(57)【要約】シリコン層（１１）を有する層系が提案されていて、前記シリコン層上に表面的に少なくとも部分的にパッシベーション層（１７）が設けられていて、その際に、前記のパッシベーション層（１７）は、少なくとも十分に無機の第１の部分層（１４）と第２の部分層（１５）とを有し、その際に、前記の第２の部分層（１５）はケイ素を有する有機化合物からなるか又はこの種の材料を含有する。特に、第２の部分層（１５）はいわゆる「自己組織化単分子層」の形で構築されている。更に、シリコン層（１１）上にパッシベーション層（１７）を作成する方法が提案されていて、その際に、シリコン層（１１）上に無機の第１の部分層（１４）が作成され、かつ前記の第１の部分層（１４）上に少なくとも部分的に、ケイ素を有する有機化合物を含有するか又は前記の有機化合物からなる第２の部分層（１５）を作成し、これらがパッシベーション層（１７）を形成する。この提案され層系又は提案された方法は、シリコン中にカンチレバー形の構造を作成する場合に特に適している。
2005535465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン層を有し、前記シリコン層上に表面的に少なくとも部分的にパッシベーション層（１７）が設けられている層系において、前記のパッシベーション層（１７）は、少なくとも十分に無機の第１の部分層（１４）と第２の部分層（１５）とを有し、前記の第２の部分層（１５）はケイ素を有する有機化合物からなるか又はこの種の材料を含有することを特徴とする、層系。
【請求項２】
有機化合物がハロゲンを含有することを特徴とする、請求項１記載の層系。
【請求項３】
有機化合物がシラン、特に有機フルオロシラン又は有機フルオロクロロシラン、又はシロキサンであることを特徴とする、請求項１又は２記載の層系。
【請求項４】
有機化合物が一般式Ｒａ−Ｒｂ−Ｓｉ（Ｘ）３−ｎ−（Ｒｃ）ｎを有し、前記式中、Ｒａは過フッ素化されたポリエーテル又は１〜１６個の炭素原子、特に６〜１２個の炭素原子を有する過フッ素化されたアルキル基を表し、Ｒｂ及びＲｃはアルキル基を表し、Ｘはハロゲン、アセトキシ基又はアルコキシ基を表し、ｎは０〜２の値を表すことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の層系。
【請求項５】
第１の部分層（１４）が少なくとも十分に酸化物層、特に酸化ケイ素からなることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の層系。
【請求項６】
第１の部分層（１４）は１ｎｍ〜１００ｎｍ、特に１ｎｍ〜２０ｎｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の層系。
【請求項７】
第１の部分層（１４）がシリコン層（１１）上に直接設けられているか、又はシリコン層（１１）上に存在する、酸化ケイ素からなる層上に設けられていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の層系。
【請求項８】
第２の部分層（１５）はいわゆる「自己組織化単分子層」の層であることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の層系。
【請求項９】
第２の部分層（１５）は０．５〜３０ｎｍ、特に５ｎｍ〜２０ｎｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の層系。
【請求項１０】
パッシベーション層（１７）は、ガス状のフッ化ハロゲン、例えばＣｌＦ３又はＢｒＦ３の攻撃に対してシリコン層（１１）を保護する層であることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の層系。
【請求項１１】
パッシベーション層（１７）は、マイクロスケールで又はナノスケールで、ＣｌＦ３又はＢｒＦ３のようなガス又は蒸気に対して透過性の通路を有していないことを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の層系。
【請求項１２】
