(57)【要約】  エッチングガスＣｌＦ3（１５）又はＸｅＦ2を用いてシリコンをプラズマレスでエッチングする方法及びその使用が提案される。この場合、１つ又は複数のエッチングすべき領域（２０）を有するシリコンは、基板（１）上の層として又は基板材料自体として存在する。ゲルマニウム（３０，３５）の導入により、前記シリコンは複合半導体ＳｉＧｅ（４０）に変換され、エッチングガスＣｌＦ3（１５）又はＸｅＦ2の供給によりエッチングされる。ゲルマニウム（３０，３５）の導入及びエッチングガスＣｌＦ3（１５）又はＸｅＦ2の供給は、時間的に並行で又は交互に行うことができる。特に、ゲルマニウム（３０，３５）の導入は、シリコン中へのゲルマニウムイオン（３５）の注入により実施することが提案される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は複数のエッチングすべき領域（２０）を有するシリコンが基板（１）上の層として又は基板材料自体として存在し、前記シリコンをエッチングガスＣｌＦ3（１５）又はＸｅＦ2を用いてプラズマレスでエッチングする方法において、前記シリコンをゲルマニウム（３０，３５）の導入により複合半導体ＳｉＧｅ（４０）に変換し、エッチングガスＣｌＦ3（１５）又はＸｅＦ2の供給によりエッチングすることを特徴とする、シリコンをプラズマレスでエッチングする方法。
【請求項２】
ゲルマニウム（３０，３５）の導入及びエッチングガスＣｌＦ3（１５）又はＸｅＦ2の供給を時間的に並行で実施することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ゲルマニウム（３０，３５）の導入及びエッチングガスＣｌＦ3（１５）又はＸｅＦ2の供給を時間的に交互に実施することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
ゲルマニウム（３０，３５）の導入を、シリコン中へのゲルマニウムイオン（３５）の注入により実施することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
シリコンのＳｉＧｅ（４０）への変換を、エッチングすべき領域（２０）にだけゲルマニウム（３０，３５）の選択的導入により実施することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
シリコン中へのゲルマニウム（３０，３５）の選択的導入を、前記シリコンのマスキング（１０）によって達成することを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
シリコン中へのゲルマニウム（３０，３５）の選択的導入を、フォーカスされたゲルマニウムイオンビーム（４５）によって達成することを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項８】
スルーホール又はトレンチのような深い構造をシリコン中に製造するため又は基板（１）のダイシングのための、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は、エッチングガスＣｌＦ3又はＸｅＦ2を用いてシリコンをプラズマレスでエッチングする方法及びその使用に関する。
【０００２】
半導体工業において、エッチング工程は材料の適切な除去のための重要なプロセス技術に属する。電子回路技術においても、マイクロシステム技術においても、シリコンのエッチングは公知でかつ重要なプロセス工程である。しかしながら、基本的に、電子回路の製造は原則として平坦の問題が示され、他方でマイクロメカニカル部材は典型的には三次元の拡がりを有し、つまりこの構造化の深さは不揃いで際立っていることが異なっている。定義された、特に空間的に狭い領域を深くエッチングすることは、従って特にマイクロシステム技術において基本的な技術に数えられる。このことから、大きなエッチング速度を有するエッチング法の必要性が生じる。
【０００３】
シリコン用の深掘りエッチングは、DE 42 41 045 C1から公知である。従って、シリコン基板中に例えば垂直の壁部を備えた深いトレンチを作成することができる。この場合、側壁にテフロン状のポリマーを析出させる堆積工程と、エッチングの間に前記側壁ポリマーを前方に進めることにより局所的に異方性にされるフッ素ベースの等方性エッチング工程とを相互に交替させる。これにより垂直の壁部を備えた深いトレンチを制御してかつ再現可能に達成できるが、このエッチング工程の時間的短縮が望まれている。
