一种半导体器件及其制作方法和电子装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件及其制作方法和电子 装置。
【背景技术】
[0002] 集成光波导传感器是集成光学技术的一个重要应用领域。集成光波导传感器不但 继承了光纤传感器的优点，而且更有利于实现多功能集成、紧凑封装和批量生产，以及拥有 小型轻量、稳定可靠、低耗高效等其他传统传感器无法比拟的优势，是新一代微型化、集成 化和智能化传感器系统的重要组成部分。
[0003] 当传感器变得更为精巧并且对其集成度要求更高时，集成光波导传感器的优势会 越来越明显，应用领域也会更加广阔。目前集成光波导传感器的各种用途主要有压力、电磁 场、流量、加速度、角速度传感器等。其中以二氧化硅为材料的光波导悬臂梁作为传感器的 主要元件，被广泛的研究。
[0004] 目前在氧化物悬臂梁制作过程中，多采用各向同性干法刻蚀的方法刻蚀硅衬底来 形成氧化物悬臂梁。一旦预定形成的氧化物悬臂梁的宽度比用于刻蚀硅衬底的开口的宽度 大的多时，往往会在氧化物悬臂梁的下方有硅残留，更甚的是无法使悬臂梁悬浮。为了防止 光或光信号在传输过程中的损耗，还往往需要在悬臂梁的下方和上方填充有机聚合物，而 各向同性干法刻蚀后的悬臂梁的形貌还会阻碍之后有机聚合物的填充。
[0005] 因此，为了解决上述技术问题，有必要提出一种新的半导体器件的制作方法。
【发明内容】
[0006] 在
【发明内容】
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在【具体实施方式】部分中进 一步详细说明。本发明的
【发明内容】
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的 关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0007] 为了克服目前存在的问题，本发明实施例一提供一种半导体器件的制作方法，包 括：
[0008] 提供半导体衬底，刻蚀所述半导体衬底以形成凹槽；
[0009] 在所述凹槽中形成牺牲层；
[0010] 在所述半导体衬底和牺牲层的表面上形成悬臂梁结构层，刻蚀所述悬臂梁结构 层，暴露所述牺牲层，以形成悬臂梁结构和开口；
[0011] 去除所述牺牲层，以释放所述悬臂梁结构。
[0012] 进一步，所述刻蚀选用各向同性干法刻蚀。
[0013] 进一步，形成所述牺牲层的步骤包括：在所述凹槽中和所述半导体衬底表面上沉 积形成牺牲层，执行化学机械研磨停止于所述半导体衬底表面上，使所述牺牲层的顶面与 所述半导体衬底的表面齐平。
[0014] 进一步，所述牺牲层的材料为锗。
[0015] 进一步，采用包含双氧水的溶液腐蚀所述牺牲层，直到完全去除所述悬臂梁结构 下方的所述牺牲层，使所述悬臂梁结构悬空。
[0016] 进一步，所述悬臂梁结构层包括自下而上层叠的热氧化氧化硅层和HDP氧化硅 层。
[0017] 进一步，形成所述热氧化氧化硅层的工艺参数包括：采用氧气或空气的气氛，热氧 化的温度为900~1175°C，时间为1~2h。
[0018] 进一步，在去除所述牺牲层后，还包括以下步骤：
[0019] 在所述悬臂梁结构的上方形成有机聚合物，该有机聚合物同时填充所述悬臂梁结 构和所述半导体衬底之间的空隙；
[0020] 在所述有机聚合物上方形成图案化的光刻胶层；
[0021] 以所述图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述有机聚合物，停止于所述悬臂梁结构层 的表面上。
[0022] 本发明实施例二提供一种采用上述方法制作的半导体器件。
[0023] 本发明实施例三提供一种电子装置，包括实施例二中所述的半导体器件。
[0024] 综上所述，根据本发明的制作方法，形成的悬臂梁结构形貌优良，在悬臂梁结构下 方无硅衬底材料的残留，有利于之后有机聚合物的填充，另外，即使预定形成的悬臂梁结构 的尺寸很大，采用本发明的制作方法也能很好的实现悬臂梁的悬浮。
【附图说明】
[0025] 本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发 明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
[0026] 附图中：
[0027] 图1A-1E示出了根据现有技术的方法依次实施步骤所获得器件的示意性剖面图；
[0028] 图2A-2F示出了根据本发明实施例一的方法依次实施所获得器件的剖面示意图；
[0029] 图3示出了本发明实施例一中方法依次实施步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0030] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然 而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以 实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。
[0031] 应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的 实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给 本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终 相同附图标记表示相同的元件。
