(57)【要約】本発明は、基板（１）と、基板（１）の上に設けられた、膜領域（１０ａ）を有する単結晶層（１０）と、膜領域（１０ａ）の下に設けられた中空室（５０）と、単結晶層（１０）内に設けられた、周囲の層（１０）に比較して高められたドーピング（ｎ＋；ｐ＋）を有する単数又は複数の多孔質領域（１５０；１５０’）とを有するマイクロメカニックス構成素子を提供する。
2004516160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１）と、
基板（１）の上に設けられた、膜領域（１０ａ）を有する単結晶層（１０）と、
膜領域（１０ａ）の下に設けられた中空室（５０）と、
単結晶層（１０）内に設けられた、周囲の層（１０）に比較して高められたドーピング（ｎ＋；ｐ＋）を有する単数又は複数の多孔質領域（１５０；１５０’）とを有するマイクロメカニックス構成素子。
【請求項２】
単結晶層（１０）の上に単数又は複数の密閉層（３０）が多孔質領域（１５０；１５０’）の密閉のために設けられている、請求項１記載のマイクロメカニックス構成素子。
【請求項３】
多孔質領域（１５０；１５０’）が酸化により密閉されている、請求項１又は２記載のマイクロメカニックス構成素子。
【請求項４】
単結晶層（１０）及び多孔質領域（１５０）が同じドーピング型（ｎ）を有する、請求項１、２又は３記載のマイクロメカニックス構成素子。
【請求項５】
単結晶層（１０）及び多孔質領域（１５０）が異なったドーピング型（ｎ；ｐ）を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載のマイクロメカニックス構成素子。
【請求項６】
単結晶層（１０）がエピタキシー層である、請求項１から５までのいずれか１項記載のマイクロメカニック構成素子。
【請求項７】
ステップ：
基板（１）を準備する、
包囲する基板（１）に比較して高められたドーピングを（ｎ＋；ｐ＋）を基板（１）の表面に埋め込まれた層（５，５’）を設ける、
基板（１）の上に単結晶層（１０）を設ける、
単結晶層（１０）内部に高められたドーピングを（ｎ＋；ｐ＋）を有する領域（１５，１５’）を設ける、
相応する多孔質領域（１５０；１５０’）を形成するために高められたドーピングを（ｎ＋；ｐ＋）を有する領域（１５，１５’）を選択的に孔エッチングを行う、
エレクトロポリシング法を用いて多孔質領域（１５０；１５０’）を使用して埋め込まれた層（５，５’）を溶出することにより単結晶層（１０）の下の中空室（５０）及びその上にある膜領域（１０ａ）を形成する
からなることを特徴とする、マイクロメカニックス構成素子の製造方法。
【請求項８】
単結晶層（１０）の上に多孔質領域（１５０，１５０’）を密閉するための単数又は複数の密閉層（３０）を設ける、請求項７記載の方法。
【請求項９】
多孔質領域（１５０，１５０’）を酸化により密閉する、請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
単結晶層（１０）及び多孔質領域（１５０）が同じドーピング型（ｎ）を有する、請求項７、８又は９記載の方法。
【請求項１１】
単結晶層（１０）及び多孔質領域（１５０）が異なるドーピング型（ｎ；ｐ）を有する、請求項７から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
単結晶層（１０）をエピタキシーにより設ける、請求項７から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
基板（１）が第１の導電型（ｐ）を有しかつ埋め込まれた層（５）が第２の導電型（ｎ）を有するものにおいて、埋め込まれた層（５）内に、基板（１）に比較して高められたドーピング（ｐ＋）を有する第１の導電型（ｐ）の単数又は複数の領域（５”）を設ける、請求項７から１２までのいずれか１項記載方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、マイクロメカニックス構成素子並びに相応する製造方法に関する。
【０００２】
膜は大抵バルク又は表面マイクロメカニックスにおいて製造される。マイクロメカニックス実施法は、比較的製造するのが煩雑であり、従って高価であるという欠点を有する。表面マイクロムケカニックス変法は、一般に単結晶膜を製造不可能であるという欠点を有する。
【０００３】
単結晶質膜は、機械的特性が多結晶膜よりも規定されているという利点を有する。更に、単結晶質膜においてピエゾ抵抗性抵抗と比較して明らかに良好な長時間安定性及びより高いピエゾ抵抗を有するピエゾ抵抗性抵抗を製造することができる。
【０００４】
発明の利点
