(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止された幅広のトレンチを形成する方法であって、
シリコンオンオキサイドインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハを準備するステップと、
前記ＳＯＩウェハのシリコン層に第１トレンチをエッチングすることにより、第１犠牲シリコンスラブの第１側を画定するステップと、
前記シリコン層に第２トレンチをエッチングすることにより、前記第１犠牲シリコンスラブの第２側を画定するステップと、
前記第１トレンチに第１犠牲酸化物部を形成するステップと、
前記第２トレンチに第２犠牲酸化物部を形成するステップと、
前記第１犠牲酸化物部及び前記第２犠牲酸化物部の上方にポリシリコン層を形成するステップと、
前記第１犠牲酸化物部及び前記第２犠牲酸化物部をエッチングするステップと、を有する方法。
【請求項２】
請求項１に記載された方法であって、前記第１犠牲酸化物部を形成するステップは、
少なくとも前記第１犠牲シリコンスラブの部分を酸化するステップを含む、方法。
【請求項３】
請求項２に記載された方法であって、
前記第１犠牲酸化物部の上面に酸化物層を形成するステップを有する方法。
【請求項４】
請求項１に記載された方法であって、
前記第１犠牲酸化物部と前記第２犠牲酸化物部の対向する側面を露出するために、前記第１犠牲シリコンスラブをエッチングするステップと、
前記第１犠牲酸化物部と前記第２犠牲酸化物部の前記露出された対向する側面間に第３犠牲酸化物部を形成するステップと、
前記第３犠牲酸化物部をエッチングするステップと、を有する方法。
【請求項５】
請求項４に記載された方法であって、
前記第１犠牲シリコンスラブの上方にマスクを形成するステップと、
前記第１犠牲シリコンスラブをエッチャントに曝すステップと、を有する方法。
【請求項６】
請求項１に記載された方法であって、前記第１犠牲シリコンスラブの第１側を画定するステップは、
深掘り反応性イオンエッチングを用いて前記第１トレンチをエッチングするステップを含む、方法。
【請求項７】
請求項６に記載された方法であって、前記第１犠牲シリコンスラブの第２側を画定するステップは、
第２犠牲シリコンスラブの第１側を画定するステップを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１１年１１月９日に出願された米国仮特許出願第６１／５５７，７９８号、及び２０１２年１月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／５８５，８０３号の優先権の利益を主張し、これらの仮特許出願の全体の内容は、参照により本願に組み入れられる。
【０００２】
[0001]本開示は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）及びシリコン構造のウェハーレベルの封止の分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0002]微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、一般的には薄いシリコンウェハに部品を刻み込むことにより形成される。ＭＥＭＳデバイスは肉眼で見える機械に比べて非常に小さいが、多くのＭＥＭＳデバイスはそれら肉眼で見えるもののように動く部分を必要とし、ＭＥＭＳデバイスのいくつかの部品は動くことができるようにフリースペースにより囲まれることが要求される。ＭＥＭＳ部品が動くことができるようにするフリースペースは、ＭＥＭＳデバイスの部品を囲むシリコン層にトレンチをエッチングすることにより形成され得る。さらに、いくつかのＭＥＭＳデバイスがシリコンウェハからエッチングされた後、ポリシリコン材料のキャップ層がＭＥＭＳの上部に配置されて、デバイスを封止する。このキャップ層は、内部の運動部分を内部のキャビティに封止し、同様にＭＥＭＳデバイスと電気的な接続経路を定め得る。
【０００４】
[0003]現在、ポリシリコン堆積層が密閉した外殻を形成するためにデバイスの周囲を封止するのに用いられるとき、深さに対して大きい幅のアスペクト比を有する厚みが数ミクロンよりも大きいＭＥＭＳ構造は、数ミクロン以下のオーダーでの変位に制限される。この制限が存在するのは、酸化物、しばしばＳｉＯ２の層がスペーサとして使用されてポリシリコンキャップをＭＥＭＳの下層部品から分離するからである。酸化物層は、ポリシリコンキャップが堆積され得る平坦な表面を形成するために、シリコン又はデバイス層に形成されたトレンチに広がる必要がある。トレンチの幅が大きくなるにつれて、堆積されなければならない酸化物の総量が、所望の平坦性を供給するために同様に増加しなくてはならない。より厚い酸化物層は装置の体積を増加させる。さらに、酸化物層の厚さが増加するにつれて、酸化物層により下層のウェハに加わる応力が増加する。したがって、特定の酸化物層が厚すぎると、下層のウェハが変形により割れる可能性がある。
