(57)【要約】【課題】改良された反応性イオンエッチング方法が提供される。【解決手段】少なくとも第１、第２のエッチングされた形体４２、４４を形成する、基板４６の反応性イオンエッチング方法が開示される。第１の形体４２が、第２の形体４４よりも大きいアスペクト比（深さ：幅）を有する。第１のエッチング段階において、前記第１の形体４２のみを所定の深さにエッチングするように基板４６がエッチングされる。その後、第２のエッチング段階において、前記第１および前記第２の形体４２、４４の両方をそれぞれの深さにエッチングするように基板４６がエッチングされる。マスク４０が、形体４２、４４に対して形状において対応する開口部を画定するように施され得る。第２の形体４４が製造される基板４６の領域は、第１のエッチング段階の間、第２のマスク材５０で選択的にマスクされる。次いで、第２のマスク材５０は、第２のエッチング段階の前に除去される。【選択図】図３Ｆ
2015023292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１および第２のエッチングされた形体を形成する、基板の反応性イオンエッチング方法であって、前記第１のエッチングされた形体が、前記第２のエッチングされた形体よりも大きいアスペクト比（深さ：幅）を有し、前記方法は、
第１のエッチング段階において、前記第１の形体のみを所定の深さにエッチングするように前記基板をエッチングするステップと、
その後、第２のエッチング段階において、前記第１および前記第２の形体の両方をそれぞれの深さにエッチングするように前記基板をエッチングするステップと、
を備えることを特徴とする、基板の反応性イオンエッチング方法。
【請求項２】
前記基板の表面にマスキング材料を施して、前記第１および第２の形体の形状に対応する第１および第２の開口部を画定することと、
前記第１のエッチング段階において、前記第１の開口部のみを介して前記基板を選択的にエッチングして、前記第１のエッチングされた形体を所定の深さにエッチングすることと、
その後、前記第２のエッチング段階において、両方の前記開口部を介して前記基板をエッチングして、前記第１および第２の形体の両方をそれぞれの深さにエッチングすることと、
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
それぞれの形体が、実質的に同じ深さにエッチングされることを特徴とする請求項１または請求項２記載の方法。
【請求項４】
それぞれの形体が、前記基板の深さ全域を貫いてエッチングされることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第１のエッチング段階が、前記第２の開口部を閉塞するステップを備え、その後、前記マスキングされた基板を反応性エッチングプロセスに露出させ、それによって、前記第１の開口部のみを介してエッチングが起こるようにすることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記閉塞するステップが、前記第２の開口部を被覆するために、さらなるマスキング材料を施すことを含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第１の段階のエッチングプロセスの後、および前記第２の段階のエッチングプロセスの前に、前記さらなるマスキング材料を前記第２の開口部から除去することを含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記さらなるマスキング材料が、前記エッチングプロセスに応じて、次第に薄くなり、次いで、前記第２の段階のエッチングが始まると、前記第２の開口部を露出することを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記反応性イオンエッチングプロセスが、交互に繰り返すエッチング段階とパッシベーション段階とを備える異方性の反応性イオンプロセスであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記第１および第２の形体が、前記基板に形成されたスロットであり、これが、隣接するフィンガー間の間隔が異なる状態で、隣接し、互いに組み合わされるフィンガーを画定することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記基板がＭＥＭＳセンサ用のウェハであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載された方法によってエッチングされた基板を備えることを特徴とするＭＥＭＳセンサ。
