Mems器件的接触插塞及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种MEMS器件的接触插塞及其形成方法。
【背景技术】
[0002]MEMS (Micro Electro Mechanical System,简称 MEMS)技术是指一种可将机械构件、驱动部件、光学系统、电控系统集成为一个整体单元的微型系统，它用微电子技术和微加工技术(如硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。
[0003]如图1所示，现有一种MEMS器件包括:具有检测电路(未图示)、及与所述检测电路电连接的固定电极2的基底I ;覆盖固定电极2及基底I的第一介质层4 ;覆盖第一介质层4的半导体材料层5 ;覆盖半导体材料层5的第二介质层6。其中，第一介质层4内在对应固定电极2的位置形成有空腔31，使得半导体材料层5对应空腔31的部分可以上下移动，以用作可动电极，所述固定电极、可动电极、以及空腔31形成电容。当可动电极相对固定电极移动时，会导致固定电极和可动电极所形成电容的电容值发生改变。通过测量该电容值相对于器件静止时的电容参考值的变化，从而可以测量出可动电极相对固定电极的移动量，进而计算得到其他测量参数。以所述MEMS器件为惯性传感器为例，通过测量可动电极相对固定电极的移动量，可以计算得到惯性力。
[0004]所述MEMS器件的接触插塞包括:位于第二介质层6、半导体材料层5及第一介质层4内、并露出固定电极2的接触孔7 ;填充于接触孔7内的导电材料。
[0005]但是，现有MEMS器件的接触插塞的导电性能不佳。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的问题是:现有MEMS器件的接触插塞的导电性能不佳。
[0007]为解决上述问题，本发明提供了一种MEMS器件的接触插塞的形成方法，所述MEMS器件包括相对设置的固定电极与可动电极，所述形成方法包括:
[0008]提供具有检测电路、及与所述检测电路电连接的固定电极的基底；
[0009]形成覆盖所述固定电极及基底的第一介质层、覆盖所述第一介质层并用于形成所述可动电极的半导体材料层、覆盖所述半导体材料层的第二介质层、及覆盖所述第二介质层的硬掩模层；
[0010]对所述硬掩模层及第二介质层进行第一干法刻蚀，以在所述硬掩模层及第二介质层内形成露出半导体材料层的第一开口，沿着从所述硬掩模层至半导体材料层的方向，所述第一开口的口径逐渐减小；
[0011]所述第一干法刻蚀之后，以所述硬掩模层为掩模进行第二干法刻蚀，以在所述半导体材料层内形成露出所述第一介质层的第二开口；
[0012]所述第二干法刻蚀之后，继续以所述硬掩模层为掩模进行第三干法刻蚀，以在所述第一介质层内形成露出所述固定电极的第三开口，在所述第三干法刻蚀的同时，所述硬掩模层被刻蚀去除，且所述第二介质层中第一开口的侧壁被刻蚀，使得第一开口的底部露出所述半导体材料层；
[0013]所述第三干法刻蚀之后，以所述第二介质层为掩模对半导体材料层进行第四干法刻蚀，以至少使部分深度的第二开口口径增大，所述第二介质层内的第一开口、所述半导体材料层内的第二开口、以及所述第一介质层内的第三开口构成接触孔。
[0014]可选的，所述第三干法刻蚀包括:
[0015]刻蚀部分厚度的第一介质层；
[0016]重复所述刻蚀部分厚度的第一介质层步骤，直至露出所述固定电极；
[0017]每次所述刻蚀部分厚度的第一介质层步骤后进行清洗，以去除所述刻蚀部分厚度的第一介质层步骤中所产生的聚合物。
[0018]可选的，所述第二干法刻蚀之后、所述第三干法刻蚀之前，还包括:进行清洗，以去除所述第二干法刻蚀步骤中所产生的聚合物。
[0019]可选的，所述第一介质层、第二介质层均为氧化硅层；
[0020]所述硬掩模层为氧化硅层，或者，所述硬掩模层为氮化硅层、及位于氮化硅层上方的氧化硅层的叠层结构。
