(57)【要約】  本発明は、マイクロマシニング型の構成エレメントに関する。本発明によれば、伝導性の基板（１；１’，１７，１９）が設けられており；該基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）の上方に設けられた少なくとも１つの伝導性の層（９；９ａ）を備えた弾性的に変位可能なダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）が設けられており、伝導性の層（９；９ａ）が、基板（１；１’，１７，１９）に対して電気的に絶縁されており；媒体で充填された中空室（Ｈ；Ｈ’）が設けられており、該中空室（Ｈ；Ｈ’）が、基板（１；１’，１７，１９）とダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）との間に設けられており；該ダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）の下方で基板（１；１’，１７，１９）を通って延びる複数のパーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）が設けられており；該パーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）が、基板（１；１’，１７，１９）の裏面（Ｒ）から中空室（Ｈ；Ｈ’）への出入口を提供しており、これによって、媒体の、中空室（Ｈ；Ｈ’）内に位置する体積が、ダイヤフラム（Ｍ）の変位時に可変であることが提案されている。さらに、本発明は、相応の製作法に関する。
2008536697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロマシニング型の構成エレメントにおいて：
伝導性の基板（１；１’，１７，１９）が設けられており；
該基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）の上方に設けられた少なくとも１つの伝導性の層（９；９ａ）を備えた弾性的に変位可能なダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）が設けられており、伝導性の層（９；９ａ）が、基板（１；１’，１７，１９）に対して電気的に絶縁されており；
媒体で充填された中空室（Ｈ；Ｈ’）が設けられており、該中空室（Ｈ；Ｈ’）が、基板（１；１’，１７，１９）とダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）との間に設けられており；
該ダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）の下方で基板（１；１’，１７，１９）を通って延びる複数のパーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）が設けられており；
該パーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）が、基板（１；１’，１７，１９）の裏面（Ｒ）から中空室（Ｈ；Ｈ’）への出入口を提供しており、これによって、媒体の、中空室（Ｈ；Ｈ’）内に位置する体積が、ダイヤフラム（Ｍ）の変位時に可変である
ことを特徴とする、マイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項２】
ダイヤフラム（Ｍ）が、湾曲させられて基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）の上方に設けられている、請求項１記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項３】
ダイヤフラム（Ｍ’）が、平らに基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）の上方に設けられている、請求項１記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項４】
パーフォレーション開口（１５；１５’’）が、基板（１；１’，１７，１９）の裏面（Ｒ）でダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）の下方に設けられた空洞（Ｋ；Ｋ’）に通じている、請求項１から３までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項５】
ダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）が、ただ１つの伝導性の層（９）から成っている、請求項１から４までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項６】
ダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）が、上側の伝導性の層（９；９ａ）と、下側の第１の誘電性の層（７；７’）とから成っている、請求項１から５までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項７】
基板（１；１’，１７，１９）が、ウェーハ基板（１’）と、該ウェーハ基板（１’）に位置する第２の誘電性の層（１７）と、シリコン材料から成る、第２の誘電性の層（１７）に位置する層（１９）とを有しており、パーフォレーション開口（１５’’）が、第２の誘電性の層（１７）を通って延びており、該第２の誘電性の層（１７）が、ウェーハ基板（１’）と、シリコン材料から成る、第２の誘電性の層（１７）に位置する層（１９）とを電気的に互いに絶縁している、請求項１から６までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項８】
基板（１；１’，１７，１９）とダイヤフラム（Ｍ）との間で基板（１；１’，１７，１９）の表面に第３の誘電性の層（１ａ；１’ａ；１７’）が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項９】
第３の誘電性の層（１ａ；１’ａ）が、Ｇｅに対する拡散バリヤを成していて、たとえば酸化ケイ素から形成されている、請求項８記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項１０】
媒体がガスである、請求項１から９までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項１１】
マイクロマシニング型の構成エレメントのための製作法において、当該製作法が、以下のステップ：すなわち、
伝導性の基板（１；１’，１７，１９）を準備し；
該基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）の上方にまたは表面（Ｖ）内に犠牲層（５）のアイランド状の領域を設け；
犠牲層（５）の上方に少なくとも１つの伝導性の層（９；９ａ）を設け、この場合、該伝導性の層（９；９ａ）が、基板（１；１’，１７，１９）に対して電気的に絶縁されており；
基板（１；１’，１７，１９）を通って延びる、少なくとも犠牲層（５）のアイランド状の領域にまで延びる複数のパーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）を設け；
基板（１；１’，１７，１９）の裏面（Ｒ）からパーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）を通して第１のエッチングプロセスによって犠牲層（５）を除去し、これによって、基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）の上方に設けられた少なくとも伝導性の層（９；９ａ）を備えた弾性的に変位可能なダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）を露出させる中空室（Ｈ；Ｈ’）を提供する：
を有していることを特徴とする、マイクロマシニング型の構成エレメントのための製作法。
【請求項１２】
犠牲層（５）のアイランド状の領域を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）の上方に設け、これによって、ダイヤフラム（Ｍ）が、犠牲層（５）の除去後、湾曲させられて基板（１；１’，１７，１９）の所定の表面（Ｖ）の上方に設けられている、請求項１１記載の製作法。
【請求項１３】
犠牲層（５）のアイランド状の領域を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）内に設け、これによって、ダイヤフラム（Ｍ’）が、犠牲層（５）の除去後、平らに基板（１；１’，１７，１９）の所定の表面（Ｖ）の上方に設けられている、請求項１１記載の製作法。
【請求項１４】
犠牲層（５）のアイランド状の領域を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）内に以下のステップ：すなわち、
アイランド状の領域に相応のマスク開口（ＭＦ）を備えた誘電性のマスキング層（１７’）を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）に設け；
溝（Ｔ）を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）内にマスキング層（１７’）によってエッチングし；
犠牲層（５）のアイランド状の領域を溝（Ｔ）内にマスキング層（１７’）に対して選択的に析出する：
によって設ける、請求項１３記載の製作法。
【請求項１５】
犠牲層（５）のアイランド状の領域を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）内に以下のステップ：すなわち、
アイランド状の領域に相応のマスク開口（ＭＦ）を備えた誘電性のマスキング層（１７’）を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）に設け；
マスク開口（ＭＦ）内にゲルマニウムを注入し、これによって、Ｇｅドーピングされたアイランド状の領域をイオン注入によって形成する：
によって設ける、請求項１３記載の製作法。
【請求項１６】
ダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）の下方に空洞（Ｋ；Ｋ’）を設け、この場合、パーフォレーション開口（１５；１５’’）が、空洞（Ｋ；Ｋ’）に通じている、請求項１１から１５までのいずれか１項記載の製作法。
【請求項１７】
基板（１；１’，１７，１９）が、ウェーハ基板（１’）と、該ウェーハ基板（１’）に位置する第２の誘電性の層（１７）と、基板材料から成る、第２の誘電性の層（１７）に位置する層（１９）とを有しており、パーフォレーション開口（１５’’）を、第１のエッチングプロセス時に、誘電性の層（１７）に設けられたマスク開口（１５’）によって規定し、この場合、第２の誘電性の層（１７）が、ウェーハ基板（１’）と、基板材料から成る、第２の誘電性の層（１７）に位置する層（１９）とを電気的に互いに絶縁している、請求項１１から１６までのいずれか１項記載の製作法。
【請求項１８】
少なくとも１つの誘電性の層（７；７’）を犠牲層（５）の上方で伝導性の層（９；９ａ）の下方に設け、この場合、該伝導性の層（９；９ａ）が、基板（１；１’，１７，１９）に対して、誘電性の層（７；７’）によって電気的に絶縁されている、請求項１１から１７までのいずれか１項記載の製作法。
【請求項１９】
少なくとも１つの誘電性の層（７；７’）を第２のエッチングプロセスで基板（１；１’，１７，１９）の裏面（Ｒ）からパーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）を通して除去する、請求項１８記載の製作法。
【請求項２０】
基板（１；１’，１７，１９）とダイヤフラム（Ｍ）との間で基板（１；１’，１７，１９）の表面に第３の誘電性の層（１ａ；１’ａ）を設け、パーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）を第３のエッチングプロセスによって形成し、該第３のエッチングプロセスに対して、第３の誘電性の層（１ａ；１’ａ）が、エッチングストップを成している、請求項１１から１９までのいずれか１項記載の製作法。
【請求項２１】
第３の誘電性の層（１ａ；１’ａ）が、Ｇｅに対する拡散バリヤを成しており、第３の誘電性の層（１ａ；１’ａ）を、たとえば酸化ケイ素から形成する、請求項２０記載の製作法。
【請求項２２】
犠牲層（５）が、ＧｅまたはＳｉＧｅから成っており、犠牲層（５）を、グループＣｌＦ３、ＣｌＦ５、ＢｒＦ３、ＸｅＦ２、ＩＦ３またはＩＦ５から成るエッチングガスによって選択的にエッチングする、請求項１１から２１までのいずれか１項記載の製作法。
【請求項２３】
犠牲層（５）が、ＧｅまたはＳｉＧｅ、有利にはｘ＝０．１〜０．８、特に有利にはｘ＝０．２〜０．５を備えたＳｉ１−ｘＧｅｘから成っている、請求項１１から２２までのいずれか１項記載の製作法。
