[发明专利]半导体结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种半导体结构的形成方法。

背景技术

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical-Systems，简称MEMS)是利用微细加工技术在芯片上集成传感器、执行器、处理控制电路的微型系统。

如在压力传感器等MEMS形成工艺中，在半导体衬底的第一表面形成安装压力传感器的膜片，之后在半导体衬底第二表面形成露出所述膜片的上端开口的腔体，并后在腔体上方形成诸如梳齿状等结构的传感器结构。由传感器结构的空隙对膜片施加要测量的压力。

参考图1～图4所示，压力传感器的制备过程包括：

以半导体衬底10上形成膜片14，之后再所述半导体衬底10的上覆盖牺牲层11，在牺牲层11形成以氧化硅为材料的硬掩模12后，以所述硬掩模12为掩模刻蚀所述牺牲层11在牺牲层11内形成开孔15，所述开孔15露出半导体衬底10内互连线结构13；之后向所述开孔15内，以及硬掩模12上形成第一金属材料层16，所述第一金属材料层16填充满所述开孔15，形成金属插塞161；经化学机械研磨(CMP)等工艺去除多余的金属材料层16和硬掩模12后，露出牺牲层11；在牺牲层11上覆盖第二金属材料层15，刻蚀所述第二金属材料层15，露出部分的牺牲层11表面，形成传感器结构；之后去除部分牺牲层11后，在相邻的金属插塞161以及传感器结构之间形成空腔17。

在现有工艺中，常采用无定型碳(Amorphouscarbon)作为牺牲层材料，无定形碳和氧气反应后以形成二氧化碳等气体，继续参考图4所示，在形成所述传感器结构后，可向传感器结构的空隙18中通入氧气等气体，用以去除多余的牺牲层，便于形成所述空腔17。

但现有工艺形成的MEMS器件的性能不稳定，为此如何提高MEMS性能的稳定性是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，以提高半导体器件的稳定性。

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：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成牺牲层；

在所述牺牲层上形成硬掩模，所述硬掩模的材料为非硅氧化合物；

以所述硬掩模为掩模刻蚀所述牺牲层，在所述牺牲层内形成第一开孔。

可选地，在所述牺牲层上形成硬掩模的工艺包括：

在所述牺牲层上形成硬掩模材料层；

以干法刻蚀工艺刻蚀所述硬掩模材料层形成所述硬掩模，所述干法刻蚀工艺包括：采用非氟基气体作为刻蚀剂刻蚀所述硬掩模层。

可选地，所述非氟基气体为溴化氢、氧气和氯气的混合气体。

可选地，刻蚀所述硬掩模材料层的干法刻蚀工艺的参数包括：

气压为5～15mtorr，射频功率为400～600W，偏置功率为200～400W，氧气的流量为0.01～10sccm，溴化氢的流量为100～150sccm，氯气的流量为100～150sccm。

可选地，刻蚀所述牺牲层的工艺为干法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工艺采用非氟基气体作为刻蚀剂。

可选地，所述非氟基气体为氩气和氧气的混合气体。

可选地，刻蚀所述牺牲层的干法刻蚀工艺的参数包括：

气压为90～110mtorr，射频功率为800～1200W，偏置功率为200～400W，氩气的流量为30～80sccm，氧气的流量为200～3000sccm。

可选地，在所述牺牲层内形成第一开孔后，所述形成方法还包括：干法清洗，以清洗牺牲层内的第一开孔；

所述干法清洗的步骤包括：以氩气和氧气的混合气体作为清洗剂。

可选地，所述干法清洗步骤的工艺参数为：

气压为90～100mtorr，射频功率为250～350W，偏置功率为250～350W，氧气的流量为0.01～30sccm，氩气的流量为200～400sccm。

可选地，所述清洗剂还含有四氟化碳气体，且所述四氟化碳气体的体积百分比含量小于或等于1/100。

可选地，在所述干法清洗后，所述形成方法还包括：湿法清洗。

可选地，所述湿法清洗的步骤中以氟化氨和氢氟酸的混合溶液为清洗剂。

可选地，在所述牺牲层内形成第一开孔后，所述形成方法还包括在所述牺牲层上形成金属材料层，所述金属材料层填充满所述牺牲层内的第一开孔，在所述第一开孔内形成金属插塞。

可选地，所述硬掩模的材料与所述金属材料层的材料相同。