专利名称：半导体结构及其制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种半导体结构及其制作方法。
背景技术：
半导体是指电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。半导体技术是以半导体为材料，制作成组件及集成电路的技术。半导体的制程类似于盖房子，分成很多层，由下而上逐层依蓝图布局迭积而成，每一层各有不同的材料与功能。半导体器件在制作过程中常常需要将两种不同介质制作在一起以形成 某些特定结构，而两种不同介质制作在一起时必然会形成相接界面。由于不同介质的物理性质通常不同，相接界面的两侧对应的介质所能承受的应力不同。现有的做法是将两种介质直接平滑接触制作在一起形成相接界面，因而所制得的该半导体结构在相接界面附近的介质容易出现剥离(peeling)、破裂或者断裂等问题。微电子技术是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术。微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)是将微电子技术与机械工程融合到一起的一种工业技术，MEMS最初大量用于汽车安全气囊，而后以传感器的形式被大量应用在汽车的各个领域，随着MEMS技术的进一步发展，小体积高性能的MEMS产品增势迅猛，目前包括了集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统，在消费电子、医疗等领域也大量出现了 MEMS产品的身影。MEMS组件是以半导体结构为基础组建起来的，一旦出现上述的半导体结构在相接界面附近的介质发生剥离(peeling)、破裂或者断裂的情况，整个MEMS就可能坏掉，导致产品的报废。
发明内容
为此，发明人提供了一种半导体结构及其制作方法以解决现有半导体结构中两种不同介质制作在一起所形成的相接界面附近的介质容易出现剥离、破裂或者断裂的问题，并一同解决以上述半导体结构为基础的MEMS组件因上述问题而坏掉的问题。为解决上述问题，本发明提供的一种半导体结构，包括基底；形成于所述基底上的介质层，所述介质层包含位于第一区域的第一介质及位于第二区域的第二介质，所述第一介质包围所述第二介质并与所述第二介质相接而形成相接界面；所述第一介质和/或所述第二介质内形成有保护带。可选的，所述保护带与所述相接界面之间的距离为Ι ομπι。可选的，所述保护带与所述相接界面之间的距离为5 20μπι。可选的，形成在所述第一介质内的保护带由所述第二介质的材料制成，形成在所述第二介质内的保护带由所述第一介质的材料制成。可选的，所述保护带的宽度为广20 μ m。可选的，所述保护带的宽度为5 20 μ m。可选的，所述保护带首位相接，构成保护环。可选的，所述保护带的各边为直线形、波浪线形、锯齿线形或者不规则的线形。可选的，所述第一介质和所述第二介质均为氧化硅和碳基材料中的一种，并且两者不相同。可选的,所述碳基材料为碳(C)、光刻胶(PR)或者聚合物(polymer)。可选的，所述第一区域为圆形、椭圆形或者多边形，所述第二区域为圆形、椭圆形或者多边形。 可选的，所述半导体结构为MEMS组件。本发明还提供了一种半导体结构的制作方法，包括在基底上形成第一介质；利用光刻、刻蚀技术，在第一介质内形成孔及包围所述孔的至少一道沟槽；填充第二介质于所述孔及所述沟槽内。可选的，在所述光刻、刻蚀中，形成的沟槽为两道。可选的，所述沟槽的宽度为f 20 μ m。可选的，所述孔与所述沟槽之间的距离为f 40 μ m。可选的，所述第一介质和所述第二介质均为氧化硅和碳基材料中的一种，并且两者不相同。可选的，所述碳基材料为碳(C)、光刻胶(PR)或者聚合物(polymer)。与现有技术相比，本发明具有以下优点I.