(57)【要約】本発明は、導電性又は半導電性の基板の第１（上側）表面と第２（下側）表面との間に電気的接続を作る方法に関する。本発明は、第１表面にトレンチを作成、前記トレンチによって規定される前記基板の一部分を完全に分離する絶縁性囲いの設置を含む。本発明は、また、マイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック素子の製造用の出発基板として用いることができる製造物に関し、平坦な半導電性又は導電性基板を含み、第１表面及び第２表面、及び前記基板を貫通して伸びる少なくとも一つの電気的接続部材を有する。電気的接続部材は、絶縁性材料からなる限定された層によって平坦な基板からなる周辺材料から絶縁されており、基板と同じ材料を含んでいる、すなわち、ウエハ材料から作られている。
2006521022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性又は半導電性ウエハの第１（１４）（上側）表面と第２（１６）（下側）表面との間に絶縁された電気的接続を作る方法であって、
第１表面にトレンチを作成し、
前記トレンチによって規定される前記ウエハの一部分を、前記ウエハからなる周辺材料から完全に分離し、分離された一部分の上側表面及び下側表面を露出させた状態で絶縁性囲いを設けることを含む方法。
【請求項２】
前記トレンチが、前記ウエハの一部分を囲むがウエハを貫通して伸びていない閉じた環の形状のパターンで規定され；かつ、前記絶縁性囲いが、トレンチ内の絶縁性材料を露出させるために前記下側表面を薄化することによって設けられる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記表面に少なくとも一つの凹部を得るために、薄化が前記表面に選択的に行われ、少なくとも一つの凹部が前記電気的接続を示す請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記トレンチが、始点及び終点を有する、基板を貫通して伸びる線の形状のパターンで規定され；前記絶縁性囲いが、閉じた環の形状のパターンを規定するために前記第１のトレンチに相補的な第２のトレンチを作成し、ウエハを貫通して伸ばすことによって；かつ、次いで前記第２のトレンチを絶縁性材料で満たすことによって設けられる請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記トレンチが、前記ウエハの一部分を囲むがウエハを貫通して伸びていない閉じた環の形状のパターンで規定され；前記絶縁性囲いが、下側面から第２のトレンチを作成し、前記第１のトレンチと合わせることによって；かつ、次いで第２のトレンチを絶縁性材料によって満たすことによって設けられる請求項１記載の方法。
【請求項６】
トレンチがエッチングプロセスによって作成される前記請求項いずれか記載の方法。
【請求項７】
トレンチがレーザー系加工プロセスによって作成される前記請求項いずれか記載の方法。
【請求項８】
トレンチが放電加工プロセスによって作成される前記請求項いずれか記載の方法。
【請求項９】
絶縁性材料が前記トレンチ内に導入される前記請求項いずれか記載の方法。
【請求項１０】
前記トレンチが少なくとも部分的に前記絶縁性材料で満たされる請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ウエハの第１表面と第２表面との間に絶縁された電気的接続を作る方法であって、
適切な導電性又は半導電性材料からなるウエハを用意し、
前記ウエハの少なくとも一つの表面から少なくとも一つのトレンチをエッチングし、前記トレンチは完全に前記ウエハの一部分を囲んでおり、
前記トレンチを絶縁性材料で満たし、それにより前記ウエハを貫通して伸びる絶縁された電気的接続を作成する方法。
【請求項１２】
ウエハの第１表面と第２表面との間に絶縁された電気的接続を作る方法であって、
適切な導電性又は半導電性材料からなるウエハを用意し、
前記ウエハの第１表面から少なくとも一つのトレンチをエッチングし、前記トレンチは完全に前記ウエハの一部分を囲んでおり、
前記トレンチを絶縁性材料で満たし、
トレンチ内の絶縁性材料を露出させるために前記ウエハを第２表面から薄くし、それにより前記ウエハを貫通して伸びる絶縁された電気的接続を作成する方法。
【請求項１３】
ウエハの第１表面と第２表面との間に絶縁された電気的接続を作る方法であって、
適切な導電性又は半導電性材料からなるウエハを用意し、
前記ウエハの第１表面から少なくとも一つのトレンチをエッチングし、前記トレンチは完全に前記ウエハの一部分を囲んでおり、
前記トレンチを絶縁性材料で満たし、
第２表面からさらに少なくとも一つのトレンチをエッチングし、前記トレンチは、第１表面の前記一部分と一直線に適合する／対応するように、完全に前記ウエハの一部分を囲んでおり、
前記さらなるトレンチを絶縁性材料で満たす方法。
【請求項１４】
