本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。

背景技術(shù)：

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)是微機電系統(tǒng)的縮寫。一般的，MEMS系統(tǒng)主要包括微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路等幾部分，它是融合多種微細(xì)加工技術(shù)，并結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高科技產(chǎn)品。MEMS系統(tǒng)的目標(biāo)是把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，集成于大尺寸系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動化、智能化和可靠性水平。

MEMS技術(shù)的發(fā)展開辟了一個全新的技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)，采用MEMS技術(shù)制作的微傳感器、微執(zhí)行器、微型構(gòu)件、微機械光學(xué)器件、真空微電子器件、電力電子器件等在航空、航天、汽車、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控以及軍事等領(lǐng)域都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。目前，MEMS市場的主導(dǎo)產(chǎn)品包括壓力傳感器、加速度計、微陀螺儀、墨水噴嘴和硬盤驅(qū)動頭等。

然而，現(xiàn)有技術(shù)采用MEMS技術(shù)制作的加速度計芯片的性能有待提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的可靠性以及良率。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成第一金屬層；在所述第一金屬層上形成突起抑制導(dǎo)電層；在所述突起抑制導(dǎo)電層上形成第二金屬層，所述第二金屬層的材料與所述第一金屬層的材料相同。

可選的，所述第一金屬層的材料為Al或AlCu；所述第二金屬層的材料為Al或AlCu。

可選的，采用化學(xué)氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝，形成所述第一金屬層。

可選的，所述第一金屬層的厚度與所述第二金屬層的厚度之和為預(yù)定厚度，且所述第一金屬層的厚度為所述預(yù)定厚度的3/10～1/2。

可選的，所述第一金屬層的厚度為3000?！?000埃；所述第二金屬層的厚度為3000?！?000埃。

可選的，所述突起抑制導(dǎo)電層的材料為TiN、Ti、TaN或Ta中的一種或多種；所述突起抑制導(dǎo)電層的厚度為50?！?00埃。

可選的，在圖形化所述第二金屬層、突起抑制導(dǎo)電層以及第一金屬層之前，在所述第二金屬層上形成絕緣膜；在圖形化所述第二金屬層、突起抑制導(dǎo)電層以及第一金屬層的工藝過程中，圖形化所述絕緣膜形成位于所述鍵合金屬層上的絕緣層；將所述上基板與所述鍵合金屬層相鍵合的方法包括：在所述絕緣層上以及中間金屬層上形成第一鍵合膜；圖形化所述第一鍵合膜，形成位于所述絕緣層上的第一鍵合層；在所述上基板部分表面上形成第二鍵合層；通過所述第一鍵合層與所述第二鍵合層之間互熔，使所述上基板與所述鍵合金屬層相鍵合。

可選的，所述第一鍵合層的材料為AlCu；所述第二鍵合層的材料為Ge。

可選的，所述形成方法還包括：圖形化所述第二金屬層、突起抑制導(dǎo)電層以及第一金屬層，在所述基底上形成分立的鍵合金屬層以及中間金屬層，且所述鍵合金屬層與所述中間金屬層間隔分布；提供下基板以及位于所述下基板上的上基板，其中，所述下基板內(nèi)具有凹槽，所述上基板表面具有梳齒結(jié)構(gòu)，且所述梳齒結(jié)構(gòu)位于所述凹槽正上方；將所述上基板與所述鍵合金屬層相鍵合，使得所述中間金屬層位于所述梳齒結(jié)構(gòu)正上方。

本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：基底；位于所述基底上的分立的鍵合金屬層以及中間金屬層，且所述鍵合金屬層與所述中間金屬層相互分立，其中，所述鍵合金屬層包括位于基底上的鍵合第一金屬層、位于鍵合第一金屬層上的鍵合突起抑制導(dǎo)電層以及位于鍵合突起抑制導(dǎo)電層上的鍵合第二金屬層，所述中間金屬層包括位于基底上的中間第一金屬層、位于中間第一金屬層上的中間突起抑制導(dǎo)電層以及位于中間突起抑制導(dǎo)電層上的中間第二金屬層，所述鍵合第一金屬層、鍵合第二金屬層、中間第一金屬層以及中間第二金屬層的材料相同；下基板以及位于所述下基板上的上基板，其中，所述下基板內(nèi)具有凹槽，所述上基板表面具有梳齒結(jié)構(gòu)，且所述梳齒結(jié)構(gòu)位于所述凹槽正上方；其中，所述鍵合金屬層與所述上基板相鍵合，且所述中間金屬層位于所述梳齒結(jié)構(gòu)正上方。

