(57)【要約】      （修正有）【課題】メンブレン構造体の機械的安定性とメンブレン構造体上のＭＥＭＳ素子の熱的安定性を向上させる、ＭＥＭＳメンブレン構造体およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法は、シリコン基板１０上にシリコン酸化膜堰構造体２０を形成する段階と、接着層３０を蒸着した後、犠牲層４０ａを形成する段階と、前記犠牲層４０ａ上に表面保護膜を蒸着する段階と、前記表面保護膜と犠牲層４０ａをエッチングしてシリコン酸化膜堰構造体２０上に１列乃至３列のトレンチを形成する段階と、前記１列乃至３列のトレンチの内部と犠牲層４０ａの表面保護膜上に支持膜６０を蒸着してメンブレンを形成する段階と、前記１列に蒸着された支持膜６０内の犠牲層４０ａを除去して空スペースＣを形成する段階とを含んでなることを特徴とする。【選択図】図１ｇ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上にシリコン酸化膜堰構造体を形成する段階と、
接着層を蒸着した後、犠牲層を形成する段階と、
前記犠牲層上に表面保護膜を蒸着する段階と、
前記表面保護膜と犠牲層をエッチングしてシリコン酸化膜堰構造体上に１列乃至３列のトレンチを形成する段階と、
前記１列乃至３列のトレンチの内部と犠牲層の表面保護膜上に支持膜を蒸着してメンブレンを形成する段階と、
蒸着された前記支持膜内の犠牲層を除去して空スペースを形成する段階とを含んでなることを特徴とする、ＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法。
【請求項２】
前記シリコン酸化膜堰構造体は、シリコン酸化膜を蒸着または成長して形成することを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法。
【請求項３】
前記シリコン酸化膜堰構造体は多角筒状または円筒状に形成することを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法。
【請求項４】
前記接着層は、シリコン酸化膜を蒸着して形成することを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法。
【請求項５】
前記犠牲層は、液状剤スピンコーティング方法で非晶質炭素層を表面に平坦に形成することを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法。
【請求項６】
スピンコーティングされた前記非晶質炭素層は、２００〜４００℃で１〜１０分間ベーキングした後、３００〜４００℃で１０〜５０分間熱処理することを特徴とする、請求項５に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法。
【請求項７】
前記シリコン酸化膜堰構造体上にトレンチとして形成された犠牲層は、多角筒状または円筒状に互いに連結されている閉鎖構造であることを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法。
【請求項８】
前記多角筒の形状が４角筒、６角筒および８角筒のうちのいずれか一つであることを特徴とする、請求項３または７に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法。
【請求項９】
前記トレンチの幅が１〜２μｍであることを特徴とする、請求項１または７に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記表面保護膜は、シリコン酸化膜を蒸着して形成することを特徴とする、請求項１記載のＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記支持膜は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜で形成するか、或いはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を積層して形成することを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記メンブレン上にＭＥＭＳ素子を形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法。
【請求項１３】
シリコン基板と、
前記シリコン基板上に多角筒状または円筒状に形成されるシリコン酸化膜堰構造体と、
前記シリコン酸化膜堰構造体上の多角筒状または円筒状に１列乃至３列に形成されたトレンチの内部と犠牲層上に支持膜を蒸着して形成されるメンブレンと、
前記１列のトレンチに蒸着された支持膜内の犠牲層を除去して形成される空スペースとを含んでなることを特徴とする、ＭＥＭＳメンブレン構造体。
【請求項１４】
前記シリコン酸化膜堰構造体上に形成される接着層をさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体。
【請求項１５】
前記多角筒の形状が４角筒、６角筒および８角筒のうちのいずれか一つであることを特徴とする、請求項１３に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体。
【請求項１６】
前記犠牲層は、非晶質炭素層であって、表面に平坦に形成されることを特徴とする、請求項１３に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体。
【請求項１７】
前記支持膜は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜で形成されるか、或いはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を積層して形成されることを特徴とする、請求項１３に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体。
【請求項１８】