【請求項２４】
犠牲層（５）が、５０％未満のＧｅ含有量を備えたＳｉＧｅから成っており、犠牲層（５）をＣｌＦ３のエッチングガスによって選択的にエッチングする、請求項１１から２３までのいずれか１項記載の製作法。
【請求項２５】
誘電性の層（７；７’）をダイヤフラム（Ｍ）の下方で蒸気状のＨＦによるエッチングによって除去する、請求項２４記載の製作法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、マイクロマシニング型の構成エレメントに関する。
【０００２】
さらに、本発明は、マイクロマシニング型の構成エレメントのための製作法に関する。
【０００３】
原理的に、数多くの異なるマイクロマシニング型の構成エレメント、つまり、マイクロマシニング技術により製作された構成エレメントにも使用可能であるにもかかわらず、本発明ならびに本発明の根底にある問題を容量型のシリコンマイクロフォンもしくは容量型の圧力センサにつき説明する。
【０００４】
一般的に、マイクロフォンはコンシューマ・エレクトロニクス、たとえば携帯電話、Ｈｉｆｉ機器またはこれに類するものの分野でかつ徐々に自動車分野でも、たとえば発話入力のために、極端に高い個数（約１３〜１５億個／年）で要求される。エレクトレットベースのまたは圧電式、容量式または誘導式の信号変換を伴う精密機械的な構造体の形の従来優遇された解決手段のほかに、しばしば、シリコンベースの固体マイクロフォンが市場に受け入れられる。
【０００５】
しかし、このような形式の固体マイクロフォンのための従来既知の製作プロセスには相当手間がかかる。固体マイクロフォンの基本的な構造は、ウェーハ表面の片持ち式のダイヤフラムの下方にウェーハ裏面からパーフォレーションを提案する。この場合、このパーフォレーションは、１つには、ガス減衰メカニズムを提供する。もう１つには、パーフォレーションは、たとえばフリップチップ接続技術によるボードまたはハイブリッドへのフェイスダウン組付け時に、ウェーハ裏面からの音響放射の事例における音響透過も形成する。
【０００６】
さらに、開口は圧力補償を提供し、これによって、周辺大気圧の変化時にダイヤフラムがすでに予変位させられないようになっている。このダイヤフラムが音響によって変位させられると、ダイヤフラムの下方で、そこでダイヤフラム下面と対向プレート上面との間に位置するほぼ大気圧のガスの圧縮が生ぜしめられる。このことは、対向プレートの気孔を通るガス流れを結果的に招く。このガス流れは振動可能なシステムからエネルギを奪取し、したがって、相応の寸法設定時に、ダイヤフラム運動のガス減衰と、マイクロフォンのスペクトル特性線の均一な経過とを生ぜしめる。音響変換器としての機能と無関係に、このような形式の構成エレメントは常に相対圧センサも成している。すなわち、ダイヤフラム表面とダイヤフラム裏面との間の圧力差が、相応のダイヤフラム変位に繋がる。この場合、圧力センサでは、ダイヤフラムの下方のギャップ内のガス流体が一般的に二義的な役割しか果たしていない。すなわち、前述した構造のマイクロフォンは、圧力センサ構成エレメントを最終的に音響変換器にする機能的なガス流体、付加容積および補償開口によって拡張された相対圧センサである。
【０００７】
容量型のマイクロフォンでは、ダイヤフラムの下方の対向プレートもしくはバルクウェーハが、ダイヤフラムに対する電気的な対向電極として働く。すなわち、容量の変化が、ダイヤフラムと対向電極とから形成されたエアギャップコンデンサを介して適切な形式で検出され、ダイヤフラム変位ひいては吸収された音響レベルを示す電気的な信号に変換される。
【０００８】
本発明は、マイクロマシニング型の構成エレメントにおいて：伝導性の基板が設けられており；該基板の表面の上方に設けられた少なくとも１つの伝導性の層を備えた弾性的に変位可能なダイヤフラムが設けられており、伝導性の層が、基板に対して電気的に絶縁されており；媒体で充填された中空室が設けられており、該中空室が、基板とダイヤフラムとの間に設けられており；該ダイヤフラムの下方で基板を通って延びる複数のパーフォレーション開口が設けられており；該パーフォレーション開口が、基板の裏面から中空室への出入口を提供しており、これによって、媒体の、中空室内に位置する体積が、ダイヤフラムの変位時に可変であることによって特徴付けられる。
【０００９】
本発明のマイクロマシニング型の構成エレメントの有利な構成によれば、ダイヤフラムが、湾曲させられて基板の表面の上方に設けられている。
【００１０】
本発明のマイクロマシニング型の構成エレメントの有利な構成によれば、ダイヤフラムが、平らに基板の表面の上方に設けられている。
【００１１】
本発明のマイクロマシニング型の構成エレメントの有利な構成によれば、パーフォレーション開口が、基板の裏面でダイヤフラムの下方に設けられた空洞に通じている。
【００１２】
本発明のマイクロマシニング型の構成エレメントの有利な構成によれば、ダイヤフラムが、ただ１つの伝導性の層から成っている。
【００１３】
本発明のマイクロマシニング型の構成エレメントの有利な構成によれば、ダイヤフラムが、上側の伝導性の層と、下側の第１の誘電性の層とから成っている。
【００１４】
本発明のマイクロマシニング型の構成エレメントの有利な構成によれば、基板が、ウェーハ基板と、該ウェーハ基板に位置する第２の誘電性の層と、シリコン材料から成る、第２の誘電性の層に位置する層とを有しており、パーフォレーション開口が、第２の誘電性の層を通って延びており、該第２の誘電性の層が、ウェーハ基板と、シリコン材料から成る、第２の誘電性の層に位置する層とを電気的に互いに絶縁している。
【００１５】
本発明のマイクロマシニング型の構成エレメントの有利な構成によれば、基板とダイヤフラムとの間で基板の表面に第３の誘電性の層が設けられている。
【００１６】
本発明のマイクロマシニング型の構成エレメントの有利な構成によれば、第３の誘電性の層が、Ｇｅに対する拡散バリヤを成していて、たとえば酸化ケイ素から形成されている。
【００１７】
本発明のマイクロマシニング型の構成エレメントの有利な構成によれば、媒体がガスである。
【００１８】
さらに、本発明は、マイクロマシニング型の構成エレメントのための製作法において、当該製作法が、以下のステップ：すなわち、伝導性の基板を準備し；該基板の表面の上方にまたは表面内に犠牲層のアイランド状の領域を設け；犠牲層の上方に少なくとも１つの伝導性の層を設け、この場合、該伝導性の層が、基板に対して電気的に絶縁されており；基板を通って延びる、少なくとも犠牲層のアイランド状の領域にまで延びる複数のパーフォレーション開口を設け；基板の裏面からパーフォレーション開口を通して第１のエッチングプロセスによって犠牲層を除去し、これによって、基板の表面の上方に設けられた少なくとも伝導性の層を備えた弾性的に変位可能なダイヤフラムを露出させる中空室を提供する：を有していることによって特徴付けられる。
【００１９】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、犠牲層のアイランド状の領域を基板の表面の上方に設け、これによって、ダイヤフラムが、犠牲層の除去後、湾曲させられて基板の所定の表面の上方に設けられている。
【００２０】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、犠牲層のアイランド状の領域を基板の表面内に設け、これによって、ダイヤフラムが、犠牲層の除去後、平らに基板の所定の表面の上方に設けられている。
【００２１】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、犠牲層のアイランド状の領域を基板の表面内に以下のステップ：すなわち、アイランド状の領域に相応のマスク開口を備えた誘電性のマスキング層を基板の表面に設け；溝を基板の表面内にマスキング層によってエッチングし；犠牲層のアイランド状の領域を溝内にマスキング層に対して選択的に析出する：によって設ける。
【００２２】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、犠牲層のアイランド状の領域を基板の表面内に以下のステップ：すなわち、アイランド状の領域に相応のマスク開口を備えた誘電性のマスキング層を基板の表面に設け；マスク開口内にゲルマニウムを注入し、これによって、Ｇｅドーピングされたアイランド状の領域をイオン注入によって形成する：によって設ける。
【００２３】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、ダイヤフラムの下方に空洞を設け、この場合、パーフォレーション開口が、空洞に通じている。
【００２４】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、基板が、ウェーハ基板と、該ウェーハ基板に位置する第２の誘電性の層と、基板材料から成る、第２の誘電性の層に位置する層とを有しており、パーフォレーション開口を、第１のエッチングプロセス時に、誘電性の層に設けられたマスク開口によって規定し、この場合、第２の誘電性の層が、ウェーハ基板と、基板材料から成る、第２の誘電性の層に位置する層とを電気的に互いに絶縁している。
【００２５】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、少なくとも１つの誘電性の層を犠牲層の上方で伝導性の層の下方に設け、この場合、該伝導性の層が、基板に対して、誘電性の層によって電気的に絶縁されている。
【００２６】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、少なくとも１つの誘電性の層を第２のエッチングプロセスで基板の裏面からパーフォレーション開口を通して除去する。
【００２７】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、基板とダイヤフラムとの間で基板の表面に第３の誘電性の層を設け、パーフォレーション開口を第３のエッチングプロセスによって形成し、該第３のエッチングプロセスに対して、第３の誘電性の層が、エッチングストップを成している。
【００２８】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、第３の誘電性の層が、Ｇｅに対する拡散バリヤを成しており、第３の誘電性の層を、たとえば酸化ケイ素から形成する。
【００２９】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、犠牲層が、ＧｅまたはＳｉＧｅから成っており、犠牲層を、グループＣｌＦ３、ＣｌＦ５、ＢｒＦ３、ＸｅＦ２、ＩＦ３またはＩＦ５から成るエッチングガスによって選択的にエッチングする。
【００３０】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、犠牲層が、ＧｅまたはＳｉＧｅ、有利にはｘ＝０．１〜０．８、特に有利にはｘ＝０．２〜０．５を備えたＳｉ１−ｘＧｅｘから成っている。
【００３１】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、犠牲層が、５０％未満のＧｅ含有量を備えたＳｉＧｅから成っており、犠牲層をＣｌＦ３のエッチングガスによって選択的にエッチングする。
【００３２】
本発明の製作法の有利な実施態様によれば、誘電性の層をダイヤフラムの下方で蒸気状のＨＦによるエッチングによって除去する。
【００３３】
請求項１の特徴を備えた本発明によるマイクロマシニング型の構成エレメントもしくは請求項１１記載の製作法は、特に廉価に置き換えることができるマイクロマシニング型の構成エレメント、特に容量型のシリコンマイクロフォンを製作するための簡単なかつ確実なプロセスが提案されるという利点を有している。
【００３４】
本発明の根底にある思想は、ダイヤフラムの寸法設定、対向プレートの厚さ、パーフォレーション開口の直径および個数または具体的に使用される電気的な信号変換原理に関する前述したような構成エレメントの具体的な設計と無関係に、幾つかの基本的な方法ステップ：すなわち、
−ダイヤフラムの下方でのガス交換のためのもしくはダイヤフラムへの裏側からの音響放射のためのもしくは圧力補償開口としてのウェーハ裏面からのパーフォレーション、すなわち、エッチング、主として異方性のエッチングによるウェーハ裏面への開口の形成；
−容量式の検出の事例におけるダイヤフラムもしくはダイヤフラム自体への適切な評価手段の形成および電気的なコンタクティング；
−容量式の検出の事例における対向電極の形成および電気的なコンタクティング；
−ウェーハ表面への片持ち式のダイヤフラムの発生、すなわち、ダイヤフラムの形成およびダイヤフラムの露出もしくはサイドエッチングのための適切な犠牲層エッチング技術、有利には等方性の犠牲層エッチング技術の使用；
−場合によりソーイングによる個別化およびパッケージング：
が必要となることにある。
【００３５】
