半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法

半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法

半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法專利名稱:半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法技術(shù)領(lǐng)域:本創(chuàng)造涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域,特殊是涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法。

背景技術(shù):半導(dǎo)體是指電阻率介于金屬和絕緣體之間并有負的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)。

半導(dǎo)體技術(shù)是以半導(dǎo)體為材料,制作成組件及集成電路的技術(shù)。

半導(dǎo)體的制程類似于蓋房子,分成許多層,由下而上逐層依藍圖布局迭積而成,每一層各有不同的材料與功能。

半導(dǎo)體器件在制作過程中經(jīng)常需要將兩種不同介質(zhì)制作在一起以形成某些特定結(jié)構(gòu),而兩種不同介質(zhì)制作在一起時必定會形成相接界面。

由于不同介質(zhì)的物理性質(zhì)通常不同,相接界面的兩側(cè)對應(yīng)的介質(zhì)所能承受的應(yīng)力不同。

現(xiàn)有的做法是將兩種介質(zhì)直接平滑接觸制作在一起形成相接界面,因而所制得的該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在相接界面四周的介質(zhì)簡單消失剝離、裂開或者斷裂等問題。

微電子技術(shù)是建立在以集成電路為核心的各種半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)上的高新電子技術(shù)。

微機電系統(tǒng)--,是將微電子技術(shù)與機械工程融合到一起的一種工業(yè)技術(shù),最初大量用于汽車平安氣囊,而后以傳感器的形式被大量應(yīng)用在汽車的各個領(lǐng)域,隨著技術(shù)的進一步進展,小體積高性能的產(chǎn)品增勢迅猛,目前包括了集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和掌握電路、直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng),在消費電子、醫(yī)療等領(lǐng)域也大量消失了產(chǎn)品的身影。

組件是以半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)組建起來的,一旦消失上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在相接界面四周的介質(zhì)發(fā)生剝離、裂開或者斷裂的狀況,整個就可能壞掉,導(dǎo)致產(chǎn)品的報廢。

創(chuàng)造內(nèi)容為此,創(chuàng)造人供應(yīng)了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法以解決現(xiàn)有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中兩種不同介質(zhì)制作在一起所形成的相接界面四周的介質(zhì)簡單消失剝離、裂開或者斷裂的問題,并一同解決以上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的組件因上述問題而壞掉的問題。

為解決上述問題,本創(chuàng)造供應(yīng)的一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),包括基底;形成于所述基底上的介質(zhì)層,所述介質(zhì)層包含位于第一區(qū)域的第一介質(zhì)及位于其次區(qū)域的其次介質(zhì),所述第一介質(zhì)包圍所述其次介質(zhì)并與所述其次介質(zhì)相接而形成相接界面;所述第一介質(zhì)和或所述其次介質(zhì)內(nèi)形成有愛護帶。

可選的,所述愛護帶與所述相接界面之間的距離為Ιομπι。

可選的,所述愛護帶與所述相接界面之間的距離為520μπι。

可選的,形成在所述第一介質(zhì)內(nèi)的愛護帶由所述其次介質(zhì)的材料制成,形成在所述其次介質(zhì)內(nèi)的愛護帶由所述第一介質(zhì)的材料制成。

可選的,所述愛護帶的寬度為廣20μ。

可選的,所述愛護帶的寬度為520μ。

可選的,所述愛護帶首位相接,構(gòu)成愛護環(huán)。

可選的,所述愛護帶的各邊為直線形、波浪線形、鋸齒線形或者不規(guī)章的線形。

可選的,所述第一介質(zhì)和所述其次介質(zhì)均為氧化硅和碳基材料中的一種,并且兩者不相同。

可選的,所述碳基材料為碳、光刻膠或者聚合物。

可選的,所述第一區(qū)域為圓形、橢圓形或者多邊形,所述其次區(qū)域為圓形、橢圓形或者多邊形。

可選的,所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為組件。

本創(chuàng)造還供應(yīng)了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法,包括在基底上形成第一介質(zhì);利用光刻、刻蝕技術(shù),在第一介質(zhì)內(nèi)形成孔及包圍所述孔的至少一道溝槽;填充其次介質(zhì)于所述孔及所述溝槽內(nèi)。