可選的，所述突起抑制導(dǎo)電層的材料為Ti、TiN、Ta或TaN中的一種或多種；所述突起抑制導(dǎo)電層的厚度為50?！?00埃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法的技術(shù)方案中，將位于基底上的金屬層分成兩次形成，包括形成第一金屬層的工藝步驟以及形成第二金屬層的工藝步驟，且在第一金屬層與第二金屬層之間形成突起抑制導(dǎo)電層。由于與金屬層的厚度相比，所述第一金屬層的厚度以及第二金屬層的厚度明顯更小，因此本發(fā)明中第一金屬層與第二金屬層的內(nèi)部壓縮應(yīng)力小，從而減小了金屬原子向第二金屬層表面遷移的能力，進而減小在第二金屬層表面形成的突起的數(shù)量以及體積，改善形成的第二金屬層表面質(zhì)量。當(dāng)圖形化所述第二金屬層形成中間金屬層，且在形成加速度計芯片的過程中，中間金屬層位于梳齒結(jié)構(gòu)正上方，由于中間金屬層表面的突起數(shù)量少且體積小，從而可以防止中間金屬層觸碰到梳齒結(jié)構(gòu)，提高形成的加速度計芯片的良率和可靠性。

可選方案中，所述第一金屬層的厚度與所述第二金屬層的厚度之和為預(yù)定厚度，且所述第一金屬層的厚度為所述預(yù)定厚度的3/10～1/2，所述第一金屬層的厚度適中，在改善第一金屬層表面形成hillock問題的同時，還可以使得后續(xù)形成的第二金屬層的厚度適中，進一步的避免在第二金屬層上形成hillock。

可選方案中，所述突起抑制導(dǎo)電層的厚度為50埃～200埃，既保證了所述突起抑制導(dǎo)電層起到足夠強的抑制hillock形成的能力，且使得所述突起抑制導(dǎo)電層占據(jù)的體積適中，因此第一金屬層、突起抑制導(dǎo)電層以及第二金屬層構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)的電阻在可接受范圍內(nèi)。

附圖說明

圖1為一種加速度計芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的中間金屬層的掃描電鏡圖；

圖3至圖8、圖10至圖12為本發(fā)明一實施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為圖8中的基底以及中間金屬層的掃描電鏡圖。

具體實施方式

根據(jù)背景技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)采用MEMS技術(shù)制作的加速度計芯片的性能有待提高。

現(xiàn)結(jié)合一種加速度計芯片進行分析，參考圖1，所述加速度計芯片包括：

上基底10，所述上基底10上具有分立的鍵合金屬層11以及中間金屬層12，其中，所述鍵合金屬層11以及中間金屬層12間隔分布；

下基底，所述下基底包括下基板20以及位于下基板20上的上基板30，其中，所述下基板20中具有凹槽21，所述上基板30上具有梳齒結(jié)構(gòu)31，且所述梳齒結(jié)構(gòu)31位于所述凹槽21上方；

其中，所述上基板30與所述上基底10的鍵合金屬層11相鍵合，且所述中間金屬層12位于所述梳齒結(jié)構(gòu)31上方。

具體的，通過在所述上基板30與所述鍵合金屬層11之間設(shè)置鍵合層40，通過所述鍵合層40實現(xiàn)所述上基板30與所述鍵合金屬層11之間的鍵合。

上述提供的加速度計芯片的性能有待提高，例如，芯片的良率低、可靠性差。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，所述中間金屬層12的材料為AlCu合金，所述中間金屬層12表面形成有hillock(突起)50，所述突起50實際為堆積的Al原子。在加速度計進行工作時，所述突起50容易觸碰到梳齒結(jié)構(gòu)31，影響器件性能甚至造成器件失效。

參考圖2，圖2為圖1中的中間金屬層12(參考圖1)的電鏡掃描圖，觀察到中間金屬層12上具有突起50，其中突起50的高度可達639nm。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成第一金屬層；在所述第一金屬層上形成突起抑制導(dǎo)電層；在所述突起抑制導(dǎo)電層上形成第二金屬層。

本發(fā)明將金屬層分成兩次形成，包括形成第一金屬層的工藝步驟以及形成第二金屬層的步驟，且在第一金屬層與第二金屬層之間形成突起抑制導(dǎo)電層，使得第一金屬層以及第二金屬層的內(nèi)部壓縮應(yīng)力減小，從而避免或減小了金屬原子向第二金屬層表面遷移，減小在第二金屬層表面形成的突起的數(shù)量以及體積，改善形成的第二金屬層表面質(zhì)量。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。

圖3至圖8、圖10至圖12為本發(fā)明一實施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為圖8中基底以及中間金屬層的掃描電鏡圖。