【０００５】
[0004]前述の制限のため、典型的な従来技術のＭＥＭＳ密閉封止プロセスは、約０．２μｍ以上１．５μｍ以下に至るサイズの内部トレンチを可能にする。多くのＭＥＭＳ構造は作動するために運動可能でなければならないので、小さい内部トレンチのサイズは現在のトレンチ形成技術を用いて得られる運動範囲を制限する。例えば、従来のトレンチ形成技術は、存在するトレンチの０．５２μｍ以上０．５８μｍ以下の範囲内だけを動く必要がある容量性の共振器及び発振器のようなＭＥＭＳデバイスの形成を可能とする。加速度計やジャイロスコープのような異なる種類のＭＥＭＳは、より大きい運動距離を必要とし、同様の一般的なシリコン技術では製造することができない。典型的なＭＥＭＳの振動ジャイロスコープは、数１で表される駆動モード速度の関数として角速度検知モードでのコリオリの反応変位を機械的に増幅するために、５μｍ以上１０μｍ以下のオーダーの運動範囲を要する。
【０００６】
【数１】
0006282227.tif 000002
【０００７】
[0005]この増加した移動範囲の要求は、所望の移動量を提供するために、およそ５μｍ以上１０μｍ以下の移動範囲を可能にするトレンチ幅の増加を必要とする。従来技術を使用すると、これらのより幅の広いトレンチは、厚さおよそ１０μｍ以上２０μｍ以下の上部酸化物層を要し、大量の酸化物を要する。その上、厚い層は、下部のシリコンウェハを砕き得る応力を発生させる。したがって、従来技術のトレンチ形成方法は、上述した方法で製造される加速度計やジャイロスコープのような多くの便利なＭＥＭＳ部品を可能にしない。
【０００８】
[0006]等角の堆積膜で封止されたＭＥＭＳデバイスにおける広域のトレンチを形成する方法が必要とされている。大きな変位のＭＥＭＳデバイスの製造に使用されるシリコンウェハにおいて膜応力を避ける方法がさらに必要とされている。
【発明の概要】
【０００９】
[0007]一実施形態によれば、封止された幅広のトレンチを形成する方法は、シリコンオンオキサイドインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハを準備することと、ＳＯＩウェハのシリコン層に第１トレンチをエッチングすることにより第１犠牲シリコンスラブの第１側を画定することと、シリコン層に第２トレンチをエッチングすることにより第１犠牲シリコンスラブの第２側を画定することと、第１トレンチに第１犠牲酸化物部を形成することと、第２トレンチに第２犠牲酸化物部を形成することと、第１犠牲酸化物部及び第２犠牲酸化物部上にポリシリコン層を形成することと、第１犠牲酸化物部及び第２犠牲酸化物部をエッチングすることと、を含む。
【００１０】
[0008]他の一実施形態によれば、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハにトレンチを形成する方法は、デバイス層に第１トレンチをエッチングすることと、デバイス層に第２トレンチをエッチングすることと、これにより第１犠牲スラブを画定することと、第１トレンチに第１犠牲酸化物部を形成することと、第２トレンチに第２犠牲酸化物部を形成することと、第１犠牲スラブを犠牲にすることと、第１犠牲酸化物部をエッチングすることと、第２犠牲酸化物部をエッチングすることと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】[0009]図１は、幅広のトレンチが形成された共振器の部分断面図である。
【図２】[0010]図２は、犠牲シリコンスラブを使用してシリコンウェハに幅広のトレンチを形成する方法を示す図である。
【図３】[0011]図３は、シリコン層と酸化物基板を有するウェハの部分断面図である。
【図４】[0012]図４は、シリコン層にフォトリソグラフのマスクを追加した図３のシリコンウェハの部分断面図である。
【図５】[0013]図５は、一連の狭いトレンチと犠牲シリコンスラブを含む図４のシリコンウェハの部分断面図である。
【図６】[0014]図６は、狭いトレンチを満たす酸化物物質を備えた図５のシリコンウェハの部分断面図である。