可選的,在所述光刻、刻蝕中,形成的溝槽為兩道。

可選的,所述溝槽的寬度為20μ。

可選的,所述孔與所述溝槽之間的距離為40μ。

可選的,所述第一介質(zhì)和所述其次介質(zhì)均為氧化硅和碳基材料中的一種,并且兩者不相同。

可選的,所述碳基材料為碳、光刻膠或者聚合物。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,,可釋放和消退介質(zhì)在相接界面四周的應(yīng)力,解決了兩種介質(zhì)制作在一起的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)易消失介質(zhì)的剝離、裂開或者斷裂的問題,并一同解決了以所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的組件因所述問題而壞掉的問題。

,同時在第一介質(zhì)和其次介質(zhì)中形成愛護帶,這樣,可以同時釋放和消退兩個介質(zhì)內(nèi)部各自的內(nèi)應(yīng)力,使得半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)得到更好的愛護。

并且形成在所述第一介質(zhì)內(nèi)的愛護帶由所述其次介質(zhì)的材料制成,形成在所述其次介質(zhì)內(nèi)的愛護帶由所述第一介質(zhì)的材料制成。

這樣,在制作過程中,不需要其它附加工藝即可制得相應(yīng)愛護帶,工藝制作簡潔。

,形成波浪線形、鋸齒線形或者不規(guī)章的線形的愛護帶于介質(zhì)中,這些外形的愛護帶比通常的直線形愛護帶增加了很大一段長度,這樣,就有更大長度的愛護帶用于釋放和消退介質(zhì)的內(nèi)應(yīng)力,使得愛護效果更佳。

圖為半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)各區(qū)域的示意圖;圖2為用已有方法制作的圖中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的局部區(qū)域示意圖;圖3為圖2中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿-線切開的剖示圖;圖4為本創(chuàng)造第一實施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的局部區(qū)域示意圖5為圖4中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿-線切開的剖示圖;圖6為本創(chuàng)造其次實施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的局部區(qū)域示意圖;圖7為本創(chuàng)造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法的流程示意圖。

-第一區(qū)域2-其次區(qū)域3-局部區(qū)域4-第一介質(zhì)41-愛護帶5-其次介質(zhì)51,52-愛護帶6-相接界面7-基底詳細實施方式為使本創(chuàng)造的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂,下面對本創(chuàng)造的詳細實施方式做具體的說明。

在以下描述中闡述了詳細細節(jié)以便于充分理解本創(chuàng)造。

但是本創(chuàng)造能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施,本事域技術(shù)人員可以在不違反本創(chuàng)造內(nèi)涵的狀況下做類似推廣。

因此本創(chuàng)造不受下面公開的詳細實施方式的限制。

請參考圖1,圖為半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的各區(qū)域示意圖。

圖中第一區(qū)域與其次區(qū)域2均為矩形區(qū)域,并且第一區(qū)域包圍其次區(qū)域2。

第一區(qū)域和其次區(qū)域2后續(xù)將分別形成有不同的介質(zhì),由于第一區(qū)域包圍其次區(qū)域2,因而在后續(xù)所形成的兩種不同的介質(zhì)會相接在一起。

定義局部區(qū)域3為第一區(qū)域與其次區(qū)域2的一部分,如圖中的矩形虛線框所示。

需要說明的是,第一區(qū)域與其次區(qū)域2并不限定為矩形,即第一區(qū)域與其次區(qū)域2還可以是圓形、橢圓形或者其它多邊形等,任何其它外形都可以形成相應(yīng)的兩種介質(zhì)制作在一起的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),因而也落入本創(chuàng)造的愛護范圍之內(nèi)。

請參考圖2,圖2為局部區(qū)域3如圖所示中的現(xiàn)有的兩種介質(zhì)制作在一起的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖。

前面提到第一區(qū)域和其次區(qū)域2分別形成有不同的介質(zhì),從圖2中可詳細看出,形成于第一區(qū)域內(nèi)的為第一介質(zhì)4,形成于其次區(qū)域2的為其次介質(zhì)5。

并且,第一介質(zhì)4與其次介質(zhì)5相接在一起形成相接界面6。

請參考圖3,圖3為圖2中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿-線切開的剖示圖。

從圖3上中可以看出,第一介質(zhì)4與其次介質(zhì)5都形成于基底7上面,第一介質(zhì)4與其次介質(zhì)5相接的地方形成相接界面6。

基底7可以是鍺、硅或者其組合物的襯底,也可以是已形成有多層互連結(jié)構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)的襯底。

