半导体器件的制造方法

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造方法，更详细地，涉及在半导体器件的工序过程中，通过在器件的下部形成中空槽结构来最终便于进行器件分离。

背景技术

最近，随着科学技术的发展，智能手机、笔记本电脑、内置设备等电子产品逐渐以小型化的趋势发展，另一方面，随着配置在一个电子产品的部件数量增加，对于每个部件的大小需求也以小型化的趋势发展。

从可通过测定位置、加速度等外部信号来提供用于可使得中央处理装置向使用人员提供必要信息的基本数据的方面上讲，对于电子产品而言，传感器非常重要。

其中，压力传感器作为一种能够以物理量接收施加于传感器的力的大小并将其变换为电信号输出的器件，可根据压力检测方式分为压阻式传感器和静电容量式传感器，即，当通过半导体工序形成的薄膜并在基板的中间形成硅压阻体来使薄膜因压力而产生变形时，上述压阻式传感器可利用压阻体的阻力变化，当电极板之间的间隔因外部应力产生变化时，上述静电容量式传感器可利用电极之间的静电容量变化。

这种MEMS压力传感器通过在硅基板或镓砷化合物等的III-V类化合物基板或蓝宝石基板等的非导体基板上蒸镀结构层和牺牲层后，通过用于去除牺牲层的蚀刻工序来从基板分离结构层，从而形成器件。

但是，制造基于牺牲层的MEMS压力传感器的现有技术具有如下问题，即，因结构层形成于牺牲层上部而使得蚀刻物质难以渗透至器件下部，从而使结构层受损，结果导致收率低下。

现有技术文献

专利文献

专利文献0001：韩国授权专利公报第10-1923671号

发明内容

技术问题

本发明为了改善如上所述的现有半导体器件的制造方法有的问题而提出，本发明的目的在于，提供便于进行器件分离的半导体器件的制造方法。

技术方案

为了实现如上所述的目的，可通过下述方法提供半导体器件，本发明的半导体器件的制造方法的特征在于，包括：通过对第一基板的一侧表面进行蚀刻来形成中空槽的步骤；在形成有中空槽的第一基板附着第二基板的步骤；通过对第二基板进行蚀刻来仅保留硅活性层的步骤；在第二基板的硅活性层表面形成薄膜结构的步骤；以及从第一基板分离形成薄膜结构的第二基板的步骤。

本发明的特征在于，上述第一基板为由镓砷化合物或氮化镓组成的III-V类化合物、硅、碳化硅、硅氧化物(SiOx)或铝氧化物(AlOx)基板。

本发明的特征在于，上述第二基板20为硅基板或在硅基板上形成绝缘性氧化物层和单晶硅层的绝缘体上外延硅(SOI，Silicon on Insulator)基板。

本发明的特征在于，在形成上述第一基板的中空槽的步骤中，使用包含氢氧化钾、氢氧化钠、邻苯二酚乙二胺(EDP，Ethylenediamine pyrocatechol)或四甲基氢氧化铵等的碱性氢氧化物、羟胺及硫代尿素类的碱性水溶液。

本发明的特征在于，在向上述第一基板附着上述第二基板的步骤中，以熔融焊接方式或混合焊接的方式进行附着。

本发明的特征在于，在通过对上述第二基板进行蚀刻来仅保留硅层的步骤中，利用包含碱性氢氧化物、羟胺及硫代尿素类的碱性水溶液进行蚀刻后，使用含有氟化氢化合物的水溶液或含有氟化氢化合物的气体进行蚀刻，上述碱性氢氧化物包含氢氧化钾、氢氧化钠、邻苯二酚乙二胺(EDP，Ethylenediamine pyrocatechol)及四甲基氢氧化铵。

本发明的特征在于，在上述第二基板的一侧表面形成薄膜结构的步骤中，向上述第二基板的硅层表面层叠通过热氧化工序来使得硅层的一部分氧化而成的硅氧化物(SiOx)层和使用低温化学气相沉积法(LPCVD)在硅层的表面通过化学反应形成的硅氧化物(SiOx)层、硅氮化物(SiNx)层。