シリコン層（１１）上に少なくとも部分的に、少なくとも十分に無機の第１の部分層（１４）を作成し、かつ前記の第１の部分層（１４）上に少なくとも部分的に、ケイ素を有する有機化合物を含有するか又は前記の有機化合物からなる第２の部分層（１５）を作成し、これらがパッシベーション層（１７）を形成することを特徴とする、シリコン層上にパッシベーション層を作成する方法、特に請求項１から１１までのいずれか１項記載の層系を作成する方法。
【請求項１３】
無機の第１部分層（１４）の表面を、第２の部分層（１５）を設ける前に少なくとも部分的に親水化することを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
第２の部分層（１５）上に、更なるテフロン様の被覆を設けることを特徴とする、請求項１２又は１３記載の方法。
【請求項１５】
シリコン中に少なくとも十分に又は部分的にカンチレバー形の構造を、特にシリコン中に一時的に異方性エッチングを使用しかつ一時的に等方性エッチングを使用することにより作成する場合の、請求項１から１１までの層系又は請求項１２から１４までの方法の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン層とパッシベーション層とを有する層系、シリコン層上にパッシベーション層を作成する方法及び、独立形式請求項の分野のこの層系又はこの製造の使用に関する。
【０００２】
従来の技術
例えば、DE 44 20 962 C2から公知の、異方性及び等方性エッチング技術の組み合わせによるシリコン中にカンチレバー形のＭＥＭＳ構造（ＭＥＭＳ＝mikroelektromechanical structures）の製造方法の場合に、まずいわゆるトレンチ溝又は垂直の側壁を備えた深い構造が、反応性プラズマを用いて異方性にシリコン基板中にエッチングされる。所望のエッチング深さに達した後に、次いでテフロン様の皮膜の析出のための長時間続くパッシベーション工程の後に、長期間続くエッチング工程を実施し、このエッチング工程の場合に、まず最初にトレンチ溝のエッチング底面をイオン衝撃することによりテフロンポリマーを取り除き、引き続き作成すべきカンチレバー形のＭＥＭＳ構造の等方的な下方エッチングを行う。トレンチ溝のこの垂直な側壁は、等方性の下方エッチングの間、予め設けられたテフロン様の皮膜によりエッチングの攻撃から保護されて残留する。作成されたＭＥＭＳ構造のこの等方性の下方エッチングは、DE 44 20 962 C2によると単に時間制御により進行する。
【０００３】
テフロン様の皮膜を析出させるために、有利に２：１の、特に有利に２：１より小さい、例えば１．５：１のできるだけ低いフッ素対炭素比を有するフルオロ炭化水素が使用され、このために、特にＣ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ８又はＣ３Ｆ６のようなフルオロ炭化水素が適している。シリコンのエッチングのために、有利に、それ自体等方性にエッチングする、フルオロラジカルを供給するプロセスガス、例えばＳＦ６が用いられる。
【０００４】
DE 198 47 455 A1には、等方性の下方エッチングの際に埋設された酸化物層によって、等方性の下方エッチングの垂直方向の制限を行うことが提案されている。特に、ＭＥＭＳ構造へのエッチング攻撃は、ＭＥＭＳ構造をシリコンからなる犠牲層から分離する中間酸化物によって妨げられる。その他に、この文献には、等方性の下方エッチングは、プラズマ放電からのフルオロラジカルを用いる代わりに、自発的にかつプラズマなしでシリコンエッチングするフッ素化合物、例えばＸｅＦ２、ＣｌＦ３又はＢｒＦ３を使用して行うこともできることが記載されている。この化合物は、シリコン表面上での吸着及び化学吸収により自発的にフルオロラジカルを放出し、それにより四フッ化ケイ素の形成によってシリコンの等方性のエッチング除去が生じる。この場合に、同時に、シリコン材料でない、例えばテフロン様の又は他の組成のパッシベーション層に対する極めて高い選択性が生じる。特に、フォトレジストはＣｌＦ３により実際に測定可能な攻撃を受けないため、一方ではシリコンウェハのエッチングされるべきでない部分のパッシベーションは特に簡単に可能であり、他方ではエッチング攻撃からの完全な保護を保証するために既に極めて薄いパッシベーション層で十分である。しばしば、シリコン表面上に原則としていずれにせよ存在するいわゆる「自然の」酸化ケイ素は、既に、数分間にわたり三フッ化塩素の攻撃に耐えることができ、その下に存在するシリコンはエッチングされない。