由于在介质内增设保护带，可释放和消除介质在相接界面附近的应力，解决了两种介质制作在一起的半导体结构易出现介质的剥离、破裂或者断裂的问题，并一同解决了以所述半导体结构为基础的MEMS组件因所述问题而坏掉的问题。2.本发明的可选方案中，同时在第一介质和第二介质中形成保护带，这样，可以同时释放和消除两个介质内部各自的内应力，使得半导体结构得到更好的保护。并且形成在所述第一介质内的保护带由所述第二介质的材料制成，形成在所述第二介质内的保护带由所述第一介质的材料制成。这样，在制作过程中，不需要其它附加工艺即可制得相应保护带，工艺制作简单。3.本发明的可选方案中，形成波浪线形、锯齿线形或者不规则的线形的保护带于介质中，这些形状的保护带比通常的直线形保护带增加了很大一段长度，这样，就有更大长度的保护带用于释放和消除介质的内应力，使得保护效果更佳。
图I为半导体结构各区域的示意图；图2为用已有方法制作的图I中的半导体结构的局部区域示意图；图3为图2中的半导体结构沿A-A线切开的剖示图；图4为本发明第一实施例的半导体结构的局部区域示意图5为图4中的半导体结构沿B-B线切开的剖示图；图6为本发明第二实施例的半导体结构的局部区域示意图；图7为本发明半导体结构的制作方法的流程示意图。I-第一区域2-第二区域3-局部区域4-第一介质41-保护带5-第二介质51，52-保护带6-相接界面7-基底
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式
的限制。请参考图1，图I为半导体结构的各区域示意图。图I中第一区域I与第二区域2均为矩形区域，并且第一区域I包围第二区域2。第一区域I和第二区域2后续将分别形成有不同的介质，由于第一区域I包围第二区域2，因而在后续所形成的两种不同的介质会相接在一起。定义局部区域3为第一区域I与第二区域2的一部分，如图I中的矩形虚线框所示。需要说明的是，第一区域I与第二区域2并不限定为矩形，即第一区域I与第二区域2还可以是圆形、椭圆形或者其它多边形等，任何其它形状都可以形成相应的两种介质制作在一起的半导体结构，因而也落入本发明的保护范围之内。请参考图2，图2为局部区域3 (如图I所示)中的现有的两种介质制作在一起的半导体结构示意图。前面提到第一区域I和第二区域2分别形成有不同的介质，从图2中可具体看出，形成于第一区域I内的为第一介质4，形成于第二区域2的为第二介质5。并且，第一介质4与第二介质5相接在一起形成相接界面6。请参考图3，图3为图2中的半导体结构沿A-A线切开的剖示图。从图3上中可以看出，第一介质4与第二介质5都形成于基底7上面，第一介质4与第二介质5相接的地方形成相接界面6。基底7可以是锗、硅或者其组合物的衬底，也可以是已形成有多层互连结构或其它结构的衬底。如图2和图3所示的现有的两种介质做在一起的半导体结构，其中第一介质4与第二介质5直接平滑结合形成相接界面6，在相接界面6处极易出现两种介质之间发生剥离、破裂或者断裂的现象。发明人发现，出现上述剥离、破裂或者断裂现象的原因在于两种介质的物理性质不同，例如两种介质的热膨胀系数、粒子(原子或者分子)极性、所能承受的内应力的大小不同。这些物理性质的不同导致直接平滑结合在一起的两种介质在它们所形成的相接界面处极易发生应力的集中，而一旦应力集中超过了介质所能承受的内应力的大小，相接界面附近相应的介质就会出现剥离、破裂或者断裂的现象。例如制作在一起的碳和氧化硅(如二氧化硅)，由于它们的物理性质不同，在制作完成形成相接界面后，它们在相接界面两侧各自的内应力不同。碳的界面应力较大，因而会出现相接界面附近的碳剥离严重的情况，从而进一步导致应用此半导体结构的MEMS组件在制作过程中坏掉。发明人潜心研究提供了一种半导体结构以解决上述问题。发明人得出，对于上述问题，可采取在距相接界面一定距离的任意一侧或者两侧的介质内设置保护带来解决。