(57)【要約】      （修正有）【課題】基板の薄化の停止を、コンポーネントを傷つけることなく、きわめて正確に制御する方法を含む、複雑性をさけつつ、数段階にわたる段階的な薄化方法を提供する。【解決手段】基板１１０の内部層に多孔質ゾーン１２２を形成するステップと、多孔質ゾーン１２２を含む内部層へ向かって、基板の厚みの漸進的薄化を行うステップと、研磨によって前記漸進的薄化の仕上げを行うステップと、多孔質ゾーン１２２の検知によって研磨の制御された停止を行うステップと、を含む。【選択図】図１
2011205094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の厚みを薄化するステップを含む基板の製造方法であって、前記方法が
−基板の内部層に多孔質ゾーンを形成するステップと、      
−前記多孔質ゾーンを含む前記内部層へ向かって、前記基板の厚みの漸進的薄化を行うス  テップと、
−研磨によって前記漸進的薄化の仕上げを行うステップと、
−多孔質ゾーンの検知によって研磨の制御された停止を行うステップと、
を含むことを特徴とする基板製造方法。
【請求項２】
前記研磨が化学的機械的研磨または機械的研磨によって行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記多孔質ゾーンが前記内部層の全体を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記多孔質ゾーンが内部層に複数の多孔質部分を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記内部層の前記複数の多孔質部分が、前記薄化の仕上げを行うステップの終了時に露出し、これにより前記基板の第２の面から製造されるデバイスの部分と、前記基板の第１の面に既に製造されたデバイスの部分との位置合わせを可能とすることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記多孔質ゾーンの形成は、前記第１の基板の表面の既定厚みの前記多孔質化によって行われ、続いて電気デバイス或いは光学的及び／又は機械的部分を含むハイブリッドデバイスの製造に関与する材料からなる少なくとも１つの被覆層を堆積させるステップ或いは成長させるステップが行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの被覆層を成長させるステップが、７５０℃以上の温度におけるエピタキシーにより行われることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記温度が９００℃〜１１００℃であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１層の被覆層を成長させるステップ又は堆積させるステップに続いて、前記第２の基板が前記少なくとも１つの被覆層の最表面の上に固定されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板の漸進的な薄化を行うステップは、薄化の仕上げを行うステップより高速で行われることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の薄化を行うステップは、化学的アタック、機械的研磨、或いは化学的機械的研磨（ＣＭＰ）によって行われることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記研磨の制御された停止を行うステップが、前記多孔質ゾーンの検知後即刻行われることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記研磨の制御された停止を行うステップが、前記多孔質ゾーンの検知の後、プログラムされた時間後に行われることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記多孔質ゾーンの検知が、非多孔質ゾーンと前記多孔質ゾーンとの遷移の検知であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記遷移の検知が、前記仕上げを行うステップ中の、前記非多孔質ゾーンから前記多孔質ゾーンへの通過時に行われることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記遷移の検知が、前記仕上げを行うステップ中の、前記多孔質ゾーンから前記非多孔質ゾーンへの通過時に行われることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。  
【請求項１７】
研磨による前記漸進的薄化の仕上げを行うステップが、
−前記仕上げを行うステップの準備を行うステップと、
−前記基板の前記非多孔質ゾーンから前記多孔質ゾーンへの遷移の検知による前記準備を  行うステップの制御された停止を行うステップと、
−前記研磨の制御された停止までに行われる、前記仕上げを行うステップの第２のステッ  プと、を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２のステップが前記準備を行うステップよりも遅い速度で行われることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記多孔質ゾーンが、研磨される表面の光源への暴露と、前記表面の光の吸収率及び／又は反射率のモニタリングとによって行われ、それにより前記多孔質層のアタックの開始及び／又は終了を決定することを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