[0032] 应当明白，当元件或层被称为"在...上"、"与...相邻"、"连接到"或"耦合到"其 它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层， 或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为"直接在...上"、"与...直接相邻"、 "直接连接到"或"直接耦合到"其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管 可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、 层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部 分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元 件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
[0033] 空间关系术语例如"在...下"、"在...下面"、"下面的"、"在...之下"、"在...之 上"、"上面的"等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与 其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使 用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为"在其它元件下 面"或"在其之下"或"在其下"元件或特征将取向为在其它元件或特征"上"。因此，示例性 术语"在...下面"和"在...下"可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向（旋转90 度或其它取向）并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
[0034] 在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使 用时，单数形式的"一"、"一个"和"所述/该"也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出 另外的方式。还应明白术语"组成"和/或"包括"，当在该说明书中使用时，确定所述特征、 整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操 作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语"和/或"包括相关所列项目的任 何及所有组合。
[0035] 为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本发 明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明 还可以具有其他实施方式。
[0036] 参考图1A-1E对现有氧化物悬臂梁的制作方法做简单描述。
[0037] 首先，如图1A所示，提供半导体衬底100,在所述半导体衬底100上依次形成热氧 化二氧化硅层101和HDP氧化硅层102。在所述HDP氧化硅层102上方形成图案化的光刻 月父层103。
[0038] 如图1B所示，以图案化的光刻胶层103为掩膜，刻蚀热氧化二氧化硅层101和HDP 氧化硅层102直到暴露所述半导体衬底100的表面，形成开口 104。去除图案化的光刻胶层 103。
[0039] 如图1C所示，通过开口 104,对半导体衬底100进行各向同性刻蚀，以形成悬臂梁 105。由于多采用各向同性干法刻蚀的方法刻蚀所述半导体衬底100来形成氧化物悬臂梁 105。一旦预定形成的氧化物悬臂梁105的宽度比用于刻蚀衬底的开口 104的宽度大的多 时，往往会在氧化物悬臂梁105的下方有硅残留，更甚的是无法使悬臂梁105悬浮。仅仅通 过提高各向同性干法刻蚀的工艺时间无法解决硅残留的问题。
[0040] 如图1D所示，在所述半导体衬底100和悬臂梁105的上方填充有机聚合物106,而 各向同性干法刻蚀后的悬臂梁105的不良形貌还会阻碍有机聚合物106的填充。在有机聚 合物106上形成图案化的光刻胶层107。
[0041] 如图1E所示，以图案化的光刻胶层107为掩膜刻蚀所述有机聚合物106,停止于 HDP氧化硅层102的表面上。去除图案化的光刻胶层107。
[0042] 鉴于上述氧化物悬臂梁制作过程中存在的问题，本发明提出了一种新的悬臂梁的 制作方法。
[0043] 实施例一
[0044] 下面，参照图2A-图2F对本发明实施例的方法进行详细描述。
[0045] 首先，如图2A所示，提供半导体衬底200,刻蚀所述半导体衬底200以形成凹槽 201。
[0046] 所述半导体衬底200可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上 硅（SOI)、绝缘体上层叠硅（SS0I)、绝缘体上层叠锗化硅（S-SiGeOI)及绝缘体上锗化硅 (SiGeOI)等。
[0047] 可选地，刻蚀所述半导体衬底200之前，还包括在所述半导体衬底200上形成具有 开口的掩膜层的步骤。所述掩膜层可以为光刻胶层。示例性地，所述刻蚀选用各向同性干 法刻蚀。在一个示例中，采用六氟化硫（SF 6)或二氟化氙（XeF2)等各向同性反应离子刻蚀 工艺对半导体衬底进行刻蚀。可选地，各向同性干法刻蚀的工艺条件为：压力为50~150 毫托，功率500~1500W，反应气体为SF 6。该刻蚀工艺横向刻蚀速率大于纵向刻蚀速率，故 形成的凹槽201其横向宽度大于纵向深度。
[0048] 如图2B所示，在所述凹槽201中填充牺牲层202。所述