如圖2和圖3所示的現(xiàn)有的兩種介質(zhì)做在一起的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),其中第一介質(zhì)4與其次介質(zhì)5直接平滑結(jié)合形成相接界面6,在相接界面6處極易消失兩種介質(zhì)之間發(fā)生剝離、裂開或者斷裂的現(xiàn)象。

創(chuàng)造人發(fā)覺,消失上述剝離、裂開或者斷裂現(xiàn)象的緣由在于兩種介質(zhì)的物理性質(zhì)不同,例如兩種介質(zhì)的熱膨脹系數(shù)、粒子原子或者分子極性、所能承受的內(nèi)應(yīng)力的大小不同。

這些物理性質(zhì)的不同導(dǎo)致直接平滑結(jié)合在一起的兩種介質(zhì)在它們所形成的相接界面處極易發(fā)生應(yīng)力的集中,而一旦應(yīng)力集中超過了介質(zhì)所能承受的內(nèi)應(yīng)力的大小,相接界面四周相應(yīng)的介質(zhì)就會消失剝離、裂開或者斷裂的現(xiàn)象。

例如制作在一起的碳和氧化硅如二氧化硅,由于它們的物理性質(zhì)不同,在制作完成形成相接界面后,它們在相接界面兩側(cè)各自的內(nèi)應(yīng)力不同。

碳的界面應(yīng)力較大,因而會消失相接界面四周的碳剝離嚴峻的狀況,從而進一步導(dǎo)致應(yīng)用此半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的組件在制作過程中壞掉。

創(chuàng)造人潛心討論供應(yīng)了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以解決上述問題。

創(chuàng)造人得出,對于上述問題,可實行在距相接界面肯定距離的任意一側(cè)或者兩側(cè)的介質(zhì)內(nèi)設(shè)置愛護帶來解決。

該愛護帶的物理性質(zhì)與其所在的介質(zhì)的物理性質(zhì)相適應(yīng),并且與另一介質(zhì)的物理性質(zhì)相像或者相同。

這樣,該愛護帶既不影響其所在介質(zhì),又可以汲取其所在介質(zhì)的內(nèi)應(yīng)力,進而可以有效防止相接界面四周界面應(yīng)力的集中,達到釋放和消退界面應(yīng)力的效果。

因而,增設(shè)該愛護帶可以解決上述相接界面四周兩邊的介質(zhì)簡單消失剝離、裂開或者斷裂的問題,也同時解決了以這種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的組件由于介質(zhì)消失剝離、裂開或者斷裂而壞掉的問題。

本創(chuàng)造的上述技術(shù)方案可適用于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中,一層次上任何兩種不同介質(zhì)縱向交接界面間有應(yīng)力的狀況。

請參考圖4,圖4為局部區(qū)域3中本創(chuàng)造第一實施例的兩種介質(zhì)制作在一起的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖4所示,第一介質(zhì)4與其次介質(zhì)5之間仍舊形成相接界面6。

在本實施例中,由于第一介質(zhì)4、其次介質(zhì)5之間的應(yīng)力不匹配,直接相接的話會造成器件的不穩(wěn)定,甚至?xí)鲜龅膭冸x、斷裂等現(xiàn)象,因而,本創(chuàng)造在相接界面四周增設(shè)愛護帶以作應(yīng)力的緩沖、汲取。

在本實施例中,是在其次介質(zhì)5中增設(shè)愛護帶51。

其中愛護帶51的物理性質(zhì)與其次介質(zhì)5的物理性質(zhì)相適應(yīng),并且與第一介質(zhì)4的物理性質(zhì)相像或者相同。

這樣,由于愛護帶51的存在,可有效釋放和消退在相接界面6四周的應(yīng)力,防止發(fā)生剝離、裂開或者斷裂的現(xiàn)象。

優(yōu)選的,本實施例愛護帶51由第一介質(zhì)的材料制成,這樣可使得愛護帶51的制作工藝變得簡潔,不需要增加額外工藝,只需要在制作整個半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的過程中就可同時形成該愛護帶51,并且所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中愛護帶51釋放和消退內(nèi)應(yīng)力的效果好。