光の吸収率及び／又は反射率のモニタリングが、前記多孔質ゾーン内に拡散することを意図された添加剤を前記研磨剤に添加することによって強化されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記添加剤が着色料であって、前記着色料の色が前記研磨される表面の吸収及び／又は反射のモニタリングシステムによって検知可能な波長領域の補色であることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記多孔質ゾーンが、研磨ヘッドと研磨プレートとの間の駆動トルクを測定することにより検知され、これにより前記多孔質層のアタックの開始及び／又は終了を示す摩擦力の変化を決定することを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記多孔質ゾーンが、前記基板の加熱を測定することにより検知され、これにより前記多孔質層のアタックの開始及び／又は終了を示す温度変化を決定することを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
少なくとも１つの多孔質ゾーンを、研磨の制御された停止のための検知領域として基板の内部に含む、半導体材料の層の利用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的な集積回路技術に関するものであり、特に基板両面からデバイスを生産する際に、基板の薄化の精密な制御を可能にする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路技術の進歩は、その導入以来目覚しく、１９６０年代初め以降広く用いられているが、基本的には初期の製造方法の域から未だに脱していない。単結晶半導体材料（主にシリコン）より成る、インゴットの極薄スライスであるウェハに関して述べれば、集積回路の生産を可能にするためのあらゆる操作は、基板の片面のみで行われている。その面は、光学研磨面を得るまで機械研磨及び／又は化学研磨による前処理を受ける。あらゆるマイクロエレクトロニクス産業において用いられており、一般的に専門製造メーカーによって製造されるこの基本コンポーネントから、最も単純な集積回路から最も複雑な集積回路を実現するために、基板の一方の面のみからこの研磨面に集積回路を製造することを可能にする全ての操作が順次行われる。
【０００３】
エピタキシー、成膜、エッチング、イオン注入、フォトリソグラフィ、熱処理、化学機械的研磨、洗浄／研磨といった工程が、マイクロエレクトロニクスコンポーネントの製造に現在のところ用いられている。
【０００４】
上記の技術、特にフォトリソグラフィの技術は過去数十年で飛躍的に発展し、１９６０年代以降には集積回路の集積密度の指数関数的増大を経験してきたが、テクノロジーは、コンポーネントが依然として基板の表面において、かつ基板の表面のみから形成されるという同じ状態に留まっていた。
【０００５】
電子的機能と光学的機能とが緻密に交互配置されたデジタルカメラ並びにスチルカメラに用いられるタイプの画像装置のようなオプトエレクトロニクスコンポーネントといった高性能ハイブリッド構成部品を使用するための必要性にさらに対応して、同一基板の両面からこのような複数のコンポーネントを生産できるということが非常に有利であることがわかったのは、つい最近になってのことでしかない。これにより、製産の機会は著しく拡大し、一方で操業の特徴（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）の数も大幅に増加した。その結果、上記画像装置の例においては、他方の面におけるマイクロレンズの製造に邪魔されることなく、従ってコンポーネントの光学パラメータに影響を与えることなく、従来通り、複数の電子回路の製造並びにこれら電子回路の相互接続を片面において行うことができる。
【０００６】
同一基板の両面からデバイスを製造することが大きな優位性を有する多くの実施例が他にもあり、これら実施例には、いわゆるＮＥＭＳまたはＭＥＭＳ（ｎａｎｏ／ｍｉｃｒｏ  ｅｌｅｃｔｒｏ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）といったハイブリッドデバイスが含まれる。
【０００７】
こうした生産方法を実施するためには、第１の基板の１方の面にコンポーネントの全てまたは一部を形成した後、この第１の基板を機械的支持物である第２基板上へ移動して、これにより、最初のコンポーネントを保存しながら、第１の基板を他方の面から薄化し、第１のコンポーネントが生産された表面の領域に可能な限り接近させなければならない。第１の基板に、その取り扱いを容易にする機械的剛性を与えるために、基板は、コンポーネントが形成される薄い表面層に対して実際は極めて厚くなければならない。しかし基板の当初の表面は、第２面からの高性能コンポーネントの生産には適合しない。そのため、第１の基板は、第２の基板が工程継続のために機械的に固定された後に、薄化されなければならない。従って、第１の基板の薄化が実施されなければならない。
【０００８】
