(57)【要約】  本発明は、粗い埋め込まれた界面を有する半導体部品を形成するための方法に関する。この方法は、ａ）第１の半導体基板（１６）内に、所定の粗さＲ２の粗界面（２２、２２’）を形成するステップであって、粗さＲ２より大きな粗さＲ１の表面（１４）を有する半導体基板（１６）を選択する工程と、第１の半導体基板を熱酸化させ、酸化物−半導体間の粗さＲ２の粗界面（２２、２２’）を得る工程とを有するステップと、ｂ）第２の基板との組立てを考慮して、この第１の半導体基板に酸化表面を形成するステップと、ｃ）酸化物の表面と第２の基板とを組み立てるステップとを備える。【選択図】  図２Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗い埋め込まれた界面を有する半導体部品を形成するための方法であって、
ａ）第１の半導体基板（１６）内に、所定の粗さＲ２を有する粗界面（２２、２２’）を形成するステップであって、
＊前記粗さＲ２より大きな粗さＲ１の表面（１４）を有する第１の半導体基板（１６）を選択する工程と、
＊前記第１の半導体基板を熱酸化させ、酸化物−半導体間の前記粗さＲ２の前記粗界面（２２、２２’）を得る工程と、を有するステップと、
ｂ）第２の基板（３４、４４）との組立てを考慮して、前記第１の半導体基板に酸化表面を形成するステップと、
ｃ）前記第１の半導体基板の前記酸化表面と前記第２の基板（３４、４４）とを組み立てるステップと、を備える方法。
【請求項２】
前記熱酸化が、０．２μｍ以上の厚さで行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱酸化が、乾燥雰囲気または湿潤雰囲気の下で行われる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
選択された前記第１の半導体基板が、５〜１０ｎｍＲＭＳの高周波の粗さを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
選択された前記第１の半導体基板が、２〜１０ｎｍＲＭＳの低周波の粗さを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記粗さＲ１の前記第１の半導体基板が、初期基板（６）の破壊によって得られる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の基板が、未加工またはバルク半導体の基板（３４）である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の基板（４４）が、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法によって得られる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の半導体基板及び前記第２の基板のうちの一方が、たとえば、機械的技法および／または化学的技法および／または基板破壊によって薄くされる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の半導体基板内に、または半導体の前記第２の基板内に形成された前記酸化物の少なくとも一部分が除去される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記酸化物の一部を取り除くステップが、前記第１の半導体基板及び前記第２の基板のうちの一方に作られた一以上の開口（１１１、１１３）を通してエッチングすることによって行われる、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造の製造分野及び半導体材料の基板の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロエレクトロニクスにおいて、接合（ｂｏｎｄｉｎｇ）作業など一部の作業には、接合される表面が可能な限り平滑であることが求められる。しかし、一部のデバイス、特に膜または可動部品を実装するタイプの製造には、接着面上への膜の時宜を得ない接着を正しく防止することが可能となるように、またこの膜の可動性を維持することが可能となるように、互いに向かい合っているが互いに密着することができない表面の利用を必要とすることがある。
【０００３】
したがって、仏国特許発明第２８５７９５３号明細書は、いわゆる構造化ゾーンが作製されており別の表面への接合が防止されるＢＳＯＩ型構造を製造する方法を開示している。このタイプの構造は、ＭＥＭＳ製造では、より詳細には、センサを製造するために表面シリコン膜を解除しなければならない場合には興味深い。
【０００４】
解除ステップ、たとえば下層酸化物侵食を含むステップ中、またはセンサの作動時に、この膜が基板に接合すると、それにより構成部品の機能障害が誘発される。
【０００５】
上記文献に説明されているように、粗い埋め込み界面を備えるＢＳＯＩ基板によりこの問題が回避され、埋め込み界面の粗さが膜と支持体との間の接合を防止する。