ウエハの第１表面と第２表面との間に絶縁された電気的接続を作る方法であって、トレンチによって囲まれた材料を選択的にドーピングするために、ドーピング材料をトレンチ内に導入する前記請求項いずれか記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも一つのさらなるトレンチ又はホールが、より深いドーピングを可能とするために、ウエハ内の前記トレンチによって囲まれた領域内に設けられる請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
ウエハが、前記キャビティの底部に対応する深さに設けられたエッチングストップ層を含み、それによってトレンチが前記エッチングストップ層によって定められた所定の深さにエッチングされ、かつ、ウエハの薄化が前記エッチングストップ層の除去を含む請求項３記載の方法。
【請求項１７】
マイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック素子を製造するための出発基板として使用可能な製造物（１０）であって、
第１表面（１４）及び第２表面（１６）を有する半導電性又は導電性の材料からなるウエハ（１０）；
前記ウエハを貫通して伸びる少なくとも一つの電気的接続部材（１２）を含む製造物において、
電気的接続部材（１２）が絶縁性材料の限定された層（１５）によってウエハからなる周辺材料から絶縁され、
前記電気的接続部材がウエハと同じ材料、すなわち、ウエハ材料から作られていることを特徴とする製造物。
【請求項１８】
前記ウエハが半導体ウエハである請求項１７記載の製造物。
【請求項１９】
前記ウエハがシリコンウエハである請求項１８記載の製造物。
【請求項２０】
前記ウエハの厚さが２００〜５０００μｍ、好ましくは３００〜３０００μｍ、最も好ましくは４００〜１０００μｍである請求項１６〜１９いずれか記載の製造物。
【請求項２１】
絶縁性材料の限定された層の厚さが１〜２０μｍ、通常８〜１２μｍである請求項１６〜２０いずれか記載の製造物。
【請求項２２】
電気的接続間のピッチ／中央から中央の距離が１０μｍより大きく、通常５０〜１００μｍである請求項１６〜２１いずれか記載の製造物。
【請求項２３】
ウエハが基本的に平坦である請求項１６〜２２いずれか記載の製造物。
【請求項２４】
ウエハが、少なくともその一つの面に一つ以上の部分的な凹部（７５）を有し、絶縁された電気的接続が前記凹部の底部表面と基本的に同一平面上にある請求項１６〜２２いずれか記載の製造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、半導体技術の分野に関し、また、特に、様々な半導体デバイスを製造するための出発基板として使用することができる製造物を作る方法に関する。また、そのような製造物にも関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業（マイクロエレクトロニクス、マイクロオプティクス、及びマイクロメカニクスの全てを含む広い意味において）に関する多くの用途において、いくつかのみ言及すると、センサー、マイクロミラーアレイなどの半導体デバイスを製造するために、しばしばシリコンウエハなどの半導体ウエハの両面に構成要素を形成することが求められる。
【０００３】
そのようなデバイスをパッケージング及び配線するための従来の技術においては、ワイヤーボンディングが一般的な技術である。しかしながら、ワイヤーボンディングは費用効率が良くなく、また、アレイデバイスのような多くの配線を必要とするデバイスにおいては、ワイヤーを全く付けることができない場合がある。それゆえ、この１０年間に渡り、ワイヤーボンディングの必要性を避け、単純化し、バックエンドパッキング／配線プロセスにおいて特性改善、及びコスト低減を図るために、いわゆるフリップチップマウンティングが電子素子に広く使用されている。しかしながら、フリップチップボンディングは「前面」を下にしてデバイスを接続する。これは、ほとんどの場合、前面を上にする必要のある、例えばセンサーやマイクロミラーなどのＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳ＝Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍｓ）には用いることができない。
【０００４】
この分野の他の技術は、２つの表面の間に電気的接続を確立することを目的とする、ウエハを貫通して伸びるホール内の金属化した部分の設置に基づく。
【０００５】
そのような材料の混合（すなわち、金属とウエハの半導体材料）は、使用可能な温度及び化学的環境の観点において、素子の製造に用いられるその後のプロセスに制限を加える。
【０００６】
ＵＳ６，００２，１７７に、今、言及された種類の一つの方法が開示されている。
【０００７】
さらなる方法がＶｉｅｕｘ−Ｒｏｃｈａｚらによって、ＷＩＰＯ公報  ＷＯ０１／６５５９８  Ａ１（公開されたＵＳ特許出願２００３／００２２４７５Ａ１に対応する）に開示されている。
【０００８】
後者の文献の方法はウエハの一つの面への溝の設置を含み、溝は、適切には、例えば、円形、正方形、長方形等の閉じたパターンで規定され、溝は絶縁性材料で満たされ、囲まれた領域に適合する構成要素が作られ、上側の溝と合うように下側から複数の第２の溝が作られ、第２の溝が絶縁性材料で満たされ、下側の表面に構成要素が作られ、このように形成された電気的接続を用いて、望ましくは上側及び下側の構成要素が接続される。