【図７】[0015]図７は、各犠牲シリコンスラブの上面が露出された図６のシリコンウェハの部分断面図である。
【図８】[0016]図８は、空いたキャビティが酸化物指状構造物を分離する図７のシリコンウェハの部分断面図である。
【図９】[0017]図９は、空いたキャビティが追加の酸化物指状物で満たされる図８のシリコンウェハの部分断面図である。
【図１０】[0018]図１０は、実用のシリコン層及び酸化物指状物の上面に亘って形成される追加の平坦化した酸化物層を備えた図９のシリコンウェハの部分断面図である。
【図１１】[0019]図１１は、追加のポリシリコンキャップ層を備えた図１０のシリコンウェハの部分断面図である。
【図１２】[0020]図１２は、ポリシリコンキャップ層に貫通して形成された複数のエッチベントホールを備えた図１１のシリコンウェハの部分断面図である。
【図１３】[0021]図１３は、幅広のトレンチと共振器アームを備えた図１２のシリコンウェハの部分断面図である。
【図１４】[0022]図１４は、より厚いポリシリコンキャップ層を備えた図１３のシリコンウェハの部分断面図である。
【図１５】[0023]図１５は、シリコン層に幅広のトレンチを形成する代替の方法を示す図である。
【図１６】[0024]図１６は、犠牲シリコンスラブの表面を覆う酸化物の被膜を備えた図５のシリコンウェハの部分断面図である。
【図１７】[0025]図１７は、犠牲シリコンスラブが犠牲酸化物スラブを形成するために酸化された図１６のシリコンウェハの部分断面図である。
【図１８】[0026]図１８は、追加の平坦化した酸化物層を備えた図１７のシリコンウェハの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0027]図１は、幅広のトレンチを使用してシリコンウェハに形成された共振器１００の部分断面図である。図示の層１０２は、典型的にはポリシリコンからなるキャップ層１０４を含む。キャップ層１０４は酸化物層１１６の上方に位置し、酸化物層１１６は典型的にはＳｉＯ２のような酸化物からなる。図１のキャップ層１０４は、ＭＥＭＳ共振器の回りに密閉シールを形成する。酸化物層１１６は、固定シリコン部品１１２の上方に形成される。固定シリコン部品１１２は、共振器ＭＥＭＳの動かない部品であり、この部品はその下面の下方に位置する酸化物層１２０を同様に有する。下部酸化層１２０は、シリコン基板１２４から固定シリコン部品１１２を絶縁する。
【００１３】
[0028]共振器アーム１０８は、固定シリコン部品１１２と同じ層に形成され、固定シリコン部品１１２と同じシリコン材料から形成される。固定シリコン部品１１２とは異なり、共振器アーム１０８はその上面又は下面のいずれにも酸化物層を有していない。これにより、共振器アーム１０８は矢印１３２に示されるように共振することができる。
【００１４】
[0029]共振器アーム１０８は、共振器アーム１０８の両側面に形成されたトレンチ１２８の幅により制限される移動範囲を有する。図１の共振器においては、これらのトレンチ１２８は、共振器アーム１０８の所望の移動範囲に応じて、５μｍ以上１０μｍ以下の幅を有して形成される。
【００１５】
[0030]図１は、同様に、キャップ層１０４の上面に設けられる選択的な絶縁層１３６及び電極１４０を示す。絶縁層１３６は、電気配線（図示せず）をポリシリコンキャップ１０４から分離し、電極１４０は、電力をＭＥＭＳに伝達し、又はＭＥＭＳにより発生された電気信号を受信するために用いられる。
【００１６】
[0031]図２は、図１に示される幅広のトレンチ１２８を形成するために用いられ得る方法２００を示す。酸化物絶縁層（埋め込み酸化物層）及び埋め込み酸化物層の上方に配置されるシリコンワーキング又はデバイス層を支持するシリコン基板（ハンドル層）（ＳＯＩウェハ）が準備される（ブロック２０４）。フォトリソグラフのマスクが、続いてデバイス層の上面に適用され（ブロック２０８）、ＭＥＭＳデバイスの輪郭が、マスクに描かれたパターンに従ってトレンチをエッチングすることによりデバイス層に形成される（ブロック２１２）。トレンチは、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）プロセスを使用してエッチングされ得る。
【００１７】