再現性のある工業プロセスの範囲内において本技術を適用するための重要な問題点は、第１の面から形成された全てのまたは一部のコンポーネントの薄い表面層を保存するために、この第１の基板の薄化の停止を、コンポーネントを傷つけることなく、極めて正確に制御し、なければならない、ということにある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｎｅｔｗｏｒｋ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｔｙ  ｏｆ  ｐｏｒｏｕｓ  Ｓｉ  ＆  Ｇｅ、Ｓ．Ｂａｙｌｉｓｓ  他，  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、１０２、  （１９９６年）、  ３９０
【非特許文献２】『Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ−Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｆｉｌｍｓ  ｏｎ  Ｄｏｕｂｌｅ−Ｌａｙｅｒ  Ｐｏｒｏｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ』：  Ｙ．−Ｐ．Ｈｕａｎｇ、  Ｓ．−Ｙ．  Ｚｈｕ、Ａ．−Ｚ．  Ｌｉ，  Ｊ．  Ｗａｎｇ、Ｊ． Ｙ．  Ｈｕａｎｇ  、Ｚ．−Ｚ．  Ｙｅ，  共著、Ｃｈｉｎｅｓｅ  ｐｈｙｓｉｃｓ  ｌｅｔｔｅｒ  出版、１８  （１１）、ｐ１５０７、  ２００１年。
【非特許文献３】Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ８３、  ｐ．１５２１、Ｄ．Ｐｅｙｒａｄｅ、他．共著、２００６年発行。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の１つの目的は、上記の結果を得ることができる方法を開示することである。
【００１１】
現在の技術は、基板の弱化された厚み領域（多孔質とすることができる）において基板を横に割裂または切断することによる厚みの削減を提供しているが、本発明は、上述の複雑性を避けつつ、数段階に亘る段階的な薄化を奨励するものである。
【００１２】
本発明の他の目的、特徴、並びに利点は、以下の記述並びに添付図面から明らかになる。当然のことながら、他の利点を本発明に結合することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、基板の厚みの薄化のステップを含む、基板の製造方法を開示することにより、上記要求に応えるものである。本方法は、以下のステップを含むことによって特徴づけられる。：
基板内層への多孔質ゾーンの形成；
多孔質ゾーンを含んだ内層に向かう、基板の厚みの漸進的薄化；
研磨による段階的薄化の仕上げ；及び、
多孔質ゾーンの検知による研磨の制御された停止
【００１４】
本発明の実施形態のさらなる特徴において、本方法は補足的な以下のステップと特徴とを含む。
−研磨は、機械化学的研磨または機械研磨により行われる
−多孔質ゾーンが内層全体を形成
−多孔質ゾーンが内層に複数の多孔質部分を含む
−多孔質ゾーンは、第１の基板の表面の、予め決定された厚さの多孔質化により形成さ    れ、その後、光学的および／または機械的部分を含む電子デバイスまたはハイブリッ    ドデバイスの生産に関する材料からなる被覆層を少なくとも１層、堆積するか、また    は成長させる。
−少なくとも１層の被覆層の成長が、７５０℃以上の温度におけるエピタキシーにより    行われる
−この温度は、９００℃から１１００℃の間である
−少なくとも１層の被覆層の堆積或いは成長に続いて、少なくとも１層の被覆層のうち    の最後の層の上に固定された第２基板上への移動が行われる
−基板の漸進的薄化のステップは、薄化の仕上げ段階よりも早い。
−薄化の第一段階は、化学的腐食、機械研磨、或いは化学的機械的研磨（ＣＭＰ）によ    り行われる
−研磨の制御された停止は、多孔質ゾーンの検知後に即刻行われる
−研磨の制御された停止は、多孔質ゾーンの検知後、プログラムした時間の後に行われ    る
−多孔質ゾーンの検知は、非多孔質ゾーンと多孔質ゾーンとの遷移の検知によって行わ    れる
−遷移の検知は、仕上げ工程中に、非多孔質ゾーンから多孔質ゾーンへの行われる
−遷移の検知は、仕上げ工程中に、多孔質ゾーンから非多孔質ゾーンへの通過の際に行    われる
【００１５】
−研磨による漸進的薄化の仕上げは下記の工程を含む：
‐仕上げの予備的ステップ
‐基板の非多孔質ゾーンから多孔質ゾーンへの遷移の検知による、仕上げの予備的ス      テップの制御された停止  
‐研磨の制御された停止までの仕上げの第２ステップ
‐第２ステップは、予備的ステップよりも遅い速度で行われる
‐多孔質ゾーンは、研磨されている表面を光源に露光し、多孔質層のアタックの初め      および／または終わりを決定するための、表面の吸収および／または光学反射を監      視することによって検知される
‐吸収および／または光学反射の監視は、多孔質ゾーンに拡散することを意図される      添加剤を研磨溶液に導入することで改良される
‐添加剤は着色料であり、その色は、研磨されている表面の吸収および／または光学      反射を監視するシステムによって検知しうる波長範囲の補色である
‐多孔質ゾーンは、多孔質層のアタックの開始および／または終了を示す摩擦の変化      を測定するために、研磨ヘッドと研磨プレートとの間の駆動トルクを測定すること      によって検知される
‐多孔質ゾーンは、多孔質層のアタックの開始および／または終了を示す温度変化を      測定するために、基板の加熱を測定することによって検知される
【００１６】
