(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロマシンコンポーネント（１）は基板（２）を有しており、
前記基板（２）は第１の面（６）および第２の面（９）を有しており、
前記基板（２）の前記第１の面（６）側に、基板の厚さより浅い深さを有する少なくとも１つのトレンチ構造（３）が形成され、
該トレンチ構造（３）を有する前記基板（２）の第１の面（６）上に、まず絶縁層（４）が形成され、
ついで、充填材料から成る充填層（５）が設けられて、前記トレンチ構造（３）が前記充填材料によって充填されるか、または、
ついで、前記トレンチ構造（３）が前記充填材料によって充填され、さらに、同じ充填材料によって前記基板の前記第１の面の上方に充填層（５）が設けられ、
前記充填層（５）の上方から前記充填層（５）の所定のレベルまで平坦化処理が行われ、
前記基板（２）の前記第２の面（９）から前記トレンチ構造（３）の所定のレベルまで前記基板（２）の別の平坦化処理が行われ、
前記充填層（５）の充填材料はシリコンまたはゲルマニウムまたはシリコンゲルマニウムである
ことを特徴とするマイクロマシンコンポーネントの製造方法。
【請求項２】
前記充填材料はドープされた材料である、請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記平坦化された前記基板（２）の前記第２の面（９）上に少なくとも１つの層（１０，１５）が形成される、請求項１または２記載の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の方法によって製造されるマイクロマシンコンポーネント（１）において、
該マイクロマシンコンポーネント（１）は、少なくとも１つのトレンチ構造（３）を有しており、
前記トレンチ構造の深さは、該マイクロマシンコンポーネント（１）の厚さと等しく、該マイクロマシンコンポーネント（１）の裏面接続が基板（２）の第２の面（９）で可能である
ことを特徴とするマイクロマシンコンポーネント（１）。
【請求項５】
前記マイクロマシンコンポーネント（１）はキャップウェハ（１７）を有しており、
該キャップウェハ（１７）は前記基板（２）とシールガラス接合されているかまたは陽極接合されている、請求項４記載のマイクロマシンコンポーネント（１）。
【請求項６】
前記マイクロマシンコンポーネント（１）は可動のセンサ構造（２７）を有する、請求項４または５記載のマイクロマシンコンポーネント（１）。
【請求項７】
前記マイクロマシンコンポーネント（１）は、圧力センサまたは加速度センサまたはヨーレートセンサである、請求項４から６のいずれか１項記載のマイクロマシンコンポーネント（１）。
【請求項８】
前記基板の材料はシリコンまたはゲルマニウムまたはシリコンゲルマニウムから成る、請求項４から７のいずれか１項記載のマイクロマシンコンポーネント（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念に記載のマイクロマシンコンポーネントの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許明細書ＥＰ０３１６７９９Ｂ１からは、半導体デバイスの製造方法が公知である。この方法では、半導体結晶層と酸化ケイ素層にドレイン（Drain）が形成される。ここでのドレインとは、このように形成される半導体デバイスを裏面接続するための出発点である。しかしながら、このドレインを製造するのはコスト的にも時間的にも非常に手間を要する。
【０００３】
発明の開示
それに対して、本発明の独立請求項ないし従属請求項の特徴部分による裏面接続するためのトレンチ構造を有するマイクロマシンコンポーネントの製造方法は、特に簡単でコスト的にも有利なやり方で導電材料を用いてトレンチ構造を充填可能とし、これに続く基板裏面の平坦化処理によって特に簡単にコスト的にも有利に裏面接続することが可能となるという利点を有している。しかも有利には、充填層が表面の平坦化処理によって完全に削って平らにされなくとも、トレンチ構造を充填するために使用されるこの充填層を機能層として同時に利用することができる。
【０００４】
有利には、充填層を成すことに使用される充填材料はドープされた材料であり、および／または、これによって多結晶材料および／または単結晶材料を含む領域が基板の第１の面上に形成される。この充填材料として、例えばドープされたポリシリコンまたはエピタキシャルポリシリコン（ＥＰＩポリシリコン）が使用可能である。ドープされた充填材料を使用することによって、有利には充填されたトレンチ構造内部に低い電気抵抗が生じる。基板がエピタキシーに対し保護されていなかった領域（すなわちこれによって少なくとも部分的に取り除かれた絶縁層の構造領域）では、単結晶シリコンを成長させることができる。エピタキシーの際に絶縁層が構造化ないしは構造形成されなかった領域においては、それに対して多結晶シリコンが成長する。このようにして有利には、マイクロマシンコンポーネントにおいて集積回路を実現することができる。例えば、この単結晶領域によってＣＭＯＳ回路を製造可能である。