[0032]一連のストリップを有する第２マスクが、続いて、デバイス層上に形成される（ブロック２１６）。狭いストリップパターンが、最終製品が動作することができるようにするために後に取り除かれる酸化物領域をＭＥＭＳに形成するために使用される。一実施形態のストリップパターンは、０．４μｍの隙間で分離され、物体をマスクする０．８μｍの同一のストリップで各領域を覆う。マスクが適用されると、エッチングによりデバイス層にトレンチが形成され、各トレンチは埋め込まれた酸化物層を露出するためにデバイス層を通じて全体的に延在する（ブロック２２０）。図２の実施形態では、エッチングプロセスは、マスクの隙間の直下のシリコンと、各隙間の両側のシリコンの一部との両方を除去する。したがって、エッチングプロセスは、幅が約０．５５μｍ以上０．６μｍ以下のシリコンのスラブにより分離されるおよそ幅０．５５μｍ以上０．６μｍ以下の狭いトレンチを形成する。これらのシリコンスラブは、ここでは犠牲シリコンスラブともいわれる。その理由は、これらのスラブは、最終ＭＥＭＳデバイスにおいて幅広のトレンチを形成するために取り除かれる（犠牲になる）からである。この実施形態で狭いトレンチをエッチングするために用いられるプロセスは、「“Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｅｄ  Ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ  Ｂｅａｍ／Ｔｒｅｎｃｈ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，”  ＡＳＭＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｅｎｇ．  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ａｎｄ  Ｅｘｐｏ，  Ｖｏｌ３，  ｐｐ．９７−１０１，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  Ｃｉｔｙ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  ２００１」においてＧ．Ｏ´Ｂｒｉｅｎらにより記載された、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）であり得る。幅に対して深さの大きいアスペクト比を有するトレンチをエッチングする他の方法が、同様に図２のプロセスでの使用に効果的であろう。
【００１８】
[0033]引き続き図２を参照すると、トレンチ埋め込みプロセスは、狭いトレンチに酸化物、典型的にはＳｉＯ２を堆積させ、完全にこれらのトレンチを補充する（ブロック２２４）。トレンチ埋め込みプロセスは、犠牲シリコンスラブの上面に堆積されている酸化物物質の一部を同様にもたらす。犠牲シリコンスラブの上面を露出させるために、ＵＶフォトレジストマスクがボイド領域に適用され（ブロック２２８）、そのボイド領域がエッチャントに露出されて、犠牲シリコンスラブを覆うＳｉＯ２を除去する。ＳｉＯ２のエッチャントは、ドライプラズマベースのエッチャントであり得る。
【００１９】
[0034]露出された犠牲シリコンスラブは、６フッ化硫黄（ＳＦ６）のようなシリコン化学エッチャントに露出されることにより犠牲になる（ブロック２３６）。このエッチャントは、シリコンスラブを蒸発させつつ、無傷の狭いトレンチを埋めたＳｉＯ２指状物を除去する。シリコンエッチングプロセスは、犠牲シリコンスラブが完全に除去されるまで継続し、空のキャビティをシリコンスラブが最初に塞いでいたスペースに対応するおよそ０．６μｍ幅にする。キャビティは実質的に、ＳｉＯ２を埋め込む第２トレンチ補充プロセスにより埋め込まれ、一連の第２のインターロッキングＳｉＯ２指状物を形成する（ブロック２４０）。
【００２０】
[0035]厚くされたＳｉＯ２指状物の上面の平坦化プロセスは、ボイド領域の上面に酸化物、典型的にはＳｉＯ２の平坦な層を堆積させ、ポリシリコンキャップ層を受けるための平坦面を形成する（ブロック２４４）。平坦化された酸化物層は、短時間の低圧化学気相成長プロセス（ＬＰＣＶＤ）を通じて、又はオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）の薄いシートを上面に適用し、ＴＥＯＳシートを公知の方法を使用してＳｉＯ２に変換させることにより、追加され得る。図２のプロセスにおいては、平坦化された酸化物層は好ましくは１．２μｍの厚さである。
【００２１】