该保护带的物理性质与其所在的介质的物理性质相适应，并且与另一介质的物理性质相似或者相同。这样，该保护带既不影响其所在介质，又可以吸收其所在介质的内应力，进而可以有效防止相接界面附近界面应力的集中，达到释放和消除界面应力的效果。因而，增设该保护带可以解决上述相接界面附近两边的介质容易出现剥离、破裂或者断裂的问题，也同时解决了以这种半导体结构为基础的MEMS组件因为介质出现剥离、破裂或者断裂而坏掉的问题。本发明的上述技术方案可适用于半导体结构中，一层次上任何两种不同介质纵向交接界面间有应力的情况。请参考图4，图4为局部区域3中本发明第一实施例的两种介质制作在一起的半导体结构示意图。如图4所示，第一介质4与第二介质5之间仍然形成相接界面6。在本实施例中，由于第一介质4、第二介质5之间的应力不匹配，直接相接的话会造成器件的不稳定，·甚至会出现上述的剥离、断裂等现象，因而，本发明在相接界面附近增设保护带以作应力的缓冲、吸收。在本实施例中，是在第二介质5中增设保护带51。其中保护带51的物理性质与第二介质5的物理性质相适应，并且与第一介质4的物理性质相似或者相同。这样，由于保护带51的存在，可有效释放和消除在相接界面6附近的应力，防止发生剥离、破裂或者断裂的现象。优选的，本实施例保护带51由第一介质的材料制成，这样可使得保护带51的制作工艺变得简单，不需要增加额外工艺，只需要在制作整个半导体结构的过程中就可同时形成该保护带51，并且所形成的半导体结构中保护带51释放和消除内应力的效果好。请参考图5,图5为图4中的半导体结构沿B-B线切开的剖示图。如图5所示,第一介质4与第二介质5均形成于基底7上面，并且第一介质4与第二介质5之间形成相接界面6。同时，保护带51形成于第二介质5内，并沿伸在整个相接界面6的附近。本实施例中保护带51呈直线形，因而与直线形的相接界面6相互平行。并且保护带51形成于距相接界面6距离在广40 μ m之间的地方，此距离范围是第二介质5内应力集中的范围，保护带51形成在这一段距离内可以有效释放和消除第二介质5的内应力。更加优选的，在距离相接界面6为5 20 μ m的地方第二介质5的内应力最为集中，因而，将保护带51制作在这个距离之间时，对释放和消除内应力的作用效果更好。综合考虑保护带51的吸收内应力的效果和工艺的要求，保护带51的宽度可在f 20 μ m,在此宽度时，保护带51既能够起到释放和消除应力的作用，又不影响第二介质5，并且工艺上也容易制作。优选的，保护带51的宽度为5 20 μ m。需要说明的是，图中虽未示出，但是保护带51是整个地围绕在相接界面6的附近。如果相接界面6为闭合的形状，那么保护带51也会相应地围绕整个相接界面6至首位相接，构成保护环。请参考图6，图6为局部区域3中本发明第二实施例的两种介质制作在一起的半导体结构示意图。如图6所示，除了制作在一起的第一介质4和第二介质5以及它们之间形成的相接界面6之外，在该半导体结构中，第一介质4内还设有保护带41，第二介质5内还设有保护带52。其中优选的,形成在第一介质4内的保护带41由第二介质5的材料制成,形成在第二介质5内的保护带52由第一介质4的材料制成，这样可使得工艺制作更为简单，可不需要附加工艺就制作完成相应半导体结构，并且所形成的半导体结构中保护带释放和消除内应力的效果好。本实施例与第一实施例的结构和原理大部分相同，相同部分请参照实施例一。本实施例与第一实施例不同之处在于，本实施例同时在第一介质4和第二介质5内设置保护带，并且所设置的保护带41和保护带52为锯齿形。同时在第一介质4和第二介质5内设置保护带使得两种介质内部的内应力都得到释放和消除，防止两种介质出现剥离、破裂或者断裂的现象。