(57)【要約】【課題】エッチング中にウエハの構造体上に生じる電化蓄積を低減させる。【解決手段】一実施例では、装置は導電層を有するウエハ部分を含む。ウエハ部分のエッチング中に導電層が露出されると、導電層はウエハ部分のエッチング中にウエハ部分上の電荷蓄積の一部を消散するように働く。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層を含んだウエハ部分を備えた装置であって、前記ウエハ部分のエッチング中に前記導電層を露出したときに、前記導電層が前記ウエハ部分上の電荷蓄積の一部を消散するように働く装置。
【請求項２】
前記導電層は前記ウエハ部分のシリコン層に電気的に結合され、前記エッチング中の前記ウエハ部分からの前記シリコン層の一部の除去が前記導電層を露出するように働く請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記導電層は前記ウエハ部分の前記シリコン層に電気的に結合され、前記エッチングは前記シリコン層の一部内に１つまたは複数の側壁を形成するように働き、前記導電層は前記１つまたは複数の側壁に電気的に結合され、前記１つまたは複数の側壁ならびに前記導電層は前記ウエハ部分上の前記電荷蓄積の前記一部を消散するように働く請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記１つまたは複数の側壁は、前記導電層の静電位に実質的に類似する１つまたは複数の静電位を有し、前記１つまたは複数の側壁の前記１つまたは複数の静電位は、前記１つまたは複数の側壁から前記電荷蓄積の前記一部を消散するように働く請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記導電層は前記ウエハ部分のシリコン層に電気的に結合され、前記ウエハ部分は前記導電層に結合された裏打ち層を含み、前記裏打ち層は前記ウエハ部分に構造的整合性を提供し、前記裏打ち層は前記導電層を絶縁する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記裏打ち層はフォトレジストを含む請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記導電層は前記ウエハ部分にわたって１つまたは複数のエッチング速度の変動を緩和する請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記導電層は前記ウエハ部分上の前記電荷蓄積の前記一部を無効にする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記導電層は導電性材料を含む請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記導電性材料はアルミニウムを含む請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記導電層は約１／２マイクロメートル（「μｍ」）〜約２マイクロメートルの範囲の厚さを有する請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
ウエハ部分上の電荷蓄積の一部を前記ウエハ部分のエッチング中に導電層部分を露出することを通して消散する工程を含む方法。
【請求項１３】
前記ウエハ部分上の前記電荷蓄積の前記一部を前記ウエハ部分の前記エッチング中に導電層部分を露出することを通して消散する前記工程は、深い反応性イオン・エッチング（「ＤＲＩＥ」）を用いて前記ウエハ部分をエッチングする工程を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記深い反応性イオン・エッチングを用いて前記ウエハ部分をエッチングする前記工程は、ボッシュ法による深い反応性イオン・エッチングを用いて前記ウエハ部分をエッチングする工程を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ウエハ部分はシリコン層を含み、前記ウエハ部分上の前記電荷蓄積の前記一部を前記ウエハ部分の前記エッチング中に導電層部分を露出することを通して消散する前記工程は、
前記シリコン層に前記導電層を電気的に結合する工程と、
前記シリコン層の一部内に１つまたは複数の側壁をエッチングする工程と、
前記１つまたは複数の側壁ならびに前記導電層を用いて前記ウエハ部分上の前記電荷蓄積の前記一部を消散する工程とを含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ウエハ部分の前記シリコン層に前記導電層を電気的に結合する前記工程は、前記導電層に前記１つまたは複数の側壁を電気的に結合して、前記１つまたは複数の側壁の１つまたは複数の静電位を前記導電層の静電位と実質的に類似するように維持する工程を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ウエハ部分の前記エッチング中に露出された前記導電層によって前記ウエハ部分上の前記電荷蓄積の前記一部を消散する前記工程は、