制御しにくいプロセスステップならびにエキゾチックなプロセスステップ、たとえば支持ウェーハへのウェーハの接着またはこれに類することは、本発明によれば、十分に回避される。プロセスのコア部分は、ウェーハ裏面からのトレンチエッチングと、これに続く、後期のダイヤフラムの下方の犠牲層エッチングである。この犠牲層エッチングは、基礎材料であるシリコンと、シリコンベースの誘電性の層とに対して極端に高い選択性を有している。この極めて高い選択性のおかげで、周辺のシリコンの別の防護手段なしに、犠牲層エッチング技術を実施することができることが達成される。この場合、既存のシリコン構造体または機能的な誘電性の層は侵食されない。これによって、全プロセスが再び著しく簡単になる。
【００３６】
本発明によるプロセス経過は無制限にＩＣプロセス相容性であり、これによって、信号変換および信号処理のための電気的な評価回路をウェーハ表面に組み込むことができる。そこでは、このことが、設けられたアプリケーションに基づき有利であるように思える。
【００３７】
つまり、ＨＦ蒸気エッチングを除く使用される全てのマイクロ構造化法が、同じくウェーハに既存の集積回路に対して基本的に完全に相容性である。選択的なＨＦ蒸気エッチングはウェーハ裏面から行われるので、たとえばウェーハ表面および／またはウェーハ裏面に対するＯリングシール部材によるＨＦ蒸気エッチング時の適切なウェーハ収容によって、プロセス技術的に媒体分離のためにウェーハ裏面／ウェーハ表面が働かされている場合、選択的なＨＦ蒸気エッチングはウェーハ表面の敏感な構造体に到達しない。この媒体分離を保証することができる技術的な解決手段は基本的に知られているかもしくはＨＦ蒸気エッチング技術および相応のエッチング装置に関する当業者に慣用である。
【００３８】
従属請求項には、本発明の各対象の有利な構成および実施態様が示してある。
【００３９】
ダイヤフラムは湾曲させられてまたは平らに基板の表面の上方に設けられている。ダイヤフラムによって形成された段角は、規定された状況下で、ダイヤフラムの応力状態における変化を発生させ得る。これによって、規定された使用事例において、たとえばダイヤフラム予変位が過度に大きくなり得る。
【００４０】
湾曲またはダイヤフラム予変位は、犠牲層が、構造化されていない基板に被着され、その後、構造化される場合に生ぜしめられる。ダイヤフラムの湾曲またはダイヤフラム予変位は、たとえば異方性のエッチング技術によって基板にまたは下側の電極として働く、基板に設けられた電極層に、犠牲層を沈下させることができる領域が設けられていることによって回避することができ、これによって、後続のプロセスで、その上方に位置するダイヤフラム層にもはや段が形成されない。これによって、ダイヤフラム懸架時の段角の問題が排除されており、ダイヤフラム層の後続の析出が、１つの平面でトポグラフィ形成なしに行われる。置換えのために、有利には、凹部が下側の電極に、特徴付けられたトポグラフィで全ウェーハにわたって、有利にはＳｉｘ−１Ｇｅｘの犠牲層の析出後に生ぜしめられることが回避されることが望ましい。この事例では、犠牲層析出後のＣＭＰステップによる平坦化が恐らく不可欠となる。これは、シリコンへのシリコン・ゲルマニウムもしくはゲルマニウムの選択的な成長プロセスによって回避することができるものの、これに対して、ＳｉＯ２には、Ｇｅ含有の材料の成長が生ぜしめられないようになっている。犠牲層の選択的な析出は、基板もしくは対向電極に設けられた凹部しかコーティングされず、誘電的にカバーされた周辺の領域が層成長を被らないという利点を招く。このためには、凹部の外部の多結晶シリコン領域が誘電性の層、たとえば酸化物層でカバーされる。有利には、マイクロフォンまたは圧力センサの製作のためのプロセスフローにおいて、元々すでに酸化物層が電気的な絶縁のために設けられている。多結晶シリコン対向電極もしくは基板に窪められた、酸化物でカバーされていない領域は、より良好な成長条件（開始媒体としてのシリコン）のため、シリコン・ゲルマニウムもしくは純粋なゲルマニウムでカバーされる。適切なプロセスガイド（析出温度、圧力）の場合、この選択的な成長プロセスの選択性を一層促進させることができる。これによって、ダイヤフラム懸架における段角の欠点ならびに高価な後処理ステップ、たとえば選択的な成長なしの犠牲層の沈下時のＣＭＰ（化学機械的なポリッシング）がこの観点により克服される。
【００４１】
有利な構成によれば、パーフォレーション開口が、基板の裏面でダイヤフラムの下方に設けられた空洞に通じている。
【００４２】
別の有利な構成によれば、ダイヤフラムがただ１つの伝導性の層から成っている。
【００４３】
別の有利な構成によれば、ダイヤフラムが上側の伝導性の層と下側の第１の誘電性の層とから成っている。
【００４４】
別の有利な構成によれば、基板が、ウェーハ基板と、このウェーハ基板に位置する第２の誘電性の層と、シリコン材料から成る、第２の誘電性の層に位置する層とを有しており、この場合、パーフォレーション開口が、第２の誘電性の層を通って延びており、この場合、この第２の誘電性の層が、ウェーハ基板と、シリコン材料から成る、第２の誘電性の層に位置する層とをパーフォレーション開口以外で電気的に互いに絶縁している。
【００４５】
別の有利な構成によれば、基板とダイヤフラムとの間で基板の表面に第３の誘電性の層が設けられている。この第３の誘電性の層は、有利には極めて薄膜の層（５００ｎｍ未満、特に有利には１００ｎｍ未満）として形成されていて、犠牲層材料、特にゲルマニウムの熱的な拡散に対する拡散遮蔽体として作用するようになっている。
【００４６】
別の有利な構成によれば、減衰する媒体がガスである。
【００４７】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００４８】
実施例の説明
図面には、同じ符号で同じ構成要素または同機能の構成要素が示してある。
【００４９】
図１Ａ〜図１Ｇには、本発明の第１の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの主要な製作ステップの概略的な横断面図が示してある。
【００５０】
図１Ａには、符号１でシリコンウェーハ基板が示してある。第１のプロセスステップでは、このシリコンウェーハ基板１において、ＳｉＧｅまたはＧｅ、有利にはｘ＝０．１〜０．８、特に有利にはｘ＝０．２〜０．５を備えたＳｉ１−ｘＧｅｘから成る犠牲層５がウェーハ表面Ｖに析出される。次いで、犠牲層５が後期のダイヤフラム領域で構造化され、これによって、１つのアイランドが形成されるかもしくは多数の構成エレメントに相応して多数のダイヤフラム領域で構造化され、これによって、多数のアイランドが形成される。犠牲層５の層厚さは、ほんの数μｍであってよく、後期のダイヤフラムと対向プレートとの間の後期のエアギャップを規定している。ダイヤフラムと対向プレートとは、マイクロフォンの容量評価時のコンデンサを形成している。
【００５１】
その後、図１Ｂによれば、誘電性の層７がウェーハ表面Ｖ上にかつアイランド状の犠牲層５の上方に析出されるかまたは熱酸化によって成長させられ、少なくとも犠牲層５のアイランド状の各領域が完全に張り覆われるように、誘電性の層７が構造化される。その後、この誘電性の層７に窓６が開放される。この窓６を通して、のちに、シリコンウェーハ基板１を適切な金属層によって電気的にコンタクティングすることができる。
【００５２】
誘電性の層７を窓６以外の至るところで放置することが可能であると同時に有利である。なぜならば、誘電性の層７が電気的な絶縁層とパッシベーション層とを成しているからである。この層には、のちに、たとえば金属製の導体路とコンタクティング部とを形成することができる。この導体路とコンタクティング部とは、その下方に位置するシリコンウェーハ基板１から絶縁されていなければならない。特に誘電性の層７は、絶縁されてシリコンウェーハ基板１に案内されることが望ましい適切な導体路を介したダイヤフラム領域のコンタクティング部と電気的な接続部との絶縁体として適している。
【００５３】
誘電性の層７のための材料として、有利には緊張させられた酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素も適している。層７は引張応力を有していることが望ましい。なぜならば、層７が、のちに、マイクロフォンダイヤフラムの一部も形成するようになっていて、ダイヤフラムの窪みもしくは凹みを回避するために、マイクロフォンダイヤフラムが可能な限り圧縮応力下にないことが望ましいからである。しかし、前述した欠点を甘受して、熱的に成長させられた（緊縮された）酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が使用されてもよい。このことは、熱酸化物による特に高価値の電気的な絶縁に関する利点を提供する。
【００５４】
次いで、図１Ｃに示したように、導電性の層９が全構造体の上方に析出され、後期のダイヤフラムの領域と、窓６における後期の電気的なコンタクトとを張り覆うように構造化される。導電性の層９は金属、たとえばＡｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕ、Ｗ、ＷＴｉ、ＷＴｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｎｉ／Ａｕ等によって形成されてもよいし、択一的には、金属ケイ化物、たとえばＷＳｉ、ＡｌＳｉ、ＰｔＳｉ等によって形成されてもよいし、択一的には、下側の多結晶シリコン層または多結晶シリコン・ゲルマニウム層と、その上方に位置する金属層、たとえばＡｌ、Ｗ、ＷＴｉ、Ａｕ、Ｐｔ、…との層順序によって形成されてもよい。導電性の層９として、多結晶シリコンまたは多結晶シリコン・ゲルマニウムから成る層を析出し、後期のダイヤフラムの領域だけが張り覆われるように構造化し、さらに、金属層を析出し、金属がもはや窓６のコンタクト領域にかつ、いわゆる「導体路」の形でしか残らないように構造化することも可能である。すなわち、後者の事例では、もはや誘電性の層７と、多結晶シリコンもしくは多結晶シリコン・ゲルマニウムから成る導電性の層９とからしか形成されない後期のダイヤフラムが設けられるようになっている。この場合、場合により、誘電性の層７が選択的に引き続きさらに、導電性の層９の、ダイヤフラムを形成する領域の下方で除去されてもよい。この場合、金属はもはや導体路とコンタクティング部との領域にしか存在し続けない。
【００５５】
ダイヤフラム上面だけでなく、導体路およびコンタクトの領域も形成する、金属から成る伝導性の層９を設けることは特に簡単であり、したがって、有利である。なぜならば、この層９は析出されさえすればよく、ただ１回のプロセスステップで構造化することができるからである。このことは、特に廉価でもある。後者の事例では、後期のダイヤフラムが、誘電性の層７と、その上方に位置する、金属から成る導電性の層９とから形成される。この場合、誘電性の層７は、前述したように、該当する金属が自体考慮して十分に良好な機械的な特性を有している事例では、最後に選択的にさらに、金属から成る導電性の層９の下方で除去されてもよい。半導体技術で使用される多くの金属化物（たとえばＡｌｕまたはＡｌｕ合金）は材料内在的なヒステリシス効果を有しているので、このような構成エレメントは、小信号使用事例、すなわち、僅かな機械的な変位下での作業状況のためにしか適していない。これによって、圧力センサとしての使用が除外される。この場合、構成部材は、マイクロフォンまたは音響変換器としてしか使用することができない。
【００５６】
さらに、誘電性の層７と伝導性の層９との層順序の上方にパッシベーション層（図示せず）を析出し、このパッシベーション層が窓６しか導電性の層９のコンタクティングのために開放しないように構造化することが可能である。パッシベーション層として、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４またはＳｉＣから成る析出された層が適している。この層は、酸化によるシリコン層と同様に、金属コンタクトに対する後期のワイヤボンディングもしくはフリップチップ接続技術を許容するために、プラズマエッチング法によって後期の金属コンタクトの領域で局所的に除去されてよい。金属として防食性の材料系、たとえばＡｕ、Ｐｔ、ＡｇまたはＷＴｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕ等が使用される場合には、パッシベーションが、後期の使用におけるマイクロフォンの安定性に対する欠点なしに省略されてもよい。ＡｌまたはＡｌ合金が金属化物として使用される場合には、チップ表面をポリマアンダフィル（Ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ）によって腐食性の周辺媒体に対して防護するために、フリップチップ組付け技術「フェイスダウン」が推奨される。
【００５７】
図１Ｄに示した次のプロセスステップでは、伝導性の層９が、後期のダイヤフラムの電気的な接続もしくは後期のダイヤフラムの形成のための領域９ａと、ウェーハ基板１の電気的な接続のための領域９ｂとに構造化される。この場合、２段階のトレンチエッチングプロセスをウェーハ裏面Ｒに提供するために、まず、第１の誘電性のマスキング層１１が、酸化ケイ素または酸窒化ケイ素から成る、いわゆる「硬質物質層」として被着され、後期の空洞Ｋがマイクロフォンダイヤフラムの下方に規定されるように、フォトリソグラフィにより構造化される。次いで、第１のマスキング層１１の上方に、厚膜のフォトレジストから成る別のマスキング層１２が被着され、後期のパーフォレーション孔１５が規定されるように構造化される。