【０００５】
ＣｌＦ３を使用した場合及び制限された量のＢｒＦ３を使用した場合の他の観点は、シリコンに対するこの高酸化性フッ素化合物のそれ自体わずかな反応性であり、それにより、このように実施されたエッチングは他のパラメータ範囲によって反応制御されるように進行しかつ物質輸送によって制限されないことが生じる。下方エッチング通路のアスペクト比が拡大することによるエッチング率の低下が生じない限り、大きな下方エッチング幅も実現できる。例えば、このガス、特にＣｌＦ３を用いた場合、エッチングプロセスに関して不利な影響を生じさせずに、下方エッチング通路の側面方向への拡大を、垂直方向の拡大の、例えば１００〜１０００倍にもすることができる。
【０００６】
最終的に、このガスを用いた等方性エッチングはイオンの作用なしに完全に行われ、これは所望の等方性及び非シリコン材料に対する選択性に関して大きな利点を有する。
【０００７】
全体としてＣｌＦ３は、多くの点で、犠牲層技術の範囲内でシリコン又は多孔性シリコンを選択的に除去するために理想的なガスであるため、極めて簡単なカンチレバー形の膜構造を、デザインの自由度の最小の制限で実現できる。多くの場合、例えば多孔性シリコン上の膜領域の完全な下方エッチングを達成するために、唯一のエッチング開口部で十分である。
【０００８】
ＣｌＦ３の使用の際の欠点及びＢｒＦ３の制限付きの使用の欠点は、一方で、マイクロ通路構造又は更にナノ通路構造を介して極めて簡単に制限なく拡大するため、設けられたパッシベーション層、例えばDE 4241 045 C1によるテフロン様の側壁パッシベーション層は、界面領域内のマイクロ亀裂又はナノ亀裂を介して極端に急速にシリコンにまで入り込んでしまうことである。
【０００９】
Ｃ４Ｆ８又はＣ３Ｆ６から作成された、テフロン様のプラズマパッシベーション層は、界面領域内にその下に存在するシリコンに達する十分に多くのマイクロ通路もしくはナノ通路を有するため、唯一の入口開口部から、例えば最初に作成されたトレンチ溝のエッチング底面から出発して、全体のＭＥＭＳ構造体は、テフロン様のパッシベーションが設けられているにもかかわらず、大きな面積でＣｌＦ３攻撃にさらされてしまうことが判明した。典型的な欠陥状況は、DE 4241 045 C1によるイオンアシストにより、パッシベーションするテフロンポリマーがエッチング底面から予め除去された構造体は、全体の、それ自体パッシベーションされた側壁面で激しくエッチングされてしまい、一方で、エッチング底面に数ナノメータの厚さのテフロン様のポリマーの残りを有する構造体は、長時間の後でもエッチング攻撃の兆候が示されないことである。この問題の原因は、それ自体シリコンとの付着性が悪いテフロンパッシベーション層とケイ素表面との間の界面領域内の、前記されたマイクロ通路もしくはナノ通路であり、この通路は不所望の箇所でエッチングガスのＣｌＦ３をシリコンまで侵入させてしまう。
【００１０】
本発明の課題は、特に等方性にエッチングするガス、例えばＣｌＦ３又はＢｒＦ３による無制御なエッチング攻撃が行われかねない不所望なマイクロスケールの又はナノスケールの通路の形成を回避するか又は閉鎖することにより、パッシベーション層とシリコン層との間の界面の改善されたパッシベーションを達成する、シリコン層上のパッシベーション層並びに前記のパッシベーション層をシリコン層上に作成する方法である。その他に、この方法及びパッシベーション層を有する得られた層系は、トレンチ溝及びカンチレバー形の構造を作成するための、フォトレジストマスキングによって作業されるプラズマエッチング法に組み込むことができるのが好ましい。
【００１１】
本発明の利点