【０００６】
仏国特許発明第２８５７９５３号明細書では、様々な技法によって、たとえば、「Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標）」プロセスによって製造される「ｕｎｉｂｏｎｄ（登録商標）ネガ」を使用することによって、粗面化処理（ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｕｒｆａｃｅ)が行われる。このようなプロセスは、仏国特許発明第２６８１４７２号明細書に、あるいは２００１年Ｂ．Ａｓｐａｒらの「Ｔｈｅ  ｇｅｎｅｒｉｃ  ｎａｔｕｒｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｍａｒｔ  ｃｕｔ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｆｅｒ」、Ｊ．ｏｆ  Ｅｌｅｃ．Ｍａｔｅｒｉａｌ、ｖｏｌ．３０、Ｎｏ．７に記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
様々な固着防止ＢＳＯＩ基板に適合すると共に埋め込まれた粗さを得るためには、それゆえこの特定の粗さを有するネガを供給することが必要である。
【０００８】
したがって、特定の表面粗さ、特に、集積化センサの膜または可動部品の製造中に、上述の接合作用を回避することを可能にする粗さを有するこのような基板またはネガの作製を可能にする新たな方法を見出すという課題が提起される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
提示する本発明はさらに、特定の粗さを有する基板の供給または製造に関してより優れた柔軟性を可能にする。本発明により、基板の粗さを必要に応じて適合させることが可能となるからである。
【００１０】
本発明による方法は、「Ｕｎｉｂｏｎｄ（登録商標）」ウエハ（「ネガ」とも呼ばれる）を、たとえば固着防止ＢＳＯＩ製造に関連して所望のＭＥＭＳの用途にそれらの表面粗さを適合させることによって、再利用することを可能する。
【００１１】
本発明は初めに、半導体基板内に所定の粗さＲ２を有する粗界面を形成するための方法に関する。この方法は、
粗さＲ２より大きな粗さＲ１の表面を有する半導体基板を選択する工程と、
半導体基板を熱酸化させ、酸化物−半導体間の粗さＲ２の粗界面を得る工程と、を備える。
【００１２】
熱酸化が、好ましくは、０．２μｍ以上または０．５μｍ以上の厚さで、例えば乾燥雰囲気または湿潤雰囲気の下で行われる。
【００１３】
選択した半導体基板が、たとえば、５〜１０ｎｍＲＭＳの高い周波数（ｈｉｇｈ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＨＦ）粗さおよび／または２〜１０ｎｍＲＭＳの低い周波数（ｌｏｗ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＬＦ）粗さを有する。
【００１４】
粗さＲ１を有する半導体基板は、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標）技術（基板破壊技法(ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｆｒａｃｔｕｒｅ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ)）によるＳＯＩ構造の製造から取得されるネガでもよい。
【００１５】
本発明はまた、粗い埋め込まれた界面を有する半導体部品を形成する方法に関する。この方法は、
上述したような本発明による方法に従って、第１の半導体基板内に酸化物−半導体間の所定の粗さＲ２の粗い界面を形成するステップと、
第２の基板との組立てを考慮して、酸化表面を形成するステップと、
酸化表面と第２の基板とを組み立てるステップと、を備える。
【００１６】
第２の基板はバルク基板であってもよいが、上述したような本発明による方法によって得ることもできる。
【００１７】
例えば機械的技法および／または化学的技法および／または基板破壊によって、第１の半導体基板及び第２の基板のうちの一方を、薄くすることができる。
【００１８】
この最終構造を、たとえば、埋め込みの粗界面を有するＢＳＯＩ構造である固着防止構造を製造するために使用することができる。最終構造に関する構成部品、特に可動部品および膜の製造時には、たとえば、第１の半導体基板及び第２の基板のうちの一方に、典型的にはＳＯＩ基板の表面層に作られた一以上の開口を通してエッチングすることによって、酸化物または酸化された材料の少なくとも一部分を取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】「Ｕｎｉｂｏｎｄ」型のネガまたは粗基板の取得を示す図である。
【図１Ｂ】「Ｕｎｉｂｏｎｄ」型のネガまたは粗基板の取得を示す図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態を示す図である。