【０００５】
また有利には、基板は第２の面でトレンチ構造の平面まで平坦化処理される。さらに有利には、基板上に第２の面から出発して少なくとも１つの層が取り付けられ、および／または形成される。有利には、この形成された層は第３の絶縁層である。有利には第２の面を平坦化処理することによって、この際基板に貫通トレンチ処理を行わずとも、マイクロマシンコンポーネントの貫通接続を実現することが可能となる。殊に、異なる断面積を有するトレンチ構造を貫通トレンチ処理することによって異なるエッチング速度が生じるという問題性を、このように回避することができる。したがって有利には、それぞれ異なる幅および幾何学形態を有する複数のトレンチ構造から成る組合せも貫通接続に応用可能である。第２の面上の第３の絶縁層は有利には貫通するのではなく、有利には貫通接続の領域に切欠きまたは空隙を有している。これによって有利には、充填されたトレンチ構造の領域においてマイクロマシンコンポーネントの第２の面を裏面接続することが可能となる。
【０００６】
さらに有利には、基板の第２の面を平坦化処理した後に、少なくとも基板の第２の面の部分領域上に少なくとも１つの層が形成され、および／または少なくとも１つの構造が取り付けられる。例えば金属化部を、貫通接続領域で基板の第２の面上の第３の絶縁層の空隙または切欠きに取り付けることができる。その後に、この金属化部を例えばはんだバンプで接続することができる。有利にはこのような例として、マイクロマシンコンポーネントの間を、および／または集積コンポーネントの間をフリップチップボンディングによって接続可能である。しかしまた、基板の第２の面上に配線平面を構造として形成つまり取り付けることも考えられる。この際有利には、基板の第２の面上の層および／または構造を、露出されたトレンチ構造に合わせて調整することができる。トレンチ構造内の充填層および／または露出された絶縁層は、基本的に赤外線調整（Infrarotjustage）または表面裏面調整（Vorder-zu-Rueckseitenjustage）をせずとも基板の第２の面上の層および／または構造を調整することができるような大きなコントラスト（Kontrast）を基板に対して有している。
【０００７】
好適には、基板の第１の面を平坦化処理後に、少なくとも１つのマスク層すなわち第２の絶縁層が基板の第１の面上に取り付けられ、および／または形成される。また、有利には薄いトレンチ構造も形成される。マスク層は有利にはハードマスク層である。このハードマスク層は有利には酸化ケイ素層および／またはフォトレジスト層であり、ＨＦ気相エッチング技術または酸素プラズマによって除去される。
【０００８】
本発明の別の目的は、本発明の方法によって製造されるマイクロマシンコンポーネントに関する。このマイクロマシンコンポーネントには、少なくとも１つのトレンチ構造が設けられている。このトレンチ深さは、実質的にマイクロマシンコンポーネントの厚さに等しい。これによって、基板の第２の面でのマイクロマシンコンポーネントの裏面接続がこのトレンチ構造によって可能となる。有利には、本発明の方法によってマイクロマシンコンポーネントを製造する際にも、トレンチ処理の際の依存のエッチング速度にはもはや実質的に影響されない。また有利には、例えば本発明による２つのマイクロマシンコンポーネントもフリップチップボンディングを介して相互に接続することができる。当然、これらのマイクロマシンコンポーネントをフリップチップボンディングを用いて相互に接続させることができるにもかかわらず、これらのマイクロマシンコンポーネントを集積化させることもできる。
【０００９】
有利には、マイクロマシンコンポーネントにはキャップウェハが設けられている。このキャップウェハは、有利には陽極接合および／またはシールガラス接合によって基板ないしは基板上の層と接合されている。殊にキャップウェハの陽極接合は、キャップウェハと基板の間の長持ちする接続を保証する。これによって、キャップウェハのはく離によるマイクロマシンコンポーネントの破損を回避することができる。
【００１０】
また有利には、マイクロマシンコンポーネントには、格子および／または切欠き部および／または導体路および／または回路領域が設けられている。この格子は、有利にはｎ型にドーピングされたシリコン格子であり、膜を形成している。この切欠き部は、有利には基板の第１の面上にあり、膜または充填層の前で終わっている。この回路領域は集積回路それにまたレジスタ等であっても良い。
【００１１】
好適には、マイクロマシンコンポーネントは可動のセンサ構造を有し、および／または単結晶材料および／または多結晶材料を含む領域を有している。
【００１２】
また好適には、充填層はドープされた充填材料を有しており、この充填材料、および／または単結晶材料および／または多結晶材料を含む領域、および／または基板材料は、シリコンおよび／またはゲルマニウムおよび／またはシリコンゲルマニウムから成る。
【００１３】
さらに好適には、マイクロマシンコンポーネントはセンサであり、有利には圧力センサまたは、加速度センサまたは、ヨーレートセンサである。