本发明的特征在于，在上述第二基板的一侧表面形成薄膜结构的步骤中，在上述薄膜结构掺杂包含硼的P型掺杂剂后进行热处理。

本发明的特征在于，在上述第二基板的一侧表面形成薄膜结构的步骤中，使用包含氩或硼类化合物中的至少一种的反应气体来蚀刻薄膜结构。

本发明的特征在于，在上述第二基板的一侧表面形成薄膜结构的步骤中，蒸镀铝、铜、钨中的任一种。

本发明的特征在于，在从上述第一基板分离上述第二基板的步骤中，使用真空吸附或镊子来从上述第一基板分离上述第二基板。

发明的效果

如上所述，本发明的半导体器件的制造方法具有如下效果，即，在进行形成半导体器件的薄膜结构的步骤之前，在上述第一基板的一侧表面形成中空槽结构后，可轻松分离形成有薄膜结构的上述第二基板和上述第一基板，因此可提高收率。

附图说明

图1为用于说明本发明实施例的半导体器件的制造方法的流程图。

图2为示出本发明实施例的半导体器件的制造方法中的形成有中空槽的第一基板的截面的简图。

图3为示出本发明实施例的半导体器件的制造方法中的与第一基板相结合的第二基板的截面的简图。

图4为示出本发明实施例的半导体器件的制造方法中的通过蚀刻仅保留硅层的第二基板和第一基板的截面的简图。

图5为示出本发明实施例的半导体器件的制造方法中的形成有薄膜结构的第二基板和第一基板的截面的简图。

图6为示出本发明实施例的半导体器件的制造方法中的向上述薄膜结构掺杂包含硼的P型掺杂剂后进行热处理形成的第二基板和第一基板的截面的简图。

图7为示出本发明实施例的半导体器件的制造方法中的蚀刻上述薄膜结构的一部分的第二基板和第一基板的截面的简图。

图8为示出本发明实施例的半导体器件的制造方法中的向上述薄膜结构蒸镀金属的第二基板和第一基板的截面的简图。

图9为示出本发明实施例的半导体器件的制造方法中的蚀刻上述薄膜结构的侧面部一部分的第二基板和第一基板的截面的简图。

图10为示出本发明实施例的半导体器件的制造方法中的分离上述第一基板的上述第二基板的截面的简图。

附图标记的说明

10：第一基板

11：第一支撑层

12：中空槽

20：第二基板

21：硅活性层

22：第一绝缘膜

23：第二支撑层

24：第二绝缘膜

25：氮化膜

26：掺杂部

27：电极部

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。

本发明可进行多种变更并具有多种实施例，附图例示出特定实施例，将在详细说明过程中具体进行说明。但这并不具有将本发明限定于特定实施方式的含义，应被解释为包含所属于本发明的思想及技术范围内的所有变更、等同技术方案及代替技术方案。

当说明本发明时，第一、第二等术语仅用于说明多种结构要素，上述术语并不限定上述结构要素。上述术语仅用于区分其他结构要素和一个结构要素。例如，在不脱离本发明的发明要求保护范围的前提下，第一结构要素也可被命名为第二结构要素，类似地，第二结构要素也可被命名为第一结构要素。

术语“和/或”具有如下含义，即，可包括多个相关的所记载的项目的组合或多个相关的所记载的项目中的任一种组合。

当表示某一结构要素与其他结构要素“相连接”或“相联接”时，虽然可理解为与其他结构要素直接连接或直接联接，但也可理解为中间存在其他结构要素。相反，当表示某一结构要素与其他结构要素“直接连接”或“直接联接”时，可理解为在其中间并不存在其他结构要素。

本申请中所使用的术语仅用于说明特定实施例，并不具有限定本发明的含义。除非在文脉上明确表示，否则单数的表达可包括复数的表达。

在本申请中，应当理解的是，“包括”或“具有”等术语仅用于指定说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合的存在，并不预先排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件、或它们的组合的存在或附加可能性。

除非另有定义，否则包括技术术语或科学术语在内的在此使用的所有术语可具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。通常使用的词典中定义的术语可解释为具有与相关技术的文脉上所具有的含义相同的含义，除非在本申请中明确定义，否则不应以理想或过于形式化的含义加以解释。