【請求項１３】
第１および第２の形体を内部にエッチングされた基板を備えるＭＥＭＳセンサであって、前記第１のエッチングされた形体が、前記第２のエッチングされた形体よりも大きいアスペクト比（深さ：幅）を有し、前記第２の形体のその頂部からその底部までの幅の変動の比が、０．０１５以下、例えば０．０１以下であることを特徴とするＭＥＭＳセンサ。
【請求項１４】
前記第１および第２の形体が、前記基板に形成されたスロットであり、これが、隣接するフィンガー間の間隔が異なる状態で、隣接し、互いに組み合わされるフィンガーを画定することを特徴とする請求項１３記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１５】
前記形体が前記基板を貫通して延在することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の方法またはＭＥＭＳセンサ。
【請求項１６】
前記基板が少なくとも９０μｍ、例えば１００μｍの深さを有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の方法またはＭＥＭＳセンサ。
【請求項１７】
前記より大きいアスペクト比の前記より小さいアスペクト比に対する比は、２．０および３．５の間、例えば２．２５から３．２５、例えば２．５から３．０、例えば２．６から２．７であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の方法またはＭＥＭＳセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、反応性イオンエッチングの方法に関し、特に、限定するものではないが、深掘り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）（ＤＲＩＥ）プロセスおよび同様のプロセスにおける改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）（ＭＥＭＳ）の分野では、シリコンおよびその他の基板の異方性エッチングは、通常「ボッシュプロセス（Ｂｏｓｃｈ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）」と呼ばれるＤＲＩＥ法を用いて実現され得る。このプロセスは、例えば米国特許第５，５０１，８９３号に説明されており、シリコンのプラズマエッチング段階（一般にＳＦ6を用いる）と、フルオロポリマー（一般にＣ4Ｆ8）を含むパッシベーション段階とを交互に繰り返すことを含む。パッシベーション段階の間に、フルオロポリマーは、試料の全表面に堆積される。エッチング段階の間に、イオンアシストプラズマエッチングが優先的に用いられて、フルオロポリマーを、その側壁に対する保護を維持したままで、エッチングされた形体の底部から除去する。次いで、形体の底部に露出されたシリコンがエッチングされ、所望の深さに到達するまでこのプロセスが繰り返され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５５０１８９３号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１２／０７６８３７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＤＲＩＥ特有の現象には、形成された形体における深さの幅に対する比として本明細書に定義されるアスペクト比にエッチング速度が反比例する、アスペクト比依存エッチング（Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ  Ｄｅｐｅｎｄａｎｔ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）（ＡＲＤＥ）と呼ばれる現象がある。このことは、ＲＩＥラグとして知られる観察結果の原因となり、これによれば、同時にエッチングされたより小さい形体は、より大きい形体よりも浅くなる。様々な形体の幾何形状をエッチストップ層までエッチングする場合、より幅広の形体をエッチングし過ぎることが当然起こり得るようになる。このことは、寸法の制御不能だけでなく、「フッティング（ｆｏｏｔｉｎｇ）」（またはノッチング（ｎｏｔｃｈｉｎｇ））などという影響の原因となる。
