(57)【要約】【課題】  シリコン層に酸化シリコン層に達する複数のトレンチが形成されているシリコン構造体を対象物とし、酸化シリコン層を均一にエッチングできるエッチング方法を提供する。【解決手段】  ベース層２と酸化シリコン層４とシリコン層６が順に積層されているとともに、シリコン層６に酸化シリコン層４に達する複数のトレンチが形成されているシリコン構造体を対象物とする。複数のトレンチ内にＳＯＧを充填した後、ＳＯＧを固化する。次に、固化したＳＯＧ８ａの表面にエッチング液１０を接触させる。固化したＳＯＧ８ａがエッチングされるにつれてエッチング液１０がトレンチの奥へ侵入する。エッチング液１０がトレンチの底面に到達すると、酸化シリコン層４が連続的にエッチングされる。エッチング液１０はトレンチ内に均一に侵入し、酸化シリコン層４は均一にエッチングされる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース層と酸化シリコン層とシリコン層が順に積層されているとともに前記シリコン層に前記酸化シリコン層に達する複数のトレンチが形成されているシリコン構造体を対象物とし、そのシリコン構造体に含まれている前記酸化シリコン層の一部をエッチングする方法であり、
前記シリコン層に形成されている複数のトレンチの各々にＳＯＧを充填する充填工程と、
充填工程後に前記ＳＯＧを固化する固化工程と、
固化工程後のシリコン構造体に、固化したＳＯＧと酸化シリコンをエッチングする一方においてシリコンをほとんどエッチングしないエッチング液を接触させる接触工程を備えており、
接触工程で、固化したＳＯＧがエッチングされ、ついで、前記複数のトレンチの底面に位置している酸化シリコン層と、隣接するトレンチとトレンチを分離しているシリコン層の直下に位置している酸化シリコン層がエッチングされることを特徴とするシリコン構造体のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン層に酸化シリコン層に達する複数のトレンチが形成されているシリコン構造体を対象物とし、複数のトレンチからエッチング液を侵入させて、酸化シリコン層の一部をエッチングするエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベース層と酸化シリコン層とシリコン層が順に積層されているとともにシリコン層に酸化シリコン層に達する複数のトレンチが分散形成されているシリコン構造体を対象物とし、酸化シリコン層の一部をウェットエッチングするエッチング方法が知られている。この方法では、エッチング液が複数のトレンチの各々に侵入して、トレンチの中をつたわって酸化シリコン層に到達し、到達したエッチング液によって酸化シリコン層が等方的にエッチングされる。このようなシリコン構造体のエッチング方法が、例えば特許文献１などに開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８０３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シリコン構造体をウェットエッチングする場合、ＨＦなどの水溶液を用いて酸化シリコンをエッチングする。シリコンは疎水性であり、水溶液であるエッチング液を弾く性質を持っている。エッチング液がシリコンに弾かれるために、エッチング液がトレンチの奥にまで侵入しにくく、複数のトレンチにエッチング液が均一に侵入しない。また、トレンチが微細な場合、エッチング液の表面張力によって、エッチング液がトレンチの内部へ侵入しないこともおこる。複数のトレンチの間でエッチング液の侵入が不均一であると、シリコン層の下面に形成されている酸化シリコン層の一部が均一にエッチングされない。その結果、エッチング工程の終了時に酸化シリコン層のエッチングむらやエッチング残りが生じる。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決する。すなわち、複数のトレンチに対してエッチング液を均一に侵入させることができるエッチング方法を提供することを目的とする。さらに、微細なトレンチに対しても、エッチング液を均一に侵入させることができるウェットエッチング方法を提供することを目的とする。本発明のウェットエッチング方法を用いると、エッチング工程終了時の酸化シリコン層のエッチングむらやエッチング残りを低減することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ベース層と酸化シリコン層とシリコン層が順に積層されているとともにシリコン層に酸化シリコン層に達する複数のトレンチが形成されているシリコン構造体を対象物とし、そのシリコン構造体に含まれている酸化シリコン層の一部をエッチングする方法に関する。
本方法は、シリコン層に形成されている複数のトレンチの各々にＳＯＧを充填する充填工程と、充填工程後にＳＯＧを固化する固化工程と、固化工程後のシリコン構造体に、固化したＳＯＧと酸化シリコンをエッチングする一方においてシリコンをほとんどエッチングしないエッチング液を接触させる接触工程を備えている。
接触工程では、固化したＳＯＧがエッチングされ、ついで、複数のトレンチの底面に位置している酸化シリコン層と、隣接するトレンチとトレンチを分離しているシリコン層の直下に位置している酸化シリコン層がエッチングされる。
