犧牲層202之間的結(jié)合層,因此所述第二掩膜層204的厚度較小,則刻蝕所述第二掩膜層204所產(chǎn)生的刻蝕副產(chǎn)物較少;而且,所述第二掩膜層204的材料為氮化硅,則刻蝕所述氮化硅所產(chǎn)生的刻蝕副產(chǎn)物、較刻蝕氧化硅等其他介質(zhì)材料所產(chǎn)生的刻蝕副產(chǎn)物少。
[0072]所述第二次刻蝕工藝為各向異性的干法刻蝕工藝,用于以第一掩膜層203和第二掩膜層204為掩膜,刻蝕所述犧牲層202以形成開口 206。本實施例中,所述犧牲層202的材料為無定形碳,厚度為22000埃,所述第二次刻蝕工藝的參數(shù)包括:氣壓為80毫托?120暈托,功率為200瓦?400瓦,氣體包括Ar和O2,其中Ar的流量為30標準暈升/分鐘?80標準暈升/分鐘,O2的流量為200標準暈升/分鐘?300標準暈升/分鐘。其中,O2氣體能夠與無定形碳反應(yīng)生以進行刻蝕,Ar氣體作為載氣,用于輸送和分散O2氣體。
[0073]在本實施例中,在經(jīng)過第一次刻蝕工藝之后,所述圖形化層205的表面會受到損傷,使所述圖形化層205的形貌和圖形發(fā)生變化,因此,為了保證所形成的開口 206形貌和尺寸精確,避免圖形化層205對第二次刻蝕工藝造成影響和妨礙,在所述第一次刻蝕工藝之后,第二次刻蝕工藝之前,去除所述圖形化層205,則所述第二次刻蝕工藝僅以所述第一掩膜層203和第二掩膜層204為掩膜進行刻蝕。
[0074]由于本實施例的犧牲層202材料為無定形碳,刻蝕氣體中的O2能夠與所述無定形碳反應(yīng)生成一氧化碳或二氧化碳氣體并被帶走,因此刻蝕所述犧牲層202產(chǎn)生的刻蝕副產(chǎn)物極少。同時,由于第一掩膜層203和第二掩膜層204的厚度較小,而且所述第一掩膜層203的材料為導(dǎo)電材料,因此刻蝕所述第一掩膜層203和第二掩膜層204所產(chǎn)生的刻蝕副產(chǎn)物較少,則在第二次刻蝕工藝中,被帶入所形成的開口 206內(nèi)部、并附著于開口 206側(cè)壁和底部表面的刻蝕副產(chǎn)物較少,而且,即使有一定的刻蝕副產(chǎn)物附著于開口 206內(nèi),也易于通過清洗工藝被去除。
[0075]請參考圖6,進行清洗工藝,去除附著于第一掩膜層203表面、以及開口 206的側(cè)壁和底部表面的刻蝕副產(chǎn)物。
[0076]由于經(jīng)過第一次刻蝕工藝和第二次刻蝕工藝之后,附著于開口 206側(cè)壁和底部表面的刻蝕副產(chǎn)物較少,所述刻蝕副產(chǎn)物易于通過清洗工藝去除,以此保證后續(xù)形成于開口206內(nèi)的導(dǎo)電插塞與第一電極層之間的接觸電阻較小,所形成的半導(dǎo)體器件的性能穩(wěn)定。
[0077]所述清洗工藝包括:對所述第一掩膜層203表面、以及開口 206的側(cè)壁和底部表面進行干法清洗工藝;在所述干法清洗工藝之后,對所述第一掩膜層203表面、以及開口 206的側(cè)壁和底部表面進行濕法清洗工藝。
[0078]其中,所述干法清洗工藝的參數(shù)包括:氣壓為90毫托?100毫托,功率為200瓦?400瓦,氣體包括Ar和O2,其中Ar的流量為250標準暈升/分鐘?350標準暈升/分鐘,O2的流量為10標準暈升/分鐘?30標準暈升/分鐘。
[0079]由于所述干法清洗工藝的氣體與第二次刻蝕工藝的氣體相同,因此第二次刻蝕工藝轉(zhuǎn)換到干法清洗工藝的過程簡單,而且無需將襯底200以及所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)自刻蝕腔室中取出再放置于清洗裝置中,避免了在轉(zhuǎn)移過程中造成額外的污染。而且,由于附著于開口 206側(cè)壁和底部表面的刻蝕副產(chǎn)物較少,所述刻蝕副產(chǎn)物易于通過所述干法清洗工藝被去除。
[0080]其次,所述濕法清洗工藝的參數(shù)包括:清洗液為ST-44,所述ST-44包括二甘醇胺(2-(2-Aminoethoxy)Ethanol)和丁內(nèi)酯(Butyrolactone),清洗溫度為 50°C?10CTC,清洗時間為50分鐘?80分鐘。所述濕法清洗工藝能夠進一步去除前序工藝,例如第一次刻蝕工藝、第二次刻蝕工藝和干法清洗工藝中,在第一掩膜層203和第一電極層201表面形成的氧化層,進一步保證了后續(xù)形成于開口 206中的導(dǎo)電插塞與第一電極層201之間的接觸電阻減小。
[0081]請參考圖7,在進行清洗工藝之后,在所述開口 206 (如圖6所示)內(nèi)形成導(dǎo)電插塞207。
[0082]所述導(dǎo)電插塞207的材料為銅、鎢或鋁,形成工藝為沉積工藝、電鍍工藝或化學鍍工藝。在本實施例中,所述導(dǎo)電插塞207的材料為鎢,所述導(dǎo)電插塞207的形成工藝包括:在第一掩膜層203表面、以及開口 206的側(cè)壁和底部表面形成導(dǎo)電膜,所述導(dǎo)電膜填充滿所述開口 206 ;采用化學機械拋光工藝平坦化所述導(dǎo)電膜,直至暴露出第一掩膜層203表面為止,開口 206內(nèi)的導(dǎo)電膜形成導(dǎo)電插塞207。其中,形成導(dǎo)電膜的工藝為物理氣相沉積工藝或化學氣相沉積工藝。在其他所述中,當所述導(dǎo)電插塞207的材料為銅時,所述導(dǎo)電膜的形成工藝還能夠為銅電鍍(ECP)工藝。
[0083]在一實施例中,為了在后續(xù)去除犧牲層202的過程中,使導(dǎo)電插塞207的表面受到保護,能夠在所述導(dǎo)電插塞207和犧牲層202之間形成保護層。在一實施例中,所述保護層的材料為氮化鈦或氮化鉭,在形成所述導(dǎo)電膜之前,在第一掩膜層203表面、以及開口 206的側(cè)壁和底部表面形成保護膜;在平坦化所述導(dǎo)電膜之后,以化學機械拋光工藝平坦化所述保護膜,直至暴露出第一掩膜層203表面為止,形成保護層。
[0084]請參考圖8,在形成導(dǎo)電插塞207之后,刻蝕部分第一掩膜層203直至暴露出犧牲層202表面為止,在第一掩膜層203內(nèi)形成通孔208。
[0085]在形成導(dǎo)電插塞207之后,即能夠去除犧牲層202,從而使第一掩膜層203和第一電極層201之間形成空腔,而為了去除犧牲層202,需要首先暴露出部分犧牲層202表面,以便以各向同性的刻蝕工藝形成空腔。
[0086]所述通孔208底部暴露出部分犧牲層202表面,因
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