【０００４】
他方で、公開されていないDE 10 2004 036 803.1には、基板上でのマイクロメカニカル部材において除去すべき材料として使用するために、複合半導体のシリコン−ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）が適していることが記載されている。ここでは、一般にＣＶＤプロセス（化学蒸着）により基板上に堆積される犠牲層はＳｉＧｅからなることができる。この犠牲層上に、さらに本来の構造体層が作成されかつ構造化される。犠牲層の制御された除去によって、その上に配置されたカンチレバー構造が作成される。エッチングガスとして、有利に三フッ化塩素（ＣｌＦ3）が提案され、このエッチングガスはＳｉＧｅをＳｉと比べて高選択的にエッチングする。しかしながら、この刊行物において、前記技術をシリコンのエッチングのために発展させることは議論もされていないし、提案もされていない。
【０００５】
本発明による課題は、シリコン用に高いエッチング速度を有するエッチング法を提供及び使用することであった。
【０００６】
発明の利点
本発明によるエッチング法もしくはその使用は、シリコンの極めて迅速なエッチングをプラズマレス（plasmalos）で可能であるという利点を有する。それにより、大きなエッチング深さも促進して達成することができ、従って必要なエッチング時間を著しく短縮できる。従って、前記方法は最終的に特徴的な深い構造を有するチップについての製造コストを低減する。
【０００７】
特に、この方法は、繊細な空間的選択エッチングが保証されるために、ラテラルで極めて狭いエッチング構造の場合に適している。
【０００８】
この方法の有利な実施態様もしくはその使用は従属形式請求項に示され、かつ明細書中に記載されている。
【０００９】
図面
本発明の実施例を、図面及び次の記載に基づき詳細に説明する。
【００１０】
図面の簡単な説明
図１は、シリコンの本発明によるエッチング法を示す。
【００１１】
図２は、本発明によるエッチング法の第２の態様を示す。
【００１２】
図３ａ及び３ｂは、本発明によるエッチング法の他の態様を示す。
【００１３】
実施例の記載
本発明による方法は、複合半導体ＳｉＧｅがＳｉよりも極めて急速にエッチングできるという認識に基づく。さらに、実際の試験により、ＳｉＧｅについての優れた高いエッチング速度が僅かなゲルマニウム割合、例えば３％からのＧｅ割合の場合であっても生じることが判明した。
【００１４】
従って、１箇所以上のエッチングすべき領域を有するシリコンのプラズマレスでのエッチングのために、前記シリコンをゲルマニウムの導入により複合半導体ＳｉＧｅに変換し、エッチングガスＣｌＦ3又はＸｅＦ2の供給によりエッチングすることが提案される。この方法は、極めて有利に、ゲルマニウムの導入及びエッチングガスＣｌＦ3又はＸｅＦ2の供給を時間的に並行又は必要に応じて交互に実施することができる。両方の場合において、ゲルマニウムをシリコンのエッチングすべき領域にだけ選択的に導入することが可能である。
【００１５】
一般的な方法のバリエーションは、実施例に説明されている。実施例において、シリコンは基板材料自体として存在しているが、基本的に基板上の層として存在することもできる。前記基板は、いずれの場合でもこの方法の間に当業者に公知のプロセスチャンバ中で位置決めされる。
【００１６】
図１は、本発明による方法の第１の実施例を示す。エッチングすべき基板１はシリコンからなり、図１から認識できるように、マスキング１０を有する。この基板１にエッチングガスＣｌＦ3  １５を絶え間なく供給する、つまり前記基板は常にエッチングガス１５と接触している。このマスキング１０により、エッチングすべき領域２０は保護されていないが、エッチングすべきでない領域２５は保護されている。ゲルマニウム３０，３５の導入は、この場合にゲルマニウムイオン３５の注入により行われ、前記ゲルマニウムイオンは基板１にほぼ垂直方向に連続的に作用する。前記のマスキング１０により、ゲルマニウムイオン３５はエッチングすべき領域２０でだけシリコンに当たり、前記シリコン中に前記Ｇｅイオン３５は注入され、それにより前記シリコン５は、ＳｉＧｅ  ４０に変換される。Ｇｅ  ３０，３５が注入されたシリコンは、自発的にかつ高い速度で、絶え間なく取り囲むエッチング媒体のＣｌＦ3  １５によりエッチングされる。このエッチングにより、シリコンのより深くにある領域は露出され、この領域はまたＧｅイオン３５に曝される。この領域はさらにＧｅ  ３０，３５が注入され、かつエッチングされる。
