[发明专利]半导体结构的制作方法及其平坦化制作工艺

说明书

本发明公开一种半导体结构的制作方法及其平坦化制作工艺，其中该半导体结构的制作方法包括：提供具有第一表面的基板；形成沟槽于第一表面上，沟槽包含底面及侧壁；利用高纯度氩气或高纯度氢气对具有沟槽的基板进行退火处理，以平坦化底面及侧壁；共形设置复合材料层以覆盖第一表面、底面及侧壁；设置多晶硅材料层于沟槽内；移除第一表面上的复合材料层；形成多层金属内连线结构于第一表面及多晶硅材料层上，其中，多层金属内连线结构包含微机电系统框架结构及多个通孔；移除多晶硅材料层及复合材料层；以及利用包含有惰性气体及氢气的等离子体，对沟槽进行等离子体处理，使底面及侧壁平坦化。

技术领域

本发明涉及一种半导体制作工艺，尤其涉及一种平坦化沟槽的底面及/或侧壁的半导体结构的制作方法及其平坦化制作工艺。

背景技术

随着科技的进步，消费性电子产品不断地朝向小型化发展，同时其效能与功能亦不断地在提升，各类型的消费性电子产品不断地朝向轻薄短小、强大功能与低成本的方向演进，遂发展出微机电系统元件(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)元件，例如MEMS电容器、微声波传感器、微陀螺仪传感器、加速度传感器、时脉产生及震荡器或者MEMS麦克风等。

由于MEMS元件的制作可使用薄膜沉积、光刻及蚀刻等类似半导体制作工艺技术，因此和互补式金属氧化半导体(CMOS)技术有很好的相容性。其中MEMS电容器是在具有气隙(air gap)的硅基板上进行半导体制作工艺，随着制作工艺技术中蚀刻等流程的进行，气隙的底面或者侧壁容易具有高粗糙度等不平坦的情形，而导致MEMS电容器的可靠度受到影响。

发明内容

本发明提供了一种半导体结构的制作方法及其平坦化制作工艺，借以平坦化沟槽的底面及/或侧壁，进而改善底面或者侧壁容易具有高粗糙度等不平坦的情形。

本发明所提供的半导体结构的制作方法，包括：提供基板，具有第一表面；形成沟槽于第一表面上，沟槽包含底面及侧壁；进行第一平坦化制作工艺，包含利用选自氩气及氢气其中的一种对具有沟槽的基板进行退火处理，以平坦化底面及侧壁的至少其中之一；共形设置复合材料层，以覆盖第一表面、底面及侧壁；设置多晶硅材料层于沟槽内，多晶硅材料层覆盖位于底面及侧壁的复合材料层；移除第一表面上的复合材料层；形成多层金属内连线结构于第一表面及多晶硅材料层上，其中，多层金属内连线结构包含微机电系统框架结构，且多层金属内连线结构具有多个通孔；移除多晶硅材料层及沟槽内的复合材料层；以及进行第二平坦化制作工艺，利用包含有惰性气体及氢气的等离子体，至少对沟槽进行等离子体处理，使底面及侧壁平坦化。

在本发明的一实施例中，上述的复合材料层的设置包含先共形形成衬垫氧化层，以覆盖第一表面及沟槽的底面及侧壁；再共形形成钝化层于衬垫氧化层上。

在本发明的一实施例中，进行上述第一平坦化制作工艺时，使用处理温度介于摄氏750至1100度之间的氩气进行退火处理。

在本发明的一实施例中，进行上述第一平坦化制作工艺时，使用处理温度介于摄氏750至1100度之间的氢气进行退火处理。

在本发明的一实施例中，在进行上述第二平坦化制作工艺时，进行等离子体处理的温度介于摄氏300至400度之间。

在本发明的一实施例中，上述等离子体中的氢气的含量占2.5％至10％之间，惰性气体的含量占97.5％至90％之间。

在本发明的一实施例中，在设置上述多晶硅材料层于沟槽内之后，进行抛光处理，使多晶硅材料层的顶面与复合材料层等高。

在本发明的一实施例中，在移除上述第一表面上的复合材料层之前或之后，以回蚀刻制作工艺移除部分多晶硅材料层，使多晶硅材料层的顶面与基板的第一表面等高。

在本发明的一实施例中，上述的微机电系统框架结构对应沟槽的位置，且一部分的通孔与沟槽连通。