參考圖3，提供基底101；在所述基底101上形成第一金屬層102。

所述基底101為后續(xù)形成第一金屬層102提供工藝平臺。所述基底101為硅基底、鍺基底、碳硅基底、鍺硅基底、砷化鎵基底、鎵化銦基底、絕緣體上的硅基底、玻璃基底或者藍寶石基底。

本實施例中，所述基底101為硅基底。所述基底101內(nèi)還可以形成有半導(dǎo)體器件，例如電阻器、電容器、電感器、NMOS晶體管、PMOS晶體管或者CMOS晶體管；所述基底101表面還可以形成有界面層或者功能層。

本實施例中，所述基底101內(nèi)包含有CMOS電路，因此本實施例形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，CMOS電路與MEMS器件在同一塊器件上，因此MEMS器件信號可以通過后續(xù)形成的鍵合層傳遞至CMOS電路中進行信號處理，減少信號損耗，提升敏感性，且節(jié)約成本。本實施例中，在形成所述第一金屬層102之前，先在所述基底101上形成第一粘附層103，后續(xù)在第一粘附層103上形成所述第一金屬層102。所述第一粘附層103有利于提高第一金屬層102與基底101之間的粘附性，防止第一金屬層102從基底101上脫落；并且，所述第一粘附層103還可以使基底101與第一金屬層102相互分離，防止第一金屬層102內(nèi)的金屬原子向基底101內(nèi)擴散。

所述第一粘附層103的材料為具有導(dǎo)電性的材料，且所述第一粘附層103的材料與基底101之間的粘附性好，同時還可以第一金屬層102之間的粘附性好。因此，所述第一粘附層103的材料為Ti、TiN、Ta或TaN中的一種或多種。

本實施例中，所述第一粘附層103的材料為Ti和TiN的混合材料。

所述第一粘附層103的厚度不宜過薄，也不宜過厚。若所述第一粘附層103的厚度過薄，所述第一粘附層103起到的提高基底101與第一金屬層102之間粘附性的能力差；若所述第一粘附層103的厚度過厚，則所述第一粘附層103占據(jù)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的體積較大，且第一粘附層103的材料電阻率大于第一金屬層102的材料電阻率，造成基底101上的導(dǎo)電層的電阻過高，其中，導(dǎo)電層包括第一粘附層103以及第一金屬層102。

為此，本實施例中，所述第一粘附層103的厚度為250?！?00埃。

需要說明的是，在其他實施例中，也可以直接在所述基底上形成第一金屬層。

所述第一金屬層102為后續(xù)形成鍵合金屬層以及中間金屬層提供工藝基礎(chǔ)。由于Al具有易于沉積、刻蝕以及加工性好、電導(dǎo)率高、與基底101之間的附著性好、成本低等優(yōu)點，所述第一金屬層102的材料中含有Al。

本實施例中，所述第一金屬層102的材料為AlCu合金，其中，Al原子的質(zhì)量百分比含量大于或等于99.5％。由于第一金屬層102的材料為銅鋁合金，合金化可以在Al晶界部分形成薄膜，阻礙Al原子沿晶界移動，進而減小產(chǎn)生hillock的概率。需要說明的是，在其他實施例中，所述第一金屬層的材料也可以為純鋁。

采用化學(xué)氣相沉積工藝或者物理氣相沉積工藝，形成所述第一金屬層102。

所述第一金屬層102與后續(xù)形成的第二金屬層共同作為基底101上的金屬層。對于電學(xué)性能已知的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)而言，需形成的金屬層的厚度也為已知，將所述需形成的金屬層的厚度稱為預(yù)定厚度，所述預(yù)定厚度為第一金屬層102的厚度與后續(xù)形成的第二金屬層的厚度之和。

所述第一金屬層102的厚度不宜過薄，也不宜過厚。如果所述第一金屬層102的厚度過薄，則后續(xù)相應(yīng)形成的第二金屬層的厚度將較厚，使得后續(xù)形成的第二金屬層內(nèi)部壓縮應(yīng)力較大；第二金屬層將通過Al原子擴散的方式釋放內(nèi)部壓縮應(yīng)力，造成第二金屬層上形成hillock。如果所述第一金屬層102的厚度過厚，則所述第一金屬層102內(nèi)部的壓縮應(yīng)力相對較大，造成第一金屬層102上形成hillock。

并且，在后續(xù)的熱處理工藝過程中，所述第一金屬層102內(nèi)將產(chǎn)生熱應(yīng)力，如果所述第一金屬層102的厚度過厚，所述第一金屬層102內(nèi)的熱應(yīng)力較大，后續(xù)形成的突起抑制導(dǎo)電層吸收所述熱應(yīng)力的能力有限，進而造成第一金屬層102上形成hillock，導(dǎo)致第一金屬層102與所述突起抑制導(dǎo)電層之間的導(dǎo)電性能受到影響。