【００５８】
図１Ｄには、裏側に被着された両マスキング層１１，１２を備えたプロセス状態が示してある。この場合、シリコンウェーハ基板１は、後期のパーフォレーション孔１５の領域で露出させられている。
【００５９】
次いで、図１Ｅによれば、たとえばドイツ連邦共和国特許第４２４１０４５号明細書に基づき公知であるような方法によって、パーフォレーション孔１５を、フォトレジストから成る厚膜のマスキング層１２によって、ある程度の深さまでシリコンウェーハ基板１にウェーハ裏面Ｒからエッチングすることが開始される。
【００６０】
したがって、パーフォレーション孔１５がある程度の突出部を第２のエッチングフロントに対して獲得する。この第２のエッチングフロントは、いま、フォトレジストから成るマスキング層１２の除去後、これにより規定された、硬質物質から成るマスキング層１１によって引き続きエッチングされる場合に生ぜしめられる。すなわち、広幅のエッチングフロントが、後期のマイクロフォンダイヤフラムの下方の空洞Ｋのジオメトリを規定する深さに延びている。この場合、この「主エッチングフロント」は、パーフォレーション孔１５を規定するエッチングフロントに先行する。このエッチング過程は、パーフォレーション孔１５が犠牲層５を通って誘電性の層７に向かってウェーハ表面Ｖで掘り進められ、誘電性の層７で最終的にストップするかもしくは近似的なエッチングストップを被るまで実施される。この状態は、図１Ｆに示してある。
【００６１】
いま、ダイヤフラムを露出させるために、プロセスガス、三フッ化塩素ＣｌＦ３または別のガス、たとえばＣｌＦ５、ＢｒＦ３、ＢｒＦ５、ＸｅＦ２またはＩＦ５もしくはＩＦ７によるウェーハ裏面Ｒからの１回のエッチングが行われる。この場合、たとえば５Ｐａ〜１０００Ｐａ、有利には１０Ｐａ〜１００Ｐａの圧力と、−３０℃〜＋４０℃、有利には−２０℃のウェーハ温度とが形成される。この条件下で、犠牲層５がダイヤフラムＭの下方でパーフォレーション孔１５によってウェーハ裏面Ｒから、シリコンと、シリコンベースの誘電性の層、たとえば酸化ケイ素または酸窒化ケイ素とに対して選択的にエッチングされる。この場合、犠牲層５のパッシベーションのために、さらに別の手段は要求されない。
【００６２】
Ｓｉに対するＳｉＧｅのエッチングの選択比は、層組成およびエッチングパラメータに関する記載したプロセス条件下で、一般的に４０００：１〜１００００：１であり、これによって、シリコンから成る機能的な構造部分または機能的な誘電体を著しくエッチングすることなしに、犠牲層５をダイヤフラムＭの下方でパーフォレーション孔１５を通して完全に除去することができる。
【００６３】
図１Ｇには、犠牲層エッチングの終了後の結果と、完全に処理されたウェーハ１とが示してある。このウェーハ１は、完全にサイドエッチングされた片持ち式のマイクロフォンダイヤフラムＭと、その下方に位置する、基板１とダイヤフラムＭとの間の中空室Ｈとを備えている。
【００６４】
犠牲層エッチングの終了後、完全に処理されたウェーハ１をそのウェーハ裏面Ｒで保護シート、いわゆる「ソーイングシート」に配置することができ、次いで、ソーイングによって個別化し、これによって、個別チップを形成することができる。この場合、ウェーハ裏面Ｒに設けられた保護シートは、水またはソーイングスラリが、裏面空洞内にかつダイヤフラムＭと、穿孔された対向プレートとの間のギャップ内にシリコンウェーハ基板１から侵入し得ることを阻止する。このことは、のちに、マイクロフォンの機能に損害を与える恐れがある。ソーイング、洗浄および乾燥の後、支持シートを拡張することができ、個別チップを、いま洗浄されかつ乾燥させられたシートから摘み取ることができ、たとえば個別のハウジング内にまたはボードに組み付けることができる。
【００６５】
アンダバンプメタライゼーション、はんだバンプの被着等によるウェーハ表面の接続パッドの相応の前処理を行って、個別チップをフリップチップ技術「フェイスダウン」によってボードまたはハイブリッドに組み付けることも可能である。この組付け技術は、敏感なダイヤフラムと、ウェーハ表面、特にウェーハ表面の金属とを周辺影響に対して防護する。音響放射は、この事例では、裏面からパーフォレーション孔１５を通して行われる。
【００６６】
図２Ａ〜図２Ｈには、本発明の第２の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの主要な製作ステップの概略的な横断面図が示してある。
【００６７】
本発明の第２の構成では、マイクロフォンダイヤフラムの下方の下側の対向プレートの臨界的な寸法設定、特に対向プレートの厚さおよびパーフォレーション開口の直径が、第１の構成のようなウェーハ裏面からの差エッチングを介して規定されず、この寸法設定のより正確な調整を可能にするウェーハ表面プロセスによって規定される。
【００６８】
図２Ａによれば、シリコンウェーハ基板１’において、たとえば酸化ケイ素から成る誘電性の層１７がウェーハ表面Ｖに析出されるかもしくは熱酸化により被着される。この誘電性の層１７には、後期の対向プレートに設けられる後期のパーフォレーション孔に相応のマスク開口１５’が、窓としてリソグラフィにより規定され、開放される。
【００６９】
図２Ｂに示した次のステップでは、多結晶シリコン層１９がウェーハ表面Ｖに全面にわたって析出される。この場合、特にＬＰＣＶＤ反応器内での開始多結晶シリコン層（図示せず）の被着後、この層がエピタキシャル成長反応器内で高い析出率で、たとえば１０〜３０μｍの所望の厚さに増加させられる。引き続き、エピタキシャル成長多結晶シリコン層１９の粗い表面を研削およびポリッシングによって平坦化することができ、引き続き、エピタキシャル成長多結晶シリコン層１９をドーピングすることができ、これによって、十分に導電性にすることができる。
【００７０】
引き続き、図２Ｃに相俟って、すでに上述した第１の構成に基づき公知である、ＳｉＧｅから成る犠牲層５がウェーハ表面Ｖに被着され、フォトリソグラフィとエッチングとによって、後期のダイヤフラムの領域で構造化され、これによって、アイランドが形成される。
【００７１】
図２Ｄに示した後続のプロセスステップでは、図１Ｂに類似して、誘電性の層７が全面にわたって析出され、窓６がリソグラフィにより誘電性の層７に構造化される。
【００７２】
その後、図２Ｅによれば、図１Ｃに類似して、導電性の層９が全構造体の上方に全面にわたって析出される。
【００７３】
層７，９に対する可能な材料および変化形は、第２の構成では、上述した第１の構成と正確に同じである。
【００７４】
図２Ｆに示した次のプロセスステップでは、伝導性の層９が、後期のダイヤフラムの電気的な接続もしくは後期のダイヤフラムの形成のための領域９ａと、ウェーハ基板１の電気的な接続のための領域９ｂとに構造化される、その後、引き続き、図２Ｆに相俟って、ウェーハ裏面Ｒにマスキング層１２’が析出される。このマスキング層１２’は、有利には、厚膜のレジストマスクである。このレジストマスク自体はフォトリソグラフィにより、空洞Ｋ’を後期のダイヤフラムの下方に規定するように構造化される。択一的には、たとえば酸化ケイ素の形の硬質物質層が使用されてもよい。この硬質物質層は、フォトレジストマスキングによって前構造化され、次いで、本来のトレンチマスクとして働く。
【００７５】
上述した第１の構成と異なり、第２の構成では、マスキング層１２’による一層の裏面マスキングしか必要とならない。なぜならば、空洞Ｋ’だけでなくパーフォレーション開口１５’’も形成するために、誘電性の層１７に予め規定されたマスク開口１５’に基づき、１段階のディープエッチングプロセスしか必要とならないからである。
【００７６】
その後、図２Ｇに相俟って、溝形成のための１段階のディープエッチングプロセスが行われる。この場合、空洞Ｋ’は面状にウェーハ裏面Ｒからウェーハ表面Ｖに向かって掘り進められる。前述したように、ディープエッチングプロセスは、たとえばドイツ連邦共和国特許第４２４１０４５号明細書に開示されているようなプラズマエッチング法であってよい。ディープエッチングプロセスは、シリコンウェーハ基板１’とエピタキシャル成長多結晶シリコン層１９との間に設けられた構造化された誘電性の層１７でマスク開口１５’を除いて面状にストップする。次いで、そこで、ディープエッチングプロセスがさらにエピタキシャル成長多結晶シリコン層１９内でウェーハ表面Ｖに向かって引き続き進行し、マスク開口１５’に続くパーフォレーション開口１５’’を形成する。
【００７７】
エッチングプロセスは、エピタキシャル成長多結晶シリコン層１９と犠牲層５との貫通エッチング後、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素もしくは窒化ケイ素から成る誘電性の層７でストップする。この層７は、図２Ｇに認めることができるように、後期のダイヤフラムＭの一部を形成している。
【００７８】
その後、図２Ｈに示した続くステップでは、ダイヤフラムＭを露出させて中空室Ｈを形成するために、すでに前述した等方性のエッチングによって再びウェーハ裏面Ｒから犠牲層５が高選択的に除去される。
【００７９】
第１の構成のように、導電性の層９がただ１つのダイヤフラムとして適している場合には、必要に応じて選択的にウェーハ裏面Ｒから誘電性の層７がダイヤフラムＭの領域で、たとえばＨＦ蒸気エッチングによって除去されてもよい。しかし、たいていの事例では、誘電性の層７を維持し、ダイヤフラムＭの構成要素として残しておくことが有利であると共に簡単である。これによって、ダイヤフラムＭにおける万が一の金属系もその下面から侵食的な周辺に対して防護されている。このことは、特にこのように形成されたシリコンマイクロフォンが、のちに、たとえばフリップチップテクノロジによって「フェイスダウン」でボードまたはハイブリッドに組み付けられ、その裏面から音響放射される場合に有利であると共に有効である。
【００８０】
その他の点では、個別化および組付けは、すでに上述した第１の構成に記載したように行われる。
【００８１】
図３Ａ〜図３Ｈには、本発明の第３の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの主要な製作ステップの概略的な横断面図が示してある。
【００８２】
以下に説明する第３の構成を理解するために、マイクロフォンが、厳密な意味での測定機器ではなく、ダイヤフラム特性と、ダイヤフラムの下方のガスばねと、ガス減衰とによって規定される特性を備えた音響変換器であることが留意される。この場合、パーセントの範囲内の測定エラー、すなわち、たとえば選択されたダイヤフラム材料の種類に基づく（たとえば感圧性のダイヤフラムの構成要素としての金属、たとえばアルミニウムまたはＡｌ合金の使用に基づく）ヒステリシスは二義的な役割しか果たしていない。なぜならば、特にマイクロフォンが、通常、小信号事例、すなわち、小さな機械的な変位の事例で運転されるからである。そこでは、ヒステリシスは著しい妨害効果に寄与しない。これに対して、圧力センサの場合は別である。圧力センサは測定器具であり、測定精度に課せられる要求が一般的に高い。圧力センサはその使用事例において小信号事例にも限定されておらず、より大きなダイヤフラム変位を忠実に電気的な信号に変換しなければならない。この場合、ヒステリシスを一般的に許容することはできない。この理由から、圧力センサにおける感圧性のダイヤフラムの構成要素として、ヒステリシスなしの材料、たとえば多結晶シリコンしか使用されてはならないのに対して、多くの金属、たとえばアルミニウムパッドおよびアルミニウム導体路がダイヤフラムの外部に、しかも、有利にはダイヤフラムから空間的に遠く離されて使用されてよい。当然ながら、マイクロフォンの場合でも、このような金属の使用を難なく目指すことができ、たとえば特に良好なマイクロフォンを製作するために、以下の説明の方向に進むことができる。
【００８３】
この要求には、図示の第３の構成が考慮される。この第３の構成は、相対圧センサまたは質的に特に高価値のマイクロフォンの製作を、上述したマイクロフォンプロセスから導き出して説明している。
【００８４】
第３の構成は、ダイヤフラム材料として、有利には、酸化ケイ素から成る誘電性の層７と、多結晶シリコンから成る伝導性の層９とのコンビネーションを使用している。１つの変化形では、誘電性の層７を除去することができ、これによって、多結晶シリコンから成る伝導性の層９しかダイヤフラム材料として残されない。
【００８５】
プロセス経過はその主要な特徴において、上述した第１の構成のプロセス経過に相当している。特に図３Ａ〜図３Ｃから明らかであるように、まず、犠牲層５がアイランド状のダイヤフラム領域に形成され、その後、酸化ケイ素から成る誘電性の層７が析出され、その後、多結晶シリコンから成る伝導性の層９が析出される。
【００８６】
これに続く図３Ｄに示したプロセスステップでは、まず、多結晶シリコンから成る伝導性の層９が構造化され、その後、露出させられた誘電性の層７が、シリコンウェーハ基板１への出入口を意図する窓６を形成するために構造化される。
【００８７】
