(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングレジスト材料の保護構造（２９）によって取り囲まれ半導体材料基板（２０）の第１および第２の領域（２３、４５）を電気的に接続する電気接続ライン２８を含むブリッジ素子（２６）を前記半導体材料基板（２０）上に形成し；
前記半導体基板（２０）中に、前記ブリッジ素子（２６）の下側に延びかつ前記第１および第２の領域（２３、４５）を分離する、少なくとも１個の掘削（２４）を形成する；
各ステップを連続して有する集積デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記少なくとも１個の掘削（２４）を形成するステップは、前記半導体材料基板（２０）中にトレンチ（２４ａ）を形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１個の掘削（２４）を形成するステップは、前記第１の領域（２３）の少なくとも１部分の下側に延びる犠牲増（３７）を除去するステップを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ブリッジ素子（２６）を形成するステップは：
電気的分離材料の下部保護領域（３１ａ）を形成し；
それぞれ前記第１および前記第２の領域（２３、４５）に直接電気的に接触する第１および第２の端部（２８ａ、２８ｂ）を有する電気接続ライン（２８）を前記下部保護領域（３１ａ）上に形成し；更に
その上部および側面上に、前記電気接続ラインをカバーする電気絶縁材料の上部保護領域（３２ａ）を形成する；
各ステップを含む、請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
下部保護領域（３１ａ）を形成する前記ステップは窒化シリコン部分を形成するステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
下部保護領域（３１ａ）を形成する前記ステップの後で、前記窒化シリコン部分上に酸化シリコンの領域（３４）を形成するステップを実行する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
上部保護領域（３２ａ）を形成する前記ステップは炭化シリコン部分を形成するステップを含む、請求項４乃至６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
ブリッジ素子（２６）を形成する前記ステップは：
前記半導体材料基板上に電気絶縁材料の第１の層（３１）を堆積させ；
コンタクトのための開口を形成するために絶縁体第１の層（３１）を選択的に除去し；
前記コンタクトのための開口において前記第１および第２の領域（２３、４５）に直接電気接続して前記電気接続ライン（２８）を形成し；
前記電気接続ライン（２８）上に電気絶縁材料の第２の層（３２）を堆積させ；更に
前記ブリッジ素子（２６）の境界を定めるために穴（２７）を横方向に形成するために前記第２の層（３２）の一部分を選択的に除去する；各ステップを有し、
更に掘削（２４）を形成する前記ステップは前記半導体材料基板（２０）を等方的にエッチングするステップを含む、請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１個のエアギャップ（２４）によって分離された第１および第２の領域（２３、４５）を有する半導体材料基板（２０）を備える集積デバイスであって、前記第１および第２の領域（２３、４５）間に延びかつ前記第１および第２の領域（２３、４５）を電気的に結合する懸垂された電気接続ライン（２８）と、前記電気接続ライン（２８）を取り囲むエッチングレジスト材料の保護構造（２９）とを前記ブリッジ素子（２６）が含むことを特徴とする、集積デバイス。
【請求項１０】
前記エアギャップ（２４）は前記半導体材料基板（２０）中でかつ懸垂質量を区画する前記第１の領域（２３）の少なくとも一部分の下側に延びることを特徴とする、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記保護構造（２９）は共に電気絶縁材料でかつ前記電気接続ライン（２８）を取り囲む下部保護領域（３１ａ）と上部保護領域（３２ａ）を含み、前記電気接続ライン（２８）はそれぞれ前記第１および第２の領域（２３、４５）に直接電気的に接続する第１および第２の端部（２８ａ、２８ｂ）を有することを特徴とする、請求項９または１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記下部保護領域（３