【０００９】
このプロセスはかなり複雑であり、また、公報は電気的貫通接続（ビア）を含み、かつ、半導体用途向けに一般的に適用可能な出発基板として使用できる基盤の製造について開示していない。
【発明の開示】
【００１０】
それゆえ、本発明の目的は、プロセスのパラメータを何ら制限することなく、この分野の共通のプロセス技術を全て活用することができる、半導体製造用途向けに一般的に適用可能な出発基板を作る方法を提供することである。
【００１１】
この目的は請求項１に記載の方法によって達成できる。したがって、導電性又は半導電性基板の第１（上側）表面と第２（下側）表面との間の電気的接続を作る方法であって、第１表面にトレンチを作り、前記トレンチによって規定された前記基板の一部分を前記基板からなる周囲材料から完全に分離するが、前記分離された一部分の上側表面及び下側表面は露出されている状態で、絶縁性囲いを確立する方法が提供される。
【００１２】
本発明のさらなる側面によれば、導電性又は半導電性材料の基板を含み、明確に規定された電気的貫通接続（ビア）を有する半導体製造用途向けの基盤製造物が提供される。
【００１３】
そのような製造物は請求項１４に規定されている。
【００１４】
ウエハを貫通する電気的配線ビアに関する本発明は、フリップチップマウンティングのためのはんだバンプを、（ＭＥＭＳ）素子の裏面に置くことができるために、前面側を下向きに裏返すことなく「フリップチップパッケージング」を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
最も広い側面における本発明は、図１ａ及び図１ｂ（スケールなし）に概略的に図示されている。本発明は、ウエハの両面に、例えば、センサー、マイクロミラーアレイ、レーザーのようなマイクロオプティカル要素などの構成要素が必要とされる種々のマイクロエレクトロニック素子、及び／又は、マイクロメカニック素子、及び／又は、マイクロオプティカル素子の製造に適した基板を形成するための導電性又は半導電性材料からなるウエハ１０を含む。
【００１６】
発明の特徴は、ビア１２の設置、すなわち、ウエハ１０の上側面１４から下側面１６へ伸びる電気的貫通接続である。本発明の方法によれば、ビアはウエハの材料と同じ材料を含む。すなわち、それらはウエハそのものから作られる。したがって、実際の電気的接続のために補助的な材料は使用されない。
【００１７】
電気的絶縁方法においてビア１２をバルク１３から分離するために、本発明によれば、バルク１３とビア１２との間に酸化物材料１５が導入される。この方法を以下にさらに詳細に説明する。
【００１８】
「ウエハそのままの」材料のみが用いられる、すなわち、ウエハそのものの材料がビアを製造するために用いられるという事実の長所によって、望ましい構造のビアが設けられたウエハは、「そのままのウエハ」を処理することができる温度、化学的環境、圧力等の観点において、半導体分野において適用される全てのプロセス工程で処理することができる。金属化された部分を含む従来技術の素子（すなわち、半導体エレクトロニクス製造のための出発ウエハ）は、同じ多様な方法で加工することができない。なぜなら、金属化は過度に高い温度、また、望ましいエレクトロニック又はマイクロメカニック構造を作るために必要とされるエッチング及び他の処理にしばしば用いられる化学物質に堪えられないものであるからである。
【００１９】
他の利点は、本発明によるウエハは、鏡面状態に至るほど、非常に小さい表面粗さを示す平坦であることである。
【００２０】
「そのままのウエハ」及び「そのままのウエハ材料」により、我々は、本来のウエハそのものにおける材料を意味する。そして、「補助的な材料」は、接続目的のための金属パッドのような、構造に加えられる他のあらゆる材料である。
【００２１】
「ウエハ」は、例えば、ＭＥＭＳ用途のための出発材料として用いることができる一般的な基板を意味する。ウエハは完全に平坦である必要はないが、ウエハが作られた材料に施されるいくつかのプロセスによって作成される凹部又は他の素子若しくは部品のような、あらかじめ定められた構造を備えることができる。
【００２２】
本発明の第１の態様は、図２ａ〜２ｃ（異なるプロセス工程におけるウエハの断面；スケールなし）に図示され、ビアは２つの一般的な工程を含むものとして特徴づけられるプロセスにおいて作られる。すなわち、トレンチの設置、及び溝内部への絶縁性材料の導入、並びに少なくとも一部は酸化物による任意的なトレンチの充填である。
【００２３】
出発材料は、５００μｍ厚の導電性又は半導電性ウエハ２０（図２ａ）、適切にはシリコンウエハであり（用いられる材料に特に制限はないが）、厚さは３００μｍと１０００μｍの間で変えることができる。最も商業的に入手可能なシリコン（又は他の半導体）ウエハは、サイズと意図された用途によるが、約３００〜１０００μｍ厚である。しかしながら、本発明は、２００〜５０００μｍ厚を示すウエハに適用可能であり、好ましくは３００〜３０００μｍであり、より好ましくは４００〜１０００μｍである。
【００２４】