[0021 ] 可选的，所述半导体材料层的材料为掺杂的多晶硅。
[0022]可选的，所述硬掩模层为氮化硅层、及位于氮化硅层上方的氧化硅层的叠层结构，所述第一干法刻蚀包括:
[0023]利用包括C4F8和O2、且C4F8与O2流量之比大于等于I的刻蚀气体，对所述硬掩模层中的氧化层进行干法刻蚀，直至露出所述硬掩模层中的氮化硅层；
[0024]对所述硬掩模层中的氮化硅层进行干法刻蚀，直至露出所述第二介质层；
[0025]利用包括C4F8和O2、且C4F8与O2流量之比大于等于I的刻蚀气体，对所述第二介质层进行干法刻蚀，直至露出所述半导体材料层。
[0026]可选的，所述部分深度与半导体材料层厚度之比大于1:7。
[0027]可选的，还包括:向所述接触孔内填充导电材料，以形成接触插塞。
[0028]可选的，所述导电材料为钨。
[0029]可选的，所述MEMS器件为惯性传感器、麦克风、光调制器或晶体振荡器。
[0030]另外，本发明还提供了一种MEMS器件的接触插塞，所述MEMS器件包括:
[0031]具有检测电路、及与所述检测电路电连接的固定电极的基底；
[0032]覆盖所述固定电极及基底的第一介质层；
[0033]覆盖所述第一介质层并用于形成所述可动电极的半导体材料层；
[0034]覆盖所述半导体材料层的第二介质层；
[0035]所述接触插塞包括:
[0036]位于所述第二介质层、半导体材料层及第一介质层内、并露出所述固定电极的接触孔，所述接触孔包括:位于所述第二介质层内的第一开口 ；位于所述半导体材料层内的第二开口 ；位于所述第一介质层内的第三开口，所述第一开口口径大于第三开口口径，所述第二开口口径等于第一开口口径，或者，沿着从所述第一开口至第三开口的方向，部分深度的第二开口口径等于第一开口口径、剩下深度的第二开口口径等于第三开口口径；
[0037]填充于所述接触孔内的导电材料。
[0038]可选的，所述部分深度与半导体材料层厚度之比大于1:7。
[0039]可选的，所述导电材料为钨。
[0040]可选的，所述MEMS器件为惯性传感器、麦克风、光调制器或晶体振荡器。
[0041]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0042]先通过控制所述第一干法刻蚀的工艺参数，在硬掩模层及第二介质层内形成，沿着从硬掩模层至半导体材料层的方向口径逐渐减小的第一开口 ；然后，利用第二干法刻蚀在半导体材料层内形成第二开口 ；接着，利用第三干法刻蚀在第一介质层内形成第三开口，借助所述第三干法刻蚀的作用能够同时刻蚀第一开口的侧壁，使得第二介质层中第一开口的口径增大以露出下方的半导体材料层；接着，以第二介质层为掩模、利用第四干法刻蚀，至少使部分深度的第二开口口径增大，使得接触孔为上宽下窄的形状。与现有技术中的接触孔相比，本发明技术方案所形成的接触孔的深宽比较小一些，因而在后续工艺中更容易向接触孔内填充导电材料，避免了接触插塞内会形成空洞，提高了接触插塞的导电性能。
【附图说明】
[0043]图1是现有一种MEMS器件的接触插塞的剖面结构示意图；
[0044]图2至图5是现有MEMS器件的接触插塞在不同制作阶段的剖面结构示意图；
[0045]图6至图12是本发明的一个实施例中MEMS器件的接触插塞在不同制作阶段的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0046]经研究发现，造成现有MEMS器件的接触插塞的导电性能不佳的原因如下:
[0047]上述现有MEMS器件的接触插塞的形成方法包括:如图2所示，提供具有检测电路(未图示)、及与所述检测电路电连接的固定电极2的基底I ;形成覆盖固定电极2及基底I的第一介质层4,第一介质层4在对应固定电极2的位置形成有开口(未标识)，该开口内填充有牺牲层3，在后续工艺中牺牲层3会被去除，以形成空腔；形成覆盖第一介质层4的半导体材料层5 ;形成覆盖半导体材料层5的第二介质层6、覆盖第二介质层6的硬掩模层8、以及