(57)【要約】  本発明は、有用な層（１）が最初に犠牲層（２）によって基板を構成する層（３）に接続される方法に関するものである。犠牲層（２）をエッチングする前に、犠牲層（２）に接触する層の少なくとも一方の層の表面（４、５）の少なくとも一部をドープする。犠牲層（２）をエッチングした後で、表面（４、５）を表面エッチングして、そのドープした部分の粗さを増大させる。ドープする前に、有用な層（１）の一部にマスク（９）を被着させて、表面（４、５）のドープする領域およびドープしない領域の輪郭を設定する。これらの領域の一方により、表面エッチング段階の後でストッパが構成される。
2007525330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有用な層（１）を分離する方法であって、前記有用な層（１）はまず、犠牲層（２）によって基板を形成する層（３）に取り付けられ、
前記犠牲層（２）を少なくとも部分的にエッチングすることと、
前記犠牲層（２）をエッチングする前に、前記犠牲層に接触する前記層（１、３）の少なくとも一方の層の表面（４、５）の少なくとも一部をドープすることと、
前記犠牲層（２）をエッチングした後で、前記表面（４、５）の前記ドープした部分の粗さを増大させるために前記表面（４、５）を表面エッチングする段階とを備える方法において、
ドープする前に、前記有用な層（１）の少なくとも所定の部分にマスクを被着させて、前記表面（４、５）の少なくとも１つのドープするゾーンおよび少なくとも１つのドープしないゾーンの輪郭を設定することを備え、前記表面エッチング段階の後で、前記ゾーンの１つはストッパを形成することを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記表面（４、５）は本質的に、所定のタイプのドープ元素を含み、同じタイプの元素をドープすることによってドープが実施され、前記ストッパは、前記ドープしていないゾーンによって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記表面（４、５）は本質的に、所定のタイプのドープ元素を含み、反対のタイプの元素をドープすることによってドープが実施され、前記ストッパは、前記ドープしたゾーンによって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記マスクは、フォトリソグラフィによって輪郭が設定されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記フォトリソグラフィの分解能は、約０．３マイクロメートルであることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ドープした後で、前記有用な層（１）の厚さを厚くするエピタキシ・ステップを備えることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
イオン注入によってドープが実施され、前記ドープ元素は、ホウ素、リン、およびヒ素を含む群から採用されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
表面エッチングは、Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７およびＨＦを含む水溶液によって実施されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記犠牲層（２）は、前記表面（４、５）の前記表面エッチング段階の前に完全にエッチングされることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ドープした後、前記表面（４、５）の前記表面エッチング段階の前に、前記犠牲層（２）を部分的にエッチングして、前記基板を形成する前記層（３）と前記有用な層（１）の間に少なくとも１つのスペーサ・ブロック（８）を残すことと、
前記表面（４、５）に少なくとも１つのストッパ（６、７）を形成するために、前記スペーサ・ブロックを使用して前記表面（４、５）を表面エッチングする段階と、
前記スペーサ・ブロック（８）を除去することと、
前記ストッパ（６、７）の表面の粗さを増大させるために、前記表面（４、５）をさらに表面エッチングする段階とを含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