第１の一般的な工程は、トレンチ２１、すなわち、ウエハ上側表面の一部分を囲む狭い凹部の設置である。トレンチは、例えば、エッチング若しくはレーザー系加工、又はＥＤＭ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）によって作られる。
【００２５】
トレンチの規定は、それ自身は本発明の一部を形成するものではないが、ウエハにリソグラフィックマスク２２（図２ｂ）を置くことによって行われる。これは使用される材料に用いられる適切なマスキング及びエッチング技術を設計及び使用することができる当業者の分野に関するものと考えられる。したがって、マスクの用意についてはここでは詳細に検討しない。
【００２６】
好ましくは、トレンチは、例えば、ＤＲＩＥ（Ｄｒｙ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）、電気化学ＨＦエッチングなどの高いアスペクト比が得られるあらゆるエッチング方法によって作られる。
【００２７】
トレンチは、幅２０μｍ未満、好ましくは４〜１５、最も適切には約６〜１２である。したがって、絶縁性材料の層は厚さ１〜２０μｍ、通常は６〜１２μｍである。
【００２８】
ウエハが厚さ５００μｍである場合、トレンチは適切には深さ約２００〜４９０μｍであり、好ましくは３００〜４００μｍである。適切には、トレンチの深さはウエハの厚さの約５０％から１００％である。１００％貫通の場合において、形成された「プラグ」を保つために酸化物薄膜が表面に存在することが必要である。
【００２９】
本発明による方法では、電気的接続間のピッチ（中央から中央）距離は１０μｍと同程度に小さくすることが可能であり、通常５０〜１００μｍである。酸化物薄膜が下側表面に設けられている場合、エッチングストップ層として作用する酸化物に達するまでウエハをエッチングすることができる。その結果、ビア、すなわち、円筒状のプラグ（円形のエッチングトレンチの場合において）が酸化物によって支持され、また、抜け落ちることが防がれる。
【００３０】
トレンチによって囲まれる一部分の形状は、円形とすることができるが、もちろんこれに限定されない。正方形、長方形、三角形、ひし形、台形等、又は形状の組合せのような、形成することができるあらゆる幾何学的な形状が可能である（図３）。得ることができる形状に関する唯一の制限は、適用されるマスキング及びエッチング工程に特有のいくらかの制限によって決められる。
【００３１】
トレンチが一旦作られると、マスクは除かれ、そして、トレンチ内に（また、もし保護されていなければ、ウエハ表面上に）絶縁性酸化物２４を形成するために、ウエハは酸化プロセスに供される、図２ｃ。これは、酸素を含む雰囲気中、温度を約８００〜１３００℃、通常１１００℃に上昇させることによって行われる。任意で、酸化プロセスは、トレンチが完全に満たされる前に終えることもでき、残ったスペースは、その優れた段差被覆性のために、例えば、蒸着工程においてＴＥＯＳ２６で満たされる。しかしながら、ＩＣ又はＣＭＯＳプロセス条件に適応できる、あらゆる絶縁性材料を用いることができる。さらに、トレンチを完全に満たす必要はなく；トレンチによって囲まれた材料が、壁面から絶縁間隔を保ち続けることができれば十分である。これはトレンチ下側の微小な橋かけ酸化物部分によって達成可能である。
【００３２】
しばしば本発明において、高いアスペクト比を有するトレンチのエッチングの際、表面におけるトレンチの開口部が、表面から約５〜１０μｍ下の幅より僅かに狭いことがある（図２ｅ参照）。この現象はトレンチが酸化物で不完全に満たされる状態を生じさせ、その結果、その後のＩＣ、ＭＥＭＳ又はＣＭＯＳ技術によるプロセシングにおいて問題を引き起こすかもしれないボイド（エアトラップ）が生じる。
【００３３】
この問題を改善するために、適切には、トレンチを規定するウエハ上側表面のマスクワークを除いた後に、ウエハをさらにエッチング処理する。このエッチングは、表面をわずかに薄くし、狭くなっているエッジを除き、厳密には「じょうご」形状のトレンチ断面のみを残す。エッチング後の断面は図２ｅの破線によって示されている。
【００３４】
トレンチが望ましい充填割合まで適切に絶縁性酸化物によって満たされた場合、ウエハは第２の工程において、薄化プロセス処理される。その結果、研磨若しくはエッチング又は他の適切な方法によって、ウエハの裏面は薄くなり、その結果、トレンチ内に存在する絶縁性酸化物は、ウエハの裏面に露出する（図２ｄの破線で示される）。この処理は、ウエハを貫通して伸びる、ウエハのバルク材料と同じ材料を含む複数の「プラグ」をもたらす。プラグはトレンチで規定されたパターン内の絶縁性酸化物によって囲まれる。ウエハ上側及び下側のこれらのプラグの表面は、絶縁性酸化物によって周囲のウエハ材料から分離され、さらに電子素子が適切なボンディング技術によって接続されるボンディングエリアを表す。
【００３５】
特定の用途のために、ウエハ内にキャビティを設けることが必要であり、キャビティの下側には電気的接続が設けられる。そのような用途のためには、キャビティが形成されるエリアを選択的に表面エッチングすれば十分である。したがって、ウエハの全体的な見かけ上の厚さを維持することが可能であり、また、絶縁性材料が露出するまでのエッチングを行い、その結果、前記凹部内のみにビアが形成される。