【０００５】
これは、加速度計などのＭＥＭＳセンサの製造において特に問題である。ＭＥＭＳ加速度計の例が、国際公開第２０１２／０７６８３７Ａ１号に開示されている。このデバイスでは、シリコンウェハが微細加工されて、複数のフィンガーを有する可動プルーフマスを提供する。この複数のフィンガーは、使用時に固定されるウェハの一部分のフィンガーと互いに組み合う。与えられた任意のプルーフマスフィンガーの一方の側面と、隣接する固定されたフィンガーとの間の間隙は、プルーフマスフィンガーの他方の側面と、その隣接する固定されたフィンガーとの間の間隙とは異なる。プルーフマスが動くと、プルーフマスフィンガーと固定されたフィンガーとの間の間隙が変化し、この結果、フィンガー間の静電容量が変化する。これが測定および処理されて、加速度を算出し得る。閉ループ系では、間隙の寸法の変動が、プルーフマスの動きに対抗する静電力を生じる。このような系では、より幅広の間隙の幅（例えば１５μｍ）の、より幅の狭い間隙の幅（例えば５μｍ）に対する比が大きいことが特に望ましい。既存のＤＲＩＥプロセスを用いて比較的大きい比をもたらし得るが、フィンガー間隔がより大きくなり、与えられた静電力を提供するためにデバイスをより大きくするという代償を伴う。デバイスをより小さく製作する場合、上に指摘したフッティング、ノッチングおよび寸法制御不能の問題が生じ得る。
【０００６】
ラグを補償するために現在なされている提案には、主として、圧力の値を下げることにより、エッチングおよびパッシベーションの段階およびパラメータを最適化することが含まれる。しかしながら、ＤＲＩＥラグを補償する現行の技術は、エッチング速度を犠牲にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
少なくとも第１および第２のエッチングされた形体を形成する、基板の反応性イオンエッチング方法であって、第１のエッチングされた形体が、第２のエッチングされた形体よりも大きいアスペクト比（深さ：幅）を有し、本方法が、
第１のエッチング段階において、第１の形体のみを所定の深さにエッチングするように前記基板をエッチングするステップと、
その後、第２のエッチング段階において、第１および前記第２の形体の両方をそれぞれの深さにエッチングするように基板をエッチングするステップと、
を備える方法が本明細書に開示される。
【０００８】
第１および第２のエッチングする段階の提供は、これによって選択された高アスペクト比形体が低アスペクト比形体に比べてより長い時間エッチングされるのであるが、ＲＩＥラグの減少につながり得る。
【０００９】
本方法は、基板の表面にマスキング材料を施して、第１および第２の形体の所望の形状に対応する第１および第２の開口部を画定するステップを備え得る。第１のエッチング段階は、第１の開口部のみを介して基板を選択的にエッチングして、第１のエッチングされた形体を所定の深さにエッチングするステップを備え得る。その後、第２のエッチング段階は、両方の開口部を介して基板をエッチングして、第１および第２の形体の両方をそれぞれの深さにエッチングするステップを備え得る。
【００１０】
それぞれの形体は、実質的に同じ深さ、または選択された異なる深さにエッチングされ得る。
【００１１】
マスキングが用いられる場合、第１のエッチング段階は、第２の開口部を閉塞する段階を含み得る。その後、基板を反応性エッチングプロセスに露出させ、第１のエッチング段階では第１の開口部のみを介してエッチングが起こるようにする。
【００１２】
閉塞する段階は、さらなるマスキング材料を施して、第２の開口部を被覆し、後に、第２の段階のエッチングプロセスの前に、さらなるマスキング材料を第２の開口部から除去するステップを備え得る。
【００１３】