【００１７】
図２による第２の実施例でも、基板１へのゲルマニウム３０，３５の導入及びエッチングガスＣｌＦ3  １５の供給は、プロセスチャンバ中で時間的に並行して行われる。しかしながら、シリコンのＳｉＧｅ  ４０への変換は、他の手段を用いてゲルマニウム３０，３５の選択的導入によりエッチングすべき領域２０でだけ達成される：基板１のマスキング１０の代わりに、フォーカスされたＧｅイオンビーム４５がシリコンのエッチングすべき領域２０だけに走行し、こうしてＧｅイオン３５が注入される。この領域は、プロセスチャンバ中に存在するＣｌＦ3エッチングガス１５によりすぐにエッチングされ、次のＧｅイオンビーム４５の適用の際に、再びＧｅイオン３５が注入され、さらに深くエッチングされる。この実施例の場合に、Ｓｉと比べてＳｉＧｅ  ４０のエッチング工程の高い選択性が利用される。第１の実施例と比較して、このエッチングバリエーションはシリアルの特徴によってより長くかかるが、僅かな量のプロセシングすべき基板１に対しても、前記欠点はこの柔軟性により十分に補償される。特に、このバリエーションにより、マスクレスの構造化が達成されることにより有利である。
【００１８】
他の実施例は、ゲルマニウム３０，３５のシリコン内への導入とエッチングガスＣｌＦ3の供給もしくはＣｌＦ3  １５でのエッチングとが交互に行われる。図３ａで示されているように、Ｓｉ基板１は第１の実施例の場合と同様にマスクされ、従ってＧｅイオン３５はシリコンのマスクされていない領域にだけ到達し、この箇所のシリコンをＳｉＧｅ  ４０に変換する。しかしながら、この状態ではＣｌＦ3エッチングガス１５は供給されていないかもしくはプロセスチャンバ内に存在していないので、エッチングは行われない。Ｇｅ  ３０，３５の導入が完了もしくは中断される。例えば、これらの図には示されていないイオンソースをこのために停止又は遮断することができる。引き続き、このエッチングガスＣｌＦ3  １５が前記プロセスチャンバ内へ供給され、それにより基板１に供給され、予め形成されたＳｉＧｅ  ４０がエッチングされる（図３ｂ）。エッチング工程後に、前記表面はまた注入されていないシリコンにより形成されている。有利にプロセスチャンバを排気し、Ｇｅ  ３０，３５の導入を始める。この両方の部分プロセスは周期的に交互に行われる。その他に、もちろんこの実施例を、マスキング１０を使用せず、その代わりにフォーカスされたイオンビーム４５を使用するように変更することもできる。
【００１９】
記載された全ての実施例は、シリコン中に特に深い構造、例えばスルーホール、トレンチ又は空洞を有する基板１を製造するために使用することができる。その他に、エッチングガスＣｌＦ3は全ての実施例においてＸｅＦ2に置き換えることもできる。
【００２０】
シリコン基板１の深部へ、基板１中に導入されたビア又は分離トレンチになるまで進めることも可能であり、これは先行技術から公知のＳｉＧｅ複合半導体の層状の適用では不可能である。それにより、例えばＫＯＨエッチングの一般に公知のエッジの損失なしで空洞を作成することができる。
【００２１】
基本的に、全てのマイクロメカニカルセンサに優れた適用可能性が提供される。その他に、この方法は促進されたエッチングにより基板１のダイシングのために適しており、特に矩形ではない形を有する基板、例えば針状又は円形の基板の場合に適している。最後に、この方法は、乾式のダイシングだけが許容される開放構造を有する基板１のダイシングために有利に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】シリコンの本発明によるエッチング法を示す。
【図２】本発明によるエッチング法の第２の態様を示す。
【図３ａ】本発明によるエッチング法の他の態様を示す。
【図３ｂ】本発明によるエッチング法の他の態様を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【国際調査報告】
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