図３Ｅに示したプロセスステップで初めて、別の伝導性の層が析出される。この層は、領域９’ａにおいて伝導性の層９にダイヤフラム領域の外部でコンタクティングしていて、領域９’ｂにおいてシリコンウェーハ基板１に窓６を通してコンタクティングしている。言い換えるならば、別の伝導性の層は完全にダイヤフラム領域から遠ざけられ、コンタクト領域でのみ領域９’ｂとして維持され続け、センサ素子のボンディングランドでのみ領域９’ａとして維持され続けるように構造化される。
【００８８】
ウェーハ裏面における図３Ｅに示したプロセスステップならびに図３Ｆおよび図３Ｇは、図１Ｅ、図１Ｆおよび図１Ｇに示したプロセスステップに相当している。
【００８９】
最後に、図３Ｈによれば、ＨＦエッチングステップでさらに誘電性の層７がダイヤフラム領域で除去され、これによって、伝導性の層９が、下方に位置する中空室を備えたダイヤフラムＭしか形成しない。
【００９０】
図４Ａ〜図４Ｉには、本発明の第４の構成によるマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの主要な製作ステップの概略的な横断面図が示してある。
【００９１】
第４の構成は、第１の構成に対する第３の構成の変更に類似した、第２の構成に対する変更である。
【００９２】
図４Ａ〜図４Ｃに示したプロセスステップは、図２Ａ〜図２Ｃに示したプロセスステップに相当している。
【００９３】
図４Ｄおよび図４Ｅに示したプロセスステップは、表面Ｖに関して、図３Ｂおよび図３Ｃに示したプロセスステップに相当している。
【００９４】
図４Ｆ、図４Ｇおよび図４Ｈに示したプロセスステップは、ウェーハ裏面Ｒに関して、図２Ｆ、図２Ｇおよび図２Ｈに示したプロセスステップに相当している。ウェーハ表面Ｖに関して、図４Ｆ、図４Ｇおよび図４Ｈに示したプロセスステップは、図３Ｄ、図３Ｅおよび図３Ｆに示したプロセスステップに相当している。
【００９５】
最後に、図４Ｉに示したプロセスステップでは、誘電性の層７がダイヤフラム領域もしくは中空室Ｈで、すでに図３Ｈに相俟って説明したように、ＨＦ蒸気エッチングステップによって除去される。
【００９６】
図５Ａ〜図５Ｈには、本発明の第５の構成によるマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの主要な製作ステップの概略的な横断面図が示してある。
【００９７】
図５もしくは図６に示した本発明の変化形の背景は、ウェーハへのＳｉＧｅ析出後にさらに高温ステップが設けられている事例において、ゲルマニウムに対する拡散バリヤをＳｉＧｅ犠牲層と下側のシリコン層またはエピタキシャル成長多結晶シリコン層との間に形成する必要性である。高温ステップは、たとえば酸化物層をシリコンまたはＳｉＧｅに成長させるために使用することができる。この熱酸化は９００℃を上回る温度、有利には１０００℃を上回る温度、たとえば１１００℃で進捗する。高温処理の別の事例は、マイクロマシニング型のダイヤフラム材料として使用されるＬＰＣＶＤ多結晶シリコンをその機械的な特性において変化させたい、特に改善したい、すなわち、たとえば規定された引張応力および低い応力勾配を生ぜしめたいかまたは材料を安定的にしたいかまたは、多結晶シリコンを極めて良導電性にするために、打ち込まれたドーピング物質だけを簡単に活性化させたい場合に付与される。たとえば、ＬＰＣＶＤ反応器内で予め析出された多結晶シリコンにおいて１０分〜１時間の期間にわたって１１００℃の熱処理によって、たとえば５０ＭＰａの規定された低い引張応力を生ぜしめることができるのと同時にドーピング物質を活性化させることができる。このことは、共にダイヤフラム材料としての機能に対して極めて有利であり、したがって、目標とされなければならない。このように高い温度では、ゲルマニウムが移動性になり、シリコンへの測定可能な拡散速度を有している。すなわち、Ｇｅ原子がシリコン内に、記載した期間の間に数μｍのストローク区間を移動し得る。このような高温処理の間、全ての事例において、Ｇｅが過度に高い濃度（％範囲）で、隣り合ったシリコンまたは隣接したシリコンに拡散侵入しないことが確保されなければならない。なぜならば、この相互拡散によって、シリコンがＳｉＧｅに変換される恐れがあり、その結果、後続の犠牲層エッチング時に、エッチング反応の選択比が失われていく恐れがあるからである。Ｇｅの拡散速度は、多結晶のシリコン層では特に大きい、すなわち、Ｇｅ含有の層が多結晶シリコンまたはエピタキシャル成長多結晶シリコンに隣接している場合には特に大きい。なぜならば、多結晶の材料が粒界を有しているからである。この粒界はそれに沿ったＧｅの特に迅速な拡散を可能にする。隣接した単結晶のシリコンへのＧｅ拡散は防護手段なしでも、記載したプロセス時間でほぼ無視し続けられるのに対して、多結晶のシリコンの粒界に沿ったＧｅ拡散は数倍だけ加速させられ、もはや無視することができない恐れがある。すなわち、下側のエピタキシャル成長多結晶シリコン層１９が設けられていて、高温処理を行いたい事例では、あらゆる状況下で、上方に析出されるＳｉＧｅ犠牲層に対する拡散バリヤが設けられなければならず、これによって、Ｇｅの厄介な拡散と多結晶のＳｉ材料における粒界拡散とが確実に抑圧される。このために、図５および図６の変化形では、別の誘電性の層１ａが働く。この層１ａは、たとえば薄膜の酸化ケイ素層として、たとえば５００ｎｍ未満の厚さ、有利には１００ｎｍ未満の厚さを備えて形成することができる。Ｇｅ拡散を高い温度でも確実に阻止するためには、ほんの数１０ｎｍの酸���ケイ素層ですでに十分である。
【００９８】
図５Ａによれば、前述した目的のために、まず、シリコンウェーハ基板１に酸化ケイ素層１ａが設けられ、しかも、熱酸化または相応の析出法によって設けられる。この薄膜の酸化物層は、特に引き続き被着されるＳｉＧｅ犠牲層に対する拡散バリヤ、特に高い温度の場合のＧｅ拡散ストップとして働く。これに続いて、犠牲層５が析出され、すでに前述した構成に相俟って詳しく説明したように構造化される。
【００９９】
引き続き、図５Ｂに相俟って、ここでは特にＳｉＯ２および／またはＳｉ３Ｎ４の形の誘電性の層７の析出が行われる。これによって、特に層システムにおける適切な応力状態の調整が可能になる。たとえば、極めて薄膜（１００ｎｍ）のＬＰＣＶＤ窒化物層（Ｓｉ３Ｎ４）は、後期のダイヤフラム全体を張力下におくために、十分に高い内在的な引張応力を有している。このことは、これにより平らなダイヤフラムの機能に対して特に有利である。極めて薄膜の下側の酸化物と、その上方に位置する窒化物とから成るコンビネーションも、十分に高い引張応力の形成の機能を満たしている。この場合、下側の酸化物は窒化物を、のちに犠牲層エッチング時に、有利には、ＣｌＦ３エッチングの反応生成物によるエッチング作用に対して防護する。この下側の酸化物または単に酸化物層は、熱的に酸化によってＳｉＧｅ犠牲層に成長させられてもよい。なぜならば、ＳｉＧｅ熱酸化の間ひいては高温処理の間、下方に位置するシリコン基板へのＧｅ原子の拡散が、拡散バリヤ１ａによって当然ながら有効に阻止されるからである。引き続き、図５Ｃに相俟って、誘電性の層７の上方に、多結晶シリコンから成る導電性の層９が析出され、図５Ｄから明らかであるように、１回のエッチングステップ、たとえば１回のプラズマエッチングステップで誘電性の層７と同時に構造化される。ここにも、低い温度（Ｔ〜６００℃）でのＬＰＣＶＤ反応器内での析出後の多結晶シリコン層９の高温処理によって、この多結晶シリコン層９を追補的にその機械的な特性において改善すると同時に所望の導電性を生ぜしめるための有利な選択が存在する。
【０１００】
引き続き、図５Ｅおよび図５Ｆに相俟って、まず、シリコンウェーハ基板１を露出させるために、窓６が酸化ケイ素層１ａに開放され、その後、別の導電性の層９’ａ，９’ｂが析出され、構造化される。この場合、この導電性の層は完全にダイヤフラム領域から遠ざけられ、もはやダイヤフラム領域の周辺にしか残されておらず、しかも、図５Ｆの左側には、伝導性の多結晶シリコン層９の接続のための領域９’ａでしか残されておらず、図５Ｆの右側には、シリコンウェーハ基板の接続のための領域９’ｂでしか残されていない。
【０１０１】
さらに、図５Ｆに示したように、ウェーハ裏面Ｒに、厚膜のフォトレジストから成るマスキング層１２’が被着され、このマスキング層１２’によって、すでに前述したプラズマエッチング法によるトレンチプロセスが実施される。この場合、ここでは、酸化物層１ａがエッチングストップとして作用する。これによって、オーバエッチングに対するある程度のプロセス安全性が可能になる。択一的には、この箇所で、図１Ｄ〜図１Ｆのプロセスステップに類似のプロセスステップ、すなわち、マイクロフォンとしての機能に対する空洞およびパーフォレーション開口を製作することができるようにするために、ウェーハ裏面での２段階のディープエッチングプロセスおよび２段階のエッチングマスキングが進められてもよい。
【０１０２】
次いで、図５Ｇに示したように、酸化物層が、犠牲層５を露出させるために、トレンチエッチングによって形成されたパーフォレーション開口１５’’’で開放される。酸化物層１ａの開放後、犠牲層５が、すでに前述したＧｌＦ３犠牲層エッチングによって選択的に除去される。この場合、ウェーハ表面Ｖが、有利には、予め被着されたレジスト層、たとえばフォトレジストまたはポリイミドまたは積層されたシートによって、フェイスダウン処理の間および場合により後期のソーイングプロセスステップおよび洗浄の間の損傷に対して防護される。誘電性の層７は、前述した構成と同様に除去されてもよいにもかかわらず、この構成では、ダイヤフラム領域に維持され続け、中空室Ｈの上方の二重層のダイヤフラムＭの構成要素を形成している。
【０１０３】
この構成に対する別の変化形および異なる構成として念のために付言しておくが、犠牲層５への誘電性の層７の析出と異なり、犠牲層５のケイ素・ゲルマニウムが熱酸化されてもよい。この場合に形成される酸化物は誘電体として働く。この変化形の利点は、この場合、誘電性の層７の析出および構造化を省略することができることである。このように形成された熱酸化物は、有利には、構造化された各ＳｉＧｅ領域にしかほぼ成長しない。これは、自動位置調整プロセスを成している。なぜならば、ＳｉＧｅがＳｉよりも著しく迅速に熱酸化するからである。その後、この熱酸化に続いて、全面にわたる多結晶シリコン層９の析出が行われるようになっている。この場合、熱的に成長させられた酸化物層が、やはり、のちに続く高温処理時の多結晶シリコン・ゲルマニウムと多結晶シリコンとの間の拡散バリヤとして働く。この場合、ケイ素・ゲルマニウム層における５０％よりも少ないゲルマニウム割合まで、ケイ素・ゲルマニウム層に熱的に成長させられた酸化物がゲルマニウムを含有していないことが特に有利である。なぜならば、酸化ゲルマニウムが、ＳｉによるＳｉＧｅ／ＳｉＯ２境界層のシリコン過剰によって常に減少させられるからである。この場合、純粋なＳｉＯ２が形成される。したがって、この条件下で、十分に酸化ゲルマニウムなしのままである酸化ケイ素が得られる。このことは、ゲルマニウム拡散の抑圧に関する利点をもたらす。
【０１０４】
図６Ａ〜図６Ｊには、本発明の第６の構成によるマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの主要な製作ステップの概略的な横断面図が示してある。また、高温処理の背景を前にして、ＳｉＧｅ犠牲層５と下側のエピタキシャル成長多結晶シリコン層１９との間に拡散バリヤ１’ａが設けられている。
【０１０５】
図６Ａ〜図６Ｊに示した構成は、第１の構成に対する前述した第５の構成の変更に類似した、第２の構成の変更である。図６Ａおよび図６Ｂに示したプロセスステップは、図２Ａおよび図２Ｂに示したプロセスステップに相当している。その後、図６Ｃに示したプロセスステップにおいて、エピタキシャル成長多結晶シリコン層１９への酸化物層１’ａの析出もしくは酸化被着が行われる。この酸化物層は、主として、続く高温プロセスステップの間のＳｉＧｅ犠牲層からエピタキシャル成長多結晶シリコン１９へのＧｅの拡散侵入およびエピタキシャル成長多結晶シリコン１９でのＳｉＧｅ犠牲層からのＧｅの迅速な拡散を抑圧するために、拡散バリヤとして働く。Ｇｅは高い温度で多結晶シリコンへの迅速な粒界拡散を示すので、この手段は、前述したように必要となる。引き続き、犠牲層５の析出および構造化が行われ、その後、図６Ｄによる誘電性の層７の析出と、この誘電性の層７の上方に位置する、図６Ｅによる多結晶シリコンから成る導電性の層９の析出とが行われる。
【０１０６】
図６Ｆには、誘電性の層７と伝導性の層９との同時の構造化が示してある。さらに、マスキング層１２’がウェーハ裏面Ｒにフォトレジストから形成される。
【０１０７】
図６Ｇによれば、エピタキシャル成長多結晶シリコン層１９の露出および続く電気的なコンタクティングのために、酸化ケイ素層１ａへの窓６の形成が行われる。
【０１０８】