[0036]ポリシリコンキャップが、平坦化された酸化物層の上面に適用される（ブロック２４８）。ポリシリコン層は、気相成長技術を含む所望のプロセスを使用して平坦化された酸化物層に形成され得る。一実施形態のポリシリコンキャップは、キャップを通る一連のベントホールをエッチング可能にするために、初めはエピタキシャル成長により中間の厚さまで成長する（ブロック２５２）。これらのベントホールは、犠牲になる酸化物の部分の上方に選択的に位置決めされる。図２のプロセスのために、これは、全体のボイド領域を含み、全体のボイド領域は、一部のボイド領域を封止する可能性があるＳｉＯ２物質のみを含む。蒸気の状態のフッ化水素（ＨＦ）のような化学エッチャントがベントを通過し、ベントの下に位置するＳｉＯ２をエッチングするときに、犠牲プロセスが発生する（ブロック２５６）。エッチングプロセスは、図１に示される幅広トレンチ１２８を形成する。したがって、ＳｉＯ２指状物及びＳｉＯ２上面は、最終的な幅広トレンチが形成されるスペースを埋める犠牲層を形成する。
【００２２】
[0037]その表面にエッチングされたベントホールを備えるポリシリコンキャップは、ポリシリコンキャップ層が成長することにより厚くなる（ブロック２６０）。キャップを厚くする一つの方法は、化学気相成長プロセスである。ポリシリコンキャップを厚くすることに加えて、その厚くするプロセスはベントホールを封止し、ＭＥＭＳデバイスはポリシリコンキャップにより密に封止される。
【００２３】
[0038]図３ないし図１４は、図２のプロセスを使用したデバイス形成を示す。図３は、シリコンウェハ３００の部分断面図を示す。ウェハ３００は、埋め込み酸化物層３０８の下部にシリコンの基板又はハンドル層３０４を含む。埋め込み酸化物層３０８は、典型的にはＳｉＯ２である。シリコンデバイス層３１２は、埋め込み酸化物層３０８の上面の上に形成される。酸化物絶縁体上のシリコン実用層３１２の配置は、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）構造を形成する。
【００２４】
[0039]次に、フォトリソグラフのマスク３０６が、図４に示されるようにデバイス層３１２の上面の上に形成される。マスク３０６は複数の隙間３１０を有し、夫々およそ０．４μｍの幅であり、およそ０．８μｍ幅のマスクレジストストリップ３１１により互いに分離される。隙間３１０及びレジストストリップ３１１は、犠牲になるデバイス層３１２の領域３１８上に選択的に配置される。
【００２５】
[0040]狭いトレンチ３２４がデバイス層３１２にエッチングされ、それにより、図５に示されるトレンチ３２４間に残る犠牲シリコンスラブ３２０を画定する。図２を参照して説明したように、一実施形態では、間に犠牲シリコンスラブを画定する２つの隣接するトレンチを備えた狭いトレンチを形成するためにＤＲＩＥエッチングプロセスが使用される。
【００２６】
[0041]図５の狭いトレンチ３２４は、デバイス層３１２全体を通じて延在し、埋め込み酸化物層３０８の部分を露出させる。エッチングプロセスは、交互の狭いトレンチ３２４と犠牲シリコンスラブ３２０をおよそ０．６μｍの等しい幅で設ける。
【００２７】
[0042]図６を参照すると、酸化物物質３２８が狭いトレンチ３２４を埋めるために使用される。酸化物物質３２８、典型的にはＳｉＯ２は、デバイス層３１２の上面から埋め込み酸化物層３０８に延在する。堆積された酸化物の部分３３２は、デバイス層３１２の上面の上に延び、犠牲シリコンスラブ３２０の上面を覆う。
【００２８】
[0043]ＵＶフォトレジストマスク（図示せず）がその後、ウェハ３００に適用され、エッチングプロセスが犠牲シリコンスラブ３２０を覆う酸化物層の部分３３２を除去するために用いられる。したがって、各犠牲シリコンスラブ３２０の上面が図７に示されるように露出される。
【００２９】
[0044]次に、化学エッチング、典型的には６フッ化硫黄（ＳＦ６）をエッチャントとして使用することにより、犠牲シリコンスラブ３２０がシリコンウェハ３００から除去され、図８の構成をもたらす。図８では、キャビティ３３６が酸化物物質３２８の指状構造物を分離する。キャビティ３３６は、犠牲シリコンスラブ３２０により最初に確保されたものと同じスペースを占める。
【００３０】
[0045]第２トレンチ補充プロセスは、図９に示されるように、キャビティ３３６を酸化物、典型的にはＳｉＯ２で満たす。キャビティ３３６を満たす酸化物指状物３４４は、存在する酸化物指状物３２８と連結する。補充プロセスの間堆積した酸化物は非平坦な上面３４２を有する。
【００３１】
