半导体器件的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体器件的形成方法。
【背景技术】
[0002]微机电系统(Micro-ElectroMechanical System,简称MEMS)是一种获取信息、处理信息和执行操作的集成器件。微机电系统中的传感器能够接收压力、位置、速度、加速度、磁场、温度或湿度等外部信息，并将所获得的外部信息转换成电信号，以便于在微机电系统中进行处理。压力传感器即是一种将压力信号转换为电信号的转换器件。
[0003]电容式压力传感器是现有压力传感器中的一种，现有技术的一种电容式压力传感器包括:衬底；位于衬底表面的第一电极层；位于衬底和第一电极层表面的第二电极层，所述第一电极层和第二电极层之间具有空腔，所述空腔使第一电极层和第二电极层电隔离。
[0004]所述第一电极层、第二电极层以及空腔构成电容结构，当所述第二电极层在受到压力时，所述第二电极层会发生形变，导致所述第一电极层和第二电极层之间的距离发生变化，造成所述电容结构的电容值发生改变。由于所述第二电极层受到的压力与所述电容结构的电容值相对应，因此能够将第二电极层受到的压力转化为所述电容结构输出的电信号。
[0005]然而，现有的压力传感器性能不稳定。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是提供一种半导体器件的形成方法，提高所形成的压力传感器的性能和稳定性。
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括:提供衬底，所述衬底表面具有第一电极层，所述第一电极层表面具有牺牲层；在所述牺牲层表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层的材料为导电材料；在第一掩膜层表面形成图形化层，所述图形化层暴露出部分与第一电极层位置对应的第一掩膜层表面；以图形化层为掩膜，刻蚀所述第一掩膜层和牺牲层，直至暴露出第一电极层表面为止，在所述第一掩膜层和牺牲层内形成开口 ；进行清洗工艺，去除附着于第一掩膜层表面、以及开口的侧壁和底部表面的刻蚀副产物；在进行清洗工艺之后，在所述开口内形成导电插塞。
[0008]可选的，所述第一掩膜层的材料为钛、、氮化钛、氮化钽或铝。
[0009]可选的，所述第一掩膜层的厚度为200埃?300埃。
[0010]可选的，所述第一电极层包括若干分立的子电极层。
[0011]可选的，在第一掩膜层和牺牲层内形成的开口数量至少为2个，且所述开口至少暴露出两个分立的子电极层表面。
[0012]可选的，还包括:在形成第一掩膜层之前，在牺牲层表面形成第二掩膜层，所述第一掩膜层形成于所述第二掩膜层表面。
[0013]可选的，所述第二掩膜层的材料为氮化硅，所述第二掩膜层的厚度为150埃?250埃。
[0014]可选的，所述形成开口的工艺包括:以图形化层为掩膜，采用第一次刻蚀工艺刻蚀所述第一掩膜层直至暴露出牺牲层表面为止；在第一次刻蚀工艺之后，以第一掩膜层为掩膜，采用第二次刻蚀工艺刻蚀所述牺牲层直至暴露出第一电极层表面为止。
[0015]可选的，所述第一次刻蚀工艺的参数包括:气压为5毫托?15毫托，功率为400瓦?600瓦，气体包括Cl2、O2和HBr,其中Cl2的流量为100标准晕升/分钟?150标准晕升/分钟，O2的流量为I标准晕升/分钟?5标准晕升/分钟,HBr的流量为100标准晕升/分钟?150标准晕升/分钟。
[0016]可选的，所述第二次刻蚀工艺的参数包括:气压为80毫托?120毫托，功率为200瓦?400瓦，气体包括Ar和O2,其中Ar的流量为30标准晕升/分钟?80标准晕升/分钟，O2的流量为200标准晕升/分钟?300标准晕升/分钟。
[0017]可选的，所述清洗工艺包括:对所述第一掩膜层表面、以及开口的侧壁和底部表面进行干法清洗工艺；在所述干法清洗工艺之后，对所述第一掩膜层表面、以及开口的侧壁和底部表面进行湿法清洗工艺。
[0018]可选的，所述干法清洗工艺的参数包括:气压为90毫托?100毫托，功率为200瓦?400瓦，气体包括Ar和O2,其中Ar的流量为250标准晕升/分钟?350标准晕升/分钟，O2的流量为10标准晕升/分钟?30标准晕升/分钟。
[0019]可选的，所述湿法清洗工艺的参数包括:清洗液为ST-44，所述ST-44包括二甘醇胺和丁内酯，清洗温度为50°C?100°C，清洗时间为50分钟?80分钟。
[0020]可选的，所述导电插塞的材料为铜、钨或铝；所述导电插塞的形成工艺包括:在第一掩膜层表面、以及开口的侧壁和底部表面形成导电膜，所述导电膜填充满所述开口 ；采用化学机械抛光工艺平坦化所述导电膜，直至暴露出第一掩膜层表面为止，开口内的导电膜形成导电插塞。