本発明は、研磨の制御された停止のための基板の内部の検知層としての少なくとも１層の多孔質ゾーンを含む、シリコンといった半導体材料の層の使用を開示するものである。
【００１７】
本発明は、内層内の複数の多孔質部分が、基板の第１の面からすでに製造されたデバイスを有する基板の第２の面から製造されるデバイスの部分のアライメントを可能とするための、薄化の制御された仕上げ段階の完了の際に表れる、方法をさらに開示する。
【００１８】
本発明の目的、対象、特徴並びに利点は、付則の図面に描かれる本発明の一実施形態の以下の記述を読む際に明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に従った方法の様々なステップを示す図である。
【図２】基となる基板の表面層を制御可能に多孔質にするために用いることができる既知方法の一例を示す図である。
【図３】多孔質シリコン層の出現を正確に検知するための、化学的機械的薄化の第２の工程時に実施される手段の図である。
【図４】多孔質シリコン層の出現の検知に使用する光学検知モードを示す図である。
【図５】多孔質シリコンの継続的な層が、多孔質シリコン中に形成される複数のパターンの生成によって置き換えられている、本発明の代替的な実施の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
添付の図は例として与えられたものであり、本発明を限定するものではない。
【００２１】
図１は、本発明に従った方法の様々なステップを図示するとともに開示するものである。
【００２２】
背景技術に関する章で既に記したように、あらゆる半導体およびマイクロエレクトロニクス産業における基材は、一般的にドープされたＰ型シリコン単結晶基板１１０であることが多く、この基板の１方の面には通常、予め光学研磨が施されている。基板の厚みは、基板に機械的強度と剛性とを持たせるために十分であり、基板の表面上に集積回路を製造するために必要な非常に多くの製造ステップ中におけるあらゆるハンドリング操作を可能にしている。基板は、薄いウェハ状の形状であり、その直径は現在のところ３０ｃｍに達し、その表面には面積に応じて数百の集積回路が通常は同時に製造される。しかし、上述したように基板が基本的にはシリコンから作られる場合には、本発明は、その表面を多孔質化されなければならないという事実を除けば、シリコンの性質に何らの仮定をたてるものではない。特に、ゲルマニウム或いはシリコン合金／ゲルマニウム合金（ＳｉＧｅ）のような別の種類の半導体基板の使用も、非特許文献１にあるように、考慮にいれることができる。
【００２３】
また、ＩＩＩ−Ｖ族二元半導体合金も本発明に適する。これは、特にガリウムヒ素（ＡｓＧａ）、インジウムリン（ＩｎＰ）、または窒化ガリウム（ＧａＮ）に関している。
【００２４】
本発明に従う方法は、第１のステップ１２０において、基板の表面層１２２の多孔質化を必要とする。一般的に、多孔質化されうる物質としての上述された半導体物質、されなかった半導体物質、あるいはこのような物質の合金を含めた任意の結晶材料は、本発明の方法が適用される基板１１０を構成し得る。例えばシリコンに関しては、多孔質化は、５０年代以来既知の技術の実施から成る。この適用例が図２に与えられている。本発明に従う方法によって製造されるデバイス並びに本発明に従う方法が検討される用途に応じて、形成される多孔質層１２２の厚さおよびその特性は大きく異なる場合がある。特に、形成される細孔の大きさは、通常は１００ナノメートル〜数十マイクロメートルの厚さに対して、典型的には数ナノメートル（１０−９メートル）〜数マイクロメートル（１０−６メートル）の広い範囲において様々である。
【００２５】
シリコン基板は、一般的に（１００）配向された結晶から製造されていることを記しておく。ある種の用途には、例えば（１１１）、（１１０）、またはその他のような異なる結晶配向を有して製造されたシリコン基板を使用した方が有利である場合がある。図２において説明されている多孔質シリコン層の形成は、（１００）配向シリコンと同様の条件で行われる。唯一、多孔質化の速度が異なる可能性がある。
【００２６】
工程１３０は、多孔質層１２２上に、コンポーネントが製造される層１３２を形成することからなる。本発明は、その製品の生産が記載されたプロセスの利点を享受すると考えられるコンポーネントの種類についてなんら仮定するものではない。また、層１３２の全体は、例えば単結晶、多結晶、アモルファスといった様々な形態のシリコン、および、より一般的に、上記した全ての半導体材料および合金、を含む、様々な物質から成る複数の層を含むことができる。層１３２の全体は、誘電体として使用することができる、特にシリコン酸化物を含む酸化物、および、一般的に言えば、マイクロエレクトロニクス産業で通常使用される、真空化でデポジットしたアルミニウム、銅、金、または銀からなる金属層を含む全ての材料をさらに含むことができる。層１３２全体の形成は、基板上での物質の成長または堆積に用いられる一般的な方法によって得られる。
【００２７】
前述した、トランジスタタイプの活性素子を含んだ、撮像装置タイプのオプトエレクトロニクスデバイスおよび一般的な全ての高性能電子デバイスの例においては、層１３２は、多孔質層１２２上に単結晶層を直接エピタキシャル成長させることによって、有利に形成される。多孔質化された層が、形成された基板の結晶構造を保存するため、本発明の実施において、周知の全てのエピタキシャル成長のタイプを考慮することができる。
【００２８】
