半导体结构的形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体结构的形成方法。
【背景技术】
[0002] 微机电系统（micro-electron-mechanical system，MEMS)作为起源于上世纪 90 年代的跨学科的先进制造技术，广泛应用于改善人们生活质量、提高人们生活水平和增强 国力。微机电系统是利用半导体集成电路的微细加工技术，将传感器、制动器、控制电路等 集成在微小芯片上的技术，也被称为微纳米技术。目前，在通信、汽车、光学、生物等领域获 得了广泛的应用。
[0003] 许多MEMS器件需要在真空环境下工作，以减少空气阻力，因此引入了键合工艺， 在MEMS器件上形成盖板，将MEMS器件置于盖板与衬底形成的密闭空腔内。对MEMS器件进 行封装通常采用金属键合工艺，例如Al-Ge-Al工艺，需要在晶圆上形成金属焊垫。
[0004] 而现有技术在晶圆上形成金属焊垫的过程中，通常是采用溅射工艺在晶圆表面形 成金属层之后，对金属层进行图形化，以在键合位置处形成金属焊垫。
[0005] 现有形成金属焊垫的过程，往往会对晶圆造成损伤，从而影响在晶圆上形成的 MEMS器件性能，降低MEMS器件器的灵敏度。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，提高MEMS传感器的性能。
[0007] 为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底；在所 述基底表面牺牲层；在所述牺牲层内形成凹槽，暴露出部分基底的表面；形成填充满所述 凹槽并覆盖牺牲层表面的金属层；去除位于牺牲层表面的金属层，形成金属焊垫；去除牺 牲层，暴露出基底的表面。
[0008] 可选的，所述牺牲层的材料为绝缘介质材料。
[0009] 可选的，所述牺牲层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳氧化硅。
[0010] 可选的，采用湿法刻蚀或干法刻蚀工艺去除所述牺牲层。
[0011] 可选的，所述牺牲层的厚度小于金属层最大厚度的1/3。
[0012] 可选的，所述牺牲层的厚度为100A~400A。
[0013] 可选的，所述金属层的材料为Al、Au或AlCu合金。
[0014] 可选的，形成金属焊垫的方法包括：在所述金属层表面形成掩膜层，所述掩膜层位 置与凹槽位置对应；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀所述金属层，去除位于牺牲层表面的金属 层。
[0015] 可选的，所述掩膜层的侧壁边缘与凹槽的侧壁边缘对齐。
[0016] 可选的，所述掩膜层的侧壁边缘与凹槽的侧壁边缘之间的距离小于0. 5 μm。
[0017] 可选的，所述掩膜层的材料为氮氧化硅。
[0018] 可选的，形成所述掩膜层的方法包括：在所述金属层表面形成掩膜材料层之后，在 所述掩膜材料层表面形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行图形化，形成图形化光刻胶层；以 所述图形化光刻胶层为掩膜刻蚀所述掩膜材料层形成掩膜层。
[0019] 可选的，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述掩膜材料层形成掩膜层，所述干法刻蚀工艺 采用的气体包括Cl 2、Ar和CHF3,其中，012的流量为lOsccm~50sccm，Ar的流量为20sccm~ lOOsccm，0^3的流量为 lOsccm ~50sccm，压强为 lOmTorr ~30mTorr，功率为 20W ~1500W。
[0020] 可选的，在所述牺牲层内形成凹槽的方法包括：在所述牺牲层表面形成光刻胶层， 对所述光刻胶层进行曝光显影，形成图形化光刻胶层；以所述图形化光刻胶层为掩膜，对所 述牺牲层进行刻蚀，形成凹槽。
[0021] 可选的，采用干法刻蚀工艺对所述牺牲层进行刻蚀，所述干法刻蚀工艺采用的气 体包括：CF 4、CHF3、02和Ar，其中CF 4的流量为lOsccm~50sccm，CHF 3的流量为20sccm~ lOOsccm，02的流量为 5sccm ~25sccm，Ar 的流量为 200sccm ~500sccm，功率为 250W ~ 700W，压强为 lOOmTorr ~300mTorr〇
[0022] 可选的，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述金属层，所述干法刻蚀工艺采用的气体包括： BCl2、CljP CHF 3,其中，BC1J9流量为 50sccm ~lOOsccm，C12的流量为 50sccm ~lOOsccm， 〇册3的流量为5sccm~20sccm，压强为5mTorr~30mTorr，功率为100W~800W。
[0023] 可选的，去除所述牺牲层的同时，去除所述掩膜层，暴露出金属焊垫的表面。
[0024] 可选的，形成所述金属焊垫之后，进行湿法清洗处理。
[0025] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0026] 本发明的实施例中，在基底表面先形成牺牲层之后，对牺牲层进行图形化，在牺牲 层内形成凹槽，暴露出表面待形成金属焊垫的部分基底表面；然后续所述凹槽内和牺牲层 表面形成金属层，并去除牺牲层表面的金属层，形成位于基底表面的金属焊垫。所述牺牲 层作为基底表面的保护层，在形成金属层以及对金属层进行图形化的过程中，能够对基底 表面进彳丁保护，避免基底表面受到损伤，从而能够提尚后续在基底上形成的MEMS器件的性 能。