【００３６】
一例は、偏光可能なミラーの下のキャビティ内の電極に電圧を印加することにより、偏光が静電気的に行われる偏光可能なマイクロミラーである。
【００３７】
上記目的のための本発明の一態様を図１２及び１３を用いて後述する。
【００３８】
本発明の第２の態様は、図４ａ〜ｂに図示されており、ビアが２つの一般的な工程を含むプロセスにおいて同様に作られ、その第１の工程は、第１の態様の第１の工程と同じであり、従って、酸化物及び任意のＴＥＯＳのような絶縁性材料４２で満たされたトレンチ４１が得られる。また、この態様において、「プラグ」を周囲の壁面から離すために、トレンチの下側の酸化物をスペーサーとして機能させれば十分である。
【００３９】
この態様は、主として、さらなる製造のためにより厚い基盤（ウエハ基板）４０を有することが望ましい場合に用いられる。トレンチは深さ約４００μｍを示すように作ることができるため、ビアを含み、約８００μｍまでの厚さを有する基板を作ることが可能である。しかしながら、より厚いウエハの場合、約１０００μｍまで又はそれ以上が要求され、深いトレンチは浅いトレンチよりも必然的に開口部の幅が広くなるために、下側面からの第２のエッチングがより幅の広いトレンチを生み出す。したがって、この態様において、より厚いウエハは、ビアが上側及び下側面の両方で同じ状態を示さないという意味において、完全に対称とはならない。
【００４０】
第２の態様の第２の工程において、パターン４３は下側表面へのリソグラフィック方法によって規定され、図４ａ参照、パターンは上側表面に規定されたトレンチに適合する。これはパターンの位置合わせが要求される。しかしながら、これは本発明それ自体の一部ではなく、また、パターンの位置合わせは当業者の分野に関連すると考えられ、ここではさらに検討しない。
【００４１】
トレンチは、第１の処理工程において作られたトレンチの中の酸化物に達するまで、（図４ａ中、破線で示される）上側面のトレンチと同じ方法でエッチングされる。最終的な構造は図４ｂに示され、ビアは４４で示され、絶縁性分離壁は４５で示される。
【００４２】
この態様において、さらなるプロセス工程という犠牲を払うが、ウエハの薄化は避けられる。
【００４３】
第三の態様（図５ａ〜ｂ）において、方法の第１の工程はウエハを貫通して伸びるトレンチのエッチングを含む。これは、ウエハ５０がエッチングによって達成可能な最大深さ、すなわち、約４００μｍよりも厚くすることができないことを意味する。しかしながら、この場合において、ビアがウエハから抜け落ちないようにするために、もちろん、トレンチパターンは、閉じた構造を規定してはならない。すなわち、それぞれのトレンチは、半円形、ある角度の２本の区間のような始点と終点を有する「線」（図５ａ中の挿入を参照）によって表される。ウエハを貫通する第１のトレンチ５２が作られた際、酸化物がトレンチ内に導入され、場合によりトレンチは酸化物で満たされる。その後、閉じた構造を形成するために第１のトレンチに適合する第２のトレンチ５４、すなわち、第１の半円形に合う第２の半円形がエッチングされ、次いで望ましくは酸化物で満たされる。
【００４４】
基本的には、最終の形状はいくつかの工程によって行うことができ、それはまだ発明の概念の範疇であるが、実用的な理由から２つの工程処理が最も適切である。
【００４５】
本発明のさらなる特徴は、選択的にドープされたビア、すなわち、ウエハバルクより高い導電性を示すビアを提供することである。これはトレンチを作った後、マスクワーク６１を除く前に、ウエハ６０をドーピングプロセスにさらすことによって行うことができる（図６ａ参照）。ドーピング材料は、その結果、トレンチ６２（例えば、円形を形成している）内に導入され（矢印によって図示される）、トレンチ内の壁に浸透し、そして、拡散によって材料が円筒型のプラグ及びプラグを取り囲む壁に厚さ約１５μｍまで侵入する。適切な曝露及びアニーリング時間により、ウエハのバルクがノンドープであるのに対し、十分にドープされ、その結果、高い導電性ビアが得られる。（任意に）トレンチを絶縁性材料で満たした後の最終的な構造は、ビアを取り囲む絶縁性材料に近い限定された領域を除いて主として非導電性であるウエハのバルクから酸化物によって絶縁された、複数の高い導電性ビアを含むウエハである。上述の方法において、制限された拡散深さによって、３０μｍのビアを作ることができる。しかしながら、トレンチによって取り囲まれた部分の中央をエッチングすることによりトレンチの幅に対応する直径、すなわち、５〜１０μｍを有するホール６３を得る場合、ドーピングは外側周辺のトレンチから、及び内側ホールから行うことができる。この方法において、十分にドープされたビアの直径は約６０μｍに増す。さらに他の態様において、複数の同心状のトレンチを提供することが可能であり、その結果、理論上サイズに関し制限なく望ましいビアの設置が可能となる。
【００４６】
ドーピングプロセスにより得られるビアを図６ｂに概略的に図示し、ドープ領域はより密集したハッチングによって示されている（ウエハのバルク内へのドーピング拡散深さは破線によって示されている）。
