本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的刻蝕方法，具體涉及一種在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法。
背景技術(shù)：
1、在半導(dǎo)體器件如圖像傳感器(cis)、微機(jī)電系統(tǒng)(mems)的制造工藝中，經(jīng)常會(huì)通過刻蝕來形成所需結(jié)構(gòu)，空腔(cavity)是一種常見的結(jié)構(gòu)，圖1所示為一種常見的用于mems麥克風(fēng)制作的空腔結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際要求，空腔的內(nèi)側(cè)壁有垂直(a)、負(fù)角度傾斜(b)、正角度傾斜(c)的形貌；圖2所示為另一種常見空腔結(jié)構(gòu)，將掩膜下面的硅全部掏空之后保留掩膜，空腔的內(nèi)側(cè)壁有垂直形貌(a)和傾斜形貌(b)。現(xiàn)有技術(shù)中，前述兩種常見的空腔結(jié)構(gòu)刻蝕起來比較容易，用博世工藝及非博世工藝均可以得到想要的結(jié)果。
2、然而，隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展以及市場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體器件性能更高的需求，迫使空腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。圖3所示為工程實(shí)際應(yīng)用中遇到的另一種空腔結(jié)構(gòu)，空腔的上端要求保留部分硅作為連接橋，但該空腔制作難度很大，此類空腔若采取上述兩種空腔的制造工藝，上端的硅早早就會(huì)被刻蝕掉，難以形成上端帶有連接橋的空腔，從而無法滿足應(yīng)用需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，此方法旨在解決傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件制造工藝難以在襯底上獲得上端帶有連接橋的空腔結(jié)構(gòu)的問題，本發(fā)明通過在襯底上采用垂直刻蝕形成深溝槽、再橫向刻蝕連通相鄰深溝槽的下部，以形成規(guī)則的方腔結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵的是，通過在刻蝕過程中添加一層保護(hù)層以及在橫向刻蝕過程中選擇對(duì)保護(hù)層和襯底具有高選擇比的刻蝕氣體，保證了在刻蝕過程中保護(hù)層不會(huì)被刻蝕掉，使得保護(hù)層覆蓋的襯底部分也不會(huì)被刻蝕掉，最終在襯底上形成上端帶有連接橋的空腔結(jié)構(gòu)。
2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，所述空腔結(jié)構(gòu)包含位于其上部的連接橋，包括以下步驟：
3、提供硅襯底，所述硅襯底表面具有掩膜層，所述掩膜層具有多個(gè)開口圖形，所述開口圖形底部暴露出所述硅襯底的頂部表面；
4、通入第一刻蝕氣體點(diǎn)燃等離子體，按照所述開口圖形向下刻蝕所述硅襯底以形成多個(gè)淺溝槽；
5、在所述淺溝槽的側(cè)壁形成保護(hù)層；
6、通入第二刻蝕氣體點(diǎn)燃等離子體，繼續(xù)沿著所述淺溝槽向下執(zhí)行垂直刻蝕步驟至預(yù)設(shè)深度以形成深溝槽；
7、通入第三刻蝕氣體點(diǎn)燃等離子體，繼續(xù)沿著所述深溝槽的下部向側(cè)向執(zhí)行橫向刻蝕步驟，以連通多個(gè)所述深溝槽形成上端帶有連接橋的空腔。
8、可選地，所述保護(hù)層的材質(zhì)包括氮化硅、氧化硅、鉻、氮化鈦、氧化鈦中的至少一種。
9、可選地，所述保護(hù)層的厚度為30nm～40nm。
10、可選地，所述第三刻蝕氣體包括：sf6。
11、可選地，所述第三刻蝕氣體還包括：o2。
12、可選地，所述保護(hù)層為氮化硅層，所述第三刻蝕氣體中o2和sf6的氣體用量比小于1。
13、可選地，所述保護(hù)層為氧化硅層，所述第三刻蝕氣體中o2和sf6的氣體用量比為0～2。
14、可選地，所述第二刻蝕氣體包括sf6/o2/cf4/hbr的組合氣體，所述垂直刻蝕步驟還包括施加偏置射頻加速帶電粒子向下的運(yùn)動(dòng)方向性，所述第二刻蝕氣體的等離子體會(huì)反應(yīng)生成聚合物沉積在深溝槽的側(cè)壁形成鈍化層。
15、可選地，所述橫向刻蝕步驟還包括：首先采用nf3生成的等離子體刻蝕去除所述鈍化層后，再通入所述第三刻蝕氣體繼續(xù)后續(xù)的橫向刻蝕步驟。
16、可選地，采用所述nf3生成的等離子體刻蝕去除所述鈍化層的刻蝕時(shí)間為8s～15s。
17、可選地，所述橫向刻蝕步驟執(zhí)行時(shí)，關(guān)閉所述偏置射頻，以及任選地，提高源射頻的功率。
18、可選地，所述保護(hù)層的形成方法包括：化學(xué)氣相沉積工藝。
19、可選地，采用化學(xué)氣相沉積工藝在所述淺溝槽的側(cè)壁及底部形成保護(hù)層，所述垂直刻蝕步驟還包括：采用第四刻蝕氣體去除所述淺溝槽底部的保護(hù)層后，再通入所述第二刻蝕氣體繼續(xù)后續(xù)的垂直刻蝕步驟。
20、可選地，所述保護(hù)層為氮化硅層，所述第四刻蝕氣體包括cf4、chf3、ch2f2和ch3f中的至少一種。
21、可選地，所述保護(hù)層為氧化硅層，所述第四刻蝕氣體包括cf4、chf3和ch2f2的至少一種。
22、可選地，所述第一刻蝕氣體包括sf6/n2/hbr的組合氣體。
23、可選地，進(jìn)行所述橫向刻蝕后，還包括：去除所述保護(hù)層的殘留。