為此，本實施例中，所述第一金屬層102的厚度為所述預(yù)定厚度的3/10～1/2。

具體的，本實施例中，所述預(yù)定厚度為6000?！?0000埃，所述第一金屬層102的厚度為1800?！?000埃，例如為3000埃。

參考圖4，在所述第一金屬層102上形成突起抑制導(dǎo)電層104。

通過在所述第一金屬層102與后續(xù)形成的第二金屬層之間設(shè)置所述突起抑制導(dǎo)電層104，可以減小或避免在第二金屬層上形成hillock。

所述突起抑制導(dǎo)電層104的材料與所述第一金屬層102之間具有良好的粘附性，且所述突起抑制導(dǎo)電層104中的原子不易發(fā)生電遷移或者熱遷移。

所述突起抑制導(dǎo)電層104起到抑制hillock形成的作用機理主要包括：

一方面，將預(yù)定厚度較厚的金屬層分成兩次生長，分別相應(yīng)形成第一金屬層102和后續(xù)的第二金屬層，形成的第一金屬層102厚度小于金屬層厚度，形成的第二金屬層厚度小于金屬層厚度；因此，與一次形成金屬層的情況相比，第一金屬層102內(nèi)部應(yīng)力以及第二金屬層內(nèi)部應(yīng)力均小于金屬層內(nèi)部應(yīng)力，使得在第一金屬層102或第二金屬層上形成hillock的概率減小。

另一方面，后續(xù)的工藝過程中，所述第一金屬層102還會經(jīng)歷一道或多道熱處理工藝，使得第一金屬層102內(nèi)形成熱應(yīng)力，所述突起抑制導(dǎo)電層104可以吸收所述熱應(yīng)力，避免在第一金屬層102上形成hillock。并且，由于第一金屬層102的厚度較薄，因此在后續(xù)的熱處理工藝中，所述第一金屬層102內(nèi)產(chǎn)生的熱應(yīng)力較小，相應(yīng)的也減小了在第一金屬層102上形成hillock的概率，減小形成的hillock的數(shù)量以及體積。

此外，后續(xù)在所述突起抑制導(dǎo)電層104上形成第二金屬層時，可以使第二金屬層內(nèi)的(111)晶向數(shù)量減少，(111)晶向的減少說明存在更多的三晶匯合點(triple junction)，在熱處理過程中有更多的晶界擴散發(fā)生，因此所述第二金屬層內(nèi)部的應(yīng)力容易得到釋放，避免在第二金屬層上形成hillock。

所述突起抑制導(dǎo)電層104的材料為Ti、TiN、Ta或TaN。本實施例中，所述突起抑制導(dǎo)電層104的材料為Ti和TiN的混合材料。

所述突起抑制導(dǎo)電層104的厚度不宜過薄，也不宜過厚。如果所述突起抑制導(dǎo)電層104的厚度過薄，則所述突起抑制導(dǎo)電層104抑制hillock的作用不明顯；如果所述突起抑制導(dǎo)電層104的厚度過厚，則所述突起抑制導(dǎo)電層104占據(jù)的體積過大，造成第一金屬層102與第二金屬層疊層結(jié)構(gòu)的電阻增加。

并且，所述突起抑制導(dǎo)電層104的厚度還與后續(xù)形成的第二金屬層中(111)晶向數(shù)量有關(guān)。若所述突起抑制導(dǎo)電層104的厚度過厚，則后續(xù)形成的第二金屬層中(111)晶向數(shù)量過少，使得第二金屬層的抗電遷移能力過弱。

為此，本實施例中，所述突起抑制導(dǎo)電層104的厚度為50?！?00埃。

采用化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或者原子層沉積工藝，形成所述突起抑制導(dǎo)電層104。

參考圖5，在所述突起抑制導(dǎo)電層104上形成第二金屬層105，所述第二金屬層105的材料與所述第一金屬層102的材料相同。

所述第二金屬層105與所述第一金屬層102共同作為位于基底101上的金屬層，且后續(xù)圖形化所述金屬層形成鍵合金屬層以及中間金屬層。

本實施例中，所述第二金屬層105的材料為AlCu，Al的原子質(zhì)量百分比大于或等于99.5％。在其他實施例中，所述第二金屬層的材料還可以為純鋁。

采用化學(xué)氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝，形成所述第二金屬層105。本實施例中，所述第二金屬層105的形成工藝與所述第一金屬層102的形成工藝相同。