【００１４】
以下では本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】２つのトレンチ構造を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図１Ｂ】２つのトレンチ構造を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図１Ｃ】２つのトレンチ構造を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図１Ｄ】２つのトレンチ構造を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図１Ｅ】２つのトレンチ構造を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図１Ｆ】２つのトレンチ構造を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図１Ｇ】２つのトレンチ構造を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図１Ｈ】２つのトレンチ構造を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図１Ｉ】２つのトレンチ構造を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図１Ｊ】２つのトレンチ構造を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図１Ｋ】２つのトレンチ構造を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図１Ｌ】２つのトレンチ構造を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図２Ａ】１つの膜を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図２Ｂ】１つの膜を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図２Ｃ】１つの膜を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図２Ｄ】１つの膜を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図２Ｅ】１つの膜を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図２Ｆ】１つの膜を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図２Ｇ】１つの膜を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【図２Ｈ】１つの膜を有するマイクロマシンコンポーネントの製造ステップの概略図
【００１６】
本発明の実施形態
図１Ａ〜Ｌには、マイクロマシンコンポーネント１の製造プロセスが概略的に示されている。基板２では、トレンチ処理することによってトレンチ構造３が形成されている。この際、トレンチ処理する前にマスク層１４は既に取り付けられ、ないしは形成されており、これによってその下方にある基板２は、トレンチ処理プロセス中にエッチング媒体から保護されているのである（図１Ａ）。トレンチ構造３の深さは後のマイクロマシンコンポーネント１の厚さに応じ、基本的には自由に選択可能である。このトレンチ構造３は、実施例では例えばトレンチ構造の幅がそれぞれ異なることなどに起因する異なるエッチング速度から結果として生じる異なった深さを有している。熱酸化または析出によって、絶縁層４が生じて形成される（図１Ｂ）。この絶縁層４は有利には酸化ケイ素から成る。これに続いて、充填層５、例えばドープされたポリシリコンまたはドープされたＥＰＩシリコンから成る充填層５が析出させられる（図１Ｃ）。この際、充填層５はトレンチ構造３にも至り、トレンチ構造３を封止つまり充填する。このようにして有利には、充填層５により例えばドープされた材料の形態で単純に充填されているような、後で貫通接続を行うための領域が生じることになる。平坦化処理を行う可能性がある種々の平面が図１Ｃと図１Ｅにおいて示されている。図１Ｃの場合、線Ａまで（基板２の上方にある）充填層５も絶縁層４も平坦化処理によって除去されることになる。これに対して図１Ｅの場合には、（図１Ｃによる処理方法の代わりに）平坦化処理により充填層５の線Ｂまで除去される様子が示されている。図１Ｆには、マイクロマシンコンポーネント１が示されており、基板２の第２の面９でも既に平坦化処理が行われている。有利には、最も浅い深さを有するトレンチ構造の平面まで、平坦化処理あるいは薄膜化処理（Rueckduennung）と呼ばれる方法が行われる。それ故に、トレンチ構造３を用いた貫通接続は有利にはギャップに依存しない。基板２の第２の面９では、層１０がトレンチ構造３の領域において取り付けられている。この層１０はトレンチ構造３内の充填材料と接触しており、有利には金属化部、例えばアルミニウムから成る金属化部である。さらに、基板２の第２の面９には第３の絶縁層１５が設けられている。この際、第３の絶縁層１５には、トレンチ構造３の領域において層１０が延在する切欠き部が設けられている。この層１０と最も浅い深さを有するトレンチ構造の平面まで薄膜化処理することによって、裏面接続が可能となる。第３の絶縁層１５は有利には酸化ケイ素から成る。