固定手段によって基板に取り付けられた有用な懸架層（１）を含むコンポーネントであって、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法によって得られることを特徴とする、コンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最初に犠牲層によって基板を形成する層に取り付けられた有用な層を分離する方法に関する。この方法は、
犠牲層を少なくとも部分的にエッチングすることと、
犠牲層をエッチングする前に、犠牲層に接触する層の少なくとも一方の層の表面の少なくとも一部をドープすることと、
犠牲層をエッチングした後で、前記表面のドープした部分の粗さを増大させるためにこの表面を表面エッチングする段階とを含む。
【背景技術】
【０００２】
例えばアクチュエータまたは加速度計など、ある種の微小機械コンポーネントは、固定手段によって基板に取り付けられた有用な懸架層を備える。有用な層と基板の間隔は、１ミクロン未満の範囲であることがある。この場合、このコンポーネントは一般に、有用な層と基板の間隔を監視することができる犠牲層によって製作される。図１に示すように、有用な層１はまず、犠牲層２によって基板３を形成する層に取り付けられる。製作中に、犠牲層２は少なくとも部分的にエッチングされ、それによって懸架構造が得られる。
【０００３】
エッチングは一般に、液状化学物質手段によって実施され、その後でおそらくは洗浄される。エッチングおよび洗浄の後で、このコンポーネントは乾燥し、毛管力により、有用な層１が基板３に向かって引きつけられ、そのため、これらの対向する表面４と５がくっつくことがあり、そうなるとこのコンポーネントは使用できなくなる。例えば静電気力またはファンデルワールス力などの他の力によっても、表面４と５がくっつくことがある。
【０００４】
図２では、それぞれ表面４および５にしっかりと固定されたストッパ６および７によって表面４と５がくっつかないようにし、これら２つの表面４と５をある間隔で保つ。米国特許第５７５０４２０号の文献には、このような構造を製作する方法が記載されている。この方法では、有用な層１は、ストッパ６および７によって基板３からある間隔で保たれる。この方法は、犠牲層２を部分的にエッチングして、幅約１ミクロンのスペーサ・ブロック８を残すことと、次いで、有用な層１を部分的にエッチングしてストッパ６および７を形成することと、その後、エッチングしてスペーサ・ブロック８を取り除くこととを含む。このように、この方法は、３回のエッチング・ステップを必要とし、そのうち第１のエッチング・ステップは、習熟することが難しい。スペーサ・ブロック８の構造、その結果得られるストッパの構造は、側方の穴１１から伝播するエッチング前方部分（ｅｔｃｈｉｎｇ  ｆｒｏｎｔｓ）によって決まる。
【０００５】
Ｒ．Ｌ．Ａｌｌｅｙらによる論文「Ｔｈｅ  ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｒｅｌｅａｓｅ−ｅｔｃｈ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｏｎ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｓｔｉｃｔｉｏｎ」（Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ、５ｔｈ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ、１９９２年６月２２日、２０２〜２０７頁）には、エッチングによって微細構造を解放し得る方法が記載されており、表面粗さにより、表面間の分離を大きくし得ることが述べられている。最初に犠牲層によって濃くドープされた基板に取り付けられた懸架構造は、例えばフッ化水素酸を使用して犠牲層をエッチングすることによって解放される。この基板は、例えばＢ２Ｏ２を使用する方法によって、ｎ型にドープした材料またはｐ型にドープした材料で形成することができる。この懸架構造は、１０５０℃で１時間、窒素をドープしたポリシリコン層を含む。犠牲層をエッチングした後で、このｎ型にドープしたポリシリコンは、比較試験で使用するアモルファス材料よりもはるかに粗くなる。
【０００６】