引き続き、図６Ｈに相俟って、その後、トレンチエッチングプロセスが行われる。このトレンチエッチングプロセスは、空洞Ｋ’をダイヤフラム領域の下方に形成し、その後、誘電性の層１７の孔１５’を通って引き続きエピタキシャル成長多結晶シリコン層１９のパーフォレーション開口１５’’内に経過し、最終的に酸化ケイ素層１’ａでストップする。その後、前述した構成のように、図６Ｉによれば、露出させられた酸化ケイ素層１’ａがウェーハ裏面Ｒから開放され、その後、犠牲層５が、すでに前述したＣｌＦ３犠牲層エッチングプロセスによって、ダイヤフラムおよび中空室Ｈの露出のために除去される。この構成でも、誘電性の層７がダイヤフラム領域に維持されたままである。
【０１０９】
図７Ａ〜図７Ｌには、本発明の第７の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの主要な製作ステップの概略的な横断面図が示してある。
【０１１０】
図７Ａに相俟って、シリコンウェーハ基板１’では、たとえば酸化ケイ素から成る誘電性の層１７がウェーハ表面Ｖに析出されるかもしくは熱酸化により被着される。誘電性の層１７には、後期の対向プレートに設けられる後期のパーフォレーション孔に相応のマスク開口１５’が、窓としてリソグラフィにより規定され、開放される。
【０１１１】
引き続き、図７Ｂに相俟って、多結晶シリコン層１９がウェーハ表面Ｖに全面にわたって析出される。したがって、この方法段階まで、第７の構成は、上述した第２の構成に相当している。その後、多結晶シリコン層１９の析出に続いて、たとえば同じく酸化ケイ素から成るマスク層１７’が表面Ｖに析出され、窓ＭＦを後期のダイヤフラムの領域に有するように構造化される。ちなみに、酸化ケイ素から成るマスク層１７’は、のちに、最終構成部材に対する絶縁層としても働く。
【０１１２】
その後、図７Ｃに相俟って、多結晶シリコン層１９に溝状の凹部Ｔを形成するためのトレンチエッチングプロセスが行われる。このトレンチエッチングプロセス後、凹部Ｔには、ケイ素・ゲルマニウムもしくはゲルマニウムから成る犠牲層５が、周辺のマスク層１７’に対して選択的に析出される。このことは、図７Ｄに示したプロセス状態に通じる。このプロセス状態では、多結晶シリコン層１９に設けられた溝状の凹部ＴがＳｉＧｅもしくはＧｅによって再び充填されている。
【０１１３】
択一的には、後期のダイヤフラムの領域への窓ＭＦの開放後、注入マスクとしての酸化ケイ素から成るマスク層１７’を用いて、窓ＭＦでゲルマニウムによるイオン注入によって、Ｇｅドーピングされたアイランド状の領域が形成されてよい。
【０１１４】
引き続き、図７Ｅに相俟って、別の薄膜の酸化物層７’が表面に被着される（ＰＥＣＶＤもしくはＬＰＣＶＤ）かもしくは熱的に成長させられる。
【０１１５】
図７Ｆによれば、図２Ｅもしくは図１Ｃに類似して、多結晶シリコンから成る導電性の層９が全構造体の上方に全面にわたって析出される。多結晶シリコン層９の機械的な特性を調整するためには、この多結晶シリコン層９が引き続き熱処理されてよい。
【０１１６】
層７’，９に対する可能な材料および変化形は、上述した第１の構成もしくは第２の構成と正確に同じである。この場合、層７’は機能的に第１の構成もしくは第２の構成における層７に相当している。
【０１１７】
図７Ｇに示した後続のプロセスステップでは、まず、多結晶シリコンから成る伝導性の層９が構造化され、その後、露出させられた酸化物層７’，１７’が構造化され、これによって、多結晶シリコン層１９の形の対向電極への出入口を意図する窓６が形成される。このことは、最終的に、図７Ｈに示したプロセス状態に通じる。
【０１１８】
引き続き、図７Ｉに相俟って、伝導性の層が析出される。この層は、領域９’ａにおいて伝導性の層９にダイヤフラム領域の外部でコンタクティングしていて、領域９’ｂにおいてシリコンウェーハ基板１に窓６を通してコンタクティングしている。図７Ｉに示したプロセスステップでは、同じくウェーハ裏面Ｒにマスキング層１２’が被着される。このマスキング層１２’は、有利には、厚膜のレジストマスクである。このレジストマスクは、空洞Ｋが、後期のダイヤフラムの下方に位置するように構造化される。択一的には、マスキング層１２’に関して、すでに第２の構成に相俟って上述されている。
【０１１９】
その後、図７Ｊに示したように、溝形成のための１段階のディープエッチングプロセスが行われる。この場合、空洞Ｋ’が面状にウェーハ裏面Ｒからウェーハ表面Ｖに向かって掘り進められる。ディープエッチングプロセスは、シリコンウェーハ基板１’とエピタキシャル成長多結晶シリコン層１９との間の構造化された誘電性の層１７で面状にストップする。次いで、マスク開口１５’を除いて、ディープエッチングプロセスがさらにエピタキシャル成長多結晶シリコン層１９でウェーハ表面Ｖにまで引き続き進行し、所望の事例では、さらに、マスク開口１５’に続くパーフォレーション開口１５’’を形成するために、犠牲層５を通って進行する。エッチングプロセスは、犠牲層５の貫通エッチング後に誘電性の層７’でストップする。この層７’は後期のダイヤフラムの一部を形成している。したがって、図７Ｋに示したプロセス状態が達成される。
【０１２０】
その後、図７Ｌに示した続くプロセスステップでは、ウェーハ裏面ＲからのＣｌＦ３による前述した等方性のエッチングによって再び犠牲層５が高選択的に除去され、これによって、ダイヤフラムＭ’と中空室Ｈ’とが形成される。このように製作されたダイヤフラムＭ’はもはや段角を有していない。このことは、ダイヤフラムの応力状態に有利な影響を与える。
【０１２１】
上述した第２の構成と異なり、図示の構成では、酸化物層１７；７’，１７’の、空洞Ｋ’と中空室Ｈ’とに残された酸化物が、付加的な酸化物エッチングステップ、たとえばＨＦ蒸気によって除去される。これによって、両電極の機械的な応力状態に同じく有利な影響を与えることができる。
【０１２２】
本発明を有利な実施例につき前述したにもかかわらず、本発明は、この有利な実施例に限定されるものではなく、多種多様な形式で変更可能である。
【０１２３】
特に個々のプロセスステップは、本発明の対象から逸脱することなしに、その順序において互いに入れ換えられてもよい。したがって、たとえばウェーハ裏面処理がウェーハ表面処理前に行われてよいかまたは自体終了されてよいかまたはウェーハ表面処理が最初に行われてよいかまたは自体終了されてよく、その後、ウェーハ裏面処理が行われてよい。しかし、ウェーハ表面とウェーハ裏面とにおける個々の方法ステップが互いに全プロセス経過において順次交換されてもよい。すなわち、まず、ウェーハ表面が処理され、その後、再びウェーハ裏面等が処理され、しかも、その都度１回またはそれ以上の回数のステップを介して処理される。上述したプロセスフローは多くの観点で有利であると見なすことができるものの、本発明の意味での唯一可能なプロセス経過ではない。特に種々異なる構成のプロセスパートもしくは構造部分が互いに入れ換えられてよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１Ａ】本発明の第１の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第１の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第２の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図１Ｃ】本発明の第１の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第３の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図１Ｄ】本発明の第１の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第４の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図１Ｅ】本発明の第１の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第５の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図１Ｆ】本発明の第１の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第６の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図１Ｇ】本発明の第１の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第７の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図２Ａ】本発明の第２の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第１の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図２Ｂ】本発明の第２の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第２の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図２Ｃ】本発明の第２の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第３の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図２Ｄ】本発明の第２の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第４の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図２Ｅ】本発明の第２の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第５の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図２Ｆ】本発明の第２の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第６の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図２Ｇ】本発明の第２の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第７の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図２Ｈ】本発明の第２の構成による容量型のマイクロフォンの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第８の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図３Ａ】本発明の第３の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第１の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第３の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第２の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図３Ｃ】本発明の第３の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第３の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図３Ｄ】本発明の第３の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第４の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図３Ｅ】本発明の第３の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第５の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図３Ｆ】本発明の第３の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第６の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図３Ｇ】本発明の第３の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第７の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図３Ｈ】本発明の第３の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第８の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図４Ａ】本発明の第４の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第１の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第４の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