殆どの場合、シリコン‐オン‐シリコンのタイプのホモエピタキシーが行われる。上記で述べた全タイプの基板に対しても、ホモエピタキシーが可能である。例えば、ＳｉＧｅ基板の層上へのＳｉＧｅエピタキシー、またはＡｓＧａ層あるいは基板上へのＡｓＧａエピタキシーが挙げられる。より一般的には、有る物質Ｘのヘテロエピタキシーを、物質ＸおよびＹの結晶構造によりエピタキシャル成長が調和して行われるかぎりにおいて、多孔質化した基板Ｙ上において考慮することができる。例えば、（１００）配向シリコン基板上には、最大１％の炭素を固溶させたＳｉ（Ｃ）、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＡｓＧａ、並びにより一般的には、ＩＩＩ−Ｖ族半導体合金をエピタキシーすることができる。また、（１１１）配向或いは（１１０）配向シリコンの基板上に、シリコンと炭素との金属間化合物であるＳｉＣ薄膜をエピタキシーさせてもよい。
【００２９】
多孔質シリコン上に良質の単結晶シリコン層をエピタキシーできることが、特によく知られている。予め形成された多孔質シリコン構造を変更したくない場合、エピタキシーの条件は、固体シリコン上で従来用いられる条件と異なるものにしなければならない場合がある。特に、一旦多孔質シリコンが形成されると、いわゆる低温（７５０°Ｃ）でエピタキシーを行う前に、多孔質シリコンのモルフォロジーを安定化させるように、最初の真空下における熱処理を行うことができる。これは、例えば非特許文献２を参照することができる。
【００３０】
この典型的なオプトエレクトロニクスデバイスの製造、或いはトランジスタ型能動素子を含む高性能デバイスでは、デバイスの電子部分すべては、エピタキシャル単結晶層１３２内で、従来の方法により生産される。これは、例えば、技術背景についての章で記述した標準的な技術を用いたＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタより成る回路の形成、すなわち、酸化、フォトリソグラフィ、スキャッタリング、インプランテーション、金属堆積、インターコネクションの形成、等を含む。
【００３１】
基となる基板の第１面から製造されるべきであるデバイス部分の製造が完了した後、次工程１４０では、層１３２の移動を行い、基となる基板の薄化後に第２面から行われるデバイスの製造を完成させることを可能とするために、第２の基板１４２上に基となる基板を固定しなければならない。第２基板の固定は、回路が部分的または全面的に製造された基板をウェハレベルで積み重ねることができる、周知の技術・方法を用いて行われる。特に、低温での分子接合によって酸化物上に酸化物を接合する技術によって行うことができる。多孔質シリコンは、物理的特性に顕著な変化をもたらすことなく７５０°Ｃまでの温度に耐えることができる。また、分子接合は、この温度まで効果的に行われることができる。本固定のタイプは、予め保護層を形成し、基板１４４の表面前処理を必要とすることがある。本発明は、次の操作のための機械的支持を本質的に構成する役割を持つ第２の基板１４２の性質について、何ら仮定するものではない。
【００３２】
結果的に、２枚のウェハ基板のウェハレベルでのアセンブリ（組立て）１５０が形成され、この２枚のうちの第１の基板が基となる基板であって、薄化がされるべき基板である。便宜上、アセンブリ１５０の図は、上面が第１の基板の第２面を表すよう反転されており、薄化後、この第１基板の２番目の上面から、デバイスが製造される。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態において、薄化は少なくとも２つのステップで行われる：
‐第１ステップ１６０の間に、デバイスを含む層１３２および多孔質シリコン層１２２が  いかなる場合も影響を受けない状態で、シリコンの迅速な除去が行われる。例えば、シ  リコンの大部分は、機械的研磨によって、化学的に、またはこれら両方の手段を組み合  わせることによって除去することができる。化学的アタックは、水酸化テトラメチルア  ンモニウム（ＴＭＡＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、または水酸化ナトリウム（ＮａＯ  Ｈ）といった製品を使用して行うことができる。本第１工程は、基となるシリコンの一  部、多孔質シリコン層、および製造されたデバイスを含む層１６２を保存する。こうし  た迅速な除去の後においては、表面の状態１６４は、比較的劣悪である。
‐仕上げ工程と呼ばれる薄化の第２ステップは、製造するデバイスに適合する平面度およ  び表面状態１７２が得られるまで、化学的機械的研磨により表面状態を改善することか  ら成る。第２ステップ１７０は、多孔質シリコン層が、デバイスの製造に関与する場合  、または、多孔質シリコン層が完全に除去された際に基となる基板の第１面より製造さ  れたコンポーネントの部分を含む層１３２と多孔質シリコンとの間の界面が出現する場  合には、多孔質シリコンに遭遇したとたんに即刻停止できるように、追加的な薄化を正  確に検知しなければならないという点において、極めて重要である。多孔質層を完全に  除去しなくてはならない場合、多孔質層との２つの遷移面の検知、すなわち、多孔質層  への基板の遷移の時間的に最初の検知と、多孔質層の終わりの遷移の時間的に２番目の  検知とを活用することは有益である。例えば、薄化の仕上げの第１の段階は、最初の検  知までに与えられた研磨パラメータ（速度、化学活性度）をもって行われ、薄化の仕上  げの第２段階は第２検知までの別の研磨パラメータ（例えば、少し遅くなる、および／  または化学的アタックがない）を用いて行われる。最後に、第２検知後にはＣＭＰとい  った仕上げステップを、良質の表面状態を得るために行うことができる。多孔質シリコ  ン層の主要な役割は、検知を可能にすることである。図３で説明されているように、化  学機械的研磨の際には、様々なパラメータがモニタリングされ、これにより、多孔質シ  リコン１２２の始まりと終わりとを正確に検知し、よってプログラム制御された研磨の  停止を可能にする。従って、多孔質シリコン層は、完全に消え去るいわゆる「犠牲」層  であってもよく、または、製造されるデバイスの機能として、デバイス製造に関わって  もよく、この場合、研磨の停止は、多孔質シリコンを検知するとすぐであるか、その１  部のみを残すために追加的にプログラムされた時間の後である。