【０００７】
本方法では、ベース層と酸化シリコン層とシリコン層が順に積層されているとともにシリコン層に酸化シリコン層に達する複数のトレンチが形成されているシリコン構造体を対象物とする。
本発明の方法では、このシリコン構造体に対して、シリコン層に形成されている複数のトレンチの各々にＳＯＧ（スピンオングラス）を充填する（充填工程）。充填方法としては、ＳＯＧをシリコン層の表面から塗布する方法などが挙げられる。ＳＯＧは溶媒中に酸化シリコンを主とする成分が含まれている液体であり、溶媒が有機溶媒であるため、疎水性のシリコンに弾かれることはない。また、ＳＯＧは表面張力が低いため、トレンチが微細である場合でも、トレンチの奥まで均一に侵入する。そのため、シリコン層に形成されている全てのトレンチにＳＯＧを充填することができる。ここでいう、充填とは、必ずしもトレンチの上面側開孔に達するまでＳＯＧで満たされていることを意味するものではない。充填されたＳＯＧの液面の高さがトレンチの上面側開孔にまで達していなくても、すなわちトレンチの浅い部分にしかＳＯＧが存在しなくても、後記するように本発明の作用を実現することができる。
【０００８】
本方法では、充填工程後に、各々のトレンチに充填されたＳＯＧを固化させる工程（固化工程）を行う。その方法としては、シリコン構造体を熱処理する方法などが挙げられる。熱処理によって、ＳＯＧ中の有機溶媒が揮発し、ＳＯＧが固化する。
【０００９】
次に、固化工程後のシリコン構造体に、エッチング液を接触させる工程（接触工程）を行う。エッチング液には、固化したＳＯＧと酸化シリコンをエッチングするとともにシリコンをほとんどエッチングしない水溶液（ＨＦなど）を用いる。
シリコン構造体にエッチング液を接触させる方法としては、浸漬方式などが挙げられる。シリコン構造体をエッチング液中に浸漬させて、エッチング液をシリコン構造体に接触させる。浸漬方式以外に、噴霧状のエッチング液をシリコン構造体に吹き付ける方式や、回転台上に載せたシリコン構造体の上からエッチング液を滴下する方式を用いてもよい。
各々のトレンチ内に充填されたＳＯＧは固化工程によって固化しており、少なくともトレンチの深さが浅くなっている。そのため、全てのトレンチ内で固化したＳＯＧの表面にエッチング液を接触させることができる。また、有機溶媒が揮発して固化したＳＯＧは親水性になっており、水溶液であるエッチング液を弾くことはない。
【００１０】
固化したＳＯＧの表面にエッチング液が接触すると、固化したＳＯＧのエッチングが始まる。固化したＳＯＧがエッチングされるにつれて、エッチング液がトレンチの奥へと侵入していく。エッチング液がトレンチの底面に到達すると、つづいてトレンチの底面に位置している酸化シリコン層のエッチングが始まる。固化したＳＯＧと酸化シリコン層は連続的にエッチングされる。トレンチ内の固化したＳＯＧがエッチングされることで、エッチング液はトレンチ底面まで均一に侵入する。
酸化シリコン層はエッチング液によって等方的にエッチングされていき、トレンチ底面に位置している酸化シリコン層と、隣接するトレンチとトレンチを分離しているシリコン層の直下に位置している酸化シリコン層がエッチングされる（エッチング工程）。
【００１１】
本方法を用いると、シリコン構造体に形成されている全てのトレンチ内にエッチング液が均一に侵入し、その結果、酸化シリコン層の一部が均一にエッチングされる。酸化シリコン層のエッチングむらやエッチング残りが低減される。
なお、固化工程で固化したＳＯＧの表面の高さが各々のトレンチ間で異なっていても問題はない。固化したＳＯＧがエッチングされる速度は酸化シリコンがエッチングされる速度に比べて非常に速いため、酸化シリコン層の一部が均一にエッチングされることに対してほとんど影響はない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、ベース層と酸化シリコン層とシリコン層が順に積層されているとともにシリコン層に酸化シリコン層に達する複数のトレンチが形成されているシリコン構造体を対象物とし、酸化シリコン層の一部を均一にエッチングすることができる。酸化シリコン層のエッチングむらやエッチング残りを低減することができる。酸化シリコン層のエッチング工程で、表面張力を低下させた専用のエッチング液を用いる必要がなく、製造コストを低減することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
下記に説明する実施例の好ましい特徴を列記する。
（第１特徴）  本発明のシリコン構造体のエッチング方法をＭＥＭＳの製造過程で実施する。
【実施例】
【００１４】
（第１実施例）
図１〜図７に、本実施例のシリコン構造体２０のエッチング方法を示す。本実施例では、図１に示すように、ベース層２と酸化シリコン層４とシリコン層６が順に積層されているとともにシリコン層６に酸化シリコン層４に達する複数のトレンチ６ａが形成されているシリコン構造体２０を対象物とする。シリコン構造体２０はＳＯＩ基板１２から形成されている。また、トレンチ６ａは、酸化シリコン層４を除去したい範囲内に分散して形成されている。