【図３】形成した酸化物の厚さに応じてヘーズの評価を示す図である。
【図４Ａ】本発明による基板と別の基板との組立てを示す図である。
【図４Ｂ】本発明による基板と別の基板との組立てを示す図である。
【図５Ａ】本発明による２枚の基板の組立てを示す図である。
【図５Ｂ】本発明による２枚の基板の組立てを示す図である。
【図６】膜の下に埋め込まれている空洞を有する、本発明に従って得た構成部品を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、どのようにして粗基板を得ることができるのかを説明する。選択した例において、この基板は、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標）プロセスまたは基板破壊により得られる、ネガとして挙げられる「Ｕｎｉｂｏｎｄ（登録商標）」ウエハとなる。
【００２１】
図１Ａに示すように、第１の半導体基板６を選択する。この基板６は、たとえば、「バルク」シリコンでもよい。
【００２２】
この基板上に、熱酸化によって、たとえば、数百ｎｍ程度の、たとえば１００ｎｍ〜５００ｎｍの典型的な厚さを有する（酸化ケイ素ＳｉＯ２を例に取ることにする）、絶縁ゾーンまたは層４を作製する。
【００２３】
この半導体基板６に原子またはイオン注入を行い、それにより基板６の表面１１と実質的に平行に延在する薄い層８が形成される。実際には、脆化または割れ目のある層または平面が形成され、それにより基板６の体積が、薄膜を備えることを目的とする下側領域１０と、基板６の大部分を備える上側領域１３とに区切られる。この注入は一般に水素注入であるが、他の核種が用いられるものとすることができ、またはＨ／Ｈｅの共注入が用いられるものとすることができる。
【００２４】
このように準備されたこの基板６をその後、分子接合技術によって、たとえばシリコンの第２の基板２と組み立てる。これら接合技術に関して、Ｑ．Ｙ．ＴｏｎｇおよびＵ．Ｇｏｅｓｅｌｅの研究、「Ｓｅｍｉ−ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｗａｆｅｒ  Ｂｏｎｄｉｎｇ」（Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、Ｗｉｌｅｙ  Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓを参照することができる。
【００２５】
その後、脆化平面８に沿った破壊を可能にする処理によって、基板６の一部を切り離す。この技術の例については、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｖｏｌ．１０、Ｎｏ．１（２０００）、１３１〜１４６ページに発表されているＡ．Ｊ．Ａｕｂｅｒｔｏｎ−Ｈｅｒｖｅらの論文、「Ｗｈｙ  ｃａｎ  Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ  ｃｈａｎｇｅ  ｔｈｅ  ｆｕｔｕｒｅ  ｏｆ  ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ？」に記載されている。
【００２６】
この破壊により、一方で半導体部品または素子１２が、また他方で基板６の残余部分１６が形成され、粗面１４が提示される。この残余部分は、以下の説明の残りにおいて粗い初期基板を備えている。
【００２７】
図２Ａ〜２Ｃに示す本発明の一実施形態によれば、たとえば上で説明したような方法によりもたらされる粗基板１６または「Ｕｎｉｂｏｎｄ（登録商標）」のネガが選択される。これは、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標）による層の転写後、基板の剥がされた部分である。
【００２８】
たとえば、この基板はシリコンである。
【００２９】
この基板１６の表面１４はある粗さＲ１を示す（図２Ａ）。この粗さは、たとえば、高周波領域では５ｎｍＲＭＳから１０ｎｍＲＭＳまで（原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）によって５×５μｍ２で測定される）、低周波領域では２ｎｍＲＭＳから１０ｎｍＲＭＳまで（５００μｍの走査の２μｍの点を用いて機械的表面粗さ測定機器によって測定される）、様々である。
【００３０】
本発明によれば、選択した基板１６の粗さは、たとえばＭＥＭＳのタイプ（用途のタイプ、センサのタイプ、膜の寸法および特性等）に従って適合させる。
【００３１】
このため、ネガ基板１６の脱酸素（ｄｅｓｏｘｉｄａｔｉｏｎ）を優先的に行う。その後、後者をＣＡＲＯ  ＲＣＡまたはオゾンＲＣＡタイプの洗浄によって洗浄する。ＴＭＡＨを用いる可能な洗浄（水酸化テトラメチルアンモニウム化学エッチングステップ:ｔｅｔｒａｍｅｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｅｔｃｈｉｎｇ  ｓｔｅｐ）により約２〜３μｍ薄くして、注入ステップによって乱された領域を取り除くことが可能となる。その後基板１６を、乾燥または湿潤雰囲気下で、たとえば、０．２μｍ〜２μｍ、優先的には０．５μｍ程度の厚さに酸化する。