根據(jù)所需形成的金屬層的預(yù)定厚度以及前述形成的第一金屬層102的厚度，確定所述第二金屬層105的厚度。本實施例中，所述第二金屬層105的厚度為3000?！?000埃。

所述第二金屬層105的厚度相對較薄，使得所述第二金屬層105內(nèi)部壓縮應(yīng)力較小，因此在應(yīng)力作用下第二金屬層105上產(chǎn)生的hillock數(shù)量少且體積小。并且，所述突起抑制導(dǎo)電層104可以吸收所述第二金屬層105內(nèi)部壓縮應(yīng)力，從而進一步的減小了第二金屬層105內(nèi)部壓縮應(yīng)力，進一步的減小了hillock數(shù)量以及體積。

同時，由于所述第二金屬層105的厚度較薄，因此在后續(xù)經(jīng)歷熱處理工藝時，所述第二金屬層105內(nèi)產(chǎn)生的熱應(yīng)力較小，相應(yīng)的也減小了在第二金屬層105上形成hillock的概率，減小在第二金屬層105上形成hillock的數(shù)量以及體積。

并且，本實施例中，由于所述突起抑制導(dǎo)電層104的材料為Ti和TiN的混合材料，且所述突起抑制導(dǎo)電層104的厚度為50?！?00埃，使得相應(yīng)形成的第二金屬層105內(nèi)的(111)晶向數(shù)量適中，既使得第二金屬層105內(nèi)的壓縮應(yīng)力易得到釋放，減小形成hillock的概率以及體積；并且，還保證所述第二金屬層105具有足夠的抗電遷移能力。

此外，在所述第一粘附層104上形成第二金屬層105時，所述第二金屬層105內(nèi)的(111)晶向數(shù)量較少，因此第二金屬層105中存在的三晶匯合點增加，使得在熱處理過程中有更多的晶界發(fā)生擴散，因此第二金屬層105內(nèi)部的壓縮應(yīng)力容易得到釋放，也相應(yīng)的使得在第二金屬層105上形成hillock的概率減小，且在第二金屬層105上形成的hillock的體積也就較小。

參考圖6，在所述第二金屬層105上形成第二粘附層106。

所述第二粘附層106的材料為導(dǎo)電材料，并且所述第二粘附層106的材料還為具有抗反射能力的材料，使得后續(xù)在第二金屬層105上形成的光刻膠層具有良好形貌。并且，所述第二粘附層106還對所述第二金屬層105提供保護作用，避免第二金屬層105在后續(xù)的工藝步驟中受到損傷。

所述第二粘附層106的材料為Ti、TiN、Ta或TaN中的一種或多種。本實施例中，所述第二粘附層106的材料為Ti和TiN的混合材料。

所述第二粘附層106的厚度不宜過厚，也不宜過薄。如果所述第二粘附層106的厚度過薄，所述第二粘附層106具有的抗反射能力有限，且所述第二粘附層106對第二金屬層105的保護能力較弱；所述第二粘附層106的材料電阻率高于所述第二金屬層105的材料電阻率，如果所述第二粘附層106的厚度過厚，則位于基底101上的金屬層的整體電阻將變大。

為此，本實施例中，所述第二粘附層106的厚度為250埃～500埃。

采用化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝，形成所述第二粘附層106。

本實施例中，在所述第一金屬層102與第二金屬層105之間形成突起抑制導(dǎo)電層104后，減少了在第二金屬層105上形成的hillock數(shù)量以及體積；且與單次形成的金屬層電阻相比，本實施例中，第一金屬層102、突起抑制導(dǎo)電層104以及第二金屬層105構(gòu)成的金屬層的等效電阻增加較少，本實施例中所述金屬層的等效電阻增加了5％～10％，所述金屬層的等效電阻的增加在可接受范圍內(nèi)。

繼續(xù)參考圖6，在所述第二金屬層105上形成絕緣膜301。

所述絕緣膜301為后續(xù)形成位于鍵合金屬層上的絕緣層提供工藝基礎(chǔ)。本實施例中，由于所述第二金屬層105上形成有第二粘附層106，因此所述絕緣膜301位于所述第二粘附層106表面。

本實施例中，所述絕緣膜301的材料為氧化硅。在其他實施例中，所述絕緣膜的材料還可以為氮化硅、氮氧化硅或碳氮氧化硅。參考圖7，在所述絕緣膜301上形成圖形化的光刻膠層107。

所述圖形化的光刻膠層107為后續(xù)圖形化所述絕緣膜301、第二金屬層105、突起抑制導(dǎo)電層104以及第一金屬層102的掩膜。所述圖形化的光刻膠層107的位置和尺寸定義出后續(xù)形成的鍵合金屬層以及中間金屬層的位置和尺寸。