【００４７】
この特徴は、ＲＦ用途に有効であろう。
【００４８】
ここで本発明を限定されない実施例を用いてさらに説明する。
【実施例】
【００４９】
実施例１（従来技術）
図７に従来技術である電気的接続の構造を示す（ＵＳ−６，００２，１７７の図３に対応する）。チップの２つの両面の間に電気的接続を与えるために、シリコンチップ内にホールの穴を開け、前記ホールの内壁を金属化する
【００５０】
実施例２（標準的なトレンチエッチングに関する問題の実証）
標準的なトレンチエッチングがシリコンウエハに施される。ウエハは直径１００ｍｍ、厚さ５００μｍである。
【００５１】
トレンチを設けるために、標準的なリソグラフィック技術によって、パターンを形成されたマスクがウエハの表面（上側表面）に設けられる。この実施例において、トレンチは単純な「線」形状のトレンチである。
【００５２】
エッチングプロセスは、いわゆるＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈ）である。
【００５３】
様々な深さ及び幅を示す一連のトレンチが２００及び４００μｍの間の様々な深さ、及び５及び１２μｍの間の幅で作られた。図８ａにトレンチの上側開口部の拡大図を示す。明確に見えるとおり、開口部はトレンチ内の約１０μｍ下のトレンチより狭い。この現象は、しばしば次の酸化物充填工程において、トレンチの不完全な充填を引き起こす。
【００５４】
実施例３（標準的なエッチングの欠点の排除）
したがって、この問題を改善するために、追加で、図２と関連して説明される浅いエッチングが行われる。
【００５５】
図９ａに見られるように、このプロセス工程は、すなわち、開口部がトレンチの最も広い部分であり、徐々に狭くなる、完全に単調なトレンチ形状をもたらす。図９ｂは、浅いエッチングの後の複数のトレンチの構造を示す。
【００５６】
このトレンチ構造の酸化物による充填は、完全にボイドなくトレンチを満たす結果となる。
【００５７】
実施例４
図１０に完成したビアの長方形の形状を有するアレイの例を示す。
【００５８】
実施例５
図１１は、エッチングがウエハの両面から行われる実施態様によって作られたビアのアレイを示す。
【００５９】
実施例６
図１２にＭＥＭＳ素子、特に偏光可能なマイクロミラーアレイを作るための概略のプロセス手順を示す。
【００６０】
出発ウエハは通常シリコンウエハ７０である、図１２ａ。トレンチ７２は、上述のように、特定の深さまでエッチングされ、酸化物７４で満たされる、図１２ｂ参照。次に、（トレンチに関し）ウエハの反対面の部分的な範囲に凹部７５（又はキャビティ）を設けるために、トレンチが終わるところまでエッチングを行い、それによって絶縁物（好ましくは円形円筒形の貫通接続）が露出する、図１２ｃ参照。マイクロミラーのメンブレン若しくはアレイ、又はいくつかの他の適切な素子若しくは部品は（図１２ｃに数字７６を参照して概略的に示す）、望ましくはキャビティ上に設けられ、また、電気的貫通接続は、例えば、偏光可能なメンブレン／ミラーを、適当な電圧を印加することによって動かすために用いることができる。これは適切には、いくつかの電源又は他の電圧を加える素子との接続を提供するために、フリップチップマウンティングのための半田バンプ７８、又はワイヤボンディングのための金属パッドを設けることにより実施できる。ＳＬＭ’ｓ（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ）を製造するための技術は、本発明を用いることができ、我々の係属中の米国特許出願シリアル番号１０／６５４，００７に開示されている。
【００６１】
実施例７
図１３に、ＭＥＭＳ素子を作るためのプロセス手順のさらなる態様を概略的に図示する。
【００６２】
出発材料はＳＯＩウエハ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）８０であり、酸化物層８２がシリコンウエハ内部に埋もれている、図１３ａ。トレンチ８４は、上述のように、エッチングされ、また、酸化物８６で満たされるが、エッチングストップとして機能する酸化物層の存在により、トレンチは厳密に酸化物層にまでしか至らない、図１３ｂ。これは、それぞれのトレンチの下側がわずかに異なる深さで位置し、凹部がウエハの反対面からエッチングされた場合、貫通接続はわずかに凹部の底部表面の上まで伸びている図１２の態様を超える利点である。これは図１２ｃに概略的に図示され、それぞれのトレンチがキャビティ底部から突き出ている程度について、かわずかなバラツキが見られる。
【００６３】
反対に、図１３の態様において、凹部８８がエッチングによって作られた場合、まず、埋もれた酸化物層８２に到達し、そして、酸化物層が除去された場合、トレンチは凹部の内部に厳密に同じ高さに位置する、図１３ｃ参照、または、基本的に前記凹部の底部表面と「同一平面上」になる。実際は、トレンチは、全てのトレンチが確実に同じ深さに達するよう「オーバーエッチング」される。
【００６４】