前記メンブレン上に形成されるＭＥＭＳ素子をさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載のＭＥＭＳメンブレン構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳメンブレン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）構造体およびその製造方法に関し、より詳細には、半導体工程で安定性を向上させたＭＥＭＳメンブレン構造体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シリコン基板上の薄膜素材を加工する半導体集積回路製作工程をベースとした表面マイクロマシーニング技術は、シリコン基板上にＭＥＭＳメンブレン構造体を製作し、これを半導体回路と接合させることによりマイクロセンサーなどのＭＥＭＳ素子を作ることができる。この時、ＭＥＭＳメンブレン構造体は、犠牲層である非晶質炭素膜を除去して基板から浮かべて空スペースを形成する。
【０００３】
しかし、従来のＭＥＭＳメンブレン構造体は、犠牲層の除去によって形成される空スペースの高さが高くないため、メンブレン上に置かれた上部ＭＥＭＳ素子の熱的安定性を期待することが難しく、メンブレン構造体の安定性に劣っているという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、メンブレン構造体の機械的安定性とメンブレン構造体上のＭＥＭＳ素子の熱的安定性を向上させる、ＭＥＭＳメンブレン構造体およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明のＭＥＭＳメンブレン構造体の製造方法は、シリコン基板上にシリコン酸化膜堰構造体を形成する段階と、接着層を蒸着した後、犠牲層を形成する段階と、前記犠牲層上に表面保護膜を蒸着する段階と、前記表面保護膜と犠牲層をエッチングしてシリコン酸化膜堰構造体上に１列乃至３列のトレンチを形成する段階と、前記１列乃至３列のトレンチの内部と犠牲層の表面保護膜上に支持膜を蒸着してメンブレンを形成する段階と、前記１列に蒸着された支持膜内の犠牲層を除去して空スペースを形成する段階とを含んでなることを特徴とする。
【０００６】
前記シリコン酸化膜堰構造体は、シリコン酸化膜を蒸着または成長して形成することができる。
【０００７】
前記シリコン酸化膜堰構造体は多角筒状または円筒状に形成することができる。
【０００８】
前記接着層は、シリコン酸化膜を蒸着して形成することができる。
【０００９】
前記犠牲層は、液状剤スピンコーティング方法で非晶質炭素層を表面に平坦に形成することができる。
【００１０】
前記スピンコーティングされた非晶質炭素層は、２００〜４００℃で１〜１０分間ベーキングした後、３００〜４００℃で１０〜５０分間熱処理することができる。
【００１１】
前記シリコン酸化膜堰構造体上にトレンチとして形成された犠牲層は、多角筒状または円筒状に互いに連結されている閉鎖構造であり得る。
【００１２】
前記多角筒の形状は４角筒、６角筒および８角筒のうちのいずれか一つであり得る。前記トレンチの幅は１〜２μｍであり得る。
【００１３】
前記表面保護膜は、シリコン酸化膜を蒸着して形成することができる。
【００１４】
前記支持膜は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜で形成するか、或いはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を積層して形成することができる。
【００１５】
前記メンブレン上にＭＥＭＳ素子を形成する段階をさらに含むことができる。
【００１６】
また、本発明のＭＥＭＳメンブレン構造体は、シリコン基板と、前記シリコン基板上に多角筒状または円筒状に形成されるシリコン酸化膜堰構造体と、前記シリコン酸化膜堰構造体上の多角筒状または円筒状に１列乃至３列に形成されたトレンチの内部と犠牲層上に支持膜を蒸着して形成されるメンブレンと、前記１列のトレンチに蒸着された支持膜内の犠牲層を除去して形成される空スペースとを含んでなることを特徴とする。
【００１７】
前記シリコン酸化膜堰構造体上に形成される接着層をさらに含むことができる。
【００１８】
前記多角筒の形状は４角筒、６角筒および８角筒のうちのいずれか一つであり得る。
【００１９】
前記犠牲層は、非晶質炭素層であって、表面に平坦に形成できる。
【００２０】
前記支持膜は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜で形成されるか、或いはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を積層して形成され得る。
【００２１】
前記メンブレン上に形成されるＭＥＭＳ素子をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００２２】
上述したように、本発明によれば、シリコン基板にシリコン酸化膜堰構造体を形成し、その上にトレンチを配置することによりトレンチ内部の埋め込み特性が良好になり、温度の変化によるストレス誘発にも拘わらず、メンブレン構造体の機械的安定性を維持することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、犠牲層の除去により形成される空スペースの高さを増加させることにより、メンブレン上に置かれたＭＥＭＳ素子の熱的安定性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１ａ】本発明によるＭＥＭＳメンブレン構造体の製造工程を示す断面図である。
【図１ｂ】本発明によるＭＥＭＳメンブレン構造体の製造工程を示す断面図である。
【図１ｃ】本発明によるＭＥＭＳメンブレン構造体の製造工程を示す断面図である。
【図１ｄ】本発明によるＭＥＭＳメンブレン構造体の製造工程を示す断面図である。
【図１ｅ】本発明によるＭＥＭＳメンブレン構造体の製造工程を示す断面図である。
【図１ｆ】本発明によるＭＥＭＳメンブレン構造体の製造工程を示す断面図である。