前記ウエハ部分に前記導電層を塗布する工程と、
前記ウエハ部分をスルーエッチングして前記導電層を露出させる工程とを含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記ウエハ部分に前記導電層を塗布する前記工程は、前記ウエハ部分上に導電性材料をスパッタリングして前記導電層を形成する工程を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記導電層は前記ウエハ部分の第１の裏打ち層を含み、前記導電層に裏打ち層を塗布して前記導電層を保護する工程を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ウエハ部分をスルーエッチング直前の地点までエッチングする工程と、
前記ウエハ部分に前記導電層を塗布する工程と、
前記ウエハ部分をスルーエッチングして前記導電層を露出させる工程とをさらに含む請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にシリコン・ウエハのエッチングに関し、より詳細には、露出した構造体上の電荷蓄積に起因する不要なエッチングされた形状の除去に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械的構造体、例えば微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）構造を製造するためには、構造体がウエハ内にエッチングされる。一実施形態では、ウエハはシリコン層およびフォトレジストなどの裏打ち層を含む。一実施形態のエッチング法には深い反応性イオン・エッチング（「ＤＲＩＥ」）を含む。このエッチング法にはプラズマを含む。一実施形態のプラズマはイオンを含む。このイオンは構造体をエッチングするように機能する。
【０００３】
ウエハのスルーエッチング中、裏打ち層は露出される。構造体上の電荷蓄積はエッチング中のイオンから生じる。この電荷蓄積は構造体の１つまたは複数の側壁にイオンを偏向する。このイオンの偏向は結果的に、側壁のアンダーカットを生じさせかつ／または構造体上に１つまたは複数の突出形状を形成する。微小電気機械システム・デバイスでは、突出形状の無い垂直な対称な側壁が好ましい。
【０００４】
説明のために図５を参照すると、例示的なウエハ部分５０５がシリコン層５１５、裏打ち層５２０、およびマスク層５２５を含んでいる。シリコン層５１５はシリコンおよび／またはドープ・シリコンを含んでいる。裏打ち層５２０はフォトレジストを含んでいる。一実施形態のマスク層５２５は二酸化ケイ素を含んでいる。
【０００５】
ウエハ部分５０５はシリコン層５１５内に構造体５０２をエッチングするエッチング方法の間にスルーエッチングされる。構造体５０２は側壁５２５および５２６を含んでいる。構造体５０２のスルーエッチング中裏打ち層５２０が露出される。裏打ち層５２０が非導電性材料（例えば、フォトレジスト）を含んでいる場合、結果として電荷蓄積が構造体５３０および５３１内に生じる。この電荷蓄積はエッチング方法からのイオンを側壁５２５および５２６上に偏向し、その結果側壁５２５および５２６がエッチングされる。当業者には分かるように、このイオンは側壁５２５内にアンダーカット５３０を、側壁５２６内にアンダーカット５３１を生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このため、ウエハの１つまたは複数の構造体上の電荷蓄積を低減させる必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は一実施形態では装置を包含する。該装置はウエハ部分を含む。該ウエハ部分は導電層を含む。該導電層はウエハ部分上の電荷蓄積の一部を消散するように働く。
本発明の別の実施形態は方法を包含する。導電層はウエハ部分のエッチングの間にウエハ部分の電荷蓄積の一部を消散する。
本発明の例示的実施形態の特徴は、説明、特許請求の範囲、および添付図面から明白となろう。
【０００８】
これらの非限定的な例において説明した特定の値および構成は、変更され得、単に本発明の一実施形態を説明するために引用したものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照すると、一実施形態では、装置１００はウエハ部分１０５を含んでいる。ウエハ部分１０５は導電層１１０、シリコン層１１５、裏打ち層１２０、およびマスク層１２５を含む。導電層１１０はシリコン層１１５に電気的に結合されている。導電層１１０は裏打ち層１２０に結合されている。
【００１０】