第２の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図４Ｃ】本発明の第４の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第３の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図４Ｄ】本発明の第４の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第４の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図４Ｅ】本発明の第４の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第５の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図４Ｆ】本発明の第４の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第６の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図４Ｇ】本発明の第４の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第７の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図４Ｈ】本発明の第４の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第８の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図４Ｉ】本発明の第４の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第９の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図５Ａ】本発明の第５の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第１の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図５Ｂ】本発明の第５の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第２の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図５Ｃ】本発明の第５の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第３の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図５Ｄ】本発明の第５の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第４の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図５Ｅ】本発明の第５の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第５の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図５Ｆ】本発明の第５の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第６の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図５Ｇ】本発明の第５の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第７の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図５Ｈ】本発明の第５の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第８の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図６Ａ】本発明の第６の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第１の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図６Ｂ】本発明の第６の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第２の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図６Ｃ】本発明の第６の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第３の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図６Ｄ】本発明の第６の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第４の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図６Ｅ】本発明の第６の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第５の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図６Ｆ】本発明の第６の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第６の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図６Ｇ】本発明の第６の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第７の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図６Ｆ】本発明の第６の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第８の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図６Ｉ】本発明の第６の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第９の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図６Ｊ】本発明の第６の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第１０の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図７Ａ】本発明の第７の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第１の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図７Ｂ】本発明の第７の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第２の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図７Ｃ】本発明の第７の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第３の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図７Ｄ】本発明の第７の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第４の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図７Ｅ】本発明の第７の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第５の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図７Ｆ】本発明の第７の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第６の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図７Ｇ】本発明の第７の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第７の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図７Ｈ】本発明の第７の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第８の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図７Ｉ】本発明の第７の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第９の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図７Ｊ】本発明の第７の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第１０の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図７Ｋ】本発明の第７の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第１１の製作ステップの概略的な横断面図である。
【図７Ｌ】本発明の第７の構成による容量型のマイクロフォンまたは圧力センサの形のマイクロマシニング型の構成エレメントの第１２の製作ステップの概略的な横断面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１  シリコンウェーハ基板、  １ａ  酸化物層、  １’  シリコンウェーハ基板、  １’ａ  酸化物層、  ５  犠牲層、  ６  窓、  ７  誘電性の層、  ７’  酸化物層、  ９  伝導性の層、  ９ａ  領域、  ９ｂ  領域、  ９’ａ  領域、  ９’ｂ  領域、  １１  マスキング層、  １２  マスキング層、  １２’  マスキング層、  １５  パーフォレーション孔、  １５’  マスク開口、  １５’’  パーフォレーション開口、  １５’’’  パーフォレーション開口、  １７  誘電性の層、  １７’  マスク層、  １９  多結晶シリコン層、  Ｈ  中空室、  Ｈ’  中空室、  Ｋ  空洞、  Ｋ’  空洞、  Ｍ  ダイヤフラム、  Ｍ’  ダイヤフラム、  ＭＦ  窓、  Ｒ  ウェーハ裏面、  Ｔ  凹部、  Ｖ  ウェーハ表面
【図１Ａ】
2008536697.tif 000003
【図１Ｂ】
2008536697.tif 000004
【図１Ｃ】
2008536697.tif 000005
【図１Ｄ】
2008536697.tif 000006
【図１Ｅ】
2008536697.tif 000007
【図１Ｆ】
2008536697.tif 000008
【図１Ｇ】
2008536697.tif 000009
【図２Ａ】
2008536697.tif 000010
【図２Ｂ】
2008536697.tif 000011
【図２Ｃ】
2008536697.tif 000012
【図２Ｄ】
2008536697.tif 000013
【図２Ｅ】
2008536697.tif 000014
【図２Ｆ】
2008536697.tif 000015
【図２Ｇ】
2008536697.tif 000016
【図２Ｈ】
2008536697.tif 000017
【図３Ａ】
2008536697.tif 000018
【図３Ｂ】
2008536697.tif 000019
【図３Ｃ】
2008536697.tif 000020
【図３Ｄ】
2008536697.tif 000021
【図３Ｅ】
2008536697.tif 000022
【図３Ｆ】
2008536697.tif 000023
【図３Ｇ】
2008536697.tif 000024
【図３Ｈ】
2008536697.tif 000025
【図４Ａ】
2008536697.tif 000026
【図４Ｂ】
2008536697.tif 000027
【図４Ｃ】
2008536697.tif 000028
【図４Ｄ】
2008536697.tif 000029
【図４Ｅ】
2008536697.tif 000030
【図４Ｆ】
2008536697.tif 000031
【図４Ｇ】
2008536697.tif 000032
【図４Ｈ】
2008536697.tif 000033
【図４Ｉ】
2008536697.tif 000034
【図５Ａ】
2008536697.tif 000035
【図５Ｂ】
2008536697.tif 000036