請參考圖5,圖5為圖4中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)沿-線切開的剖示圖。

如圖5所示,第一介質(zhì)4與其次介質(zhì)5均形成于基底7上面,并且第一介質(zhì)4與其次介質(zhì)5之間形成相接界面6。

同時,愛護帶51形成于其次介質(zhì)5內(nèi),并沿伸在整個相接界面6的四周。

本實施例中愛護帶51呈直線形,因而與直線形的相接界面6相互平行。

并且愛護帶51形成于距相接界面6距離在廣40μ之間的地方,此距離范圍是其次介質(zhì)5內(nèi)應(yīng)力集中的范圍,愛護帶51形成在這一段距離內(nèi)可以有效釋放和消退其次介質(zhì)5的內(nèi)應(yīng)力。

更加優(yōu)選的,在距離相接界面6為520μ的地方其次介質(zhì)5的內(nèi)應(yīng)力最為集中,因而,將愛護帶51制作在這個距離之間時,對釋放和消退內(nèi)應(yīng)力的作用效果更好。

綜合考慮愛護帶51的汲取內(nèi)應(yīng)力的效果和工藝的要求,愛護帶51的寬度可在20μ,在此寬度時,愛護帶51既能夠起到釋放和消退應(yīng)力的作用,又不影響其次介質(zhì)5,并且工藝上也簡單制作。

優(yōu)選的,愛護帶51的寬度為520μ。

需要說明的是,圖中雖未示出,但是愛護帶51是整個地圍繞在相接界面6的四周。

假如相接界面6為閉合的外形,那么愛護帶51也會相應(yīng)地圍繞整個相接界面6至首位相接,構(gòu)成愛護環(huán)。

請參考圖6,圖6為局部區(qū)域3中本創(chuàng)造其次實施例的兩種介質(zhì)制作在一起的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖6所示,除了制作在一起的第一介質(zhì)4和其次介質(zhì)5以及它們之間形成的相接界面6之外,在該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中,第一介質(zhì)4內(nèi)還設(shè)有愛護帶41,其次介質(zhì)5內(nèi)還設(shè)有愛護帶52。

其中優(yōu)選的,形成在第一介質(zhì)4內(nèi)的愛護帶41由其次介質(zhì)5的材料制成,形成在其次介質(zhì)5內(nèi)的愛護帶52由第一介質(zhì)4的材料制成,這樣可使得工藝制作更為簡潔,可不需要附加工藝就制作完成相應(yīng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),并且所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中愛護帶釋放和消退內(nèi)應(yīng)力的效果好。

本實施例與第一實施例的結(jié)構(gòu)和原理大部分相同,相同部分請參照實施例一。

本實施例與第一實施例不同之處在于,本實施例同時在第一介質(zhì)4和其次介質(zhì)5內(nèi)設(shè)置愛護帶,并且所設(shè)置的愛護帶41和愛護帶52為鋸齒形。

同時在第一介質(zhì)4和其次介質(zhì)5內(nèi)設(shè)置愛護帶使得兩種介質(zhì)內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力都得到釋放和消退,防止兩種介質(zhì)消失剝離、裂開或者斷裂的現(xiàn)象。

而鋸齒形的愛護帶的使得愛護帶長度增加,在延長圍繞整個相接界面6的時候,鋸齒形愛護帶比實施例一中的直線形愛護帶增加了很大一段長度,這樣,就有更大長度的愛護帶用于釋放和消退介質(zhì)的內(nèi)應(yīng)力,愛護效果更佳。

需要說明的是,除了鋸齒形外,愛護帶的外形還可以是波浪形或者其它不規(guī)章線形,這些外形同樣使得愛護帶的長度增加,愛護效果更佳,因而這些外形的愛護帶都屬于本創(chuàng)造所愛護的范圍。

需要說明的是,本實施例中第一介質(zhì)4可以是氧化硅和碳基材料中的其中一種,其次介質(zhì)5相應(yīng)地為氧化硅和碳基材料中的另外一種,該碳基材料可以為碳、光刻膠或者聚合物等,并且第一介質(zhì)4和其次介質(zhì)5不同,即不為同一材質(zhì)。

可知,本創(chuàng)造并不限制第一介質(zhì)4和其次介質(zhì)5為特定材質(zhì),只要是兩種不同材質(zhì)制作在一起就會形成相接界面,都可以利用本創(chuàng)造的方案來處理相接界面的應(yīng)力問題。