米国特許第６００４８３２号の文献には、導電基板上に懸架された窒化物層を製作する方法が記載されている。まず、絶縁層上に窒化物層を被着させ、この絶縁層を少なくとも部分的にエッチングする。次いで、濃くドープした材料で形成された基板の表面を、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）を使用する化学的な手段によって粗くする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、既知の方法の欠点をなくすことであり、より詳細には、製作方法を簡略化するのと同時に、有用な層と基板がくっつかないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、この目的は、添付の特許請求の範囲によって、より詳細には、この方法が、ドープする前に、有用な層の少なくとも所定の部分にマスクを被着させて、前記表面の少なくとも１つのドープするゾーンおよび少なくとも１つのドープしないゾーンの輪郭を設定することを含み、表面エッチング段階の後で、前記ゾーンの１つがストッパを形成することによって達成される。
【０００９】
固定手段によって基板に取り付けられた有用な懸架層を備えるコンポーネントであって、本発明による方法によって得られることを特徴とするコンポーネントを実現することも本発明の目的である。
【００１０】
他の利点および特徴は、単に非限定的な例として提示され、かつ、添付の図面に示された本発明の特定の実施形態の以下の説明からより明確になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図３では、シリコンでできている有用な層１はまず、シリカでできている犠牲層２によってシリコン基板を形成する層３に取り付けられる。有用な層１を分離する方法の第１ステップは、図３に矢印で示すように、犠牲層２と接触して配置された有用な層１の底面４をドープすることである。ドープは、有用な層１を貫通して実施される。
【００１２】
ドープしたシリコン表面は、ドープしていないシリコン表面よりも迅速にエッチングされるという特性を有し、それに加えて、粗さがより大きくなる。そのため、犠牲層を完全にエッチングした後で、表面４の表面エッチング段階により、この表面のドープした部分の粗さが増大する（図８）。それによって、有用な層と、基板を形成する層の対向する表面間の粘着力を小さくすることができ、そのため、有用な層と基板をくっつかなくするか、少なくとも制限することができる。
【００１３】
図３に示す実施形態では、ドープする前に、有用な層１の上面の中央部分にマスク９を被着させる。こうすると、マスク９により、有用な層１の底面４のドープされないゾーンの輪郭が設定される。このドープされないゾーンは、ドープされたゾーンよりも迅速にエッチングされるので、表面エッチング段階後、このプロセスの終了時に、このドープされないゾーンはストッパ６を構成する（図８）。
【００１４】
図４に示すこの方法の第２ドープ・ステップでは、基板層３の上面５を部分的にドープすることができる。前と同様に、マスク９により、ドープされない中央ゾーンの輪郭を設定し得る。
【００１５】
好ましくは、これらのドープ・ステップはイオン注入によって実施し、ドープ元素は、ホウ素、リン、およびヒ素を含む群から採用する。これらのイオンのエネルギーにより材料に貫入する深さが決まり、そのため、有用な層１の底面４および基板を形成する層３の上面５を選択的にドープすることができる。例えば、ホウ素によって真性ドープ（ｐ型ドープ）された抵抗率が１Ωｃｍのシリコン表面を、エネルギーが４５ｋｅＶであり、ドーズ量が５×１０１５原子／ｃｍ２であるイオン注入によって、厚さ０．３μｍにわたってホウ素をドープし、それによって、有用な層１の底面４の厚さ０．３μｍについて１．５×１０−３Ωｃｍの抵抗率が得られる。０．２１μｍのシリコンの有用な層１および０．４μｍのシリカの犠牲層２を貫通して、同じタイプのシリコンに適用されるホウ素のイオン注入は、例えば、２４０ｋｅＶのエネルギー、および２×１０１４原子／ｃｍ２のドーズ量で実施され、それによって、基板を形成する層３の上面５の厚さ０．３μｍにわたって０．０１Ωｃｍの抵抗率が得られる。
【００１６】
ドープのドーズ量、エネルギー、および厚さは、貫通すべき厚さ、必要とされる粗さ、ドープしないシリコンと比べてドープするシリコンが必要とするエッチング選択性、およびエッチングすべき厚さに対して調節することができる。一方で、これらは、用いられるエッチング溶液およびエッチング時間によって決まる。ドープしたゾーンの抵抗率は一般に、ドープしていないゾーンの抵抗率の１０または１，０００倍であるが、この比は、用いられるドープおよびエッチング溶液のタイプに応じて、大きくすることも、小さくすることもできる。
【００１７】
さらに、ドープが薄すぎると、必要とされる粗さを得ることができず、ドープが過剰な場合には、材料のエッチングが速すぎ、そのため、エッチングおよび粗さの制御がより難しくなる。しかし、過剰ドープを利用して、ドープした部分を完全に除去することができる。