而且，以下实施例仅用于所属技术领域的普通技术人员更加完整地说明本发明而提供，为了进一步明确说明，可放大附图中的结构要素的形状及大小等。

参照图1，本发明一实施例的半导体器件的制造方法可包括：通过对第一基板的一侧表面进行蚀刻来形成中空槽的步骤S10；在形成有中空槽的第一基板的一侧表面附着包括硅层的第二基板的步骤S20；通过对第二基板进行蚀刻来仅保留硅层的步骤S30；在第二基板的硅层表面形成薄膜结构的步骤S40；以及从第一基板分离形成薄膜结构的第二基板的步骤S50。

虽然在图1中以5个步骤示出了半导体器件的制造方法，但本发明并不限定于此，可根据具体工序进行划分或反复实施，这些均可视为属于本发明的范围。为了便于说明，以下通过5个步骤说明图2至图10。

参照图2，根据本发明的一实施例，在通过对第一基板的一侧表面进行蚀刻来形成中空槽的步骤S10中，可使用由镓砷化合物或氮化镓组成的III-V类化合物、硅、碳化硅、硅氧化物(SiOx)或铝氧化物(AlOx)中的一种来作为基板。例如，可使用在半导体工序中通常使用的包含硼、铝、镓、铟元素的p型(p-type)单晶硅基板或包含磷、锑、铋元素的n型(n-type)单晶硅基板。作为另一例，可使用在发光二极管(LED)或薄膜场效应晶体管型显示器(TET)工序中通常使用的石英基板或蓝宝石基板。

根据本发明的一实施例，在对第一基板的一侧表面进行蚀刻来形成中空槽的步骤S10中，在利用包含选自氢氧化钾、氢氧化钠、邻苯二酚乙二胺(EDP，Ethylenediaminepyrocatechol)或四甲基氢氧化铵中的碱性氢氧化物、羟胺及硫代尿素类的碱性水溶液对第一基板进行涂敷或对第一基板进行浸渍并维持规定时间后，可通过清洗来形成具有所需高度和宽度的中空槽。例如，可在工序中使用包含0.1M氢氧化钾的氢氧化钾标准溶液来形成具有1～50微米高度的中空槽。

参照图3，本发明一实施例的在形成有中空槽的第一基板的一侧表面附着包括硅层的第二基板的步骤S20的特征在于，可使用包括硅活性层21、第一绝缘膜22、第二支撑层23的绝缘体上外延硅基板来作为第二基板20，在硅活性层21的工序过程中，第一绝缘膜22阻断第二支撑层23的影响。例如，绝缘体上外延硅基板可以为如下结构，即，在硅支撑层的上部形成硅氧化膜并在硅氧化膜的上部形成单晶硅活性层。

根据本发明的一实施例，在形成有中空槽的第一基板的一侧表面附着包括硅层的第二基板的步骤S20的特征在于，第一基板10与第二基板20以无额外中间层的方式通过加热工序的化学结合熔融焊接形成。例如，通过对形成于由硅组成的第一基板10的表面和由硅组成的第二基板20的表面的羟基(-OH)进行加热来形成醚结合(-O-)并进行附着，由此，不仅可简化工序，而且因无需追加性材料而能够提高经济性。

参照图4，根据本发明的一实施例，在通过对第二基板进行蚀刻来仅保留硅层的步骤S30中，在利用包含选自氢氧化钾、氢氧化钠、邻苯二酚乙二胺(EDP，Ethylenediaminepyrocatechol)或四甲基氢氧化铵中的碱性氢氧化物、羟胺及硫代尿素类的碱性水溶液对第一基板进行涂敷或对第一基板进行浸渍并维持规定时间后，可通过清洗来去除第二支撑层23。例如，可通过在工序中使用包含0.1M氢氧化钾的氢氧化钾标准溶液来去除整个硅支撑层。