本発明による層系及び本発明による方法は、先行技術と比較して、特に高酸化性フッ素化合物、例えばＣｌＦ３又はＢｒＦ３を用いたエッチング攻撃に対して、シリコン層の極めて良好な保護が、原子レベル又は分子レベルでの反応性パッシベーションにより、特にシリコン表面の結合場所の不活性化により達成され、かつ少なくともパッシベーション層中には、これらのガスのいずれかが保護されたシリコン層を攻撃することができるマイクロスケール又はナノスケールの通路がほとんど存在しないという利点を有する。この点で、本発明による層系及び本発明による方法は、一時的にDE 42 41045 C1による異方性エッチング技術を使用し、かつ一時的にDE 44 20 962 C2又はDE 198 47 455 A1による等方性の下方エッチング技術を使用して、特にシリコン中に少なくとも十分又は部分的にカンチレバー形の構造を作成する場合に使用されるのが適している。
【００１２】
更に、本発明による方法及び本発明による層系を、トレンチ溝の作成のためにフォトレジストマスクを用いて作業するエッチングプロセスに組み込むことができるため、このプロセス中にそれ自体不要な高価でかつ煩雑な硬質物質マスキングを使用する必要がないことが有利である。
【００１３】
本発明の有利な実施態様は、引用形式請求項に記載された手法である。
【００１４】
パッシベーション層とシリコン層との間の界面領域に高酸化性フッ素化合物が入り込む問題は、この界面領域にまず薄い酸化物のパッシベーション層を設け、次いでこの上に、いわゆる「自己組織化単分子層」（ＳＡＭ層）の形で第２の部分層を設けることにより、有効に抑制できることが有利である。これは、確実にシリコン層の表面の全ての反応性の結合箇所を不活性化し、かつ高酸化性フッ素化合物の攻撃に対して不感応性にする。この種のパッシベーション層がなお十分に厚くない場合には、長時間続くエッチングプロセスに持ちこたえるために、このパッシベーション層は更に第２の部分層上に付加的に設けられたテフロン様の層で補強することができる。
【００１５】
基本的に、単に１ｎｍ〜２ｎｍの薄い酸化物層は、例えばシリコン層の表面のプラズマ酸化から生じる第１の部分層として、抗酸化性フッ素化合物が入り込まない原子レベルでの適当なパッシベーション層であるが、このパッシベーション層はわずかな厚さに基づき短時間しかエッチング攻撃に耐えられない。この点で、シリコン表面の数ナノメートルの厚さの酸化物パッシベーションを例えばプラズマを用いて析出されたテフロン様のポリマーで補強することを試みた場合に、特に通常では不可避なイオン導入と関連して、構造体側壁に既に酸化物パッシベーションの損傷が生じる。
【００１６】
テフロン形成するモノマーを作成するためのプロセスガスのＣ４Ｆ８との関連で、多くの可能な、不所望なエッチング反応の中の１つの反応は、次のように進行する：
ＳｉＯ２  ＋  （ＣＦ２）４  →  ＳｉＦ４  ＋  （ＣＯ）２（ＣＦ２）２
従って、テフロン状の層をプラズマ中で原子状の酸化ケイ素パッシベーション上にほぼコンフォーマルに堆積させることは、酸化物パッシベーションの損傷又は除去を受け入れることなしには不可能である。
【００１７】
更に、シリコン構造体又はシリコン層のパッシベーションをまず最初に四フッ化ケイ素及び酸素キャリアからなるプラズマの作用を用いてシリコン基板に対して開始する場合が特に有利であり、その際に、この基板は、更に有利に先行して、例えば側壁上の有機残留物の除去のためにプラズマストリッパー中でＯ２洗浄工程により前処理し、引き続き例えば側壁表面のプラズマ酸化により前処理された。この場合による前処理の後に、四フッ化ケイ素と酸素キャリアとの反応により酸化ケイ素層を、例えば１０ｎｍ〜２０ｎｍの厚さで、場合によりシリコン層上に既に存在する表面自然酸化物もしくはプラズマ酸化により得られた表面酸化物の上に成長させて、パッシベーション層の第１の部分層を形成させるか又はその厚さを増加させる。
【００１８】
更に、シリコン表面のパッシベーションのために、無機部分層上に、有機フルオロシラン又は有機フルオロクロロシラン（いわゆる「Ｆ−ＴＣＳ」）、例えばＣＦ３（ＣＦ２）ｎＣ２Ｈ２ＳｉＣｌ３のいわゆる「自己組織化単分子層」（ＳＡＭ層）を使用する場合が特に有利であることは判明した。その他に、一般式Ｒａ−Ｒｂ−Ｓｉ（Ｘ）３−ｎ−（Ｒｃ）ｎの有機化合物からなる「自己組織化単分子層」（ＳＡＭ）が有利であり、その際、Ｒａは、過フッ素化されたポリエーテル又は１〜１６個の炭素原子を有する、有利に６〜１２個の炭素原子を有する過フッ素化されたアルキル基を表し、Ｒｂは、アルキルスペーサー、例えばメチルスペーサー又はエチルスペーサーを表し、Ｒｃは、アルキル基、例えばメチル基又はエチル基を表し、Ｘはハロゲン、アセトキシ基又はアルコキシ基を表し、その際、ｎは０〜２の値を表す。