[0021]可选的，还包括:在形成导电插塞之后，刻蚀部分第一掩膜层直至暴露出牺牲层表面为止，在第一掩膜层内形成通孔；自所述通孔底部采用各向同异性的刻蚀工艺去除第一电极层和第一掩膜层之间的部分牺牲层，使所述第一掩膜层和第一电极层之间形成空腔，且所述第一掩膜层悬空于所述第一电极层表面，所述第一掩膜层作为第二电极层。
[0022]可选的，所述衬底包括:半导体基底、位于半导体基底表面或半导体基底内的半导体器件、电连接所述半导体器件的电互连结构、以及电隔离所述电互连结构和半导体器件的绝缘层。
[0023]可选的，所述第一电极层通过所述电互连结构与所述半导体器件电连接。
[0024]可选的，所述绝缘层的材料包括湿度敏感介质材料。
[0025]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0026]在本发明的形成方法中，在牺牲层表面形成的第一掩膜层材料为导电材料，所述第一掩膜层作为刻蚀牺牲层的掩膜。由于刻蚀所述导电材料不会产生聚合物等不易去除、且易于附着的刻蚀副产物，因此能够保证在以第一掩膜层刻蚀后，通过清洗工艺，使形成于牺牲层内的开口侧壁和底部表面洁净，有利于保证形成于开口内的导电插塞电性能稳定良好。而且，由于所述第一掩膜层的材料为导电材料，所述第一掩膜层能够作为所形成的半导体器件的一部分，而无需在形成开口或导电插塞之后被去除。具体的，所述第一掩膜层能够作为第二电极层，当后续去除牺牲层之后，所述第一掩膜层能够悬空于第一电极层表面，使第一掩膜层与第一电极层能够构成压力传感器。从而简化了半导体器件的形成工艺，减少了对导电插塞的损伤。因此，所形成的半导体器件性能稳定良好。
[0027]进一步，所述第一掩膜层的材料为钛、氮化钛、氮化钽或铝。尤其是所述第一掩膜层为钛时，由于钛的导电率好，而且强度高，因此即使第一掩膜层的厚度薄，也不会影响所述第一掩膜层在刻蚀牺牲层时的图形稳定性，而且所述第一掩膜层作为第二电极层时的导电性能好，电阻率低，能够使所形成的半导体器件的工作电流增大、能耗降低。
[0028]进一步，在形成第一掩膜层之前，在牺牲层表面形成第二掩膜层，所述第一掩膜层形成于所述第二掩膜层表面。所述第二掩膜层用于在后续去除牺牲层时，保护所述第一掩膜层与第一电极层相对的表面，以此保证所述第一掩膜层作为第二电极层时的质量。而且，由于所述第二掩膜层表面具有第一掩膜层阻挡，且所述第一掩膜层的强度较大，因此所述第二掩膜层的厚度较薄，在刻蚀形成所述第二掩膜层时所产生的刻蚀副产物极少、且易于去除，因此不易使刻蚀形成的开口侧壁和底部表面附着刻蚀副产物。所形成的半导体器件的性能得以保证。
[0029]进一步，所述清洗工艺包括干法清洗工艺，在所述干法清洗工艺之后，进行湿法清洗工艺。由于以所述第一掩膜层刻蚀形成开口，所形成的开口侧壁和底部表面附着的刻蚀副产物较少、且易于被去除。而通过进行干法清洗工艺和湿法清洗工艺，能够更彻底地去除刻蚀副产物，从而保证了所形成的开口侧壁和底部表面的洁净，使形成于开口内的导电插塞形貌良好、电性能稳定。
【附图说明】
[0030]图1是一种传感器的剖面结构示意图；
[0031]图2至图9是本发明实施例的半导体器件的形成过程的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]如【背景技术】所述，现有的压力传感器性能不稳定。
[0033]图1是一种传感器的剖面结构不意图，包括:衬底100 ;位于衬底100表面的第一电极层101 ;位于衬底100和第一电极层101表面的第二电极层102,所述第一电极层101和第二电极层102之间具有空腔103 ;所述第一电极层101和第二电极层102之间具有第一导电插塞104和第二导电插塞105,所述第二导电插塞105与第二电极层102之间由绝缘层电隔离，而第一导电插塞104和第二导电插塞105底部的第一电极层101不相连；所述第一导电插塞104和第二导电插塞105的侧壁表面具有第一保护层106覆盖；所述第二电极层102与第一电极层101相对表面具有第二保护层107。
[0034]所述第一导电插塞104和第二导电插塞105用于支撑第二电极层102悬空于第一电极层101表面。其次，分别对第一电极层101和第二电极层102施加偏压，以此获取第一电极层101、第二电极层102和空腔103构成的电容结构的电容值变化量。此外，所述第一导电插塞104和第二导电插塞105分别与第一电极层101电连接,而且第一导电插塞104和第二导电插塞105所连接的第一电极层101相互断路、并通过湿敏介质层相互隔离，所述相互断路的第一电极层101和湿敏介质层构成电容式湿度传感器，通过对第一导电插塞104和第二导电插塞105施加偏压,能够获得第一电极层101与湿敏介质层所构成的电容结构的电容值变化量。因此，所述传感器能够同时获取外部的压力和湿度信息。
[0035]在形成图1所示的传感器时，所述空腔103中具有牺牲层，所述第二保护层和第二电极层102形成于牺牲层表面，并在形成第二电极层102之后去除所述牺牲层。而所述第一导电插塞104和第二导电插塞105形成于所述牺牲层内，因此需要