【００１７】
さらに図１Ｆには、キャップウェハ１７が示されている。
【００１８】
図１Ｇでは、例えば選択酸化法ＬＯＣＯＳによって準備され、単結晶シリコン含有領域８が基板２上で成長させられている。この際、充填層５は領域８以外では多結晶シリコンから成り、これによって多結晶シリコン含有領域７が形成される。この領域７，８によって、マイクロマシンコンポーネント１において集積回路も実現することができる。
【００１９】
図１Ｈ〜図１Ｊには、基板２を薄膜化処理するための種々の平面を有するさらなる実施形態とマイクロマシンコンポーネント１の種々の形態とが示されている。これに関して、例えば基板２の第１の面６上には第２の絶縁層１５′が形成され、別の層２８が取り付けられる（図１Ｉ）。この別の層２８は有利にはアルミニウムから成り、電気的な接続に適している（図１Ｊ）。線Ｃは、どの平面で基板２が薄膜化処理されるべきであるかを示している。図１Ｊに示されるような基板２が、第１の面６および第２の面９に層１０，２８の形態の金属化部を有している場合には、そのように形成されたマイクロマシンコンポーネント１をほかのマイクロマシンコンポーネント１′と接続させることができる。図１Ｋには、２つのマイクロマシンコンポーネント１と１′のそのような接続が示されている。この際、両マイクロマシンコンポーネント１と１′は例えばはんだバンプ２３によって接触接続される。図１Ｌには、回路領域２１との接触接続部２４のほかの例が概略的に示されている。
【００２０】
図２Ａ〜図２Ｆには、膜を格子１８として有するマイクロマシンコンポーネント１の製造プロセスが示されている。図２Ａでは、充填材料で充填されたトレンチ構造３および平坦化処理された表面が既に基板２に設けられている。第２の絶縁層１５′およびマスク層１４として設けられたエッチングマスク１４が基板２上に取り付けられている（図２Ｂ）。有利には格子１８の下方には、例えば多孔質シリコンの転位によって形成された空隙がある。この格子１８は、有利にはｎ型にドープされたシリコン格子である。しかも図２Ｃには、例えば回路領域２１が取り付けられている別の充填層１３が示されている。これによって、有利には薄いトレンチが形成され、このトレンチは別の絶縁層１５″で充填される（図２Ｄ）。このような手段で、充填された絶縁トレンチが生じる。トレンチ構造３の上方の領域において横方向に電気的に絶縁された領域Ｙが導電的な別の充填層１３の内部に形成するように絶縁トレンチを形成すれば、この領域Ｙを別の絶縁層１５″における配線平面Ｚおよび適切なコンタクトホールＸを用いて回路領域２１と電気的に接続することができる。このような手段で回路領域２１と導電的な充填層５の間の電気的な接続が得られる。この配線平面Ｚの上方には、第４の絶縁層１５″′が取り付けられる。
【００２１】
図２Ｅ〜図２Ｆには、基板２の第２の面９の構成に関する実施例が概略的に示されている。例えば、構造１１を配線平面として設けることができる。この構造１１は、２つの絶縁層１５と１５″″の間にあり、コンタクトホールＷおよびＷ′を介して充填層５への電気的な接続を可能とする。さらに基板２には、種々に形成可能な切欠き部を設けることができる。これについて、図２Ｅ〜図２Ｈにて数例を示している。
【図１Ａ】
0005383657.tif 000002
【図１Ｂ】
0005383657.tif 000003
【図１Ｃ】
0005383657.tif 000004
【図１Ｄ】
0005383657.tif 000005
【図１Ｅ】
0005383657.tif 000006
【図１Ｆ】
0005383657.tif 000007
【図１Ｇ】
0005383657.tif 000008
【図１Ｈ】
0005383657.tif 000009
【図１Ｉ】
0005383657.tif 000010
【図１Ｊ】
0005383657.tif 000011
【図１Ｋ】
0005383657.tif 000012
【図１Ｌ】
0005383657.tif 000013
【図２Ａ】
0005383657.tif 000014
【図２Ｂ】
0005383657.tif 000015
【図２Ｃ】
0005383657.tif 000016
【図２Ｄ】
0005383657.tif 000017
【図２Ｅ】
0005383657.tif 000018
【図２Ｆ】
0005383657.tif 000019
【図２Ｇ】
0005383657.tif 000020
【図２Ｈ】
0005383657.tif 000021