[发明专利]一种锗层及半导体器件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种锗层及半导体器件的制作方法。

背景技术

智能手机、平板电脑等智能网络终端已经逐渐成为人们随身携带的必备的沟通工具和处理事务的平台，由此带来的是各种微型传感器开始进入这些智能网络终端，为了在最小空间内实现集成更多的功能，基于MEMS(微机电系统，Micro-Electro-Mechanical System)技术的传感器的微小型化已经成为各大公司及相关科研人员关注的焦点之一。

目前，集成电路(IC)已经实现了晶圆级封装，在借鉴集成电路的晶圆级封装技术的基础上，针对MEMS器件的特性提出了MEMS器件的晶圆级封装工艺的技术方案，具体地：

通常参与封装的有两片晶圆，其中一片是MEMS传感器(或MEMS集成电路)所在的器件晶圆(Device Wafer)，称为MEMS晶圆，另一片是专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)所在的封盖晶圆(Cap Wafer)，称为ASIC晶圆；

在MEMS晶圆上，使用物理气相沉积(PVD)方法生长一定厚度(例如)的锗Ge层用于形成Ge图形；

在ASIC晶圆上，用铝溅射工艺生长一层铝Al金属层，用于形成Al图形，用于两片晶圆的金属共熔键合，进一步还在Al图形上镀一层焊料；

通过晶圆锗铝共熔键合(eutectic bond)工艺，将MEMS晶圆和ASIC晶圆键合在一起，即使用真空键合设备，将MEMS晶圆上的Ge图形与ASIC晶圆的Al图形对正并接触，在大气或真空环境下加热使焊料熔化后停止加热，待焊料5冷却后，两片晶圆就键合在一起了；

最后用割片机将键合后形成的一个个MEMS器件单元切割下来，进而形成一个个的MEMS传感器器件。

上述方案中，在MEMS晶圆上溅射沉积Ge层后，MEMS晶圆的沉积表面会有成千上万颗的Ge小颗粒(particle)。用扫描电镜观察(SEM review)后，发现绝大部分particle都小于1μ，呈现为溅射水滴状。产生Ge小颗粒的原因如下：Ge在通常情况下为半导体物质，其电阻率是50000Ω·cm～150000Ω·cm，比通常的金属靶材电阻率高很多，比如Al的电阻率为2.9μΩ·cm，所以在采用直流溅射(DC power supply)、一步生长的方式向MEMS晶圆表面溅射沉积Ge层时，会造成电荷在靶材表面的不断聚集，电荷聚焦到一定程度就会在靶材和等离子体枪(plasma)之间产生电弧(Arc)放电，Arc放电时的高电流可融化局部的靶材区域，从而导致大量的水滴状Ge颗粒溅射到MEMS晶圆表面，造成晶圆表面的沉积缺陷(即存在大量的水滴状Ge小颗粒)。这种沉积缺陷有一定的高度，成为MEMS晶圆表面的悬空结构，有可能在MEMS晶圆和ASIC晶圆键合后保造成MEMS晶圆的顶端与ASIC晶圆直接电接触，导致失效，影响器件的性能。因此，需要一种新的锗层沉积方法，以减少沉积表面的溅射小颗粒。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锗层及半导体器件的制作方法，能够减少锗层沉积表面上形成的溅射小颗粒。

为解决上述问题，本发明提出一种锗层的制作方法，包括：

提供一衬底，并根据预制作的锗层总厚度将锗层的总沉积工艺分解成连续的多步锗薄层沉积工艺；

按照每步锗薄层沉积工艺的工艺参数，在所述衬底上依次物理气相沉积各个锗薄层，并在某步锗薄层沉积后，对沉积所用的靶材表面进行气体吹拂，其中，沉积形成的所有锗薄层在所述衬底上的厚度之和为所述锗层总厚度。

进一步的，在所述衬底上依次沉积各个锗薄层的过程中，再每步锗薄层沉积工艺后，对沉积所用的靶材表面进行气体吹拂。

进一步的，每步锗薄层沉积工艺的工艺时间为30s～40s。

进一步的，所述气体吹拂的工艺时间大于20s。

进一步的，所述气体吹拂采用的气体包括氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气和氢气中的至少一种。

进一步的，所述气体吹拂的工作压力大于20mTorr。

本发明还提供一种半导体器件的制作方法，包括上述之一的锗层的制作方法。

进一步的，所述半导体器件的制作方法包括：

提供需键合的两片晶圆；

采用上述之一的锗层的制作方法，在一片晶圆的表面上物理气相沉积形成一定厚度的锗层，刻蚀所述锗层以形成带有键合图形的键合锗层；