一実施例では、さらなるマスキング材料は、第１の段階のエッチングプロセスにより実質的に影響され得ないように、基板材料に比べて高い選択性を有し得る。あるいは、別の実施例では、さらなるマスキング材料は、選択性が少なく、前記エッチングプロセスに影響を受けやすくして、次第に薄くなり、次いで、第２の段階のエッチングが始まると第２の開口部を露出するようにしてもよい。
【００１４】
上記の技術は、様々なエッチングプロセスにおいて用いられ得るが、交互に繰り返すエッチング段階とパッシベーション段階とを備える異方性の反応性イオンプロセスに特別な適用を有する。
【００１５】
本開示はまた、上記技術によりエッチングされた基板にまで及ぶ。
【００１６】
実施例では、より大きいアスペクト比のより小さいアスペクト比に対する比は、２．０および３．５の間、例えば２．２５から３．２５、例えば２．５から３．０、例えば２．６から２．７であり得る。このように、深さの等しい形体では、（一般にそうであるように）より幅広の形体と、より幅の狭い形体との相対幅は、これらの値を取る。
【００１７】
第２の形体のその頂部からその底部までの幅の変動の、基板の深さに対する比は、０．０１５以下、例えば０．０１以下であり得る。最小幅は通常は形体の頂部に、また最大幅は形体の底部にあり、幅は、頂部から底部へと通常は一様に大きくなる。したがって、例えば１００μｍの深さの基板では、頂部から底部までにかけての幅の最大差は、１．５μｍ未満（０．０１５の比に対応）、または１．０μｍ未満（０．０１０の比に対応）であり得る。当然ながら、より低い比、例えば０．００９以下、０．００８以下または０．００７以下も可能であり得る。
【００１８】
形体は、任意の所望の形状であってもよい。しかしながら、一般に、形体は、基板に形成されたスロット、より具体的には、真っ直ぐなスロットの形態である。
【００１９】
形体は、基板を貫通して、または、基板の中に所定の深さまで延在してもよい。
【００２０】
加えて、本技術は、任意のデバイスの製造に適用され得るが、加速度計などのＭＥＭＳセンサの製造に特別な適用を有する。
【００２１】
したがって本開示はまた、上記技術によって製造されるＭＥＭＳセンサを包含するように及ぶ。
【００２２】
センサは、上記プロセスによって形成され、隣接するフィンガー間に画定される間隙またはスロットを有する、複数の互いに組み合わされたフィンガーを備え得る。間隙の深さは同じであり得るが、間隙の幅は異なるものになって、それぞれの間隙のアスペクト比が異なるようにする。間隙の相対的なアスペクト比、および、より大きいアスペクト比の間隙における最大幅の最小幅に対する比のための上記範囲が適用され得る。一般に、間隙は基板を貫通して延在し、基板の深さは均一である。
【００２３】
したがって、大まかに、第１および第２の形体を内部にエッチングされた基板を備えるＭＥＭＳセンサであって、第１のエッチングされた形体が、第２のエッチングされた形体よりも大きいアスペクト比（深さ：幅）を有し、第２の形体のその頂部からその底部までの幅の変動の、基板の深さに対する比が、０．０１５以下、例えば０．０１以下であるＭＥＭＳセンサもまた、本明細書に開示される。
【００２４】
したがって、例えば１００μｍの深さの基板では、形体の幅の変動は、１．５μｍ未満、例えば１．０μｍ未満であり得る。幅は、頂部から底部にかけて概して一様に広がり得る。
【００２５】
より大きいアスペクト比のより小さいアスペクト比に対する比は、２．０および３．５の間、例えば２．２５から３．２５、例えば２．５から３．０、例えば２．６から２．７であり得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ＭＥＭＳ加速度計を示す図である。
【図２】開示されるプロセスからの利益を受け得る図１の加速度計の詳細を示す図である。
【図３Ａ】本開示によるＲＩＥプロセスの第１の実施例を説明するための連続的な図である。
【図３Ｂ】本開示によるＲＩＥプロセスの第１の実施例を説明するための連続的な図である。
【図３Ｃ】本開示によるＲＩＥプロセスの第１の実施例を説明するための連続的な図である。
【図３Ｄ】本開示によるＲＩＥプロセスの第１の実施例を説明するための連続的な図である。
【図３Ｅ】本開示によるＲＩＥプロセスの第１の実施例を説明するための連続的な図である。
【図３Ｆ】本開示によるＲＩＥプロセスの第１の実施例を説明するための連続的な図である。