【００３４】
図２は、基となる基板の表面層１２２を、制御可能に多孔質化するために使用することができる周知な典型的手段である。
【００３５】
５０年代以降、多孔質シリコンは、単結晶シリコンから電気化学的に得られることが知られている。多孔質化は、フッ化水素酸（ＨＦ）の存在下での陽極溶解により得られる。図２に示されているのと同様のタイプの装置２００を、図１で述べられている方法の基板を構成するシリコンウェハそれぞれを処理するために、用いることができる。多孔質化されなければならない基板２１０の面２１２は、通常１％〜５０％、好ましくは５％〜３５％の濃度のフッ化水素酸水溶液２４０に接した状態で設置される。次いで、フッ化水素酸水溶液中に浸漬された陰極２３０と、多孔質化される基板のもう一方の面に電気接触している陽極２２０との間に、電位差或いは直流電流を印加する。水溶液中のフッ化水素酸の濃度、印加される電流値、並びに陽極酸化時間はとりわけ、求める多孔質層の特性を制御することを可能にするためのパラメータである。示されている装置より高性能の装置では、多孔質層の特徴を追加的に制御する手段を追加することによって、水溶液を照らすことを可能にしている。水溶液の照明の使用は、基本的には求められている多孔質半導体のタイプとその抵抗率とに依存する。
【００３６】
多孔質層生成に関わる全ての条件、つまり、用いる電解液（フッ化水素酸の濃度）、陽極と陰極との間を循環する電流値、印加電圧、照明の条件、および基板の様々な性質（Ｐ型、Ｎ型、ドーピングレベル）が、その適用の関数として、その値が数ナノメートル〜数マイクロメートルといった幅広い値に変化する場合のある小孔の形成の制御を可能にするように干渉する。
【００３７】
例えば、抵抗率が約数１０ミリオーム毎センチメートルであるＰ＋型の基板に対しては、多孔質化は酸性媒体中における基板の陽極酸化によって、他の処理を必要とすることなく、直接的に得ることができる。こうした物質の多孔質化のために使用される電流密度は、数ミリアンペア毎平方センチメートル〜数アンペア毎平方センチメートルまでの幅広い値を持ち得る。通常、酸濃度が高い程、著しい障害なく使用できる電流密度を高くすることができる。従って、上記されている値の範囲内において小孔の寸法および多孔率を変化させることができる。通常の多孔率は１０％〜９０％である。
【００３８】
例えば数オーム／センチメートルの抵抗率を有するＰ型半導体基板のような、さらに抵抗率の高い基板を使用する場合には、裏面の処理に電気抵抗の減少を考慮しなければならない。この処理は多孔質化工程に先立って行われ、この処理は、多孔質化のステップの前に、例えば、Ｐ型のドーパントの基板の裏面へのイオン注入によって行われる。
【００３９】
多孔質シリコンの作成に実施された条件、および上述された条件（酸性媒体の濃度、電流密度、光照射、基板のタイプ）の関数としての、得られた多孔質シリコンの形態的特徴（小孔の寸法、多孔率、並びに厚さ）は、多くの科学出版物に記述されており、活発な研究の対象とされている。これらの出版物によって当業者は、与えられたタイプの基板上に、製造するデバイスタイプに適した特徴を有した多孔質シリコン層を得るために実行されるべき条件を迅速に決定することが可能である。
【００４０】
図３は、多孔質シリコン層の出現を正確に検知するために、化学的機械的薄化ステップ中に実施される手段を記している。
【００４１】
ＣＭＰ（「Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ」）という略称によって示される化学的機械的研磨法は、基板の研磨、並びに基板上へ薄膜を成膜した後に得られるパターンの平坦化のため、マイクロエレクトロニクス分野において広範囲に亘って使用されている技術である。基板表面は、粘弾性の有る多孔質ポリウレタンから成る布地、或いはパッド上において摩擦力によって、研磨される。この布或いはパッドの特性（硬度、圧縮率、空孔の形状並びに寸法、およびパターンの形状並びに寸法）は、研磨される物質の性質、並びに得られる研磨の細かさに応じて適用される。基板の表面における物質は、パッド上での摩擦による機械的作用と、「スラリー」と呼ばれるナノメートル単位の懸濁粒子を含んだ水溶液による化学反応との組み合わせにより、除去される。考慮される用途によって化学溶液は異なり、この溶液は酸性または塩基性であってもよく、様々な種類並びに寸法の砥粒を含んでいてもよい。
【００４２】
化学的機械的研磨を行うために、シリコンウェハは図３に示されるタイプの装置３００内に配置される。シリコンウェハは研磨回転ヘッド３２０上に固定され、研磨面は下に向けられる。そして、上記した布地或いは研磨パッド３４０が固定された回転プレート３３０上に、全体が載置される。研磨ヘッドは、シリコンウェハ上に圧力３２５をかける。ヘッドとプレートとの間の押圧力および相対的速度が、物質除去の速度均一性との制御を可能にする。研磨液スラリーは、その流量を制御されながら、プレート上に継続的に供給される。研磨中、研磨液は継続的に更新され、研磨液内の懸濁砥粒は遠心分離効果によってプレート外部へ排出される。
