[0001]
本发明涉及半导体领域，具体地，涉及一种半导体器件及其制作方法及包括该器件的电子设备。
背景技术：
[0002]
在光电子器件中，gesn材料可以扩大光谱范围，从可见光到红外线，甚至是远红外。因此，gesn材料在高速电子器件、高效光子器件、红外光子中有广泛的应用。此外，由于gesn合金可以提高载体的移动性，从而大大提高器件的电气特性，因此gesn材料也可作为场效应晶体管等的导电通道等。当外延层形成悬浮微盘时，gesn外延层的残余压缩应力得到释放。由于sn在ge中的固溶度非常低，很难获得高组分厚的gesn薄膜，因为gesn薄膜厚度过薄，在选择性刻蚀得到gesn薄膜悬浮微盘时， 一方面gesn薄膜圆盘的边缘易因应变释放而弯曲上翘，而gesn薄膜圆盘边缘弯曲上翘会影响薄膜的后期使用，另一方面由于gesn薄膜厚度过薄，制备gesn薄膜悬浮微盘时也会存在不宜支撑的问题。因此，现有技术中很难直接通过选择性刻蚀制作出较薄的高sn组分的gesn薄膜悬浮微盘。
技术实现要素：
[0003]
本发明的目的至少部分地在于提供一种半导体器件及其制作方法以及包括该半导体的电子设备。
[0004]
根据本发明的一个方面，一种半导体器件，包括：衬底；在所述衬底上方形成的金属层；在所述金属层上方形成的合金层，其中，所述合金层完全覆盖所述金属层的表面，并且所述合金层的边缘超出所述金属层的边缘呈悬浮状；在所述合金层上方形成掩膜层，所述掩膜层为透明材料。
[0005]
优选地，所述衬底材料为si或gaas。
[0006]
优选地，所述金属层的材料为ge。
[0007]
优选地，所述合金层材料为gesn。
[0008]
优选地，所述透明材料为sio2或si3n4材料。
[0009]
通过本发明，以溅射sio2为硬掩膜制备gesn微盘。因为sio2是透明的，所以在不去除sio2的情况下，可以在制备后进行测试。其中，sio2可以起到支撑效果，容易获得超薄(可以达到10nm)的应变释放的gesn微盘。
[0010]
根据本发明的另一方面，提供一种制造半导体器件的方法，包括：形成衬底，在所述衬底上方沉积形成金属层，在所述金属层上方沉积形成合金层；在所述合金层上方沉积形成掩膜层，所述掩膜层为透明材料；在所述掩膜层上方形成图案化的光刻胶；进行第一次干法刻蚀工艺去除部分所述掩膜层；进行第二次干法刻蚀工艺去除部分所述金属层和所述合金层；去除所述光刻胶；进行第三次干法刻蚀工艺去除剩余所述金属层的部分，使得所述合金层部分的覆盖在所述金属层上方，且所述合金层的边缘超出所述金属层的边缘呈悬浮状。
[0011]
优选地，所述第一次干法刻蚀工艺包括使用cf4氯气做刻蚀气体进行干法刻蚀。
[0012]
优选地，所述第二次干法刻蚀工艺包括使用氯气做刻蚀气体进行干法刻蚀。
[0013]
优选地，所述第三次干法刻蚀工艺包括使用cf4和o2做刻蚀气体进行干法刻蚀。
[0014]
根据本发明的在一方面，提供一种电子设备，包括由上述半导体器件形成的集成电路。
[0015]
优选地，电子设备还包括：与所述集成电路配合的显示器以及与所述集成电路配合的无线收发器。
附图说明
[0016]
当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚地讨论，各个部件的尺寸可以任意地增加或减少。
[0017]
图1至图7示出了根据本发明公开实施例的制造半导体器件的流程图。
具体实施方式
[0018]
以下公开内容提供了多种不同实施例或实例，以实现本发明的不同特征。以下将描述组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。
[0019]
此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在...下方”、“在...下面”、“下部”、“在...上面”、“上部”等空间关系术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中示出方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定位（旋转90度或在其他方位），并且在本文中使用的空间关系描述符可以同样地作相应地解释。