形成所述圖形化的光刻膠層107的工藝步驟包括：在所述絕緣膜301上涂覆光刻膠膜；對所述光刻膠膜進行曝光處理；對經(jīng)歷過曝光處理的光刻膠膜進行顯影處理，形成所述圖形化的光刻膠層107。

參考圖8，圖形化所述第二金屬層105(參考圖7)、突起抑制導(dǎo)電層104(參考圖7)以及第一金屬層102(參考圖7)，在所述基底101上形成分立的鍵合金屬層以及中間金屬層，且所述鍵合金屬層與所述中間金屬層間隔分布。

具體的，以所述圖形化的光刻膠層107(參考圖7)為掩膜，刻蝕所述第二金屬層105、突起抑制導(dǎo)電層104以及第一金屬層102，直至暴露出基底101。在形成所述鍵合金屬層以及中間金屬層后，去除所述圖形化的光刻膠層107。

本實施例中，還圖形化所述第二粘附層106(參考圖7)以及第一粘附層103(參考圖7)；且在圖形化所述第二金屬層105、突起抑制導(dǎo)電層104以及第一金屬層102的工藝過程中，還圖形化所述絕緣膜301(參考圖7)形成位于所述鍵合金屬層上的絕緣層211，也就是說，所述中間金屬層上的絕緣膜301被刻蝕去除。

所述鍵合金屬層包括：鍵合第一金屬層112、位于鍵合第一金屬層112上的鍵合突起抑制導(dǎo)電層114以及位于鍵合突起抑制導(dǎo)電層114上的鍵合第二金屬層115。所述鍵合第一金屬層112為圖形化第一金屬層102形成的，所述鍵合突起抑制導(dǎo)電層114為圖形化突起抑制導(dǎo)電層104形成的，所述鍵合第二金屬層115為圖形化第二金屬層105形成的。

本實施例中，所述鍵合金屬層還包括：位于所述鍵合第一金屬層112與所述基底101之間的鍵合第一粘附層113，位于所述鍵合第二金屬層115上的鍵合第二粘附層116。其中，所述鍵合第一粘附層113為圖形化第一粘附層103形成的，所述鍵合第二粘附層116為圖形化第二粘附層106形成的。

所述中間金屬層包括：中間第一金屬層122、位于中間第一金屬層122上的中間突起抑制導(dǎo)電層124以及位于中間突起抑制導(dǎo)電層124上的中間第二金屬層125。所述中間第一金屬層122為圖形化第一金屬層102形成的，所述中間突起抑制導(dǎo)電層124為圖形化突起抑制導(dǎo)電層104形成的，所述中間第二金屬層125為圖形化第二金屬層105形成的。

本實施例中，所述中間金屬層還包括：位于所述中間第一金屬層122與所述基底101之間的中間第一粘附層123，位于所述中間第二金屬層125上的中間第二粘附層126。其中，所述中間第一粘附層123為圖形化第一粘附層103形成的，所述中間第二粘附層126為圖形化第二粘附層106形成的。

需要說明的是，在其他實施例中，為了降低前述圖形化工藝的刻蝕工藝難度，還可以先對第二金屬層、突起抑制導(dǎo)電層以及第一金屬層進行圖形化，在基底上形成分立的鍵合金屬層和中間金屬層，且所述鍵合金屬層和中間金屬層間隔分布；然后，在鍵合金屬層上、中間金屬層上以及暴露出的基底上形成絕緣膜；圖形化所述絕緣膜形成位于鍵合金屬層上的絕緣層，所述圖形化包括去除位于中間金屬層上以及暴露出的基底上的絕緣膜。

由前述分析可知，本實施例中，所述鍵合金屬層上的hillock的數(shù)量少且hillock的體積小，所述中間金屬層上的hillock的數(shù)量少且體積小。

結(jié)合參考圖9，圖9為基底101與中間金屬層的掃描電鏡示意圖，從圖9中可以看出，所述中間第二金屬層125上未發(fā)現(xiàn)明顯hillock。圖9中，厚度2表示：第二金屬層105的厚度與第二粘附層106的厚度之和；厚度3表示：第一粘附層103的厚度、第一金屬層102的厚度與突起抑制導(dǎo)電層104的厚度之和；厚度4表示：第一粘附層103的厚度、第一金屬層102的厚度、突起抑制導(dǎo)電層104的厚度、第二金屬層105的厚度與第二粘附層106的厚度之和。