このように、上述の開示及び実施例によって、本発明によれば、多様な半導体素子の製造を目的として用いることが可能な出発基板の形、導電性又は半導電性の形の製造物が提供される。最初からすでにウエハを貫通して伸びる電気的接続（ビア）を含むウエハの利点によって、非常に多様な方法でウエハの両面に構造を設計し作ることが可能になる。ビアが本来のウエハそのもので作られるという事実は、ウエハを単純なシリコンウエハに用いられる全てのプロセス条件に耐えられるものとする。
本発明は、図面を参照し以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１ａ】図１ａは、本発明のビアを有するウエハの概略透視図である。
【図１ｂ】図１ｂは、図１のウエハの概略断面図である。
【図２ａ】図２ａは、プロセス前のウエハの概略断面図を示す。
【図２ｂ】図２ｂは、断面にトレンチを有するウエハを図示する。
【図２ｃ】図２ｃは、酸化物を充填されたトレンチを有するウエハを示す。
【図２ｄ】図２ｄは、トレンチが酸化及び蒸着によって満たされている態様を示す。
【図２ｅ】図２ｅは、狭い開口部を示すトレンチを図示する。
【図３】図３は、トレンチの様々な可能な幾何学的形状を示す。
【図４ａ】図４ａは、本発明による方法のさらなる態様を図示する。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明のさらなる態様によって作られたビアを有するウエハの断面である。
【図５ａ】図５ａは、本発明によりビアを作る方法の他の態様を図示する。
【図５ｂ】図５ｂは、図５ａによる方法の結果を示す。
【図６】図６は、本発明によるビアのドーピングを図示する。
【図７】図７は、素子の従来技術を示す。
【図８】図８は、エッチングの異方性を示す断面である。
【図９ａ】図９ａは、異方性が改善された断面をしめす。
【図９ｂ】図９ｂは、トレンチのアレイを示す。
【図１０】図１０は、本発明による長方形のビアを図示する。
【図１１】図１１は、本発明の態様による２回のエッチングにより作れられた円形のビア示す。
【図１２】図１２は、キャビティ内で終わりとなる貫通接続を有するＭＥＭＳ素子を作るためのプロセス手順を概略的に図示する。
【図１３】図１３は、図１２のものと類似のプロセスを図示するが、出発材料は、ＳＯＩウエハである。
【図１】
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【図３】
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2006521022.tif 000009
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【図７】
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【図８】
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2006521022.tif 000013
2006521022.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年5月17日(2005.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性又は半導電性ウエハの第１（１４）（上側）表面と第２（１６）（下側）表面との間に絶縁された電気的接続を作る方法であって、
第１表面にトレンチを作成し、
前記トレンチによって規定される前記ウエハの一部分を、前記ウエハからなる周辺材料から完全に分離し、分離された一部分の上側表面及び下側表面を露出させた状態で絶縁性囲いを設けることを含む方法。
【請求項２】
前記トレンチが、前記ウエハの一部分を囲むがウエハを貫通して伸びていない閉じた環の形状のパターンで規定され；かつ、前記絶縁性囲いが、トレンチ内の絶縁性材料を露出させるために前記下側表面を薄化することによって設けられる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記表面に少なくとも一つの凹部を得るために、薄化が前記表面に選択的に行われ、少なくとも一つの凹部が前記電気的接続を示す請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記トレンチが、始点及び終点を有する、基板を貫通して伸びる線の形状のパターンで規定され；前記絶縁性囲いが、閉じた環の形状のパターンを規定するために前記第１のトレンチに相補的な第２のトレンチを作成し、ウエハを貫通して伸ばすことによって；かつ、次いで前記第２のトレンチを絶縁性材料で満たすことによって設けられる請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記トレンチが、前記ウエハの一部分を囲むがウエハを貫通して伸びていない閉じた環の形状のパターンで規定され；前記絶縁性囲いが、下側面から第２のトレンチを作成し、前記第１のトレンチと合わせることによって；かつ、次いで第２のトレンチを絶縁性材料によって満たすことによって設けられる請求項１記載の方法。
【請求項６】
トレンチがエッチングプロセスによって作成される前記請求項いずれか記載の方法。
【請求項７】