[0027] 进一步，所述牺牲层的厚度小于金属层最大厚度的1/3,可以避免由于牺牲层的厚 度过大，在后续去除牺牲层的过程中，刻蚀时间过长，对金属焊垫造成损伤。
【附图说明】
[0028] 图1至图10是本发明的实施例的半导体结构的形成过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029] 如【背景技术】中所述，在晶圆表面形成金属焊垫的过程中会对晶圆表面造成损伤， 影响MEMS器件的性能。
[0030] 研究发现，在形成金属焊垫的过程中，首先会在晶圆表面形成金属层，所述金属层 通常采用溅射工艺形成，所述溅射过程中，金属原子在沉积过程中，由于具有一定的能量， 容易对晶圆表面造成损伤；而在晶圆表面形成金属层之后，所述金属层材料还容易与晶圆 材料发生反应，形成金属硅化物，导致金属层与晶圆之间的刻蚀选择比发生变化，在后续对 金属层进行图形化形成金属焊垫的过程中，对金属层的刻蚀过程不易控制，容易对晶圆造 成损伤；并且，在对金属层进行刻蚀的过程中，还容易产生不易挥发的聚合物，粘附在晶圆 表面。上述均会对在晶圆上形成的MEMS器件的性能造成不良影响。
[0031 ] 本实施例中，在形成金属层之前，现在基底表面形成牺牲层之后，对牺牲层进行图 形化，形成凹槽，所述凹槽暴露出基底表面待形成金属焊垫的位置，剩余牺牲层在后续形成 金属焊垫的过程中能够保护基底的表面，使其不受影响，从而提高后续在基底表面形成的 MEMS器件的性能。
[0032] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施例做详细的说明。
[0033] 请参考图1，提供基底100。
[0034] 所述基底100为半导体衬底，所述基底100的材料包括硅、锗、锗化硅、砷化镓等半 导体材料，所述基底100可以是体材料也可以是复合结构如绝缘体上硅。本领域的技术人 员可以根据基底100上形成的半导体器件选择所述基底100的类型，因此所述基底100的 类型不应限制本发明的保护范围。
[0035] 请参考图2,在所述基底100表面形成牺牲层200。
[0036] 所述牺牲层200的材料为绝缘介质材料，与基底100材料不同，便于后续刻蚀或去 除牺牲层200的时候对基底100表面不会造成损伤。
[0037] 具体的，所述牺牲层200的
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体结构的形成方法。
【背景技术】
[0002] 微机电系统（micro-electron-mechanical system，MEMS)作为起源于上世纪 90 年代的跨学科的先进制造技术，广泛应用于改善人们生活质量、提高人们生活水平和增强 国力。微机电系统是利用半导体集成电路的微细加工技术，将传感器、制动器、控制电路等 集成在微小芯片上的技术，也被称为微纳米技术。目前，在通信、汽车、光学、生物等领域获 得了广泛的应用。
[0003] 许多MEMS器件需要在真空环境下工作，以减少空气阻力，因此引入了键合工艺， 在MEMS器件上形成盖板，将MEMS器件置于盖板与衬底形成的密闭空腔内。对MEMS器件进 行封装通常采用金属键合工艺，例如Al-Ge-Al工艺，需要在晶圆上形成金属焊垫。
[0004] 而现有技术在晶圆上形成金属焊垫的过程中，通常是采用溅射工艺在晶圆表面形 成金属层之后，对金属层进行图形化，以在键合位置处形成金属焊垫。
[0005] 现有形成金属焊垫的过程，往往会对晶圆造成损伤，从而影响在晶圆上形成的 MEMS器件性能，降低MEMS器件器的灵敏度。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，提高MEMS传感器的性能。
[0007] 为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底；在所 述基底表面牺牲层；在所述牺牲层内形成凹槽，暴露出部分基底的表面；形成填充满所述 凹槽并覆盖牺牲层表面的金属层；去除位于牺牲层表面的金属层，形成金属焊垫；去除牺 牲层，暴露出基底的表面。
[0008] 可选的，所述牺牲层的材料为绝缘介质材料。
[0009] 可选的，所述牺牲层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳氧化硅。
[0010] 可选的，采用湿法刻蚀或干法刻蚀工艺去除所述牺牲层。
[0011] 可选的，所述牺牲层的厚度小于金属层最大厚度的1/3。
[0012] 可选的，所述牺牲层的厚度为100A~400A。
[0013] 可选的，所述金属层的材料为Al、Au或AlCu合金。
[0014] 可选的，形成金属焊垫的方法包括：在所述金属层表面形成掩膜层，所述掩膜层位 置与凹槽位置对应；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀所述金属层，去除位于牺牲层表面的金属 层。
[0015] 可选的，所述掩膜层的侧壁边缘与凹槽的侧壁边缘对齐。
[0016] 可选的，所述掩膜层的侧壁边缘与凹槽的侧壁边缘之间的距离小于0. 5 μm。