參考圖10，在所述絕緣層211上以及中間金屬層上形成第一鍵合膜；圖形化所述第一鍵合膜，形成位于所述絕緣層211上的第一鍵合層212。

所述第一鍵合層212為所述鍵合金屬層與后續(xù)通過的下基板以及上基板進行鍵合提供工藝基礎(chǔ)。本實施例中，為了避免所述第一鍵合層212在后續(xù)的鍵合步驟中流向所述鍵合金屬層側(cè)壁，降低后續(xù)的鍵合工藝難度，所述第一鍵合層212位于部分絕緣層211上。

本實施例中，所述第一鍵合層212的材料為AlCu。在其他實施例中，所述第一鍵合層的材料還可以為純鋁。

所述第一鍵合層212的厚度較薄，使得所述第一鍵合層212頂部表面的凸起少且體積??；并且，所述第一鍵合層212與后續(xù)提供的第二鍵合層互熔，因此，即使第一鍵合層212頂部具有凸起也不會對后續(xù)的互熔造成影響。為此，本實施例中，采用一道工藝步驟形成所述第一鍵合膜。

為了提高所述第一鍵合膜與所述絕緣層211之間的結(jié)合性能，所述第一鍵合膜與所述絕緣層211之間還可以形成鍵合粘附層。

參考圖11，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法還包括：提供下基板201以及位于所述下基板201上的上基板301，其中，所述下基板201內(nèi)具有凹槽202，所述上基板301具有梳齒結(jié)構(gòu)302，且所述梳齒結(jié)構(gòu)302位于所述凹槽202上方。

本實施例中，所述下基板201為硅基底。在其他實施例中，所述下基板還可以鍺基底、鍺硅基底、碳硅基底或藍寶石基底。

根據(jù)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電性要求，確定所述凹槽202的深度以及寬度尺寸。

本實施例中，所述上基板301為硅基底。在其他實施例中，所述上基板還可以為鍺基底、鍺硅基底、碳硅基底或藍寶石基底。所述梳齒結(jié)構(gòu)302的材料與所述上基板301的材料相同。

本實施例中，形成所述下基板201以及上基板301的工藝步驟包括：提供具有凹槽202的下基板201；提供初始上基板，所述初始上基板具有相對的正面和背面；通過鍵合層401，使所述下基板201與初始上基板的正面相鍵合；在進行所述鍵合工藝之后，對所述初始上基板的背面進行減薄處理；刻蝕所述初始上基板的背面，形成位于所述下基板201上的上基板301，且所述上基板301表面具有梳齒結(jié)構(gòu)302，所述梳齒結(jié)構(gòu)302位于所述凹槽202正上方。

參考圖12，將所述上基板301與所述鍵合金屬層相鍵合，且使所述中間金屬層位于所述梳齒結(jié)構(gòu)302正上方。

在進行所述鍵合之前，還包括步驟：在所述上基板301部分表面上形成第二鍵合層213。

本實施例中，所述第一鍵合層212的材料為AlCu，所述第二鍵合層213的材料為Ge。在其他實施例中，所述第一鍵合層的材料為Ge，所述第二鍵合層的材料為AlCu。

通過所述第一鍵合層212與所述第二鍵合層213之間互熔，使所述上基板301與所述鍵合金屬層相鍵合。在較低溫度下，所述AlCu能夠與Ge實現(xiàn)互熔，從而避免了高溫對基底101、上基板301或者下基板201帶來不良影響。

所述下基板201、上基板301以及所述梳齒結(jié)構(gòu)302構(gòu)成MEMS加速度器件，當(dāng)有加速度輸入時，所述梳齒結(jié)構(gòu)302發(fā)生移動，因此梳齒結(jié)構(gòu)302與中間金屬層構(gòu)成的等效電容的電容值發(fā)生變化；通過所述梳齒結(jié)構(gòu)302移動量獲取加速度。

在進行所述鍵合工藝之后，所述中間金屬層位于所述梳齒結(jié)構(gòu)302正上方。本實施例中，由于所述中間金屬層中的中間第二金屬層125上的hillock數(shù)量少且體積小，從而避免了所述中間金屬層觸碰到梳齒結(jié)構(gòu)302的問題，防止中間金屬層與梳齒結(jié)構(gòu)302發(fā)生粘結(jié)，尤其是避免了梳齒結(jié)構(gòu)302移動時觸碰到中間金屬層，提高形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能，改善形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的良率和可靠性。

在采用一次工藝形成位于基底上的金屬層的方案中，相應(yīng)形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的良率損失為5％～25％。經(jīng)測試，本實施例中，形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的良率損失小于1％，例如為0.94％、0.30％。可見，本實施例顯著的提高了形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的良率損失。

本發(fā)明相應(yīng)的還提供一種采用上述方法形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，參考圖12，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：