[0046]平坦化された酸化物層３４８が続いて、図１０に示されるように、デバイス層３１２の上面の上及び上面３４２上に形成される。平坦化された酸化物層３４８は、短時間の低圧化学気相成長プロセス（ＬＰＣＶＤ）を通じて、又はオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）の薄いシートを上面に適用し、ＴＥＯＳシートを公知の方法を使用してＳｉＯ２に変換させることにより、追加され得る。図１０の実施形態においては、平坦化された酸化物層３４８は、およそ１．２μｍの厚みを有する。
【００３２】
[0047]ポリシリコンキャップ層３５２がその後、図１１に示されるように、平坦化された酸化物層３４８の上面に形成される。平坦化された酸化物層３４８は、化学気相成長により又は酸化物表面にポリシリコン層を堆積させるための他の公知の方法によりポリシリコンキャップ３５２を成長させるための、滑らかな表面を提供する。
【００３３】
[0048]複数のベントホール３５６がその後、図１２に示されるようにポリシリコンキャップ層３５２を貫通してエッチングされる。ベントホール３５６は、図４の領域３１８及び最終のＭＥＭＳ構造物を形成するために酸化物が犠牲になる他の領域を満たす酸化物構造物の上方に選択的にエッチングされる。
【００３４】
[0049]エッチャントがその後、ベントホール３５６を通って導入され、露出された酸化物物質のエッチングをもたらす。ベントホール３５６の位置は、領域３１８内の酸化物物質、特にベントホール３５６の直下の酸化物層３４８の部分、酸化物指状物３２８、酸化物指状物３４４、及びベントホール３５６の直下の埋め込み酸化物層３０８の部分の優先的なエッチングをもたらす。エッチングが終わると、幅広のトレンチ３６６が図１３に示されるように共振器アーム３６８の周囲に形成される。
【００３５】
[0050]より厚いキャップ層３６０が図１４に示されるようにポリシリコンキャップ３５２の上方に形成される。このポリシリコンキャップ層３６０は、ＭＥＭＳ共振器３０１を密に封止する。ポリシリコンキャップ３６０は化学気相成長技術を用いて成長し、その厚くするプロセスは同様にベントホール３５６の閉鎖をもたらす。図１４は共振器ＭＥＭＳを示しているが、これは幅広のトレンチを使用して形成され得る封止されたＭＥＭＳの一タイプの単なる例示である。ジャイロスコープ及び加速度計を含むがこれに限られない、多くの他のタイプの構造及びＭＥＭＳが、図１４に示される幅広トレンチを用いて形成され得る。
【００３６】
[0051]図１５は、シリコン層に幅広のトレンチを形成する代替的な方法５００を示す。このプロセスは、図２のプロセスと共通の特定のステップを共有する。図２に示されるように、ＳＯＩ構造を有するシリコンウェハが準備され（ブロック５０４）、フォトリソグラフのマスクが適用される（ブロック５０８）。ＭＥＭＳ構造を画定するトレンチが、マスクに描かれたパターンに従ってシリコンウェハにエッチングされる（ブロック５１２）。同様に図２に示されるように、ウェハの目標領域に一連の狭いトレンチを形成するためのパターンを有する第２マスクが適用される（ブロック５１６）。図１５の実施形態では、狭いトレンチはその後ＤＲＩＥプロセスを使用してエッチングされる（ブロック５２０）。ＤＲＩＥプロセスに加えて、幅に対して深さの大きいアスペクト比を有するトレンチをシリコン層にエッチングする他の方法が、図２のプロセスにおける使用に同様に効果的であろう。
【００３７】
[0052]図１５のプロセス５００により形成されるエッチングされたトレンチは、図２のトレンチとサイズ及び構造において同一であり得る。したがって、一実施形態の狭い各トレンチの幅は、およそ０．６μｍであり、狭いトレンチの各々は、埋め込み酸化物層を露出させるためにデバイス層を完全に貫通して延在する。さらに、約０．６μｍ幅の犠牲シリコンスラブは、図２のプロセスでのように、狭いトレンチの間に形成される。図１５のプロセスは、犠牲シリコンスラブをＳｉＯ２スラブに酸化させるために、好ましくは１０００℃の温度で、熱酸化プロセスを使用する点が異なる（ブロック５２４）。
【００３８】
[0053]例として、犠牲シリコンスラブ３２０を取り囲む酸化物３８０の薄い被膜を備えたシリコンウェハが図１６に示される。酸化物３８０、典型的にはＳｉＯ２は、図１５の熱酸化プロセスの間、犠牲シリコンスラブ３２０の露出された表面に成長し始める。酸化物被膜３８０は、狭いトレンチ３２４に面する側及び各スラブ３２０の上面を含む犠牲シリコンスラブ３２０の露出された表面を覆う。この酸化物被膜は成長し続け、各犠牲スラブ３２０のシリコン物質をＳｉＯ２に酸化させる。
【００３９】