１ａ）は窒化シリコンの部分を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記窒化シリコン部分（３１ａ）と前記電気接続ライン（２８）間に堆積された酸化シリコンの領域（３４）を更に特徴とする、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記上部保護領域（３２ａ）は炭化シリコン部分を含むことを特徴とする、請求項１１乃至１３の何れか１項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細構造と関連する懸垂式電気相互接続体を備える集積デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の様に、最近、半導体材料から形成され、支持領域および電気接続領域によってウエファの残りの部分と接続された懸垂式の質量を備える集積構造が提案されている。このような微細構造は、例えば、加速器および種々のタイプのセンサ（ガス、圧力等）およびマイクロアクチュエータを形成するために使用される。一般に、電気接続領域は、スタート物質中に形成された２個の絶縁層または導電領域によって取り囲まれた多結晶シリコンストリップによって埋め込まれて形成されている。
【０００３】
理解を容易にするために、埋め込み接続体の２個の例を図１および２に示しかつ説明する。
図１は、単結晶シリコンの基板２とエピタキシャル層３を含む半導体材料のウエファ１を示す。底部において電気接続部分５を有する懸垂質量４（例えば加速度計を定義する）がエピタキシャル層３中に形成される。電気接続部分５は直接に埋め込み接続ライン６に接触しており、この接続ライン６は通常多結晶シリコンであり懸垂質量４をエピタキシャル領域１０に接続する。懸垂質量４、埋め込み接続ライン６およびエピタキシャル領域１０は同じ導電性タイプ、例えばＮであり、一方基板は例えばＰタイプの導電性を有している。電気接続ライン６は基板２上に延び、第１の酸化層１１によって基板から電気的に絶縁されており；第２の酸化層１２は、エピタキシャル領域１０との接続部および、懸垂質量４を自由にするために取り除いた部分を除いて、電気接続ラインをエピタキシャル層から分離する。
【０００４】
図２の解決方法において、１５で示す埋め込み接続ラインは基板２中に形成されてダイオード１６を形成する。この解決方法において、第１の酸化層１１は存在しないが、第２の酸化層１２は存在してもよい。基板２を懸垂質量４の電圧よりも従って埋め込み接続ライン１５よりも常に低い電圧にバイアスすることによって（例えば、基板２を接地し領域４、１５および１０を正電圧に接続する事によって）、ダイオード１６は逆バイアスされ接合分離を定義する。
【０００５】
上述の埋め込み接続体は、主に、図１の解決方法に関して絶縁層１１および１２の不適切なブレークダウン電圧、図２の解決方法に関して基板２に対するダイオード１６の損失の可能性によるもの；隣接する接続ラインおよびダイオード１６の不適切な逆降伏電圧によって形成される寄生成分のトリガの可能性によるもの等の多くの不利益を有している。更に、この両者の場合において、接続ライン６、１５は、懸垂質量４を自由にするために犠牲層をエッチングする間、露出されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
懸垂接続ラインは既に提案されているが、これらを製造する間にかなりの問題に遭遇する。実際、これらは製造工程の最後に、懸垂質量が自由にされた後で形成することはできない；その一方で、懸垂質量を自由にするための掘削作業はそれらを損傷する危険を有する。
【０００７】
本発明の目的は、従って、上記の問題を解決する製造方法を提供する事である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エッチングレジスト材料の保護構造（２９）によって取り囲まれ半導体材料基板（２０）の第１および第２の領域（２３、４５）を電気的に接続する電気接続ライン２８を含むブリッジ素子（２６）を前記半導体材料基板（２０）上に形成し；前記半導体基板（２０）中に、前記ブリッジ素子（２６）の下側に延びかつ前記第１および第２の領域（２３、４５）を分離する、少なくとも１個の掘削（２４）を形成する；各ステップを連続して実行することによって、上記課題を解決する。
【０００９】