而锯齿形的保护带的使得保护带长度增加，在延伸围绕整个相接界面6的时候，锯齿形保护带比实施例一中的直线形保护带增加了很大一段长度，这样，就有更大长度的保护带用于释放和消除介质的内应力，保护效果更佳。需要说明的是，除了锯齿形外，保护带的形状还可以是波浪形或者其它不规则线形，这些形状同样使得保护带的长度增加，保护效果更佳，因而这些形状的保护带都属于本发明所保护的范围。需要说明的是，本实施例中第一介质4可以是氧化硅和碳基材料中的其中一种， 第二介质5相应地为氧化硅和碳基材料中的另外一种，该碳基材料可以为碳(C)、光刻胶(PR)或者聚合物(polymer)等，并且第一介质4和第二介质5不同，即不为同一材质。可知，本发明并不限制第一介质4和第二介质5为特定材质，只要是两种不同材质制作在一起就会形成相接界面，都可以利用本发明的方案来处理相接界面的应力问题。作为一种具体的实施例，当第一介质4为碳介质，第二介质5为氧化硅介质时，优选的，保护带41由氧化硅材料制成，保护带52由碳材料制成。这样，前面提到的碳在碳与氧化硅形成的相接界面附近剥离严重的情况就可得到有效解决，整个半导体结构中碳和氧化硅稳定结合在一起。本发明还提供了两种介质制作在一起形成具有保护带的半导体结构的制作方法，请参考图7，该方法具体如下首先在基底上形成第一介质，可以通过磁控溅射等物理气相沉积法将靶材溅射在基底上形成第一介质。然后利用光刻、刻蚀技术，在第一介质内形成孔及包围所述孔的至少一道沟槽。具体地，先在上述的第一介质上形成光刻胶，再进行曝光、显影去除相应部分光刻胶形成光刻掩膜，得到形成有特定形状光刻掩膜的第一介质。之后再对该形成有特定形状光刻掩膜的第一介质进行刻蚀，以在第一介质内刻蚀形成有孔和至少一道沟槽。可利用干法刻蚀例如利用等离子刻蚀(Plasma Etching)、高压等离子刻蚀、高密度等离子体刻蚀等干法刻蚀方式进行刻蚀，也可利用湿法刻蚀，例如利用溶液进行湿法刻蚀。最后填充第二介质于所述孔及所述沟槽内。可选择在完成对第一介质层的刻蚀之后，并在还未将光刻掩膜去除之前，填充第二介质于所述孔及所述沟槽内，最后才将光刻掩膜去除。也可选择在去掉了第一介质上的光刻掩膜之后，最后进行填充工艺将第二介质填充于所述孔和所述沟槽。具体的填充方式也可以利用磁控溅射的方式来进行，此为本领域技术人员所熟知的技术在此不再赘述。在上述光刻、刻蚀中，优选的，在第一介质内形成两道所述沟槽。这样，经过在形成的两道所述沟槽中填充第二介质，就可以形成在所述第一介质和第二介质中分别有一条保护带的结构，使得制得的半导体结构具有更佳的保护作用，不易出现剥离、破裂或者断裂的现象。
在上述光刻、刻蚀中，形成的所述孔与所述沟槽之间的距离在1 40μπι。选择这个距离的原因如前所述，是因为这个距离范围内应力集中，在这个距离范围设置沟槽之后制作保护带可释放相应的内应力。进一步优选地，形成的所述孔与所述沟槽之间的距离为5^20 μ Hi0原因同样前面已经提到，这个距离范围内应力最为集中，在这个距离范围设置沟槽之后制作的保护带释放和消除相应的内应力的效果更佳。在上述光刻、刻蚀中，形成的所述沟槽的宽度为f 20 μ m。将沟槽设置成此宽度一方面考虑的是工艺上是否容易实现，另一方面考虑会不会对介质本身造成影响，综合考虑，合适的宽度为1 20μηι。进一步优选的,形成的所述沟槽的宽度为5 20 μ m。在上述光刻、刻蚀中,所述第一介质可以为氧化娃和碳基材料中的一种，所述第二介质可以为氧化硅和碳基材料中的另外一种，该碳基材料可以为碳(C)、光刻胶(PR)或者聚合物(polymer)等。当第一介质碳时,相应的,第二介质可以为氧化娃,这样,优选的,第一介质中的保护带可以为氧化硅制成，第二介质中的保护带可以为碳，在上述制作过 程中就可制得整个半导体结构。以上所述仅为本发明的具体实施例，目的是为了使本领域技术人员更好的理解本发明的精神，然而本发明的保护范围并不以该具体实施例的具体描述为限定范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明精神的范围内，可以对本发明的具体实施例做修改，而不脱离本发明的保护范围。