導電層１１０はアルミニウムまたは銅などの導電性材料を含む。一実施形態では、スパッタリング方法を用いて導電層１１０がウエハ部分１０５に塗布される。導電層１１０は電気的導電性を提供するのに十分な厚さおよび被覆装置の限界および／またはウエハの構造上の限界などの要因によって限定される厚さで、ウエハ部分１０５に塗布される。例えば、導電層１１０は約１／２マイクロメートル（「μｍ」）〜約２マイクロメートルの範囲の厚さでウエハ部分１０５に塗布される。
【００１１】
図１および２を参照すると、一実施形態ではシリコン層１１５はシリコンまたはドープ・シリコンなどのシリコン層を含んでいる。ウエハ部分１０５はエッチング方法を受ける。一実施形態では、このエッチング方法は深い反応性イオン・エッチング（「ＤＲＩＥ」）を含む。別の実施形態では、このエッチング方法はボッシュ法を含む。
【００１２】
このエッチング方法は反応種とプラズマ解離方法の副産物との混合物を含む。反応種とプラズマ解離方法の副産物との混合物は部分的にイオンを含んでいる。当業者には分かるように、エッチング方法のこのイオンはシリコン層１１５内で構造体を、例えば構造体２０２をエッチングするように働く。一実施形態では、構造体２０２は１つまたは複数の側壁２０５および／または２１０を含む。
【００１３】
裏打ち層１２０は厚いレジスト、例えば、Ｓｈｉｐｌｅｙ  ＳＴＲ１０４５フォトレジスト、あるいは有機材料を含む。裏打ち層１２０はウエハ部分１０５上に堆積かつ／またはスピン・コーティングされる。裏打ち層１２０の厚さは約４μｍ〜約１０μｍである。裏打ち層１２０は構造的整合性をウエハ部分１０５および該ウエハ部分１０５内にエッチングされた構造体２０２に提供する。当業者には分かるように、裏打ち層１２０はまた、導電層１１０を絶縁し、導電層１１０が望ましくない充電経路になるのを妨げる。
【００１４】
一実施形態では、裏打ち層１２０はエッチング方法の完了後にウエハ部分１０５から除去される。別の実施形態では、裏打ち層１２０はエッチング方法の完了後にウエハ部分１０５の部分のまま残る。
【００１５】
一実施形態では、マスク層１２５はエッチングマスクとして働く無機材料を含む。マスク層１２５は、例えば、レジストの堆積、パターン露光／現像、酸化エッチング、およびレジスト除去などのリソグラフィ工程の組み合わせを用いてパターン化される。別の実施形態では、マスク層１２５はフォトレジストを含む。一実施形態では、レジストの堆積、パターン露光、およびパターンの現像を通してフォトレジスト内にパターンが形成される。当業者には分かるように、マスク層１２５内のパターンは、１つまたは複数の構造体、例えばシリコン層１１５内にエッチングされる構造体２０２を決定する。
【００１６】
一実施形態では、ウエハ部分１０５のエッチングの間に導電層１１０の露出を通してウエハ部分１０５上の電荷蓄積の一部を消散することによって、導電層１１０はウエハ部分１０５内にエッチングされた構造体２０２のアンダーカットの低減を促進する。
【００１７】
例えば、ウエハ部分１０５はエッチング方法、例えば、片側エッチング方法を受ける。ウエハ部分１０５のエッチング中、導電層１１０が構造体２０２に露出される。導電層１１０は側壁２０５および２１０を電気的に結合する。側壁２０５および２１０は各々の静電位を含む。側壁２０５および２１０の各々の静電位は導電層１１０の静電位に実質的に類似する静電位を含む。
【００１８】
エッチング中、ウエハ部分１０５上には電荷蓄積が発生する。導電層１１０の露出を通して、ウエハ部分１０５上の電荷蓄積の一部が消散される。
別の実施形態では、ウエハ部分１０５上の電荷蓄積の一部は１つまたは複数のウエハ部分１０５の側壁２０５および２１０、および導電層１１０を用いることによって消散される。
【００１９】
当業者には分かるように、構造体２０２のウエハ部分１０５上の電荷蓄積の一部を消散することによって、導電層１１０はイオンが構造体２０２の側壁２０５および２１０上に偏向することを阻止する。
【００２０】
当業者には分かるように、さらに別の実施形態では、導電層１１０はウエハ部分１０５にわたるエッチング速度の変動の影響を緩和する。例えば、ウエハ部分１０５は複数の構造体２０２を含む。第１の構造体２０２は第１のエッチング速度を含み、第２の構造体２０２は第２のエッチング速度を含む。当業者には分かるように、第１のエッチング速度は第２のエッチング速度と異なる。
【００２１】
完全にエッチングされた構造体を製造するために、ウエハ部分１０５はある時間間隔の間エッチングを受ける。この時間間隔は第１の構造体２０２および第２の構造体２０２に関連するエッチング速度の各々を提供する時間間隔を含む。例えば，第１のエッチング速度が第２のエッチング速度より大きい場合、時間間隔は第２の構造体２０２を完全にエッチングする時間間隔を含む。
【００２２】
第１の構造体２０２内で導電層１１０を露出すると、導電層１１０はアンダーカットの低減を促進する。当業者には分かるように、導電層１１０はウエハ部分１０５が第１の構造体２０２の形状を劣化させることなく、第２の構造体２０２を完全にエッチングする時間間隔の間エッチングされることを可能にする。
図１および図２を参照すると、説明のために装置１００の例示的オペレーションの実例的説明を示している。