本発明は更に、少なくとも１個のエアギャップ（２４）によって分離され第１および第２の領域（２３、４５）を有する半導体材料基板（２０）を有する集積デバイスであって、前記第１および第２の領域（２３、４５）間に延びかつ前記第１および第２の領域（２３、４５）を電気的に結合する懸垂された電気接続ライン（２８）と、前記電気接続ライン（２８）を取り囲むエッチングレジスト材料の保護構造（２９）とを前記ブリッジ素子（２６）が含むことを特徴とする、集積デバイスを提供することによって、上記課題を解決する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を、純粋に非限定的な例として、説明する。
図３は、ここではＰタイプの基板２１と、懸垂質量２３を区画するＮタイプのエピタキシャル層２２を有するウエファ２０の一部分を示している。図示の部分において、エピタキシャル層２２は部分的に除去されかつ開口２４がエピタキシャル層２２の残りの部分から懸垂質量２３を分離する。特に、開口２４はエピタキシャル層２２の厚さ全体上に延びるトレンチ２４ａと以下に詳細に示すように基板２１と懸垂質量２３間に延び犠牲層を除去することによって形成される下側部分２４ｂを有している。
【００１１】
複数の重畳層によって形成されかつ穴２７を有する絶縁構造２５はエピタキシャル層２２上に延びている。絶縁構造２５は、電気接続ライン２８と、保護および支持のために電気接続ライン２８を取り囲む保護構造２９を有するブリッジ素子２６を形成する。詳しく言うと、絶縁構造２５は窒化シリコンの下部層３１と炭化シリコンの上部層３２を有している。ブリッジ素子２６において、下部層３１および上部層３２は下側保護領域３１ａおよび上側保護領域３２ａを形成する。酸化シリコン(Silicon Oxide) の絶縁領域３４は、下部保護領域３１ａと電気接続ライン２８間に延び、この電気接続ライン２８は例えばアルミニウムで形成され、懸垂質量２３を固定領域４５（図４）に接続する。懸垂質量２３において、絶縁構造２５は更に例えばフィールド酸化物である酸化層４０を有している。
【００１２】
図４は、図３の絶縁構造２５をウエファ２０の固定領域の方向において示している。特に、酸化層３７は基板２１とエピタキシャル層２２間に延び、開口２４の下側部分２４ｂにおいて除去されており；更に２個の穴２７の形を見ることができる。この図において、絶縁層２５の成層構造は単純化のために図示されていない。
【００１３】
絶縁構造２５と電気接続ライン２８の製造ステップの一例を図５乃至７を参照して以下に説明する。
先ず、ウエファを形成するための通常の初期ステップが実行される。この場合、図示の例では、基板２１とエピタキシャル層２２間の通常酸化シリコンである犠牲材料層または少なくとも部分３７を有するウエファを使用している。あるいはまた、絶縁材料層（例えば酸化シリコン）によって分離された２個のシリコン基板によって形成される、所謂ＳＯＩ(Silicon-on Insulator)基板を使用する事も可能である。
【００１４】
次に、集積回路部品を形成するために必要なステップが実行される。このステップは、エピタキシャル層２２内の最後の拡散の形成の限りにおいて、それ自体周知の方法であり詳細には説明しない。特に、フィールド酸化物領域４０のような酸化領域は、ウエファの懸垂構造が形成される区域内に形成される。
次に、図５ａを参照すると、窒化シリコン層(Silicon Nitride）３１’が堆積され、懸垂構造が形成されるべき領域においてフィールド酸化物領域４０に重畳されている。窒化物層３１’は次にマスクされ、穴２７（開口４１）を形成すべき区域内において選択的に除去される。この窒化物層は、しかしながら、絶縁体構造２５が形成されるべき場所において残され、下部層３１を区画する（図５ｂ）。例えばＢＰＳＧ（図５ｃの、ボロン・燐・シリコンガラス）のような保護誘電層３４’が次に堆積され、絶縁領域３４を形成するために成形される。次に接触マスクが形成される（図示せず）。
【００１５】
例えばアルミニウムの導電層２８’が次に堆積され；この導電層２８’は次に、電気接続ライン２８を含むウエファ２０中に集積されるデバイスのための接続ラインとコンタクト（図示せず）を形成し、図６ｃの構造を得るために成形される。次に炭化シリコン層(Silicon Carbide）３２’が堆積され（図７ａ）；この炭化シリコン層３２’は次に適当なレジストマスク４２を用いて区画され上部層３２を形成する（図７ｂ）。開口２７がこのステップにおいて形成される。
【００１６】