权利要求
1.一种半导体结构，其特征在于，包括 基底； 形成于所述基底上的介质层，所述介质层包含位于第一区域的第一介质及位于第二区域的第二介质，所述第一介质包围所述第二介质并与所述第二介质相接而形成相接界面； 所述第一介质和/或所述第二介质内形成有保护带。
2.如权利要求I所述的半导体结构，其特征在于，所述保护带与所述相接界面之间的距离为I 40 μ m。
3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述保护带与所述相接界面之间的距离为5 20 μ m。
4.如权利要求I所述的半导体结构，其特征在于，形成在所述第一介质内的保护带由所述第二介质的材料制成，形成在所述第二介质内的保护带由所述第一介质的材料制成。
5.如权利要求I所述的半导体结构，其特征在于，所述保护带的宽度为1 20μπι。
6.如权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，所述保护带的宽度为5 20μ m。
7.如权利要求I所述的半导体结构，其特征在于，所述保护带首位相接，构成保护环。
8.如权利要求I所述的半导体结构，其特征在于，所述保护带的各边为直线形、波浪线形、锯齿线形或者不规则的线形。
9.如权利要求I所述的半导体结构，其特征在于，所述第一介质和所述第二介质均为氧化硅和碳基材料中的一种，并且两者不相同。
10.如权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，所述碳基材料为碳、光刻胶或者聚合物。
11.如权利要求I所述的半导体结构，其特征在于，所述第一区域为圆形、椭圆形或者多边形，所述第二区域为圆形、椭圆形或者多边形。
12.如权利要求I所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构为MEMS组件。
13.一种半导体结构的制作方法，其特征在于，包括 在基底上形成第一介质； 利用光刻、刻蚀技术，在第一介质内形成孔及包围所述孔的至少一道沟槽； 填充第二介质于所述孔及所述沟槽内。
14.如权利要求13所述的半导体结构的制作方法，其特征在于，在所述光刻、刻蚀中，形成的沟槽为两道。
15.如权利要求13所述的半导体结构的制作方法，其特征在于，所述沟槽的宽度为I 20 μ mD
16.如权利要求13所述的半导体结构的制作方法，其特征在于，所述孔与所述沟槽之间的距离为I 40 μ m。
17.如权利要求13所述的半导体结构的制作方法，其特征在于，所述第一介质和所述第二介质均为氧化硅和碳基材料中的一种，并且两者不相同。
18.如权利要求17所述的半导体结构的制作方法，其特征在于，所述碳基材料为碳、光刻胶或者聚合物。
全文摘要
本发明提供一种半导体结构及其制作方法。本发明所提供的半导体结构包括基底和形成于所述基底上的介质层，所述介质层包含位于第一区域的第一介质及位于第二区域的第二介质，所述第一介质包围所述第二介质并与所述第二介质相接而形成相接界面，所述第一介质和/或所述第二介质内形成有保护带。由于在介质内形成有保护带，保护带可释放和消除介质在相接界面附近的应力，防止第一介质与第二介质在相接界面处出现剥离、破裂或者断裂的现象，解决了上述半导体结构为基础的MEMS组件因出现上述现象而坏掉的问题。
文档编号B81C1/00GK102923636SQ20121042546
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者毛剑宏, 韩凤芹, 唐德明 申请人:上海丽恒光微电子科技有限公司