作為一種詳細的實施例,當(dāng)?shù)谝唤橘|(zhì)4為碳介質(zhì),其次介質(zhì)5為氧化硅介質(zhì)時,優(yōu)選的,愛護帶41由氧化硅材料制成,愛護帶52由碳材料制成。

這樣,前面提到的碳在碳與氧化硅形成的相接界面四周剝離嚴峻的狀況就可得到有效解決,整個半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中碳和氧化硅穩(wěn)定結(jié)合在一起。

本創(chuàng)造還供應(yīng)了兩種介質(zhì)制作在一起形成具有愛護帶的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法,請參考圖7,該方法詳細如下首先在基底上形成第一介質(zhì),可以通過磁控濺射等物理氣相沉積法將靶材濺射在基底上形成第一介質(zhì)。

然后利用光刻、刻蝕技術(shù),在第一介質(zhì)內(nèi)形成孔及包圍所述孔的至少一道溝槽。

詳細地,先在上述的第一介質(zhì)上形成光刻膠,再進行曝光、顯影去除相應(yīng)部分光刻膠形成光刻掩膜,得到形成有特定外形光刻掩膜的第一介質(zhì)。

之后再對該形成有特定外形光刻掩膜的第一介質(zhì)進行刻蝕,以在第一介質(zhì)內(nèi)刻蝕形成有孔和至少一道溝槽。

可利用干法刻蝕例如利用等離子刻蝕、高壓等離子刻蝕、高密度等離子體刻蝕等干法刻蝕方式進行刻蝕,也可利用濕法刻蝕,例如利用溶液進行濕法刻蝕。

最終填充其次介質(zhì)于所述孔及所述溝槽內(nèi)。

可選擇在完成對第一介質(zhì)層的刻蝕之后,并在還未將光刻掩膜去除之前,填充其次介質(zhì)于所述孔及所述溝槽內(nèi),最終才將光刻掩膜去除。

也可選擇在去掉了第一介質(zhì)上的光刻掩膜之后,最終進行填充工藝將其次介質(zhì)填充于所述孔和所述溝槽。

詳細的填充方式也可以利用磁控濺射的方式來進行,此為本事域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)在此不再贅述。

在上述光刻、刻蝕中,優(yōu)選的,在第一介質(zhì)內(nèi)形成兩道所述溝槽。

這樣,經(jīng)過在形成的兩道所述溝槽中填充其次介質(zhì),就可以形成在所述第一介質(zhì)和其次介質(zhì)中分別有一條愛護帶的結(jié)構(gòu),使得制得的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有更佳的愛護作用,不易消失剝離、裂開或者斷裂的現(xiàn)象。

在上述光刻、刻蝕中,形成的所述孔與所述溝槽之間的距離在140μπι。

選擇這個距離的緣由如前所述,是由于這個距離范圍內(nèi)應(yīng)力集中,在這個距離范圍設(shè)置溝槽之后制作愛護帶可釋放相應(yīng)的內(nèi)應(yīng)力。

進一步優(yōu)選地,形成的所述孔與所述溝槽之間的距離為5^20μ0緣由同樣前面已經(jīng)提到,這個距離范圍內(nèi)應(yīng)力最為集中,在這個距離范圍設(shè)置溝槽之后制作的愛護帶釋放和消退相應(yīng)的內(nèi)應(yīng)力的效果更佳。

在上述光刻、刻蝕中,形成的所述溝槽的寬度為20μ。

將溝槽設(shè)置成此寬度一方面考慮的是工藝上是否簡單實現(xiàn),另一方面考慮會不會對介質(zhì)本身造成影響,綜合考慮,合適的寬度為120μηι。

進一步優(yōu)選的,形成的所述溝槽的寬度為520μ。

在上述光刻、刻蝕中,所述第一介質(zhì)可以為氧化娃和碳基材料中的一種,所述其次介質(zhì)可以為氧化硅和碳基材料中的另外一種,該碳基材料可以為碳、光刻膠或者聚合物等。

當(dāng)?shù)谝唤橘|(zhì)碳時,相應(yīng)的,其次介質(zhì)可以為氧化娃,這樣,優(yōu)選的,第一介質(zhì)中的愛護帶可以為氧化硅制成,其次介質(zhì)中的愛護帶可以為碳,在上述制作過程中就可制得整個半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

以上所述僅為本創(chuàng)造的詳細實施例,目的是