次にフィールド酸化物領域４０がレジストマスク４２を用いてエッチングされ、その後エピタキシャル層２２が等方的にエッチングされる。このステップにおいて、等方エッチングのために、エピタキシャル層２２は開口２７の下方のみならず横方向にも除去され、特にブリッジ素子２６上において（図７ｃ）開口２４を形成する。更に、エピタキシャル層２２のシリコン材料のエッチングがかなりの時間を要しかつレジストマスク４２が十分なレジスト性を持たなくとも、絶縁構造２５は下側の構造を確実に保護し、特に電気接続ライン２８が損傷されないようにする。次に、複数の技術的ステップ（マスク工程およびエッチング工程）が実行され、懸垂質量２３内で、電気接続ライン２８によって接続されるべき集積化された微細構造を区画する。このステップにおいて、ウエファを感光性のフォイルスティックまたはウエファ表面に粘着する非液体の粘着材料を使用してマスクすることも可能である。これらは、一般的な写真石版技術によってホトレジストと類似の方法で成形され、非液体であるため開口２４中に入り込むことなくこれをカバーする。
【００１７】
最後に、犠牲材料層３７が例えばフッ化水素酸溶液を用いてエッチングされ、懸垂質量２３を自由にする。このステップにおいて、フィールド酸化物領域４０は更にブリッジ素子２６と露出された絶縁構造２５の下側で除去される。図８に示す最終構造がこの様にして得られる。
特に、図８は懸垂質量２３と固定領域４５間の電気接続ライン２８を介した接続を示すが、簡略化のためにこの図では絶縁領域３４とフィールド酸化物領域４０は示されていない。電気接続ライン２８はブリッジ素子２６を越えて延び、かつ懸垂質量２３および固定領域４５とそれぞれ直接コンタクトする端部２８ａ、２８ｂを有している。
【００１８】
【発明の効果】
説明したデバイスおよび製造方法の利点は以下の通りである。第１に懸垂電気接続ライン２８は、埋め込み接続に関して上記で説明した欠点を有さず；更に懸垂質量２３を自由にするためのエッチングの間とその後の外部環境から保護され、それによって高湿度で酸化性の雰囲気またはその他の劣化原因の場合においてもその機能を保留する。
【００１９】
特に、窒化シリコンの下部層３１上の酸化シリコンの絶縁領域３４は、接続ライン２８がエピタキシャル層２２上を走る区画内で必要な電圧制限を確実にする。窒化物を保護構造２５の下部層３１として使用することで、下部層３１がエピタキシャル層（および例えばフィールド酸化物領域４０のような、存在する全ての誘電層）上に確実に堆積されるようにしている。炭化物を絶縁構造の上部層３２として使用することにより、どの様な条件下でも、上述したように、エピタキシャル層２２と犠牲層３７のエッチングの間で接続ライン２８の保護を確実に行う。
【００２０】
更に、懸垂接続体は集積デバイスのパッケージ作業を簡単にする。
最後に、ここに記載しかつ図示したプロセスおよびデバイスに多くの修正および変形が成しうることは明らかであり、各請求項に定義するように、これら全ては本発明の範囲内である。特に保護構造の材料は記載したものとは異なっている場合もあり、特に下部層が必要な電気的性質を有する場合および／またはデバイスが低電圧で作動する場合、絶縁領域３４を省略することが可能であり；更に絶縁構造２５をブリッジ素子にのみ提供することもでき、さらにどこか他を除去してもよく；懸垂質量２３は、例えばエピタキシャルシリコンを掘削し、適当な犠牲領域を除去することにより、別々に自由にされかつエッチングされても良い。
最後に、この方法は、電気機械的機能を意図する懸垂質量に適用されるのみならず、同様に、掘削を介して隣接する領域から分離された領域のために使用することも可能である。この掘削は充填されておらず従ってエアギャップによって取り囲まれ、隣接の領域への電気接続が必要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】既知のタイプの電気接触を有する懸垂質量を組み込んだウエファの断面を示す。
【図２】既知の異なる解決方法に関係する、図１に類似の断面を示す。
【図３】本発明にかかる集積デバイスの断面透視図である。
【図４】図３とは反対の方向における、より小さなスケールの断面透視図である。
【図５】連続する３個の製造ステップにおける、ウエファの断面図である。
【図６】図５の最後のステップの次の３個の製造ステップにおける、ウエファの断面図である。
【図７】図６の最後のステップの次の３個の製造ステップにおける、ウエファの断面図である。
【図８】連続する製造ステップにおいて図７ａの断面に垂直な面に沿って、ラインＶＩ−ＩＶに従って取った断面図である。
【図１】
0004567126.tif 000002
【図２】
0004567126.tif 000003
【図３】
0004567126.tif 000004
【図４】
0004567126.tif 000005
【図５】
0004567126.tif 000006
【図６】
0004567126.tif 000007
【図７】
0004567126.tif 000008
【図８】
0004567126.tif 000009