【００１８】
ドープ・ステップの効率を改善するために、好ましくは、最初の有用な層１（図３および図４）は、最終的に必要とされる有用な層（図５〜図８）よりも薄くする。そのため、ドープした後で、一般に最初の有用な層１の材料と同じ材料、すなわち典型的にはシリコンを使用する図５で示すエピタキシ・ステップによって、有用な層１の厚さを厚くすることができる。しかし、必ずしも同じタイプのドープを行う必要はない。これらの材料の抵抗率はそれぞれ、良好に制御されたドープ速度によって決まる。最終的な有用な層１の最終的な厚さは、典型的には約２０μｍであり、最初の有用な層の厚さは、例えば約０．３μｍとし得る。
【００１９】
図６では、有用な層１および基板層３のそれぞれの表面４および５を表面エッチングするための犠牲層２のエッチング溶液が首尾よく通過するように、エッチングによって有用な層１内で垂直開口１０を加工する。開口１０の幾何形状および配置により、有用な層の懸架部分の寸法を画定することができる。有用な層１は、図示しない固定手段によって懸架される。
【００２０】
図７に示すように、犠牲層２は典型的には、フッ化水素酸系の溶液によるエッチングによって除去する。表面エッチングは典型的には、カリウム溶液によって、好ましくは、Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７およびＨＦを含む水溶液、例えば「Ｓｅｃｃｏ」タイプの水溶液によって実施する。エッチングされる表面層の厚さは典型的には、数ナノメートル〜１マイクロメートルである。
【００２１】
図８に（尺度を極めて拡大して）示すように、有用な層１の底面４および基板層の上面５の表面エッチング段階により、ドープしたゾーンの粗さが増大する。ドープしていないゾーンが存在する場合には、それらは平坦なままであり、ドープしたゾーンよりも浅くエッチングされる。そのため、ドープしていないゾーンがストッパ６および７を形成し、これらのストッパは互いに対向して配置され、それによって、２つの対向する表面４と５がある間隔で保たれて、対向する表面４および５の粗さと相まって、表面４と５がくっつく危険性をさらに制限することができる。
【００２２】
一般に、有用な層１の底面４および基板を形成する層３の上面５は本質的に、所定のタイプのドープ元素を含み、すなわちＮ型またはＰ型にドープされている。図３および図４に示すドープは、同じタイプのドープ元素によって実施され、したがって、この方法の終了時に、ドープしていないゾーンにより、ストッパ６および７が形成される（図８）。代替実施形態では、反対のタイプのドープ元素によってドープを実施することができる。この場合、反対のタイプのドープ元素でドープしたゾーンでは、ドープしていないゾーンよりもエッチング速度が遅くなり、そのため、この方法の終了時に、ドープしたゾーンによってストッパが形成される。
【００２３】
図７に示す実施形態では、ドープした後、表面４および５の表面エッチングの前に、犠牲層全体を除去するが、特定の実施形態では、ドープした後、表面エッチング段階の前に、犠牲層２を部分的にしかエッチングせず、それによって、図２に示すように、基板を形成する層３と有用な層１の間に少なくとも１つのスペーサ・ブロック８が残る。米国特許第５７５０４２０号の文献の場合と同様に、ここでも表面４および５の表面エッチング段階で、マスクとしてスペーサ・ブロック８を使用して、表面４および５にストッパ６および７を形成する。同時に、この表面エッチング段階により、表面４および／または５のドープしていないゾーンの粗さが増大する。さらに、スペーサ・ブロック８を除去した後で、表面４および５の追加の表面エッチング段階を実施して、ストッパ６および／または７のドープした表面の粗さを増大させることができる。これにより、くっつく危険性を大きくすることなく、平坦なストッパよりも大きなサイズのストッパを形成することができる。こうすると、スペーサ・ブロック８を形成する犠牲層２の部分エッチングの制御がより簡単になる。表面が粗いので、米国特許第５７５０４２０号の文献に記載の場合よりも、スペーサ・ブロックの寸法の制御は重要ではない。
【００２４】
この方法は、数十ナノメートル〜数マイクロメートル、好ましくは約４００ナノメートルという厚さの特に薄いＳｉＯ２の犠牲層２に適用される。例えば、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）タイプの基板３に、特に適切である。特に、酸素注入による分離（ＳＩＭＯＸ）によって得られる好ましくは酸化物の厚さが４００ナノメートルである基板、またはＳｍａｒｔ−Ｃｕｔ法（登録商標）によって得られる好ましくは酸化物の厚さが１〜３マイクロメートルであるＵｎｉｂｏｎｄ（登録商標）タイプの基板に適切である。