根据本发明的一实施例，在通过对第二基板进行蚀刻来仅保留硅层的步骤S30中，可使用包含氟化氢化合物的水溶液或包含氟化氢化合物的气体去除第二支撑层22。例如，在水中包含49％的氟化氢，可通过使用包含氟化铵的溶液来去除作为硅氧化物的第二支撑层。

参照图5，根据本发明的一实施例，在第二基板的硅层表面形成薄膜结构的步骤S40中，可通过热氧化工序使得硅活性层21的一部分氧化来形成第二绝缘膜24。例如，在800℃～1000℃的温度范围内注入氧或水进行加热，使得硅活性层21通过化学反应形成硅氧化物。在相同温度条件下，与仅注入氧的情况相比，当注入水时，可形成更厚的氧化膜。

根据本发明的一实施例，在第二基板的硅层表面形成薄膜结构的步骤S40的特征在于，使用低温化学气相沉积法(LPCVD)在硅活性层21的表面形成第二绝缘膜24、氮化膜25，其中，绝缘膜和氮化膜可反复追加层叠。例如，可通过热分解正硅酸乙酯(TEOS，Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate)来形成由硅氧化物组成的绝缘膜。作为另一例，可通过使得硅烷气体与氨气体产生反应来形成由硅氧化物组成的氮化膜。

参照图6，根据本发明的一实施例，在第二基板的硅层表面形成薄膜结构的步骤S40的特征在于，在上述薄膜结构掺杂包含硼的P型掺杂剂后进行热处理。例如，在薄膜结构的表面蒸镀作为掩膜物质的感光膜、氧化物、氮化物、多晶硅、金属薄膜中的一种，使三氟化硼气体在高真空环境下进行离子化后，可将其加速至5000keV来注入于薄膜层并进行热处理。作为另一例，可通过改变用作P型掺杂剂的硼浓度并进行多次掺杂来局部调节阻力。可根据具体工序进行划分或反复实施，而这些可视为均属于本发明的范围。

参照图7，根据本发明的一实施例，在第二基板的硅层表面形成薄膜结构的步骤S40的特征在于，使用包含氩或硼类化合物中的至少一种的反应气体来蚀刻薄膜结构。例如，在气压为0.01～0.1Torr的条件下，可利用250～500V的电压来对包含四氟化碳的反应气体进行离子化，从而蚀刻硅氧化物。作为另一例，使用包含四氟化碳与氧的反应气体，可根据氧浓度调节反应速度。

参照图8，根据本发明的一实施例，在第二基板的硅层表面形成薄膜结构的步骤S40的特征在于，可蒸镀铝、铜、钨中的任一种。例如，可使用包含铝、铜、钨中的一种的金属靶，并通过利用氩气体的溅射工序进行蒸镀。作为另一例，可利用包含铝、铜、钨中的一种的金属靶，并通过电弧放电进行蒸发并蒸镀。电极部27分可以通过该工艺形成。

参照图9，根据本发明的一实施例，在第二基板的硅层表面形成薄膜结构的步骤S40中，可使用包含氩或硼类化合物中的至少一种的反应气体来蚀刻硅活性层的一部分。例如，在气压为0.01～0.1Torr的条件下，可利用250～500V的电压来对包含四氟化碳的反应气体进行离子化，从而可蚀刻未形成薄膜结构的硅活性层。在步骤S50中，可使得蚀刻硅活性层的一部分来形成薄膜结构的第二基板轻松从第一基板分离。

参照图10，从第一基板分离形成有薄膜结构的第二基板的步骤S50的特征在于，使用真空吸附或镊子来从上述第一基板分离上述第二基板。例如，利用以吸附产品的方式进行固定的设备，即，在利用真空吸盘吸附上述第一基板后，可通过向上述第一基板的上部施加外力来从上述第二基板分离。

如上所述，应当理解的是，在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下，本发明所属技术领域的普通技术人员能够以其他具体实施方式实施本发明的技术结构。

因此，应当理解，以上说明的多个实施例在所有层面上仅属于示例，并不具有限制性含义，本发明的范围应根据发明要求保护范围来表示，而不是以上所述的详细发明，发明要求保护范围的含义、范围及从等同技术方案中导出的所有变更或变形的实施方式均属于本发明的范围。