[0017] 可选的，所述掩膜层的材料为氮氧化硅。
[0018] 可选的，形成所述掩膜层的方法包括：在所述金属层表面形成掩膜材料层之后，在 所述掩膜材料层表面形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行图形化，形成图形化光刻胶层；以 所述图形化光刻胶层为掩膜刻蚀所述掩膜材料层形成掩膜层。
[0019] 可选的，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述掩膜材料层形成掩膜层，所述干法刻蚀工艺 采用的气体包括Cl 2、Ar和CHF3,其中，012的流量为lOsccm~50sccm，Ar的流量为20sccm~ lOOsccm，0^3的流量为 lOsccm ~50sccm，压强为 lOmTorr ~30mTorr，功率为 20W ~1500W。
[0020] 可选的，在所述牺牲层内形成凹槽的方法包括：在所述牺牲层表面形成光刻胶层， 对所述光刻胶层进行曝光显影，形成图形化光刻胶层；以所述图形化光刻胶层为掩膜，对所 述牺牲层进行刻蚀，形成凹槽。
[0021] 可选的，采用干法刻蚀工艺对所述牺牲层进行刻蚀，所述干法刻蚀工艺采用的气 体包括：CF 4、CHF3、02和Ar，其中CF 4的流量为lOsccm~50sccm，CHF 3的流量为20sccm~ lOOsccm，02的流量为 5sccm ~25sccm，Ar 的流量为 200sccm ~500sccm，功率为 250W ~ 700W，压强为 lOOmTorr ~300mTorr〇
[0022] 可选的，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述金属层，所述干法刻蚀工艺采用的气体包括： BCl2、CljP CHF 3,其中，BC1J9流量为 50sccm ~lOOsccm，C12的流量为 50sccm ~lOOsccm， 〇册3的流量为5sccm~20sccm，压强为5mTorr~30mTorr，功率为100W~800W。
[0023] 可选的，去除所述牺牲层的同时，去除所述掩膜层，暴露出金属焊垫的表面。
[0024] 可选的，形成所述金属焊垫之后，进行湿法清洗处理。
[0025] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0026] 本发明的实施例中，在基底表面先形成牺牲层之后，对牺牲层进行图形化，在牺牲 层内形成凹槽，暴露出表面待形成金属焊垫的部分基底表面；然后续所述凹槽内和牺牲层 表面形成金属层，并去除牺牲层表面的金属层，形成位于基底表面的金属焊垫。所述牺牲 层作为基底表面的保护层，在形成金属层以及对金属层进行图形化的过程中，能够对基底 表面进彳丁保护，避免基底表面受到损伤，从而能够提尚后续在基底上形成的MEMS器件的性 能。
[0027] 进一步，所述牺牲层的厚度小于金属层最大厚度的1/3,可以避免由于牺牲层的厚 度过大，在后续去除牺牲层的过程中，刻蚀时间过长，对金属焊垫造成损伤。
【附图说明】
[0028] 图1至图10是本发明的实施例的半导体结构的形成过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029] 如【背景技术】中所述，在晶圆表面形成金属焊垫的过程中会对晶圆表面造成损伤， 影响MEMS器件的性能。
[0030] 研究发现，在形成金属焊垫的过程中，首先会在晶圆表面形成金属层，所述金属层 通常采用溅射工艺形成，所述溅射过程中，金属原子在沉积过程中，由于具有一定的能量， 容易对晶圆表面造成损伤；而在晶圆表面形成金属层之后，所述金属层材料还容易与晶圆 材料发生反应，形成金属硅化物，导致金属层与晶圆之间的刻蚀选择比发生变化，在后续对 金属层进行图形化形成金属焊垫的过程中，对金属层的刻蚀过程不易控制，容易对晶圆造 成损伤；并且，在对金属层进行刻蚀的过程中，还容易产生不易挥发的聚合物，粘附在晶圆 表面。上述均会对在晶圆上形成的MEMS器件的性能造成不良影响。
[0031 ] 本实施例中，在形成金属层之前，现在基底表面形成牺牲层之后，对牺牲层进行图 形化，形成凹槽，所述凹槽暴露出基底表面待形成金属焊垫的位置，剩余牺牲层在后续形成 金属焊垫的过程中能够保护基底的表面，使其不受影响，从而提高后续在基底表面形成的 MEMS器件的性能。
[0032] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施例做详细的说明。
[0033] 请参考图1，提供基底100。
[0034] 所述基底100为半导体衬底，所述基底100的材料包括硅、锗、锗化硅、砷化镓等半 导体材料，所述基底100可以是体材料也可以是复合结构如绝缘体上硅。本领域的技术人 员可以根据基底100上形成的半导体器件选择所述基底100的类型，因此所述基底100的 类型不应限制本发明的保护范围。
[0035] 请参考图2,在所述基底100表面形成牺牲层200。
[0036] 所述牺牲层200的材料为绝缘介质材料，与基底100材料不同，便于后续刻蚀或去 除牺牲层200的时候对基底100表面不会造成损伤。
[0037] 具体的，所述牺牲层200的
再多了解一些
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