[0020]
图1至图6示出了根据本发明公开实施例的制半导体器件的流程图。
[0021]
本实施例中，半导体器件包括：衬底101；在所述衬底上方形成的金属层102；在所述金属层上方形成的合金层103，其中，所述合金层完全覆盖所述金属层的表面，并且所述合金层的边缘超出所述金属层的边缘呈悬浮状；在所述合金层上方形成掩膜层104，掩膜层104为透明材料。
[0022]
衬底101。在本实施例中，如图1所示，衬底101是体硅半导体衬底。此外，衬底101可以是各种形式的衬底，包括但不限于半导体上硅半导体衬底（soi）、化合物半导体衬底（如gaas衬底）、合金半导体衬底（如sige衬底）等。在一些实施例中，半导体衬底可以包括掺杂的外延层。
[0023]
继续如图1所示，在所述衬底101上方形成的金属层102。在上述衬底101上沉积金属层102。在一些实施例中，金属层102包含ge元素。在一些实施例中，通过各种沉积技术中的任意一种，包括低压化学气相沉积（lpcvd）、大气压化学气相沉积（apcvd）、等离子体增强化学气相沉积（pecvd）和其他合适的沉积技术来形成金属层102。
[0024]
在金属层102上方形成的合金层103，其中，合金层103完全覆盖金属层102的表面，
并且合金层103的边缘超出金属层102的边缘呈悬浮状。形成悬浮状的合金层包括以下工艺方法：在本实施例中，如图1所示，在金属层102上方形成合金层103。合金层103使用gesn材料。在一些实施例中，可以使用lpcvd、apcvd、pecvd、pvd或溅射形成合金层103。
[0025]
如图2所示，在合金层103上方形成掩膜层104。掩膜层104可以是透明材料形成的硬掩模层，例如，sio2、si3n4等透明材料。具体地使用低温溅射的方法形成掩膜层104，所述低温是指不超过300℃，形成透明的掩膜层104的厚度为不超过200纳米。
[0026]
在本实施例中，如图3所示，在掩膜层104上方形成图案化的光刻胶105。形成光刻胶的办法可以是常规方法，例如，可以在掩膜层上旋涂光刻胶，然后通过曝光、显影以及去除步骤，最后形成需要的光刻胶的形状。也可以采用其他方法形成图案化的光刻胶。接着要对光刻胶和下层材料进行干法刻蚀。
[0027]
如图4所示进行第一次干法刻蚀工艺去除部分掩膜层104，保留光刻胶105下方的掩膜层104。采用普通电感耦合等离子体（icp）刻蚀机刻蚀，其中，第一次干法刻蚀采用cf4；气压控制在5mt，混合气体的反应温度为20℃，上射频功率为400w，下射频功率100w，cf4的总流量为50sccm。
[0028]
如图5所示进行第二次干法刻蚀工艺去除部分金属层102、合金层103。采用普通电感耦合等离子体（icp）刻蚀机刻蚀，其中，第二次干法刻蚀工艺采用氯气，气压控制在5mt，混合气体的反应温度为20℃，上射频功率为300w，下射频功率45w，氯气的总流量为35sccm。
[0029]
如图6所示，去除光刻胶105。可以采用干法去胶的方法去除光刻胶105。
[0030]
如图7所示，进行第三次干法刻蚀工艺去除剩余金属层102的部分，使得合金层103部分的覆盖在金属层102上方，且合金层103的边缘超出金属层102的边缘呈悬浮状。采用普通电感耦合等离子体（icp）刻蚀机刻蚀，其中，第三次干法刻蚀工艺采用cf4+o2，气压控制在90mt，混合气体的反应温度为20℃，上射频功率为200w，下射频功率0w，cf4/o2的总流量为100sccm，其中，以cf4/o2体积百分比计，cf4体积比为70%，o2体积比为30%。
[0031]
总的来说，所公开的方法通过在合金层（即gesn）上低温溅射沉积透明材料的掩膜层，来制备gesn薄膜悬浮微盘。因为掩膜层为透明材料， gesn薄膜悬浮微盘上设置透明的掩膜层，不会对gesn薄膜悬浮微盘的性能产生影响，而掩膜层作用于gesn薄膜悬浮微盘后，不仅可以避免刻蚀后的gesn薄膜悬浮微盘因应力释放而产生边缘弯曲上翘，还可以对gesn薄膜悬浮微盘产生支撑作用，解决现有技术中很难直接通过选择性刻蚀制作出较薄的高sn组分的gesn薄膜悬浮微盘的问题。此外，采用低温溅射透明材料所制备掩膜层薄膜时，制备得到的掩膜层的应力小，不会对gesn薄膜悬浮微盘额外引入其他应力，进而影响gesn薄膜悬浮微盘后续性能的测量。