【図４Ａ】本開示によるＲＩＥプロセスの第２の実施例を説明するための連続的な図である。
【図４Ｂ】本開示によるＲＩＥプロセスの第２の実施例を説明するための連続的な図である。
【図４Ｃ】本開示によるＲＩＥプロセスの第２の実施例を説明するための連続的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
ここで、添付の図面を参照しながら、単なる例として、本開示の一部の実施例を説明する。
【００２８】
上述のように、シリコンおよびその他の基板のエッチングは、通常「ボッシュプロセス」と呼ばれるＤＲＩＥ法を用いて実現され得る。このプロセスは、米国特許第５，５０１，８９３号に説明されている。一般的なプロセスでは、反応性イオンエッチングプロセスに耐える材料、例えばＳｉＯ2またはＳｉＮのマスクは、マスクが、基板にエッチングされる孔、トレンチなどの形体に対応する開口部のパターンを有する状態で、エッチングされる基板（一般にシリコン）に施される。マスクは、フォトリソグラフィ法によって施されてもよい。製造プロセスは、別個のエッチング段階と堆積段階とを交互に繰り返すステップを備える。エッチング段階は、プラズマと、例えば、六フッ化硫黄（ＳＦ6）などの適切な気体のエッチャントとを用いて実行される。
【００２９】
堆積段階の間に、例えばオクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）などのパッシベーションガスが用いられる。堆積段階の間に、フルオロポリマーは、露出された試料の全表面に堆積される。エッチング段階の間に、イオンアシストエッチングが優先的に用いられて、フルオロポリマーを、その側壁に対する保護を維持したままで、エッチングされた形体の底部から除去する。次いで、露出されたシリコンがエッチングされ、所望の深さになるまでエッチングおよび堆積の段階が繰り返され得る。本技術は、当技術分野で良く知られており、さらなる説明は不要である。
【００３０】
エッチング速度が形成された形体のアスペクト比に反比例することもまた良く知られている。この効果は、アスペクト比依存エッチング（ＡＲＤＥ）として知られる。このことは、より小さい形体がより大きい形体よりも浅く作製されるというＲＩＥラグとして知られる観察結果の原因となる。このことは、高アスペクト比形体の底部において、イオン衝撃およびガス輸送が著しく減少し、形体が深くなるにつれてエッチング速度を下落させるために起こる。ＤＲＩＥプロセスでは、各エッチング段階の開始時において、トレンチまたはその他の形体の底部のパッシベーション層は、イオン衝撃によって物理的にエッチングされる。しかしながら、トレンチが深くなるにつれて、衝突によって、これらのイオンがその経路から外れる可能性が高くなる。深い形体の底部に到達するイオンが少なくなると、パッシベーション層の除去が遅くなり、この結果、後のエッチング段階において、シリコンがエッチャントガスに露出される時間を減らしてしまう。さらに、幅の狭いトレンチではガス輸送が著しく減少する。エッチャントガスが、形体の底部に流れ込み、シリコンと反応し、反応からの廃棄物を除去することが非常に困難になる。
【００３１】
このことによる実際の影響は、形体の全幅を要求される深さまで（例えばエッチストップ層まで）到達させるために、最も大きい形体が、かなりの過剰なエッチングを受けることである。しかし、ここでの問題は、ストップ層に到達した時に、エッチャントガス内の反応性イオン（例えば、フッ素イオン）が、エッチフロントにおいてもはや消費されず（既にエッチフロントは存在しないため）、未反応のフッ素イオンが、側壁に入射する可能性のある状態で、トレンチから出ることである。このイオン角度分布の広がりの増加は、より小さい形体においてストップ層に到達する頃には、より幅広の構造の開口部は、側壁への大量のイオン衝撃を受けることになり、これが、堆積による被覆にピンホールを作製することを意味する。堆積部分におけるピンホールは、未反応のフッ素イオンが側壁を等方的に浸食し始める領域であり、トレンチの頂部に損傷を生じさせる。このことは、デバイスの計量および性能に影響し得るアンダーカットをもたらし得る。
【００３２】
上述のＤＲＩＥプロセスは、例えば加速度計のためのセンサなどのＭＥＭＳを製造するのに用いられ得る。図１および図２は、そうしたデバイスを示しているが、これは、単に例示のためであり、本開示の範囲を限定することを意図していない。