１，１，２，２−ペルフルオロテトラヒドロドデシルトリクロロシラン、１，１，２，２−ペルフルオロテトラヒドロドデシルトリメトキシシラン、１，１，２，２−テトラヒドロペルフルオロデシルトリクロロシラン、１，１，２，２−テトラヒドロペルフルオロデシルトリメトキシシラン、１，１，２，２−テトラヒドロペルフルオロデシルトリアセトキシシラン、１，１，２，２−テトラヒドロペルフルオロデシルトリエトキシシラン、１，１，２，２−テトラヒドロペルフルオロオクチルトリクロロシラン、１，１，２，２−テトラヒドロペルフルオロオクチルトリメトキシシラン、１，１，２，２−テトラヒドロペルフルオロデシルトリエトキシシラン、１，１，２，２−ペルフルオロテトラヒドロヘキシルトリクロロシラン、１，１，２，２−ペルフルオロテトラヒドロヘキシルトリエトキシシラン又は１，１，２，２−ペルフルオロテトラヒドロヘキシルトリメトキシシランが特に適している。更に、クロロシラン又は他の官能基を有するシラン、例えば官能性酸素基又はＯＨ基を有するシロキサンも適しており、これはDegussa AG社から商品名Dynasilan-Fで販売されている。
【００１９】
特に、前記の化合物の場合に、シラン化合物の無機官能基がケイ素もしくは酸化ケイ素表面との結合を保証し、一方で（過）フッ素化された有機アルキル鎖は、不活性なテフロン状の表面を形成することが有利である。
【００２０】
いわゆる「自己組織化単分子層」の析出は、有利に気相からも並びに適当な溶剤を用いて液相からも実施することができる。気相析出のために、使用すべき化合物を蒸発させ、次いでこの気相からパッシベーション層の該当する第２の部分層を作成する。液相析出のために、フルオロシランに対して溶剤、例えばｎ−ヘプタン、ｎ−ヘキサン、又はｃ−ヘキサン並びに有利にフルオロカーボン、つまり過フッ素化されたアルカン（これは例えば３Ｍ社により販売されている）が提供される。このフルオロカーボンは、フルオロシランを極めて良好に溶解し、極端に低い表面張力を有し、かつ最も微細な構造内へも侵入し、かつパッシベーションすべき全表面に達することができる。更に、気相からの析出並びに液相からの析出は、無機の第１の部分層として存在する酸化ケイ素を損傷せずに可能である、それというのもこの方法はプラズマなしで進行するためである。
【００２１】
例えばフルオロシランから形成された「自己組織化単分子層」（ＳＡＭ層）を設けた後に、この層を、必要な場合に更に有利に選択的に短時間のプラズマエッチング、例えばＳＦ６プラズマエッチング又はＣ４Ｆ８プラズマエッチング又はＡｒプラズマエッチングにより、再び特にトレンチ溝の底部の領域内で除去するため、引き続き高酸化性フッ素化合物を使用してシリコン中の構造体の下方エッチングを行うことができ、その際、例えば設けられたフルオロシランは酸化ケイ素との関係で必要なパッシベーションを提供する。この場合に、単に、フルオロシランと酸化ケイ素とからなる層の組み合わせからなり、かつ典型的に約２ｎｍ〜１０ｎｍの厚さの、分子状のパッシベーションを用いて作業される。高酸化性フッ素化合物、例えばＣｌＦ３又はＢｒＦ３の、フルオロシランのテフロン状の表面に対する優れた選択性に基づき、このパッシベーションは多くの適用の場合に十分な限定的な下方エッチング時間で十分である。
【００２２】
しかしながら、多くの場合に、この「第１の」パッシベーションは、DE 4241 045 C1に記載された方法により、例えばテフロン形成するモノマーを提供するパッシベーションガスとしてＣ４Ｆ８又はＣ３Ｆ６又は更にＣ４Ｆ６又はＣ５Ｆ８を用いたプラズマ放電から、本質的に厚いテフロン状の層を付加的に析出させることにより補強するのが有利である。後者にあげた両方のパッシベーションガスは特に良好に架橋し、かつ特に有利に厚い、それ自体架橋した（いわゆる「クロスリンク」した）テフロン層を形成する。従って、イオン及び（ＣＦ２）ｎラジカルの影響により無機の第１の部分層が損傷されることなしに、テフロン様の皮膜が第２の部分層上に作成される。特に、このようにして、第１の部分層の攻撃なしに、このパッシベーション層を例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍの厚さのテフロン様の層で補強できるため、シリコン表面の特に長時間エッチング攻撃に耐える厚いパッシベーションが得られる。