【００４３】
本タイプの研磨機の一般的な使用範囲内においては、研磨条件は、この分野の科学コミュニティーにより入念に研究されてきた。特に、物質の除去速度は、除去速度を制御する全パラメータ、特に圧力、シリコンウェハの軌道相対速度、砥粒を含む水溶液の流量並びに組成、および室温の関数としてモデル化され、ほぼ確実に推定することができる。例えば、Ｄ．Ｐｅｙｒａｄｅ、他による非特許文献３を参照することができる。
【００４４】
しかしながら本発明は、研磨を停止するための除去速度の可能な限り正確な決定に依存するものではない。研磨停止の決定は、図２に記されているような第１の基板の表面に設けられた多孔質シリコン層の出現の検知に基づいて自動的に行われる。停止は、製造されるデバイスのタイプに応じた多孔質シリコン層の全てまたは一部分により、検知の始め、終わり、またはその間に、任意に起きることができる。
【００４５】
通常、化学的機械的研磨の領域内においては、２つの層の間の遷移における著しい変化を認知する全ての測定可能な物理的パラメータは検知手段として利用可能である。本発明はとりわけ、化学的機械的研磨工程中の多孔質シリコンの層の出現を検知するために、単独でまたは組み合わせて使用される以下の手段を考慮する。
‐パッド３４０上のウェハ３１０の摩擦は、基板の稠密なシリコンと多孔質のシリコンと  の間で異なる加熱を生じさせる。温度の測定を、稠密なシリコンと多孔質のシリコンと  の間の変化、変化、すなわち性質が異なる層間の遷移を検知するためにモニターするこ  とができる。  
‐研磨は、プレート３３０の一定速度の回転によって行われなければならない。この速度  を一定に保つためには、サーボ制御装置によってモーター３６０への供給電流を調整す  る。摩擦の増大に伴ってエンジントルクはより強くなければならず、エンジンの供給電  流は大きくなる。エンジン３６５の供給電流の読み取りは、基板の表面上の多孔質シリ  コンと基板の稠密なシリコンとの場合である、２つの層の粘度には大差があるため、２  つの層の間の遷移の検知を可能にする。
【００４６】
研磨の際の表面の光学特性は、接触した物質、すなわち本発明の場合は稠密シリコンと多孔質シリコン、に応じて大きく変化する。プレートおよびパッドを貫通して監視窓３７０を設置し、ウェハが監視窓上で研磨されるたびに、例えば、検知システムによって発光される光の反射及び吸収といった特性のいくつかを測定することができる光学的検知システム３７５の挿入が可能でなる。想定される用途に応じて、使用される波長範囲は、いわゆるＸ線（数１０ｎｍ）の波長から、赤外線（８００ｎｍ以上）の波長まで変化させることができる。ウェハの温度及びモーターの供給電流と同様に、これら光学パラメータを、高精度で層間の遷移を決定するために、監視することができる。
【００４７】
本発明の方法の記述の現段階では、多孔質層の出現を検知するために実施される方法がどのような方法であっても、検知信号（温度、及び／又は摩擦及び／又は光吸収）の強度もまた、基板１１０上に形成された多孔質層１２２の物理的特性に大いに依存する、ということが留意されるべきである。この目的で、エピタキシャル単結晶層が多孔質層上に形成される場合、本発明は、下層の多孔質層の当初の物理的特徴が実質的に影響されることなく、その検知に最適な状態を保つように、低温（７５０°Ｃ）でこの層を形成する方法を図１に記す。しかし、上記の検知方法は、単独で使用されようと、または組み合わせて使用されようと、単結晶層の形成により、検知信号を弱まらせるような多孔質層の物理的特性といった変化に適用するために十分な感度を備えている。特に、上記した温度よりも高い９００℃〜１１００℃の温度での層１３２のエピタキシャル成長を行うことも可能である。特に、固体シリコン上において、エピタキシーは９５０℃で実施することができる。もし、７５０℃以上の熱処理方法による多孔質層の変化の結果、多孔質ゾーンの検知信号が弱まったとしても、この信号は機械的研磨または化学的機械的研磨の正確な停止制御を行うためには十分検知可能である。
【００４８】
本発明は、薄化を停止するために層の遷移の検知を利用するという点で、大きな利点があることを記しておく。従来技術として、多孔質層と非多孔質層との間への化学アタックの選択性に作用する現在使用されている技術は、選択度が低下するという理由から高温では適用できなかった。
【００４９】
図４は上記の光学的検知方法を特に説明するものである。
【００５０】
多孔質シリコン層と基板の高密度シリコンとの光学吸収は顕著に異なる。こうした違いは、８００ｎｍから１μｍまで、そしてそれ以上、つまり赤色および赤外線までの広い波長域において作用することができる適切な光学検知システムによって、検知することができる。光学吸収の差異は、前述の広範囲の多孔質シリコンを通じて観察することができる。これら多孔質シリコンの特徴（空孔度、空孔の寸法）は、製造されるデバイスのタイプに応じて大幅に異なる可能性がある。
【００５１】
検知に関する補足的改良には、研磨されるタイプの層の光学検知を容易にように、研磨用液（スラリー）の中に特定の物質、特に「着色料」を添加する方法がある。着色料は、多孔質シリコン層中に拡散した際に、光学特性を変化させ、遷移の検知を改善する。
【００５２】