トレンチがレーザー系加工プロセスによって作成される前記請求項いずれか記載の方法。
【請求項８】
トレンチが放電加工プロセスによって作成される前記請求項いずれか記載の方法。
【請求項９】
絶縁性材料が前記トレンチ内に導入される前記請求項いずれか記載の方法。
【請求項１０】
前記トレンチが少なくとも部分的に前記絶縁性材料で満たされる請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ウエハの第１表面と第２表面との間に絶縁された電気的接続を作る方法であって、
適切な導電性又は半導電性材料からなるウエハを用意し、
前記ウエハの少なくとも一つの表面から少なくとも一つのトレンチをエッチングし、前記トレンチは完全に前記ウエハの一部分を囲んでおり、
前記トレンチを絶縁性材料で満たし、それにより前記ウエハを貫通して伸びる絶縁された電気的接続を作成する方法。
【請求項１２】
ウエハの第１表面と第２表面との間に絶縁された電気的接続を作る方法であって、
適切な導電性又は半導電性材料からなるウエハを用意し、
前記ウエハの第１表面から少なくとも一つのトレンチをエッチングし、前記トレンチは完全に前記ウエハの一部分を囲んでおり、
前記トレンチを絶縁性材料で満たし、
トレンチ内の絶縁性材料を露出させるために前記ウエハを第２表面から薄くし、それにより前記ウエハを貫通して伸びる絶縁された電気的接続を作成する方法。
【請求項１３】
ウエハの第１表面と第２表面との間に絶縁された電気的接続を作る方法であって、
適切な導電性又は半導電性材料からなるウエハを用意し、
前記ウエハの第１表面から少なくとも一つのトレンチをエッチングし、前記トレンチは完全に前記ウエハの一部分を囲んでおり、
前記トレンチを絶縁性材料で満たし、
第２表面からさらに少なくとも一つのトレンチをエッチングし、前記トレンチは、第１表面の前記一部分と一直線に適合する／対応するように、完全に前記ウエハの一部分を囲んでおり、
前記さらなるトレンチを絶縁性材料で満たす方法。
【請求項１４】
ウエハの第１表面と第２表面との間に絶縁された電気的接続を作る方法であって、トレンチによって囲まれた材料を選択的にドーピングするために、ドーピング材料をトレンチ内に導入する前記請求項いずれか記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも一つのさらなるトレンチ又はホールが、より深いドーピングを可能とするために、ウエハ内の前記トレンチによって囲まれた領域内に設けられる請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
ウエハが、前記キャビティの底部に対応する深さに設けられたエッチングストップ層を含み、それによってトレンチが前記エッチングストップ層によって定められた所定の深さにエッチングされ、かつ、ウエハの薄化が前記エッチングストップ層の除去を含む請求項３記載の方法。
【請求項１７】
マイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック素子を製造するための出発基板として使用可能な製造物（１０）であって、
第１表面（１４）及び第２表面（１６）を有する半導電性又は導電性の材料からなるウエハ（１０）；
前記ウエハを貫通して伸びる少なくとも一つの電気的接続部材（１２）を含む製造物において、
電気的接続部材（１２）が絶縁性材料の限定された層（１５）によってウエハからなる周辺材料から絶縁され、
前記電気的接続部材がウエハと同じ材料、すなわち、ウエハ材料から作られていることを特徴とする製造物。
【請求項１８】
前記ウエハが半導体ウエハである請求項１７記載の製造物。
【請求項１９】
前記ウエハがシリコンウエハである請求項１８記載の製造物。
【請求項２０】
前記ウエハの厚さが２００〜５０００μｍ、好ましくは３００〜３０００μｍ、最も好ましくは４００〜１０００μｍである請求項１６〜１９いずれか記載の製造物。
【請求項２１】
絶縁性材料の限定された層の厚さが１〜２０μｍ、通常８〜１２μｍである請求項１６〜２０いずれか記載の製造物。
【請求項２２】
電気的接続間のピッチ／中央から中央の距離が１０μｍより大きく、通常５０〜１００μｍである請求項１６〜２１いずれか記載の製造物。
【請求項２３】
ウエハが基本的に平坦である請求項１６〜２２いずれか記載の製造物。
【請求項２４】
ウエハが、少なくともその一つの面に一つ以上の部分的な凹部（７５）を有し、絶縁された電気的接続が前記凹部の底部表面と基本的に同一平面上にある請求項１６〜２２いずれか記載の製造物。
【請求項２５】
素子の裏面に設けられたフリップチップマウンティングのための半田バンプを含み、ウエハ貫通電気的配線（ビア、１２）を有し、電気的配線（１２）が絶縁性材料からなる限定された層によってウエハからなる周辺材料から分離され、配線材料がウエハと同じ材料を含む、すなわち、配線材料がウエハ材料から作られているマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）素子。
【国際調査報告】
2006521022.tif 000019
2006521022.tif 000020