【００２３】
最後に、例えば一方でテフロン様の表面を過フッ素化されたアルキル基の形で提供し、他方で官能性シランによりシリコン表面又は酸化ケイ素表面に良好に付着するフルオロシランからなる第２の部分層上では、その上に特にプラズマから析出されたテフロン層は良好に付着し、かつ同時に特に緻密であることが有利である。
【００２４】
従って、この第２の部分層は、この場合に、第１の表面パッシベーションの役割だけでなく、その上に作成されるテフロン様の更なる層に対する定着剤の役割も担っている。それにより、シリコン層上に緻密で無傷な酸化物インターフェースが得られるだけでなく、第２の部分層上に表面を形成する、厚い、耐久性でかつ良好に付着するテフロン様の層が得られる。
【００２５】
図面
本発明を、図面及び次の記載により詳細に説明する。図１は、トレンチ溝の形の構造体を有する層系の断面の概略図を示す。
【００２６】
実施例
シリコン層と、表面に部分的に設けられたパッシベーション層とを有する層系の実施例並びにシリコン層上にこの種のパッシベーション層を製造する方法を、図１を用いて説明する。特に、まず最初に、DE 197 47 455 A1によるプロセッシングのために適した、埋設された酸化物層、ポリシリコン層及び機能性シリコン層を備えた層系を有し、その上にフォトレジストマスクが設けられていて、シリコン層中に作成すべき構造体が規定されているシリコンウェハから出発する。
【００２７】
図１中には、このために、図示されていない基板及び場合により存在する埋設された酸化物層上に、例えばポリシリコンからなる第１のシリコン層１０が設けられていて、その上に、例えば酸化ケイ素からなる分離１３が存在している。この分離層１３上に、第２のシリコン層１１が機能性シリコン層として設けられていて、その上にレジストマスク１２が存在している。更に、図１には、このフォトレジストマスク１２を用いて、第２のシリコン層１１内に部分的にトレンチ溝１８がエッチングにより作成されていて、このトレンチ溝１８は第１のシリコン層１０にまで達している、つまりこのトレンチ溝１８は分離層１３も横断していることが認識できる。
【００２８】
具体的に、レジストマスク１２の作成のためのフォトプロセッシングの後に、DE 4241 045 C1によるプロセスを用いて、例えば１１μｍの厚さのエピポリシリコンからなる第２のシリコン層１１内にトレンチ溝１８をエッチングにより作成する。このプロセスは、DE 198 47 455 A1の教示により第２のシリコン層１１を第１のシリコン層１０と隔てている絶縁酸化物からなる分離層１３で自動的に停止する。第１の分離層１３の厚さは、トレンチ溝１８の範囲内で、例えば５０ｎｍ〜１００ｎｍである。第２のシリコン層１１は、その中に例えばカンチレバー構造を作成するために用いられる。
【００２９】
次の酸化物エッチング工程を用いて、次いでまず分離層１３をシリコンに対して選択的に、及びDE 42 41045 C1によりトレンチプロセスからのフォトレジストマスクに対して選択的にプラズマを用いてエッチングする。
【００３０】
適当な、選択的に機能するプロセスガスとして、例えばＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ８又はこれらのガスとＣＦ４との混合物が使用される。この酸化物エッチング工程のためにＣ４Ｆ８又はＣ４Ｆ８とＣＦ４との混合物を使用するのが有利である。ＣＦ４の添加は、この場合に特に、分離層１３、つまりＳｉＯ２のエッチングの間にプラズマ中のポリマー形成を制御するために使用し、その際、しかしながらＣＦ４の添加はシリコン又はフォトレジストに対するＳｉＯ２のエッチングの選択性を悪化させることに留意しなければならない。
【００３１】
分離層１３のエッチング及び第１のシリコン層１０での酸化物エッチングプロセスの相対的停止の後に、まず最初に、先行して実施されたDE 4241 045 C1によるプロセスからのなお存在することができる、トレンチ溝１８の側壁もしくは底部上の定義されていないテフロン様の層を、酸素プラズマにより除去する。引き続き、露出したシリコン表面に制御してできる限り厚い酸化物、有利に酸化ケイ素を設ける。当初の酸化物又は自然酸化物は、この場合に有利に既に、ポリマーの残りを除去するための先行するＯ2プラズマ放電の間に表面酸化により形成される。