[0054]熱エピタキシャル酸化プロセスは初期の犠牲シリコンスラブの全てがＳｉＯ２に酸化されるまで継続される（ブロック５２８）。犠牲スラブのシリコンが全て酸化されると、酸化可能な残りのシリコンがないのでエピタキシャル成長プロセスは自ら終了する。スラブのＳｉがＳｉＯ２に変換されるにつれて、スラブのサイズが成長する。図１７は、犠牲シリコンスラブ３２０が犠牲酸化物スラブ３８４を形成するために酸化された図１６のシリコンウェハの部分断面図を示す。酸化プロセスは、同様に狭いトレンチを圧縮し、以下で説明される実施形態に示されるようにトレンチの幅を約０．２μｍにする。
【００４０】
[0055]一般に、ＳｉからＳｉＯ２への変換は、０．５４の倍数での成長をもたらす。したがって、プロセスが完璧に実行された場合、０．５３μｍの隙間は、その隙間を完全に埋めるために０．９８１μｍの犠牲スラブを要する。しかしながら、製造変数を構成するため、及び犠牲スラブの全てを消費することを保証することは重要であるので、全変換の後のスラブ間の隙間を残すことが望ましい。したがって、隣接するスラブ間の０．５３μｍの初期隙間を仮定すれば、０．５５μｍのスラブは、ＳｉからＳｉＯ２への全変換後の０．２３３μｍの隙間をもたらす（スラブは成長して２つの隣接した隙間になるが、各隙間は２つの隣接するスラブを有することを念頭に置く）。０．２３３μｍの隙間は酸化物層により容易に覆われる。
【００４１】
[0056]図１５のプロセスは、図２に示される方法と同様の方法を使用してＳｉＯ２スラブの上面の平坦化を続ける（ブロック５３２）。０．２３３μｍの隙間を仮定すると、本実施形態の平坦化された酸化物層の厚さは約０．６μｍである。犠牲酸化物スラブ３８４及びシリコン実用層３１２の上面を覆う平坦化された酸化物層３９２が図１８に示される。図１８の平坦化された酸化物層３９２は、図１０の平坦化された酸化物層３４８と類似の構造を有しているが、平坦化された酸化物層３９２は好ましくは０．６μｍの厚みを有する。図１８の構造は、図１１−図１４の構造が図１８のシリコンウェハを使用して形成され得る程度に、図１０の構造に十分に類似している。
【００４２】
[0057]図１５の残りのプロセスステップは、図２のステップと同一である。ポリシリコンキャップ層は、平坦化された酸化物層の上方に成長する（ブロック５３６）。ベントホールが、犠牲になる酸化物層の部分の上のキャップにエッチングされる（ブロック５４０）。蒸気の状態のフッ化水素（ＨＦ）のようなＳｉＯ２エッチャントが、ベントホールを通過し、犠牲酸化物部を除去する（ブロック５４４）。最後に、ポリシリコンキャップが最終的な厚みに成長し、ベントホールを満たす（ブロック５４８）。
【００４３】
[0058]後にエッチングされて幅広のトレンチを提供する酸化物領域を提供するために上述した実施形態では犠牲スラブを用いたのに対して、上記のプロセスで形成される幅広の酸化物の領域が、酸化物の領域をエッチングすることなく使用され得る。例えば、ＳｉＯ２スラブが、基板に形成され、ＭＥＭＳデバイスが形成され得る土台として使用され得る。ＳｉＯ２の土台は、電気的な絶縁、寄生容量の低減、及び／又は熱的な分離を提供する。
【００４４】
[0059]さらに、結合パッドは、特にＳＯＩ−ＭＥＭＳ及び悪化ドープバルクシリコンＭＥＭＳのようなドープ量の多い（低抵抗の）基板に組み込まれたときに、好ましくない大きな寄生容量を表す。その結果として、厚い酸化物土台が結合寄生容量を著しく減少させる。
【００４５】
[0060]シリコン貫通電極（ＴＳＶｓ）は、典型的には、シリコンウェハの全部ではないが多くを貫通エッチングするためにＤＲＩＥを使用して形成される。ＴＳＶｓは、ウェハの片側からウェハの反対側に低電気抵抗のビアを提供するために、典型的には多くドープされる。低電気抵抗及び小さな絶縁隙間の結果、１０ピコファラド程度の寄生容量も珍しくない。寄生容量は、典型的なＭＥＭＳ加速度計や圧力計の２００−８００フェムトファラド程度のセンサ静電容量を小さくするので、この特性は、一般的にＴＳＶｓのＡＳＩＣインターフェースに対する容量性のＭＥＭＳセンサとしての使用を不可能にする。上記のプロセスで記載したように厚いＳｉＯ２ブロックを用いることで好ましくない寄生容量を著しく低減することができる。
【００４６】
[0061]本発明が図面及び上記の記載に詳細に説明され示されているが、本発明は例示的なものであり、その性質に制限されるものではないと考えるべきである。好ましい実施形態のみが提示されており、本発明の思想の範囲内の全ての変更、修正及びさらなる追加が保護されるべきである。
以下に本明細書が開示する形態のいくつかを記載しておく。
[形態１]  封止された幅広のトレンチを形成する方法であって、
シリコンオンオキサイドインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハを準備するステップと、
前記ＳＯＩウェハのシリコン層に第１トレンチをエッチングすることにより、第１犠牲シリコンスラブの第１側を画定するステップと、
前記シリコン層に第２トレンチをエッチングすることにより、前記第１犠牲シリコンスラブの第２側を画定するステップと、
前記第１トレンチに第１犠牲酸化物部を形成するステップと、
前記第２トレンチに第２犠牲酸化物部を形成するステップと、
前記第１犠牲酸化物部及び前記第２犠牲酸化物部の上方にポリシリコン層を形成するステップと、
前記第１犠牲酸化物部及び前記第２犠牲酸化物部をエッチングするステップと、を有する方法。
[形態２]  形態１に記載された方法であって、第１犠牲酸化物部を形成するステップは、
少なくとも前記第１犠牲スラブの部分を酸化するステップを有する方法。
[形態３]  形態２に記載された方法であって、
前記第１犠牲酸化物部の上面に酸化物層を形成するステップを有する方法。
[形態４]  形態１に記載された方法であって、
前記第１犠牲酸化物部の対向する側面及び前記第２犠牲酸化物部の対向する側面を露出するために、前記第１犠牲スラブをエッチングするステップと、
前記第１犠牲酸化物部の前記露出された対向する側面間及び前記第２犠牲酸化物部の前記露出された対向する側面間に第３犠牲酸化物部を形成するステップと、
前記第３犠牲酸化物部をエッチングするステップと、を有する方法。
[形態５]
形態４に記載された方法であって、
前記第１犠牲スラブの上方にマスクを形成するステップと、
前記第１犠牲スラブをエッチャントに曝すステップと、を有する方法。
[形態６]
形態１に記載された方法であって、犠牲シリコンスラブの第１側を画定するステップは、
深掘り反応性イオンエッチングを用いて前記第１トレンチをエッチングするステップを有する、方法。
[形態７]
形態６に記載された方法であって、前記第１犠牲シリコンスラブの第２側を画定するステップは、
第２犠牲シリコンスラブの第１側を画定するステップを有する、方法。
[形態８]
シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハにトレンチを形成する方法であって、
デバイス層に第１トレンチをエッチングするステップと、
前記デバイス層に第２トレンチをエッチングし、それにより第１犠牲スラブを画定するステップと、
前記第１トレンチに第１犠牲酸化物部を形成するステップと、
前記第２トレンチに第２犠牲酸化物部を形成するステップと、
前記第１犠牲スラブを犠牲にするステップと、
前記第１犠牲酸化物部をエッチングするステップと、
前記第２犠牲酸化物部をエッチングするステップと、を有する方法。
[形態９]
形態８の方法であって、前記第１犠牲酸化物部をエッチングするステップの前に、
前記第１犠牲酸化物部の上方にポリシリコン層を形成するステップを有する、方法。
[形態１０]
形態８に記載された方法であって、前記第１犠牲スラブを犠牲にするステップは、
前記第１犠牲酸化物部を形成するために前記第１犠牲スラブを酸化するステップを有する、方法。
[形態１１]
形態１０に記載された方法であって、
前記第１犠牲酸化物部の上面に酸化物層を形成するステップを有する、方法。
[形態１２]
形態８に記載された方法であって、
第１隙間を形成するために前記第１犠牲スラブをエッチングするステップと、
前記第１隙間に第３犠牲酸化物を形成するステップと、
前記第３犠牲酸化物をエッチングするステップと、を有する方法
[形態１３]
形態１２に記載された方法であって、
前記第１犠牲スラブの上方にマスクを形成するステップと、
マスクが設けられた前記第１犠牲スラブをエッチャントに曝すステップと、を有する方法。
[形態１４]
形態８に記載された方法であって、第１トレンチをエッチングするステップは、
深掘り反応性イオンエッチングを用いて第１トレンチをエッチングするステップを有する、方法。
[形態１５]
形態８に記載された方法であって、
前記絶縁層に第３トレンチをエッチングし、それにより第２犠牲スラブを画定するステップと、
第２隙間を形成するために前記第２犠牲スラブを犠牲にするステップと、
前記第２隙間に第３犠牲酸化物部を形成するステップと、
前記第３犠牲酸化物部をエッチングするステップと、を有する方法。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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