【００３３】
図１は、国際公開第２０１２／０７６８３７Ａ１号に説明されたタイプの加速度計を示す。加速度計１０は、支持部１２を備え、これに対してプルーフマス１４が一連の装着用脚部１６によって移動可能に装着される。プルーフマス１４、脚部１６および支持部１２は、互いに一体に形成され、また実質的に同一平面上にあり、ウェハ、例えばシリコンウェハのＤＲＩＥエッチングにより製作される。
【００３４】
プルーフマス１４は、一組の装着用脚部１６によって支持部１２に連結される第１の質量要素１８と、別の一組の装着用脚部１６によって支持部１２に連結される第２の質量要素２０とから作られる。横断支柱２２は、第１および第２の質量要素１８、２０を、使用時にこれらが一緒に一致して移動して、単一の質量として作用することを確実にするような方式で、相互に連結する。
【００３５】
図２に示されるように、第１の質量要素１８は、上方および下方の可動キャパシタフィンガーのグループ２４、２６を備え、各フィンガーが、装着用脚部１６に対して実質的に平行に延在し、そして、プルーフマス１４が支持部１２に対して移動し得る方向Ａに対して実質的に垂直に延在する。支持部１２は、上方および下方の固定されたキャパシタフィンガーのグループ２８、３０の第１の組に関係している。上方のグループ２８のフィンガーは、上方のグループ２４のフィンガーと、互いに組み合わされ、下方のグループ３０のフィンガーは、下方のグループ２６のフィンガーと、互いに組み合わされる。同様に、第２の質量要素２０には、支持部１２と関係する上方および下方の固定されたキャパシタフィンガーのグループ３６、３８の第２の組と互いに組み合わされる、上方および下方の可動キャパシタフィンガーのグループ３２、３４が提供される。第１および第２の上方のグループ２８、３６は、支持部１２の上部１２ａに関係し、第１および第２の下方のグループ３０、３８は、支持部１２の下部１２ｂに関係する。
【００３６】
図２において最も良く分かるように、各互いに組み合わされた組のグループのフィンガーは、等間隔ではない。各ケースにおいて、支持部１２と関係するグループ２８、３０、３６、３８のそれぞれの固定されたフィンガーは、プルーフマス１４がその中央のその静止位置を占める時に、横断支柱２２からより離れて隣接する可動フィンガーに対して位置するよりも、横断支柱２２の最も近くにある隣接する可動フィンガーの近くに位置する。つまり、シリコンウェハは、隣接する可動フィンガーおよび固定されたフィンガーの間の間隙が異なるようにエッチングされる。各間隙の深さが同じである場合、間隙のアスペクト比は異なる。
【００３７】
これらの構成要素が一体的に形成されるウェハは、一般に、一組のガラスまたはその他の適切な材料の基板の間に挟まれる。これらの基板は、エッチングされて、プルーフマス１４の動きが要求される領域に凹凸を提供する。一般に、シリコンウェハが、そのエッチングの前に、支持用として基板のうちの１つに取り付けられる。加速度計の一般的な構成のさらなる詳細は、国際公開第２０１２／０７６８３７Ａ１号から得られ得る。
【００３８】
フィンガー間の間隙のアスペクト比の比は、一般に、１：１．５から１：１．８であり得る。したがって、（同じ深さの）間隙の幅の比もまた、一般に、１：１．５から１：１．８であり得る。例えば寸法に関する目的のためにはこの比を高めることが望ましいが、ＤＲＩＥを用いてこれを達成しようとすると、上記のＤＲＩＥラグの問題が生じる。
【００３９】
以下に開示される方法では、高アスペクト比形体（例えば、より幅の狭い上述のフィンガー間の間隙）は、低アスペクト比形体（例えば、より幅広の上述のフィンガー間の間隙）よりも長くエッチングされる。本方法は、特別なマスキング段階を組み込んで、より幅の狭い形体がエッチングにおいて最初の「ヘッドスタート（ｈｅａｄ  ｓｔａｒｔ）」を切る間、より幅広の形体がエッチングプロセスに対して被覆かつ隔離された状態にしておく。ひとたびより幅の狭い形体が十分なヘッドスタートを切った、あるいは差をつけたならば、特別なマスクは除去され得、そして、両方の形体サイズとも、これら両方が要求される同じ深さもしくはそれぞれの深さに到達する、または同時に貫通するまでエッチングされ得る。
【００４０】