24、可選地，所述掩膜層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅中的至少一種。
25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果至少包括：
26、本發(fā)明提供的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，可成功地在襯底上形成上端帶有連接橋的空腔結(jié)構(gòu)，且制備工藝簡(jiǎn)單。具體地，首先根據(jù)掩膜層的開口圖形在硅襯底中刻蝕形成淺溝槽，在淺溝槽側(cè)壁添加一層保護(hù)層后，繼續(xù)采用垂直刻蝕形成深溝槽、再采用對(duì)保護(hù)層和硅具有高選擇比的刻蝕氣體進(jìn)行橫向刻蝕，從而將相鄰的深溝槽的下部連通形成空腔的同時(shí)，保證了保護(hù)層不會(huì)被刻蝕掉，使得保護(hù)層覆蓋的空腔上端的硅不會(huì)被消耗，最終在襯底上形成上端帶有連接橋的空腔結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件制造工藝難以在襯底上獲得上端帶有連接橋的空腔結(jié)構(gòu)的問題，發(fā)展和應(yīng)用前景良好。
1.一種在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，所述空腔結(jié)構(gòu)包含位于其上部的連接橋，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述保護(hù)層的材質(zhì)包括氮化硅、氧化硅、鉻、氮化鈦、氧化鈦中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述保護(hù)層的厚度為30nm～40nm。
4.如權(quán)利要求1所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述第三刻蝕氣體包括：sf6。
5.如權(quán)利要求4所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述第三刻蝕氣體還包括：o2。
6.如權(quán)利要求5所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述保護(hù)層為氮化硅層，所述第三刻蝕氣體中o2和sf6的氣體用量比小于1。
7.如權(quán)利要求5所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述保護(hù)層為氧化硅層，所述第三刻蝕氣體中o2和sf6的氣體用量比為0～2。
8.如權(quán)利要求1所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述第二刻蝕氣體包括sf6/o2/cf4/hbr的組合氣體，所述垂直刻蝕步驟還包括施加偏置射頻加速帶電粒子向下的運(yùn)動(dòng)方向性，所述第二刻蝕氣體的等離子體會(huì)反應(yīng)生成聚合物沉積在所述深溝槽的側(cè)壁形成鈍化層。
9.如權(quán)利要求8所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述橫向刻蝕步驟還包括：首先采用nf3生成的等離子體刻蝕去除所述鈍化層后，再通入所述第三刻蝕氣體繼續(xù)后續(xù)的橫向刻蝕步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，采用所述nf3生成的等離子體刻蝕去除所述鈍化層的刻蝕時(shí)間為8s～15s。
11.如權(quán)利要求8所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述橫向刻蝕步驟執(zhí)行時(shí)，關(guān)閉所述偏置射頻，以及任選地，提高源射頻的功率。
12.如權(quán)利要求1所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述保護(hù)層的形成方法包括：化學(xué)氣相沉積工藝。
13.如權(quán)利要求12所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，采用化學(xué)氣相沉積工藝在所述淺溝槽的側(cè)壁及底部形成保護(hù)層，所述垂直刻蝕步驟還包括：采用第四刻蝕氣體去除所述淺溝槽底部的保護(hù)層后，再通入所述第二刻蝕氣體繼續(xù)后續(xù)的垂直刻蝕步驟。
14.如權(quán)利要求13所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述保護(hù)層為氮化硅層，所述第四刻蝕氣體包括cf4、chf3、ch2f2和ch3f中的至少一種。
15.如權(quán)利要求13所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述保護(hù)層為氧化硅層，所述第四刻蝕氣體包括cf4、chf3和ch2f2的至少一種。
16.如權(quán)利要求1所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述第一刻蝕氣體包括sf6/n2/hbr的組合氣體。
17.如權(quán)利要求1所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，進(jìn)行所述橫向刻蝕后，還包括：去除所述保護(hù)層的殘留。
18.如權(quán)利要求1所述的在襯底上形成空腔結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于，所述掩膜層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅中的至少一種。