【００３２】
このために、図１による層構造を有するウェハは、分離層１３のエッチングのためのプラズマエッチング工程の後に、まず最初に、Ｏ２プラズマストリッパー中でプラズマ酸化にさらす。そこに存在する酸プラズマ中で、一方で定義されていないテフロン様の残留物を除去し、かつ他方でその中で到達可能なシリコン表面は酸化されるため、緻密な表面酸化物が形成される。
【００３３】
第１のシリコン層１０もしくは第２のシリコン層１１上のこの「成長された」表面酸化物は、次いでDE 197 06 682 A1によるプロセスの使用下で、つまりＳｉＦ４及び酸素キャリアを用いて有利にその直後に析出された酸化ケイ素でまず最初に補強することができる。こうして、図１によるように、第２のシリコン層１１の側壁上にもしくは第１のシリコン層１０の到達可能な表面上に第１の無機の部分層１４が形成され、この部分層１４は既に説明された実施例において少なくともほとんど二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる。
【００３４】
その他の点では、前プロセスのテフロン様の残留物の除去及び酸素プラズマストリッパー中での表面酸化の間に、レジストマスク１２は部分的に除去されることは避けられないため、この厚さは減少する。
【００３５】
これは図１には鎖線で示されており、この鎖線は、図１による状態の前のレジストマスク１２の厚い厚さを再現する。特に、このプロセスは、実施された連続プロセスに対してなお十分な厚さのレジストマスク１２が残留するように、つまり例えば１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの当初の厚さのフォトレジストマスクから出発して２００ｎｍ〜５００ｎｍの厚さのレジストマスク１２が残留するように実施しなければならない。
【００３６】
次の工程において、無機の第１の部分層１４の表面を親水化する。説明された実施例の場合では、このために水を作用させて、酸化ケイ素表面上にＳｉＯＨ基を形成させる。これは、例えば説明したように処理されたシリコンウェハを例えば１時間水浴中に入れておくことにより行われる。有利に、このシリコンウェハは、引き続き第２の部分層１５を次に作成するために反応室中へ、例えばいずれにせよ準備された反応室中へ導入され、その中で水蒸気で処理される。この工程は、特に狭いトレンチ溝から溜まった液体を引き続き除去する必要がなく、所望の親水化を達成する。その他の点では、水蒸気が予め又はその際に付加的なプラズマ活性化にさらされた場合が有利である、それというのも、これは所望な親水化に関するこの作用を高めるためである。十分な親水化、つまり表面上での十分なＯＨ基形成は、更に作成される第２の部分層１５の被着の確実性及びその補強効果に対して極めて有益である。
【００３７】
この方法工程、及び例えば排気及び加熱により水蒸気を反応室から除去した後に、「自己組織化単分子層」の形成のために選択された有機フルオロシラン又はフルオロクロロシラン（Ｆ−ＴＣＳ）を反応室内へ導入する。この場合に生じる表面反応は、次のように例示的に記載することができ、その際、第１の部分層１４の表面のＯＨ基に徐々に１つ又はいくつかのトリクロロシラン分子が結合するか、もしくは相互に架橋する：
Ｘ−ＳｉＣｌ３  ＋  ＝Ｓｉ（ＯＨ）２  →  （Ｘ−ＳｉＣｌ２Ｏ）（ＯＨ）Ｓｉ＝  ＋  ＨＣｌ
Ｘ−ＳｉＣｌ３  ＋  （Ｘ−ＳｉＣｌ２Ｏ）（ＯＨ）Ｓｉ＝  →  （Ｘ−ＳｉＣｌ２Ｏ）２Ｓｉ＝  ＋  ＨＣｌ
又は：
（Ｘ−ＳｉＣｌ２−Ｏ）（ＯＨ）Ｓｉ＝  →  （Ｘ−ＳｉＣｌＯ２）Ｓｉ＝  ＋  ＨＣｌ
（Ｘ−ＳｉＣｌ２Ｏ）Ｓｉ＝  ＋  ＝Ｓｉ（ＯＨ）２  →  ＝Ｓｉ（ＯＨ）（Ｘ−ＳｉＣｌ３）Ｓｉ＝  ＋  ＨＣｌ
「＝Ｓｉ（ＯＨ）２」もしくは「＝Ｓｉ」の表示は、この場合に、第１の部分層１４の表面での固体に結合したケイ素原子であり、この部分層１４は表面で２個のヒドロキシル基を有し、かつ他のケイ素原子との２つの結合「＝」を有する。Ｘは、例えば過フッ素化されたアルキル基を有する（ＣＦ３）（ＣＦ２）ｎＣ２Ｈ２−の形の基を表し、テフロン様の表面を形成する。