[0032]
根据本发明的实施例，还提供了一种制造半导体器件的方法。包括以下步骤：s1：形成衬底，在衬底上方沉积形成金属层，在金属层上方沉积形成合金层；在该步骤中，在上述衬底101上沉积金属层102，在金属层102上方沉积合金层103，可以选择各种沉积技术中的任意一种，包括低压化学气相沉积（lpcvd）、大气压化学气相沉积（apcvd）、等离子体增强化学气相沉积（pecvd）和其他合适的cvd外延技术来形成金属层102和合金层103。
[0033]
s2：在合金层上方沉积形成掩膜层，所述掩膜层为透明材料；
该步骤中，还使用具体地使用低温溅射的方法形成掩膜层104。具体地使用低温溅射的方法形成掩膜层104，所述低温是指不超过300℃，形成透明的掩膜层104的厚度为不超过200纳米。在一些具体实施例中，通过在合金层103上方，采用在300℃下低温溅射，制备厚度为100纳米的sio2掩膜层。在另一些具体实施例中，通过在合金层103上方，采用在200℃下低温溅射，制备厚度为30纳米的sio2掩膜层。当然，低温溅射的温度还可以采用诸如120℃~200℃之间的任意温度，形成的sio2掩膜层或si3n4掩膜层均为透明的硬掩膜层，且厚度应该是越薄越好，例如可以为20纳米~100纳米，当然掩膜层的厚度还是以作用于合金层（即gesn薄膜层）后，与合金层（即gesn薄膜层）一起刻蚀时，合金层边缘不弯曲上翘，且易于支撑为准。
[0034]
s3：在掩膜层上方形成图案化的光刻胶；在该步骤中，形成光刻胶的办法可以是常规方法，例如，可以在掩膜层上旋涂光刻胶，然后通过曝光、显影以及去除步骤，最后形成需要的光刻胶的形状。也可以采用其他方法形成图案化的光刻胶。接着要对光刻胶和下层材料进行干法刻蚀。
[0035]
s4：进行第一次干法刻蚀工艺去除部分掩膜层；在该步骤中，采用普通电感耦合等离子体（icp）刻蚀机刻蚀，其中，第一次干法刻蚀采用cf4，气压控制在5mt，混合气体的反应温度为20℃，上射频功率为400w，下射频功率100w，cf4的总流量为50sccm。
[0036]
s5：进行第二次干法刻蚀工艺去除部分金属层和合金层；在该步骤中，采用普通电感耦合等离子体（icp）刻蚀机刻蚀，其中，第二次干法刻蚀工艺采用氯气，气压控制在5mt，混合气体的反应温度为20℃，上射频功率为300w，下射频功率45w，氯气的总流量为35sccm。
[0037]
s6：去除图案化的光刻胶；在该步骤中，可以采用干法去胶的方法去除图案化的光刻胶105。
[0038]
s7：进行第三次干法刻蚀工艺再次去除剩余金属层的部分，使得合金层部分的覆盖在金属层上方，且合金层的边缘超出金属层的边缘呈悬浮状。
[0039]
在该步骤中，采用普通电感耦合等离子体（icp）刻蚀机刻蚀，其中，第三次干法刻蚀工艺采用cf4+o2，气压控制在90mt，混合气体的反应温度为20℃，上射频功率为200w，下射频功率0w，cf4/o2的总流量为100sccm，其中，以cf4/o2体积百分比计，cf4体积比为70%，o2体积比为30%。
[0040]
上述制备方法中，还通过控制三次干法刻蚀工艺条件，在本申请所述刻蚀工艺条件下，可以直接通过选择性刻蚀制作出较薄的高sn组分的gesn微盘，通过本申请所述方法制备得到的gesn薄膜悬浮微盘具有厚度较薄，厚度可以达到10纳米至20纳米，且与透明材料的掩膜层共同作用后，还可以克服现有技术中较薄的高sn组分的gesn薄膜悬浮微盘的边缘弯曲上翘和不易支撑的问题，具有突出的有益效果。
[0041]
以上论述了若干实施例的部件，使得本领域的技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他的处理和结构以用于达到与本发明所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，本文中他们可以做出多种变化、替代以及改变。