第１の実施例では、従来型のマスキングを施した上で、実質的に不活性の第２のマスク材料が、低アスペクト比（すなわち、より幅広の）形体を形成するように設計されたマスク領域を覆って施される。第２のマスク材料にこれらを閉塞させ、要求されるヘッドスタートが達成されるまで、高アスペクト比（すなわち、より幅の狭い）形体だけを基板上において交互に繰り返すエッチングおよび堆積の段階に対して露出させたままにする。次いで、第２のマスク材料が除去された後、両方の組の形体は一緒にエッチングされる。
【００４１】
第２の実施例では、低アスペクト比（すなわち、より幅広の）形体は、第２のマスク材料によって被覆され、これは、エッチングプロセスにより徐々にエッチングで取り去られるが、要求されるヘッドスタートが達成された後となるまで、エッチングプロセスに対する高アスペクト比（すなわち、より幅の狭い）形体の領域におけるウェハ基板の露出を遅らせる。このように、第２のマスク材料は、犠牲マスクを提供し、これは、犠牲材料が除去されるまで、下層の物質材料の露出を先延ばしにする。犠牲マスクの厚さは、犠牲材料の反応性／エッチング速度と、要求される遅延時間とを考慮して選択される。
【００４２】
したがって、ここで図３を参照すると、第１の実施例では、シリコンウェハ基板４６上にエッチングされた形体４２、４４（例えば、上述のフィンガー）のパターンを画定するマスク４０が、例えば、フォトリソグラフィにより基板表面に施される。実際、開口部４３、４５がマスク４０によって画定されて、基板４６の表面にアクセスできるようにする。シリコンウェハ基板４６は、支持用のベースウェハ４８上に取り付けられる。上述のように、ベースウェハは、所望に応じて、エッチングされた形体の動きを可能にするための領域において、凹凸を付けられてもよい。図示のシリコンウェハ基板４６は、均一な厚さ、例えば１００μｍであるが、可変厚さを有し得る。
【００４３】
図３Ｆを参照すると、形体４２のアスペクト比は、ｄ1：ｗ1であり、形体４４のアスペクト比は、ｄ2：ｗ2である。本ケースでは、ｄ1は、ｄ2と等しいが、これは、必ずしもそうである必要はない。ｄ1は、ｄ2よりも小さく、それによって、形体４２のアスペクト比は、形体４４より大きくなる。
【００４４】
形体４４は、形成された暁には低アスペクト比となるが、次いで、マスキング材料５０の第２の層によってマスクされる。これは、マスク４４のより幅広の開口部４５を閉塞または被覆するが、より幅の狭い開口部４３は閉塞または被覆しない（図３Ｂ）。適切な第２のマスキング材料は、フォトレジスト材料であり、これは、例えばスピンオンプロセスにより塗布され得る。当然のことながら、高および低アスペクト比への言及は、この適用においては相対的なものであり、高および低の間の閾値レベルは、例えば試行エッチングの経験的観察に基づいて選択され得る。
【００４５】
エッチングの第１の段階の間に、交互に繰り返すエッチングおよび堆積の段階が適用されて、幅の狭い形体４２が、要求されるヘッドスタート深さまでエッチングされるようにする。特定のプロセスのための要求される深さは、理論的なエッチング速度に基づいて経験的に決定され得る。ひとたび要求されるヘッドスタート深さに到達したならば（図３Ｃ）、第２のマスキング材料５０は、任意の適切なプロセスによって、例えば適切な溶剤によって、除去されて（図３Ｄ）、マスク４０のより幅広の開口部４５がもう一度露出されるようにし、より低アスペクト比のより幅広の形体４４のエッチングを可能にする。次いで、エッチングおよび交互になされる堆積の段階は、より幅広の形体がより速い速度でエッチングされる状態で（図３Ｅ）、第２のエッチング段階として、両方の形体が下層のベースウェハ４８に概ね同時に貫通するまで（図３Ｆ）継続される。第２のエッチング段階のためのエッチングプロセスのパラメータは、一般に、第１のエッチング段階のものと同じである。
【００４６】