【００２３】
ウエハ部分１０５はスルーエッチングの直前の地点まで第１の側１３０上でエッチング方法を受ける。ウエハ部分１０５の第２の側１３５は取り除かれる。導電層１１０、例えば、アルミニウムがスパッタリング法を用いてウエハ部分１０５の第２の側１３５に塗布される。裏打ち層１２０、例えば、フォトレジストが導電層１１０上にスピン・コーティングあるいは堆積される。ウエハ部分１０５の構造体２０２はエッチング方法中にスルーエッチングされる。このエッチング方法はウエハ１０５内に側壁２０５および２１０を形成する。
【００２４】
構造体２０２のエッチング方法により導電層１１０が露出される。導電層１１０が露出すると、導電層１１０は構造体２０２上の電荷蓄積の一部を消散する。導電層１１０および側壁２０５および２１０は実質的に同じ電位になり、その結果構造体２０２の電荷蓄積の一部が消散される。
【００２５】
図３および図４を参照すると、ウエハ部分３０５は導電層３１０、シリコン層３１５、裏打ち層３２０、第１の酸化層３２５、および第２の酸化層３２７を含んでいる。ウエハ部分３０５はウエハ部分３０５の第１の側３０６上でエッチング方法の第１の部分を受ける。当業者には分かるように、ウエハ部分３０５は最大で厚さの中間地点の直前の地点までエッチング方法の第１の部分を受ける。ウエハ部分３０５はエッチング方法の第１の部分を受けてシリコン層３１５内に構造体３６０をエッチングする。
【００２６】
ウエハ部分３０５はウエハ部分３０５の第２の側３０７上でエッチング方法の第２の部分を受ける。酸化層３２７がパターン化されて、ウエハ部分３０５の第２の側３０７内にエッチングされる構造体３０２を画定する。エッチング方法の第２の部分はシリコン層１１５内に構造体３０２をエッチングするように働く。導電層３１０がウエハ部分３０２の第２の側３０７に塗布される。導電層３１０はシリコン層３１５に結合される。裏打ち層３２０がウエハ部分３０５の第２の側３０７に塗布される。裏打ち層３２０は導電層３１０に結合される。
【００２７】
ウエハ部分３０５はウエハ部分３０５の第１の側３０６上でエッチング方法の導電層３の部分を受ける。エッチング方法の第３の部分はシリコン層３１５内に構造体３６０をスルーエッチングするように働く。エッチング方法の第３の部分の間、導電層３１０が露出される。エッチング方法の第３の部分は構造体３６０の側壁４０５および４１０をエッチングする。
【００２８】
導電層３１０はウエハ部分３０５内にエッチングされる構造体３６０のアンダーカットの低減を促進し、３６０上に形成される突出形状の量の低減を促進する。導電層３１０は構造体３６０上の電荷蓄積を消散する。導電層３１０は側壁４０５および４１０を電気的に結合する。側壁４０５および４１０ならびに導電層３１０は実質的に同様の電位になり、その結果構造体３６０上の電荷蓄積は消散される。
【００２９】
再度図１〜図４を参照すると、本願明細書に記載の装置は、ハードウェア・コンポーネントなどの複数のコンポーネントを含んだ一例である。そのようなコンポーネントの多くは装置１００内で結合あるいは分割され得る。説明のために一実施形態では、装置１００は、装置１００の１つの例示的な配向を示す本願明細書の説明および図面と共に、任意（例えば、水平、斜め、あるいは垂直）の配向を含む。本願明細書に記載の工程またはオペレーションは単に例示的なものである。これらの工程またはオペレーションには本発明の精神から逸脱することなく多数の変更がなされてよい。例えば、当該工程は異なる順序で実行することができ、あるいは工程を付加、削除、または変形することができる。
【００３０】
本願明細書において本発明の例示的実施形態を詳細に示し、解説してきたが、当業者であれば、本発明の精神から逸脱することなく種々の変形、付加、置換等を実施することができ、故にそれらは添付の特許請求の範囲に定められた本発明の範囲内にあるものと考えられることは明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ウエハ部分を含んだ装置の例示的実施形態を示す断面図であり、ウエハ部分は導電層、シリコン層、裏打ち層、およびマスク層を含んでいる。
【図２】図１のウエハ部分上に実行された片側エッチング方法を示す断面図である。
【図３】ウエハ部分を含んだ装置の別の例示的実施形態を示す断面図であり、ウエハ部分は導電層、シリコン層、裏打ち層、およびマスク層を含み、スルーエッチングの直前の地点まで加工されている。
【図４】図３の装置のウエハ部分上に実行された両側エッチングを示す断面図であり、ウエハ部分はスルーエッチングまで加工されている。
【図５】先行技術の例示的実施形態を示す断面図であり、ウエハ部分はシリコン層、裏打ち層、およびマスク層を含んでいる。
【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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