化学的機械的研磨溶液またはスラリーへの着色料（または顔料）の添加、並びに、より一般的には添加剤の導入の必要が生じた場合、添加剤は、スラリーへの水溶度を考慮に入れて選択するだけでなく、使用される光学検知システム、並びに光学検知システムの波長域に対するスラリー／添加剤混合物の反射および吸収特性をも考慮して選択しなければならない。また、添加剤は、研磨用液の基本的な特性を変化させないのみならず、関連する物質全てにも劣化を生じさせてはならない。より一般的には、化学研磨用液は、水性であって、酸性（ｐＨ≦７）またはアルカリ性（ｐＨ≧７）であることがほとんどである。数種の着色料（または顔料）は、水溶性である。この種の化合物の製造専門業者は、可視スペクトル全領域における着色料を提供している。
【００５３】
さらには、当業者が使用する光学システムの特性に応じて、適切な添加剤を選択できるように、多くの技術出版物が存在する。特に、物理化学的特性、即ち、着色された水溶液は、水溶液が発する光に対して補色となるスペクトル帯の光を吸収することを考慮する。その結果、検知器の波長が、例えば赤色または近赤外（波長約８００〜１０００ｎｍ）にある場合には、緑色着色料（波長約５５０ｎｍ）または青色の着色料（波長約４００ｎｍ）が最も適している。
【００５４】
曲線４００は、基板の稠密シリコンと多孔質層との間で観察可能な光学吸収における差異の一例を示しており、これら２つの物質の遷移４１０の非常に正確な検知を可能にする。縦座標に示される光学吸収は、ここではＬｕｘで測定される、反射光の強度に対する発光の強度の比である。
【００５５】
図５は、第１の基板の全表面に図１に記した方法の第１ステップ１２０中に形成された多孔質シリコンの層が、多孔質シリコンから成る複数のパターンの作成に似よって置換される、本発明の代替的な実施を記載している。
【００５６】
パターンの作成は、図２に示されているように、フッ化水素酸の存在下でのアノード溶解による多孔質化のステップの間に、第１の基板の表面上において、生成が望まれる全多孔質シリコンゾーンを継続層代わりに検知することを可能にする、その直後のステップを追加することによって行われる。
【００５７】
図１に示されている方法に関しては、出発点５１０は、単結晶シリコン基板である。
【００５８】
この基板上において、次のステップの間では、多孔質化される全ゾーン間の表面に対する多孔質化の工程中に、保護材の役割を担う物質の層５２２が堆積される。堆積された物質は、アノード溶解に耐えるものでなければならない。これは例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の場合である。堆積は現在マイクロエレクトロニクスで用いられる様々な方法、例えば、比較的低温での封入プラズマ気相成長閉塞したエンクロージャ内での、プラズマ形成によって、ガス相により比較的低温で行う方法がある。
【００５９】
次の工程は、シリコンの多孔質化が行われるゾーンのパターンを決定することができる、従来のフォトリソグラフィ操作である。このような操作は、樹脂層５３２の堆積５３０を含む。この堆積に続いて、例えばマスクを通じて樹脂層が選択的に隔離された後、エッチングされるべきパターン５４２の場所におけるレジストの溶解を含むフォトリソグラフィの操作５４０が行われる。次いで、パターン５５２により決定された場所において窒化シリコン層のエッチング５５０が行われ、その後、全てのレジストが除去される。
【００６０】
この段階５６０において、図１のステップ１２０中において記載されている条件と同様の条件で、図２に記載された手段を用いて、シリコンの多孔質化が行われる。この場合の違いは、窒化シリコンによって保護されていないゾーン５６２のみが、表面において多孔質化されることである。次のステップ５７０は、第１の基板の表面に多孔質シリコンのパターン５７２のみをのこしつつ窒化シリコンを除去することから成る。
【００６１】
この場合、第１の基板の表面に、多孔質シリコンの連続層の代わりに多孔質シリコンのパターンが存在することを除き、結果は図１のステップ１２０で得られたものと同様である。次いで、全ての他のステップ（１３０〜１７０）を、図１に記載されているように、同じ基板の両面からデバイスを製造するために、適用することができる。第１の基板の薄化のステップ１７０中の、研磨の自動停止という重要なステップは、多孔質シリコンのパターンによって被覆された表面が大きい限り、同様に行われる。
【００６２】
本発明に従う代替的な方法は、１枚の基板の両面からデバイスを製造するために考えられる実施のオプションを大幅に拡大する。特に、第２の薄化操作後に残された多孔質シリコンのパターンの存在は、明らかになるとともに、第１の表面上に形成されたコンポーネントに対して基板の第２の面に行われるコンポーネントの位置合わせのために使用することができる。
このように、本発明は、研磨操作の制御された停止のための内部の検知層としての多孔質ゾーンを少なくとも１層含む、シリコン層の使用を記述するものである。
【符号の説明】
【００６３】
１１０  基板
１２２  多孔質層
１４２  第２の基板
１５０  アセンブリ
１６０  第１ステップ
１７０  第２ステップ
２００  陽極溶解装置
２１０  基板
２２０  陽極
２３０  陰極
２４０  フッ化水素酸水溶液
３１０  ウェハ
３２０  研磨回転ヘッド
３３０  回転プレート
３４０  パッド
３７０  監視窓
３７５  光学的検知システム
４１０  遷移
５３２  樹脂層
５４０  フォトリソグラフィ工程
５４２  パターン
５７２  多孔質シリコンパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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