基底101；

位于所述基底101上的分立的鍵合金屬層以及中間金屬層，且所述鍵合金屬層與所述中間金屬層相互分立，其中，所述鍵合金屬層包括位于基底101上的鍵合第一金屬層112、位于鍵合第一金屬層112上的鍵合突起抑制導(dǎo)電層114以及位于鍵合突起抑制導(dǎo)電層114上的鍵合第二金屬層115，所述中間金屬層包括位于基底101上的中間第一金屬層122、位于中間第一金屬層122上的中間突起抑制導(dǎo)電層124以及位于中間突起抑制導(dǎo)電層124上的中間第二金屬層125；所述鍵合第一金屬層112、鍵合第二金屬層115、中間第一金屬層122以及中間第二金屬層125的材料相同；

下基板201以及位于所述下基板201上的上基板301，其中，所述下基板201內(nèi)具有凹槽202，所述上基板302表面具有梳齒結(jié)構(gòu)302，且所述梳齒結(jié)構(gòu)302位于所述凹槽202正上方；

其中，所述鍵合金屬層與所述上基板301相鍵合，且所述中間金屬層位于所述梳齒結(jié)構(gòu)302正上方。

以下將結(jié)合附圖對本實施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進行詳細(xì)說明。

有關(guān)基底101的描述請參考前述實施例的相應(yīng)描述。

本實施例中，所述鍵合第一金屬層112以及中間第一金屬層122為圖形化第一金屬層獲得，所述鍵合突起抑制導(dǎo)電層114以及中間突起抑制導(dǎo)電層124為圖形化突起抑制導(dǎo)電層獲得的，所述鍵合第二金屬層115以及中間第二金屬層125為圖形化第二金屬層獲得的。

所述中間突起抑制導(dǎo)電層124可以抑制中間第二金屬層115上hillock的形成，減小中間金屬層上hillock的數(shù)量以及體積，從而防止中間金屬層上的hillock觸碰到所述梳齒結(jié)構(gòu)302，提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的良率。

本實施例中，所述鍵合第一金屬層112的材料為AlCu，所述中間第一金屬層122的材料為AlCu，所述鍵合第二金屬層115的材料為AlCu，所述中間第二金屬層125的材料為AlCu。在其他實施例中，所述鍵合第一金屬層、所述中間第一金屬層、所述鍵合第二金屬層或者所述中間第二金屬層的材料還可以為純鋁。

所述鍵合突起抑制導(dǎo)電層114的材料為Ti、TiN、Ta或TaN中的一種或多種；所述中間突起抑制導(dǎo)電層124的材料為Ti、TiN、Ta或TaN。本實施例中，所述鍵合突起抑制導(dǎo)電層114的材料為Ti和TiN的混合材料，所述中間突起抑制導(dǎo)電層124的材料為Ti和TiN的混合材料。本實施例中，所述鍵合突起抑制導(dǎo)電層114的厚度為50埃～200埃，所述中間突起抑制導(dǎo)電層124的厚度為50?！?00埃。

本實施例中，所述鍵合金屬層還包括：位于所述基底101與所述鍵合第一金屬層112之間的鍵合第一粘附層113、位于所述鍵合第二金屬層115上的鍵合第二粘附層116；所述中間金屬層還包括：位于所述基底101與所述中間第一金屬層122之間的中間第一粘附層123、位于所述中間第二金屬層125上的中間第二粘附層126。

本實施例中，所述鍵合金屬層上還具有絕緣層211，且所述絕緣層211上具有第一鍵合層212，所述上基板301部分表面上具有第二鍵合層213，通過所述第二鍵合層213以及第一鍵合層212實現(xiàn)所述鍵合金屬層與所述上基板301之間的鍵合。

本實施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，由于在中間第一金屬層122與中間第二金屬層125之間設(shè)置有中間突起抑制導(dǎo)電層124，使得中間第一金屬層122以及中間第二金屬層125具有相對較小的厚度，因此中間第一金屬層122以及中間第二金屬層125內(nèi)的壓縮應(yīng)力較小，從而防止由于壓縮應(yīng)力過大而造成的Al原子向中間第二金屬層125表面移動的問題，抑制在中間第二金屬層125上形成hillock，防止中間金屬層觸碰到所述梳齒結(jié)構(gòu)302，提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的良率和可靠性。

此外，當(dāng)所述中間第一金屬層122以及中間第二金屬層125的溫度升高而在內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力時，所述中間突起抑制導(dǎo)電層124可以吸收所述熱應(yīng)力，防止在熱應(yīng)力作用下發(fā)生的Al原子向中間第二金屬層125表面移動的問題，進一步的抑制在中間第二金屬層125上形成hillock，防止中間金屬層觸碰到所述梳齒結(jié)構(gòu)302，提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的良率和可靠性。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。