【００３２】
基板１６の表面１４の粗さを考慮すると、酸化境界２２は不規則で、したがって粗さの一部を酸化物／シリコン界面へと移動させることになる。この酸化物／シリコン界面は、所定の深さで、基板１６内に存在することになる。その深さは、酸化条件に、特に温度および酸化を行う継続時間に依存する。図２Ｂおよび図２Ｃはそれぞれ、時間ｔ１の酸化後および時間ｔ２＞ｔ１の酸化後の基板１６を示し、これらの酸化は同じ温度で行われた。第１の場合の酸化物層２０は、第２の場合の酸化物層２０’の厚さｅ２よりも小さい厚さｅ１を有するが、それぞれの粗さは以下のとおりである。
【００３３】
Ｒ’２＜Ｒ２＜Ｒ１
【００３４】
生成される酸化物の厚さｅを制御することによって、酸化物／シリコン界面の高さにおける所望の最終粗さ（Ｒ２）の空間周波数および振幅（ＲＭＳ、ＰＶ）が制御される。
【００３５】
したがって、生成される酸化物層２０、２０’の厚さに従って、粗さが多かれ少なかれ低減され、これにより酸化物／シリコン界面の高さで得られる粗さ（Ｒ２）を制御することが可能となる。
【００３６】
図３は、ＴＥＮＣＯＲ（６２００）ｓｕｒｆｓｃａｎタイプの機器を用いて、酸化ステップ後に得られた酸化物の厚さｅに応じて、シリコン表面（酸化物除去後の）について測定した「ヘーズ（ｈａｚｅ）)」の評価を示す。「ヘーズ」は、表面が拡散する光に関係し、したがってこの表面の粗さを表す。したがって、「ヘーズ」により、形成された酸化物の厚さに応じた表面粗さに関する情報を得ることが可能となる。０．５μｍ〜２μｍまたは１μｍ〜２μｍの範囲の厚さにおいて、また２μｍを超える厚さにおいてでさえも、酸化物の厚さが増大すると同時に、粗さが大幅に低減されることが分かる。しかし、０．２μｍを超える厚さについても効果を得ることがきる。
【００３７】
したがって、異なるカテゴリの構成部品を製造するための利用を考慮して、初期粗基板１６を処理することができる。
【００３８】
本発明に従って処理した、所定の粗さの埋め込み酸化物／シリコン界面を備えるこのような基板は、異なる用途に利用することができる。
【００３９】
したがって、本発明に従って処理した基板を、「最上部（ｔｏｐ）」および／または支持基板として、固着防止ＢＳＯＩ基板を製造するために利用することができる。
【００４０】
酸化基板の粗い界面への接合を行うことができる。酸化物の表面を準備することが推奨され、酸化によって取り除かれなかったクラウン（ｃｒｏｗｎ）を取り除くために、光学機械的周辺縁部除去ステップを行うこともできる。
【００４１】
図４Ａに示すように、機械的研磨ステップを行って、酸化物層２０（２０’）の優れた表面粗さ（すなわち、今回は接合に適合する粗さ）を取り戻すことができる。
【００４２】
図４Ｂに示すように、その後、たとえばバルクシリコンである第２の基板３４上に接合、たとえば、直接または分子付着接合を行うことができる。次いで、この第２の基板３４を薄くすることができる。任意の薄化技法、たとえば、機械的技法、化学的技法、機械化学的技法または「Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標）」プロセスを実施することができる。
【００４３】
それ自体が粗い埋め込み界面４２を有する第２の基板４４上で、直接に接合することもできる（図５Ａ）。この基板は、好ましくは上述の方法に従って得た。
【００４４】
その後、組立構造に熱処理を施して接合界面を強化し、粗い酸化物／シリコン界面を１つまたは２つ備えるまたＢＳＯＩ４６構造が得られるまで、薄化ステップを１回以上施す。図５Ｂは、２つの粗界面２２、４２および第２の基板の１つの残留層４５を有するこのような構造を示している。
【００４５】
集積化センサ膜または可動部品の製造時には、その後、残留層４５内に作製した開口１１１、１１３を通してエッチングすることによって、酸化物層２０の一部を局所的に取り除くことができる。したがって、膜の下に空洞を局所的に形成することができる。粗界面４２が、基板１４上への膜の時宜を得ない接着または付着を防止する。
【００４６】
したがって、図６は、層４５の開口１１１、１１３を通しての酸化物層２０のエッチング後の基板４６内にあるこのような空洞５０を示し、層４５の、空洞５０の上に位置する部分が膜を形成する。
【００４７】
上で挙げた例では、シリコン基板が実施される。しかし、本発明は、酸化することができるすべての半導体基板、特に、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、非晶質Ｓｉ、ＳｉＣに適用することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
2010517258.tif 000014
2010517258.tif 000015
2010517258.tif 000016