【００３８】
「自己組織化単分子層」（ＳＡＭ層）の構築の後に、有機フルオロシラン又はフルオロクロロシランは反応室からポンプで排出され、引き続き新たに水蒸気が導入され、反応しなかった塩素がＨＣｌ形成により除去される。従って、第２の部分層１５を規定する、形成された「自己組織化単分子層」は塩素をもはや有していないため、この塩素に起因する腐食効果は生じることはない。更に、それにより第２の部分層１５内で架橋が増大する。
【００３９】
説明された気相反応の代わりに、前処理されたシリコンウェハを、使用された有機フルオロシラン又はフルオロクロロシランのフルオロカーボン中の溶液、例えば３Ｍ社の製品ＦＣ４３又は類似のペルフルオロアルカンに浸漬することにより、ＳＡＭとして構成された第２の部分層１５を作成することも可能である。この場合に、先行する親水化及び後続する塩素残留物の除去は１つの水浴中で実施され、この場合に、個々の工程の間の確実な乾燥に留意しなければならない。
【００４０】
更に、場合により付加的なテフロン様の層、例えば−（ＣＦ２）ｎ構造を有する層を、DE 4241 045 C1によるプラズマ重合により、第２の部分層１５上に設けることができる。第２の部分層１５は、説明された実施例中に存在する長鎖のペルフルオロアルキル鎖のために、既に一般的に５ｎｍ〜２０ｎｍの厚さを有するため、付加的なテフロン様の層の析出の間に第１の部分層１４の損傷は生じない。付加的なテフロン様の層の厚さは、有利に５０ｎｍ〜３００ｎｍ、特に１００ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４１】
シリコン層１１をパッシベーション層１７でパッシベーションすることにより、この層内への高酸化性フッ素化合物、例えばＣｌＦ３の侵入及びパッシベーション層１７の不所望なアンダーカットは生じない。
【００４２】
要約すると、前記に説明した方法により、トレンチ溝１８の底部の領域内で到達可能である第１のシリコン層１０上に、並びにトレンチ溝１８の側壁の領域内で到達可能である第２のシリコン層１１上に、まず無機の第１の部分層１４として薄い酸化ケイ素層を析出させる。この無機の第１の部分層１４上に、次いで第２の部分層１５が存在し、この層上に場合によりテフロン様の層の形で更なる層が設けられていてもよい。
【００４３】
カンチレバー形のＭＥＭＳ構造を作成するために、最終的に図１による段階から出発して、ＳＦ６又はＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８又はこれらのガスとＳＦ６とからなる混合物をエッチングガスとして使用する比較的短時間のエッチング工程により、イオンアシストを用いてプラズマ中でトレンチ溝１８の底部に存在するパッシベーション層１７をまず最初に選択的に突破し、引き続き例えばＣｌＦ３又はＢｒＦ３、つまり高酸化性フッ素化合物を用いて、カンチレバー形のＭＥＭＳ構造の等方性の下方エッチングを行うことができる。この下方エッチングは、時間制御することができるか、又は除去すべき埋設されたポリシリコン箇所の横方向の制限により、デザインにより制御することができる。下方エッチングが完了した後、このウェハを次いでエッチングチャンバから取り出し、残留するレジストマスク１２及び少なくともパッシベーション層１７の一部を新たなＯ２プラズマストリッピングにより除去する。この場合に、作成されたＭＥＭＳ構造の機能に対して不利のない残りの第２の部分層１５は残留させることもできる。更に、最終的に薄い二酸化ケイ素層は、ＨＦ蒸気中でのエッチングにより、機械的応力勾配の減少の理由から望ましい全ての箇所、例えばカンチレバー形のＭＥＭＳ構造の下側で除去される。例えば絶縁層としての機能を有する厚い酸化物層は、この短時間のＨＦ蒸気エッチング工程により接触されない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】トレンチ溝の形の構造体を有する層系の断面の概略図。
【図１】
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【国際調査報告】
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