【図５Ｃ】
2008536697.tif 000037
【図５Ｄ】
2008536697.tif 000038
【図５Ｅ】
2008536697.tif 000039
【図５Ｆ】
2008536697.tif 000040
【図５Ｇ】
2008536697.tif 000041
【図５Ｈ】
2008536697.tif 000042
【図６Ａ】
2008536697.tif 000043
【図６Ｂ】
2008536697.tif 000044
【図６Ｃ】
2008536697.tif 000045
【図６Ｄ】
2008536697.tif 000046
【図６Ｅ】
2008536697.tif 000047
【図６Ｆ】
2008536697.tif 000048
【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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【図６Ｊ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
2008536697.tif 000059
【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図７Ｊ】
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【図７Ｋ】
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【図７Ｌ】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年8月1日(2007.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロマシニング型の構成エレメントであって：
−伝導性の基板（１；１’，１７，１９）が設けられており；
−該基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）の上方に設けられた少なくとも１つの伝導性の層（９；９ａ）を備えた弾性的に変位可能なダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）が設けられており、伝導性の層（９；９ａ）が、基板（１；１’，１７，１９）に対して電気的に絶縁されており；
−媒体で充填された中空室（Ｈ；Ｈ’）が設けられており、該中空室（Ｈ；Ｈ’）が、基板（１；１’，１７，１９）とダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）との間に設けられており；
−該ダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）の下方で基板（１；１’，１７，１９）を通って延びる複数のパーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）が設けられており；
該パーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）が、基板（１；１’，１７，１９）の裏面（Ｒ）から中空室（Ｈ；Ｈ’）への出入口を提供しており、これによって、媒体の、中空室（Ｈ；Ｈ’）内に位置する体積が、ダイヤフラム（Ｍ）の変位時に可変である形式のものにおいて、
基板（１；１’，１７，１９）とダイヤフラム（Ｍ）との間で基板（１；１’，１７，１９）の表面に第３の誘電性の層（１ａ；１’ａ；１７’）が設けられており、
該第３の誘電性の層（１ａ；１’ａ）が、Ｇｅに対する拡散バリヤを成していて、たとえば酸化ケイ素から形成されている
ことを特徴とする、マイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項２】
ダイヤフラム（Ｍ）が、湾曲させられて基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）の上方に設けられている、請求項１記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項３】
ダイヤフラム（Ｍ’）が、平らに基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）の上方に設けられている、請求項１記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項４】
パーフォレーション開口（１５；１５’’）が、基板（１；１’，１７，１９）の裏面（Ｒ）でダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）の下方に設けられた空洞（Ｋ；Ｋ’）に通じている、請求項１から３までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項５】
ダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）が、ただ１つの伝導性の層（９）から成っている、請求項１から４までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項６】
ダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）が、上側の伝導性の層（９；９ａ）と、下側の第１の誘電性の層（７；７’）とから成っている、請求項１から５までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項７】
基板（１；１’，１７，１９）が、ウェーハ基板（１’）と、該ウェーハ基板（１’）に位置する第２の誘電性の層（１７）と、シリコン材料から成る、第２の誘電性の層（１７）に位置する層（１９）とを有しており、パーフォレーション開口（１５’’）が、第２の誘電性の層（１７）を通って延びており、該第２の誘電性の層（１７）が、ウェーハ基板（１’）と、シリコン材料から成る、第２の誘電性の層（１７）に位置する層（１９）とを電気的に互いに絶縁している、請求項１から６までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項８】
媒体がガスである、請求項１から７までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成エレメント。
【請求項９】
以下のステップ：すなわち、
−伝導性の基板（１；１’，１７，１９）を準備し；
−該基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）の上方にまたは表面（Ｖ）内に犠牲層（５）のアイランド状の領域を設け；
この場合、犠牲層（５）が、ＧｅまたはＳｉＧｅ、有利にはｘ＝０．１〜０．８、特に有利にはｘ＝０．２〜０．５を備えたＳｉ１−ｘＧｅｘから成っており；
−犠牲層（５）の上方に少なくとも１つの伝導性の層（９；９ａ）を設け、この場合、該伝導性の層（９；９ａ）が、基板（１；１’，１７，１９）に対して電気的に絶縁されており；
−基板（１；１’，１７，１９）を通って延びる、少なくとも犠牲層（５）のアイランド状の領域にまで延びる複数のパーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）を設け；
−基板（１；１’，１７，１９）の裏面（Ｒ）からパーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）を通して第１のエッチングプロセスによって犠牲層（５）を除去し、これによって、基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）の上方に設けられた少なくとも伝導性の層（９；９ａ）を備えた弾性的に変位可能なダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）を露出させる中空室（Ｈ；Ｈ’）を提供する：
を備えたマイクロマシニング型の構成エレメントのための製作法において、
基板（１；１’，１７，１９）とダイヤフラム（Ｍ）との間で基板（１；１’，１７，１９）の表面に第３の誘電性の層（１ａ；１’ａ）を設け、パーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）を第３のエッチングプロセスによって形成し、該第３のエッチングプロセスに対して、第３の誘電性の層（１ａ；１’ａ）が、エッチングストップを成しており、
第３の誘電性の層（１ａ；１’ａ）が、Ｇｅに対する拡散バリヤを成しており、第３の誘電性の層（１ａ；１’ａ）を、たとえば酸化ケイ素から形成する
ことを特徴とする、マイクロマシニング型の構成エレメントのための製作法。
【請求項１０】
犠牲層（５）のアイランド状の領域を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）の上方に設け、これによって、ダイヤフラム（Ｍ）が、犠牲層（５）の除去後、湾曲させられて基板（１；１’，１７，１９）の所定の表面（Ｖ）の上方に設けられている、請求項９記載の製作法。
【請求項１１】
犠牲層（５）のアイランド状の領域を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）内に設け、これによって、ダイヤフラム（Ｍ’）が、犠牲層（５）の除去後、平らに基板（１；１’，１７，１９）の所定の表面（Ｖ）の上方に設けられている、請求項９記載の製作法。
【請求項１２】
犠牲層（５）のアイランド状の領域を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）内に以下のステップ：すなわち、
アイランド状の領域に相応のマスク開口（ＭＦ）を備えた誘電性のマスキング層（１７’）を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）に設け；
溝（Ｔ）を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）内にマスキング層（１７’）によってエッチングし；
犠牲層（５）のアイランド状の領域を溝（Ｔ）内にマスキング層（１７’）に対して選択的に析出する：
によって設ける、請求項１１記載の製作法。
【請求項１３】
犠牲層（５）のアイランド状の領域を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）内に以下のステップ：すなわち、
アイランド状の領域に相応のマスク開口（ＭＦ）を備えた誘電性のマスキング層（１７’）を基板（１；１’，１７，１９）の表面（Ｖ）に設け；
マスク開口（ＭＦ）内にゲルマニウムを注入し、これによって、Ｇｅドーピングされたアイランド状の領域をイオン注入によって形成する：
によって設ける、請求項１１記載の製作法。
【請求項１４】
ダイヤフラム（Ｍ；Ｍ’）の下方に空洞（Ｋ；Ｋ’）を設け、この場合、パーフォレーション開口（１５；１５’’）が、空洞（Ｋ；Ｋ’）に通じている、請求項９から１３までのいずれか１項記載の製作法。
【請求項１５】
基板（１；１’，１７，１９）が、ウェーハ基板（１’）と、該ウェーハ基板（１’）に位置する第２の誘電性の層（１７）と、基板材料から成る、第２の誘電性の層（１７）に位置する層（１９）とを有しており、パーフォレーション開口（１５’’）を、第１のエッチングプロセス時に、誘電性の層（１７）に設けられたマスク開口（１５’）によって規定し、この場合、第２の誘電性の層（１７）が、ウェーハ基板（１’）と、基板材料から成る、第２の誘電性の層（１７）に位置する層（１９）とを電気的に互いに絶縁している、請求項９から１４までのいずれか１項記載の製作法。
【請求項１６】
少なくとも１つの誘電性の層（７；７’）を犠牲層（５）の上方で伝導性の層（９；９ａ）の下方に設け、この場合、該伝導性の層（９；９ａ）が、基板（１；１’，１７，１９）に対して、誘電性の層（７；７’）によって電気的に絶縁されている、請求項９から１５までのいずれか１項記載の製作法。
【請求項１７】
少なくとも１つの誘電性の層（７；７’）を第２のエッチングプロセスで基板（１；１’，１７，１９）の裏面（Ｒ）からパーフォレーション開口（１５；１５’’；１５’’’）を通して除去する、請求項１６記載の製作法。
【請求項１８】
犠牲層（５）が、ＧｅまたはＳｉＧｅから成っており、犠牲層（５）を、グループＣｌＦ３、ＣｌＦ５、ＢｒＦ３、ＸｅＦ２、ＩＦ３またはＩＦ５から成るエッチングガスによって選択的にエッチングする、請求項９から１７までのいずれか１項記載の製作法。
【請求項１９】
犠牲層（５）が、５０％未満のＧｅ含有量を備えたＳｉＧｅから成っており、犠牲層（５）をＣｌＦ３のエッチングガスによって選択的にエッチングする、請求項９から１８までのいずれか１項記載の製作法。
【請求項２０】
誘電性の層（７；７’）をダイヤフラム（Ｍ）の下方で蒸気状のＨＦによるエッチングによって除去する、請求項１９記載の製作法。
【国際調査報告】
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