ここで図４Ａから図４Ｃまでを参照すると、第２の実施例では、マスキング材料４０の第１の層は、これまで通り施されて、幅の狭い開口部および幅広開口部４３、４５を画定し、第２のマスキング材料５２が、幅広開口部４５を少なくとも部分的に閉塞または被覆するように施されて、開口部４５の下方の基板４６の表面が露出されないようにする。しかしながら、この実施例では、第２のマスク材料５２は、先の実施例と同様に、第１のエッチング段階の間に、幅の狭い形体４２だけが基板４６内へとエッチングされるように選択された材料および厚さの犠牲マスク材料である（図４Ｃ）。犠牲マスクは、標準的なフォトマスクポリマーであり得る。この第１の段階の間に、幅広形体４４を被覆するマスキング材料５２は、薄くなるまで、そして最終的に下層の基板を露出するまで（図３Ｃ）エッチングで取り去られ、その結果、したがって、両方の形体が前と同様にそれらの異なる速度でエッチングされ得、その結果、それらは、概ね同時にシリコンウェハ基板４６の底部を貫通する（または適切な深さに到達する）。第２のマスク材料５２の要求される厚さは、試験エッチングから経験的に決定され得、また、使用する材料およびエッチングパラメータに依存する。この実施例は、第１および第２のエッチング段階の間でプロセスを停止する必要をなくし、連続エッチングプロセスを利用できるようにする。
【００４７】
したがって、説明した方法の両方において、まず幅の狭い（高アスペクト比）形体を基板にエッチングすることによって、ＲＩＥラグの影響が低減または排除される。より幅広の（低アスペクト比）形体が製造される基板の領域はマスクされて、その形体の早期のエッチングを阻止する。マスクが除去された後、またはエッチングにより取り去られた後にのみ、より幅広の（低アスペクト比）形体のエッチングが開始される。
【００４８】
したがって、この技術を用いることにより、より低アスペクト比の形体の深さ方向の一様性を犠牲にすることなく、形体のアスペクト比の比を（例えば上述の数字まで）増大させ得る。
【００４９】
ＭＥＭＳセンサ、例えば上述の加速度計との関連では、説明された方法の使用により、センサの寸法を大きくすることなく、幅広の間隙の幅の狭い間隙に対する比較的高い比の寸法が達成され得る。こうして例えば、一定の厚さの基板が用いられる場合、より幅広のスロットは、一般に、より幅広のスロットにおいて実質的に一様な深さ方向プロファイルを依然として維持しながら、より幅の狭いスロットよりも３倍またはそれ以上で幅広に作られ得る。
【００５０】
特定の実施例では、１００μｍ深さの基板では、より幅の狭い間隙は、その頂部で約６μｍ幅であり、より幅広の間隙は、その頂部で約１６μｍ幅であり得る。したがって、アスペクト比の比は、この実施例では、２．６６である。
【００５１】
同じ実施例では、より幅の狭い間隙の幅の変動は、１μｍ未満であり得る。例えば、より幅の狭い間隙は、その頂部で６μｍ、その底部で７μｍであり得る。
【００５２】
本開示の目的のために形体のアスペクト比の確認に用いられる形体の幅は、形体の最小の幅であり、具体的には、形体の頂部での幅である。
【００５３】
当然のことながら、本方法はＭＥＭＳセンサの製造に関して上述してきたが、本開示は、その適用に限定されるものではなく、例えばその他のＭＥＭＳ構成要素の製造における用途に行き着くはずである。
【符号の説明】
【００５４】
１０…加速度計
１２…支持部
１２ａ、１２ｂ…支持部１２の上部および下部
１４…プルーフマス
１６…装着用脚部
１８、２０…第１および第２の質量要素
２２…横断支柱
２４、２６…上方および下方の可動キャパシタフィンガーのグループ
２８、３０…上方および下方の固定されたキャパシタフィンガーのグループ
３２、３４…上方および下方の可動キャパシタフィンガーのグループ
３６、３８…上方および下方の固定されたキャパシタフィンガーのグループ
４０…マスク
４３、４５…開口部
４２、４４…エッチングされた形体
４６…シリコンウェハ基板
４８…ベースウェハ
５０…第２のマスキング材料
５２…マスキング材料
【図１】
2015023292.tif 000003
【図２】
2015023292.tif 000004
【図３Ａ】
2015023292.tif 000005
【図３Ｂ】
2015023292.tif 000006
【図３Ｃ】
2015023292.tif 000007
【図３Ｄ】
2015023292.tif 000008
【図３Ｅ】
2015023292.tif 000009
【図３Ｆ】
2015023292.tif 000010
【図４Ａ】
2015023292.tif 000011
【図４Ｂ】
2015023292.tif 000012
【図４Ｃ】
2015023292.tif 000013