【００２５】
本発明は、ここで提示された特定の実施形態に限定されるものではない。具体的には、対向する表面４および５の一方にドープするだけで、これらの表面がくっつかないようにするのに十分なことがある。ある種の使用条件では、例えば、垂直方向の加速度が大きい場合、またはこれら２つの表面の電位が大きく異なる場合など、両方の表面にドープすることが有用である。
【００２６】
さらに、これら２つの対向する表面４および５をドープする場合、これらの表面の一方を完全にドープし、他方の表面のドープを、例えばマスク９によって部分的にドープすることができる。実質的に平坦な粗い表面を、他方の表面上に配置された少なくとも１つのストッパに向かい合う状態で得ることも可能である。このようなコンポーネントは、例えば、第１ドープ・ステップの後でマスク９を除去することによって得ることができる。一般的なやり方では、異なるマスクを使用して異なるドープ・ステップを実施し得る。表面４および５上のストッパ６および７の数はいくつでもよく、これらのストッパはいかなるようにも配置し得る。
【００２７】
米国特許第５７５０４２０号の文献に記載の先行技術では、ストッパの配置は、犠牲層の部分エッチングの後に残るスペーサ・ブロックの配置、すなわちエッチング前方部分によって決まる配置によって決まる。この先行技術と異なり、本発明による方法のストッパの配置は、有用な層に被着されるマスクの配置によって制御される。そのため、例えば、リソグラフィによりマスクを形成することによって、ストッパ６および７の配置および形状を極めて精確に制御することが可能である。例えば、好ましくは約０．３マイクロメートルの分解能を有するフォトリソグラフィによって、マスク９の輪郭を設定する。フォトリソグラフィでは、表面４および／または５の面内に、横寸法が極めて精確な、例えば、横寸法が２μｍ±０．３μｍのストッパ６および７の輪郭を再現性よく設定することが可能である。ストッパ６および７の横寸法により、有用な層１と基板の対向する表面間の接触ゾーンが画定され、そのため、有用な層１と基板の間の接触力が決まる。このように、ストッパ６および７の横寸法を制御することにより、接触力を制御し得る。
【００２８】
さらに、表面４および／または５の面に直交するストッパ６および７の高さは、有用な層１とストッパ６および７との間の接触に大きな影響を及ぼさない。したがって、これらのストッパの横寸法を改変せずにそれらの高さを画定する表面４および５の表面エッチング時間は重要ではない。実際、ドープのコントラストのために、エッチングは極めて選択的である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】犠牲層をエッチングする前の、先行技術によるコンポーネントを示す図である。
【図２】犠牲層をエッチングした後の、先行技術によるコンポーネントを示す図である。
【図３】本発明による方法の特定の実施形態のドープ・ステップを示す図である。
【図４】本発明による方法の特定の実施形態のドープ・ステップを示す図である。
【図５】本発明による方法の特定の実施形態のエピタキシ・ステップを示す図である。
【図６】本発明による方法の特定の実施形態のエッチング・ステップを示す図である。
【図７】本発明による方法の特定の実施形態のエッチング・ステップを示す図である。
【図８】本発明による方法の特定の実施形態のエッチング・ステップを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  層
２  犠牲層
３  基板層
４  表面
５  上面
６、７  ストッパ
８  スペーサ・ブロック
９  マスク
１０  垂直開口
【図１】
2007525330.tif 000003
【図２】
2007525330.tif 000004
【図３】
2007525330.tif 000005
【図４】
2007525330.tif 000006
【図５】
2007525330.tif 000007
【図６】
2007525330.tif 000008
【図７】
2007525330.tif 000009
【図８】
2007525330.tif 000010
【国際調査報告】
2007525330.tif 000011
2007525330.tif 000012
2007525330.tif 000013
2007525330.tif 000014
2007525330.tif 000015
2007525330.tif 000016