【図１ｇ】本発明によるＭＥＭＳメンブレン構造体の製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明によるＭＥＭＳメンブレン構造体およびその上に形成したＭＥＭＳ素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施し得るように、本発明の実施例を詳細に説明する。ところが、本発明は、様々な異なる形で実現でき、ここで説明する実施例に限定されるものではない。
【００２６】
まず、本発明の一実施例によるＭＥＭＳメンブレン構造体およびその製造方法について詳細に説明する。
【００２７】
図１ａ乃至図１ｇは本発明によるＭＥＭＳメンブレン構造体の製造工程を示す断面図、図２は本発明によるＭＥＭＳメンブレン構造体およびその上に形成したＭＥＭＳ素子を示す平面図である。
【００２８】
本発明によるＭＥＭＳメンブレン構造体の製造工程は、まず、図１ａを参照すると、シリコン基板１０上にシリコン酸化膜を蒸着または成長し、露光およびエッチング工程によってシリコン酸化膜堰構造体２０を数μｍの高さと数〜数十μｍの幅に形成する。この際、前記シリコン酸化膜堰構造体２０は、多角筒状または円筒状に形成し、好ましくは４角筒、６角筒、８角筒または円筒状に形成する。
【００２９】
次に、図１ｂを参照すると、全体表面の上部に、接着層３０の役割を果たすシリコン酸化膜をＣＶＤ法で数十〜数百ｎｍの厚さに蒸着する。
【００３０】
その後、図１ｃを参照すると、接着層３０上に、犠牲層４０の役割を果たす非晶質炭素層を液状剤スピンコーティング方法で数μｍの厚さに形成し、２００〜４００℃で数分、好ましくは１〜１０分間ベーキングした後、３００〜４００℃で数十分、好ましくは１０〜５０分間熱処理する。
【００３１】
次いで、図１ｄを参照すると、表面保護膜５０の役割を果たすシリコン酸化膜をＣＶＤ法で数十〜数百ｎｍの厚さに蒸着した後、露光およびエッチング工程によってシリコン酸化膜堰構造体２０上の犠牲層４０にトレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）を形成する。このとき、前記トレンチは１列〜３列に形成するが、これに限定されない。また、トレンチの幅は１〜２μｍである。
【００３２】
ここで、前記トレンチとして形成される犠牲層４０ａは、多角筒状または円筒状に互いに連結されている閉鎖構造であり、前記多角筒の形状は、４角筒、６角筒および８角筒のうちのいずれか一つであり得る。
【００３３】
その後、図１ｅを参照すると、１列〜３列のトレンチの内部および犠牲層４０ａの表面保護膜５０上に支持膜６０を蒸着する。ここで、前記支持膜６０は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を蒸着するか、或いは、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜を積層してなる複合膜をＣＶＤ法で０．５〜２μｍの厚さに蒸着する。
【００３４】
ここで、前記支持膜６０は、ＭＥＭＳ構造体のメンブレン（Ｍ）の役割を果たし、下部位のシリコン酸化膜堰構造体２０の助けによりトレンチ内部の深さが低くなって埋め込み特性の向上によりメンブレン構造体の機械的安定性を確保することができる。また、前記支持膜６０は、犠牲層４０ａの上部保護膜の役割、および上部ＭＥＭＳ素子の動作によるストレスに対して安定性を持つように支持する役割を果たす。
【００３５】
次に、図１ｆを参照すると、支持膜６０上にマイクロヒーター、ガスセンサーなどのＭＥＭＳ素子７０とパッド部７１を形成した後、保護膜８０を形成する。ここで、前記保護膜８０は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を蒸着するか、或いは、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜を積層してなる複合膜をＣＶＤ法で０．５〜３μｍの厚さに蒸着する。
【００３６】
次いで、図１ｇを参照すると、図２に示すように、保護膜８０と支持膜６０の一部分を露光およびエッチング工程によって選択的に除去して犠牲層４０ａを表面に露出させた後、ドライエッチングである酸素（Ｏ２）プラズマストリップ工程でメンブレンＭの下部分の犠牲層４０ａとしての非晶質炭素層を除去して空スペースＣを形成する。すなわち、１列のトレンチラインに埋め込まれた閉鎖構造の多角筒状または円筒状の支持膜６０内の犠牲層４０ａである非晶質炭素層のみを選択的に除去して、浮いているメンブレン（Ｍ）構造体を形成し、他の部位の犠牲層４０ａをそのまま置いて上部ＭＥＭＳ素子の機械的ストレスに対する安定性を維持することができる。
【００３７】
上述したように、本発明によれば、トレンチ内部の埋め込み特性の向上により犠牲層の厚さおよびこれを除去した空スペース（Ｃ）の高さを増加させることができる。これにより、上部ＭＥＭＳ素子７０の熱保持特性が良好となり、上部ＭＥＭＳ素子７０の熱的安定性および素子特性が向上し得る。
【００３８】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではない。次の請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形および改良形態も、本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【００３９】
１０  シリコン基板
２０  シリコン酸化膜堰構造体
３０  接着層
４０、４０ａ  犠牲層
５０  表面保護膜
６０  支持膜
７０  ＭＥＭＳ素子
７１  パッド部
８０  保護膜
Ｃ  空スペース
Ｍ  メンブレン
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図１ｆ】
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【図１ｇ】
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【図２】
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