半导体结构的形成方法
【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结构的形成方法。
【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。常见的微机电系统包括温度传感器、压力传感器和湿度传感器等。
[0003]为了能够获取外部环境中的信息，在微机电系统中，通常需要形成于外部环境连通的腔体，使外部的气体或液体能够进入所述腔体中，并进一步获得进入腔体中的气体或液体的压力、温度、湿度等信息。
[0004]请参考图1，图1是一种应用于湿度计的具有空腔的半导体结构的剖面结构示意图，包括:单晶硅衬底100 ;位于所述单晶硅衬底100表面的氧化硅层101，所述氧化硅层101内具有两个贯穿所述氧化硅层101的开口 102;位于所述开口 102底部以及相邻开口102之间的氧化硅层101底部的单晶硅衬底100内的空腔103。
[0005]其中，所述氧化硅层101为湿敏材料，随着进入腔体的空气中的湿度变化，所述氧化硅层101的介电常数会相应变化，通过获取所述氧化硅层101的介电常数，能够得到空气中的湿度。
[0006]然而，现有技术所形成的空腔形貌不良，导致微机电系统获取的外部信息不准确。
【发明内容】
[0007]本发明解决的问题是怎样使所形成的半导体结构形貌改善、性能提高，并使形成所述半导体结构的时间减少、工艺简化。
[0008]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:提供衬底，所述衬底具有器件区；在所述衬底的器件区表面形成牺牲层；在所述牺牲层表面形成器件层，所述器件层内具有若干暴露出所述牺牲层的开口 ；在形成所述器件层和开口之后，去除所述牺牲层；在去除所述牺牲层之后，对所述衬底的器件区表面进行刻蚀，在所述衬底内形成空腔。
[0009]可选的，去除所述牺牲层的工艺为各向同性的刻蚀工艺。
[0010]可选的，所述牺牲层的材料与所述器件层材料、以及衬底表面的材料不同。
[0011]可选的，所述牺牲层的材料为无定形硅；去除所述牺牲层的工艺为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液为四甲基氢氧化铵溶液。
[0012]可选的，形成所述空腔的工艺为各向异性的湿法刻蚀工艺。
[0013]可选的，所述衬底为半导体基底，所述半导体基底表面的晶向为〈100〉晶向。
[0014]可选的，所述半导体基底为单晶硅基底，所述各向异性的湿法刻蚀工艺的刻蚀液为四甲基氢氧化铵溶液。
[0015]可选的，所述衬底包括基底、以及位于所述基底表面的半导体层，所述半导体层表面的晶向为〈100〉晶向。
[0016]可选的，所述半导体层的材料为硅、锗、碳化硅或硅锗；所述半导体层的形成工艺为选择性外延沉积工艺。
[0017]可选的，所述半导体层的材料为单晶硅；所述各向异性的湿法刻蚀工艺的刻蚀液为四甲基氢氧化铵溶液。
[0018]可选的，所形成的空腔侧壁相对于衬底200表面倾斜，且所述空腔底部大于空腔顶部。
[0019]可选的，所述空腔的侧壁相对于衬底200表面的倾斜角度为45°?55°。
[0020]可选的，所述四甲基氢氧化铵溶液的质量百分比浓度为15%?25%，所述四甲基氢氧化铵溶液的温度为75°C?85°C。
[0021]可选的，所述空腔的深度为6 μ m。
[0022]可选的，所述牺牲层的厚度为50nm?lOOnm。
[0023]可选的，所述器件层的材料为氧化硅。
[0024]可选的，所述器件层的形成工艺包括:在衬底和牺牲层表面形成器件膜；在所述器件膜表面形成掩膜层，所述掩膜层暴露出部分器件膜表面；以所述掩膜层为掩膜，采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述器件膜，直至暴露出牺牲层表面为止，形成所述器件层和开口。
[0025]可选的，所述器件膜的形成工艺为等离子体增强化学气相沉积工艺。
[0026]可选的，所述开口的数量大于或等于2个。
[0027]可选的，在形成所述牺牲层工艺、形成所述器件层工艺、形成所述开口工艺、去除所述牺牲层的工艺和形成所述空腔的工艺中，工艺温度小于450°C。
[0028]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0029]本发明的方法中，衬底具有需要形成空腔的器件区，在衬底表面形成器件层之前，在衬底的器件区表面形成牺牲层；之后在所述牺牲层和衬底表面形成器件层，所述器件层内具有暴露出所述牺牲层的开口，在刻蚀所述开口底部的衬底以形成空腔之前，先去除所述牺牲层，从而能够完全暴露出器件层底部的衬底器件区表面，使得后续在衬底内形成空腔的工艺能够对衬底的器件区表面进行刻蚀，由于进行刻蚀的面积较大，使得刻蚀形成空腔的时间缩短。而且，由于能够器件层底部的衬底器件区表面进行刻蚀以形成空腔，因此所形成的空腔深度无需过大，使刻蚀时间缩短，而且所述空腔侧壁顶部相对于器件层开口侧壁产生的底切距离缩短。因此，所形成的半导体结构的形貌改善，使性能得到改善，而且工艺时间缩短。
[0030]进一步，去除所述牺牲层的工艺为各向同性的刻蚀工艺，所述各向同性的刻蚀工艺能够深入相邻开口之间的器件层底部对所述牺牲层进行刻蚀，并且能够在刻蚀去除牺牲层之后，使暴露出的衬底器件区表面平坦，进而保证了后续形成的空腔形貌良好。
[0031]进一步，所述牺牲层的材料为无定形硅；去除所述牺牲层的工艺为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液为四甲基氢氧化铵溶液。由于所述无定形硅内部的晶向杂乱，因此所述湿法刻蚀工艺刻蚀所述牺牲层时各向同性，所述刻蚀液能够深入相邻开口之间的器件层底部对所述牺牲层进行刻蚀，能够在去除牺牲层之后，使得暴露出的衬底器件区表面平坦。而且，当所述衬底表面为单晶硅材料时,且衬底表面的晶向为〈100〉时，在去除所述牺牲层之后，能够继续采用四甲基氢氧化铵溶液为刻蚀液刻蚀形成空腔，由于去除牺牲层和形成空腔的刻蚀液相同，因此能够使工艺简化，节省工艺时间和成本。
[0032]进一步，形成所述空腔的工艺为各向异性的湿法刻蚀工艺，所述各向异性的湿法刻蚀工艺对于不同晶向的刻蚀速率不同，因此能够使所形成的空腔侧壁和底部表面具有固定晶向，使得所形成的空腔侧壁和底部表面光滑，有利于使所形成的半导体结构的性能改業口 ο
【附图说明】
[0033]图1是一种应用于湿度计的具有空腔的半导体结构的剖面结构示意图；
[0034]图2和图3是本发明实施例提供的一种所述半导体结构的形成过程的剖面结构示意图；
[0035]图4是本发明的实施例提供的另一种形成方法所形成的半导体结构的剖面结构不意图；
[0036]图5至图9是本发明实施例的另一种半导体结构的形成过程的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]如【背景技术】所述，现有技术所形成的空腔形貌不良，导致微机电系统获取的外