まず、図２に示すように、シリコン構造体２０の表面にＳＯＧ８をスピンコーティングによって塗布する。シリコン構造体２０の表面に塗布されたＳＯＧ８は、トレンチ６ａ内に侵入して酸化シリコン層４に到達し、トレンチ６ａ内がＳＯＧ８で充填されていく。トレンチ６ａがＳＯＧ８で充填されるまで塗布を行う（充填工程）。このときトレンチの上部開孔と同一平面となるまでＳＯＧ８を充填する必要は必ずしもない。トレンチ６ａ内にＳＯＧ８を充填する方法は、スピンコーティングに限らない。スポイトなどでＳＯＧ８を滴下する方法を用いてもよい。なお、充填されたＳＯＧ８の液面の高さがトレンチ６ａの間で異なっていても問題はない。
【００１５】
次に、シリコン構造体２０を熱処理する。処理温度は４００℃である。熱処理によって、ＳＯＧ８内の有機溶媒が揮発し、図３に示すように、トレンチ６ａ内のＳＯＧ８が固化する（固化工程）。参照符号８ａは固化したＳＯＧ８を示す。熱処理以外の方法でＳＯＧ８を固化してもよい。
【００１６】
次に、図４に示すように、シリコン構造体２０をエッチング液１０の中に浸漬させる（接触工程）。エッチング液１０としてはＨＦなどを用いる。固化したＳＯＧと酸化シリコンをエッチングするとともにシリコンをほとんどエッチングしない液であれば、ＨＦ以外のエッチング液１０を用いてもよい。有機溶媒が揮発して固化したＳＯＧ８ａは親水性となっており、濡れ性がよい。水溶液であるエッチング液１０は、シリコン構造体２０に形成されている全てのトレンチ６ａ内のＳＯＧ８ａの表面と接触する。
【００１７】
ＳＯＧ８ａの表面がエッチング液１０と接触するとＳＯＧ８ａのエッチングが始まる（エッチング工程）。ＳＯＧ８ａがエッチングされるにつれて、エッチング液１０はトレンチ６ａの奥へと侵入する（図５参照）。ＳＯＧ８ａがエッチングされている間は、エッチング液１０はＳＯＧ８ａの表面と常に接触しているので、ＳＯＧ８ａがエッチングされるにつれて、エッチング液１０が均一にトレンチ６ａの奥へと侵入する。
トレンチ６ａ内のＳＯＧ８ａが除去されると、エッチング液１０はトレンチ６ａの底面に位置している酸化シリコン層４に到達する。エッチング液１０が酸化シリコン層４に到達すると、つづいて酸化シリコン層４のエッチングが始まる（図６参照）。エッチング液１０によって、ＳＯＧ８ａと酸化シリコン層４が連続的にエッチングされる。
酸化シリコン層４はエッチング液１０によって等方的にエッチングされる。図７に示すように、トレンチ６ａの底面に位置している酸化シリコン層４と、隣接するトレンチ６ａとトレンチ６ａを分離しているシリコン層６の直下に位置している酸化シリコン層４が除去される。
【００１８】
本方法を用いると、シリコン構造体２０の複数のトレンチ内にエッチング液１０が均一に侵入し、酸化シリコン層４の一部が均一（トレンチ６ａが分散して形成されている範囲の酸化シリコン層４）にエッチングされる。酸化シリコン層４のエッチングむらやエッチング残りが低減される。なお、トレンチ６ａが分散して形成されていない範囲では、酸化シリコン層４が実質的にエッチングされない。
【００１９】
本発明のシリコン構造体２０のエッチング方法は、ＭＥＭＳの製造過程で実施することが好ましい。ＭＥＭＳの製造に用いられるシリコン構造体中に形成されるトレンチは微細であるため、従来のシリコン構造体のエッチング方法ではエッチング液をトレンチ内に均一に侵入させることが特に難しい。本発明のシリコン構造体のエッチング方法を実施することによって、微細なトレンチに対してもエッチング液を均一に侵入させることができ、酸化シリコン層４のエッチングむらやエッチング残りを低減することができる。
本方法によると、シリコン層６が酸化シリコン層４を介してベース層２に固定されている固定領域とその固定領域から伸びているとともに対応する範囲の酸化シリコン層４が除去されているためにシリコン層６がベース層２から遊離している遊離領域が混在しているＭＥＭＳを製造することができる。本発明によると、遊離領域に形成するトレンチを微細化できるので、遊離領域のシリコン層６の大部分を残存させることができるために重い遊離領域を形成することができる。
【００２０】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施例のシリコン構造体２０のエッチング方法の工程（１）を示す。
【図２】本実施例のシリコン構造体２０のエッチング方法の工程（２）を示す。
【図３】本実施例のシリコン構造体２０のエッチング方法の工程（３）を示す。
【図４】本実施例のシリコン構造体２０のエッチング方法の工程（４）を示す。
【図５】本実施例のシリコン構造体２０のエッチング方法の工程（５）を示す。
【図６】本実施例のシリコン構造体２０のエッチング方法の工程（６）を示す。
【図７】本実施例のシリコン構造体２０のエッチング方法の工程（７）を示す。
【符号の説明】
【００２２】
２：ベース層
４：酸化シリコン層
６：シリコン層
６ａ：トレンチ
８：ＳＯＧ
８ａ：固化したＳＯＧ
１０：エッチング液
１２：ＳＯＩ基板
２０：シリコン構造体
【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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【図６】
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【図７】
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