請求項１記載の特徴を有する本発明によるマイクロムケカニックス構成素子及び請求項７記載の相応する製造方法は、表面マイクロムケカニックスにおける上部にある単結晶質膜を有する空洞の簡単かつ費用のかからない製造を可能にするという利点を有する。単結晶質膜は、例えば圧力センサのために使用することができる。
【０００５】
本発明が基礎とする思想は、膜の製造のためにまず、局所的に単結晶質被覆層、エピタキシー層により実施されているｎ＋又はａはｐ＋ドーピング領域の陽極処理（多孔性エッチング）を行うことである。次いで、膜の下に埋め込まれたｎ＋又はｐ＋ドーピング層の選択的エレクトロポリシングへの時間制御した交番を行う。それにより、中空室もしくは空洞を被覆層の下に形成する。必要であれば、最後に、形成された空洞内の規定されたガス圧を封じ込めるために、被覆層内の多孔質ｎ＋又はｐ＋ドーピング領域の密閉を行う。
【０００６】
もう１つの利点は、半導体回路形成プロセスにおける簡単な集積であり、かつそれにより例えばチップ上に評価回路を有する膜の集積（例えば圧力センサとして）が可能である。僅かなアンダーエッチング変動、即ち正確にプリセット可能な寸法が実現可能である。更に、所望であれば、アクセス開口の簡単な密閉が可能である。
【０００７】
従属請求項に、本発明のそれぞれの対象の有利な実施態様及び改良が記載されている。
【０００８】
有利な１実施態様によれば、単結晶質層の上に多孔質領域の密閉のために単数又は複数の密閉層が設ける。
【０００９】
もう１つの有利な実施態様によれば、多孔質領域を酸化により密閉する。これは特に有効な密閉法である。
【００１０】
もう１つの有利な実施態様によれば、単結晶層及び多孔質領域は同じドーピング型を有する。
【００１１】
もう１つの有利な実施態様によれば、単結晶層及び多孔質領域は異なるドーピング型を有する。
【００１２】
もう１つの有利な実施態様によれば、単結晶層をエピタキシー層によりも受ける。
【００１３】
もう１つの有利な実施態様によれば、基板は第１の導電型を有しかつ埋め込まれた層は第２の導電型を有する。埋め込まれた層内に、基板に比較して高められたドーピングを有する第１の導電型の単数又は複数の領域を設ける。それにより、エレクトロポリシングにおける流線を集中させかつ中空内の不所望の残滓を回避することができる。
【００１４】
以下に、図示の実施例により本発明を詳細に説明する。
【００１５】
図面において同じ参照番号は、同じ又は同じ機能の構成素子を示す。
【００１６】
図１ａ〜ｃは、本発明の第１実施例のための製造プロセスの略示断面図を示す。
【００１７】
図１ａ〜ｃにおいては、参照番号１はｐ型ドーピングされたシリコン基板、５は埋め込まれたｎ＋ドーピングされた層、１０はｎエピタキシー層、１５はｎエピタキシー層１０内のｎ＋ドーピングされた領域、１０ａは後の膜領域並びに２０はマスク及び３０は例えば金属、酸化物、窒化物、ＢＰＳＧ等からなる密閉層を示す。
【００１８】
図１ａによれば、埋め込まれたｎ＋ドーピングされた層５をｎドーピングされたエピタキシー層の下のｐシリコン基板１内に標準処理工程、例えばインプランテーションにより形成する。付加的に、選択した位置に、例えば点状又はストリップもしくはリング状にｎ＋ドーピングされた領域１５をエピタキシー層１０内に導入し、埋め込まれたｎ＋層５に対する表面のｎ＋ドーピングされた結合部を形成する。場合により、エピタキシー層１上に単数又は複数のマスク層２０（例えば窒化物からなる）を堆積させかつ構造化することができる。
【００１９】
図１ｂに示されているように、ｎ＋ドーピングされた領域１５をフッ化水素酸含有媒体中での電気化学的エッチング（陽極処理）により陽極処理条件（フッ化水素酸濃度、電流密度……）に依存して多孔質ｎ＋領域に変換するか又は完全に溶解することができる。陽極処理速度は、強度にシリコンのドーピングに依存する。低濃度でドーピングされたｎ−シリコン（ｎ−エピタキシー層）は殆ど侵食されず、それに対してｎ＋ドーピングされたシリコンは極めて良好に侵食される。この選択性は、この実施例の範囲内で利用される。
【００２０】
第１の、時間制御される陽極処理ステップにおいて、エピタキシー層１内のｎ＋ドーピングされた領域１５を程度の差こそあれ完全に多孔質にエッチングする。この場合、多孔率は有利には５０％より高い。陽極処理条件の変換により、埋め込まれたｎ＋ドーピングされた層５を溶出させる。ｎ＋領域５からｐドーピング基板１までの移行領域に、陽極処理境界部として作用する弱くｎドーピングされた領域が存在する。埋め込まれたｎ＋ドーピングされた層５の形により、溶出する領域を規定する。
【００２１】
図１ｃに示されているように、マスク２０の除去後に引き続いてのプロセスステップにおいて多孔質領域１５０を、所望であれば、極めて簡単に密閉することができる。それというのも、該領域は、極めて小さい孔を有するに過ぎない殆ど平坦な表面を有するからである。このことは、大抵μｍよりも大きい直径を有する孔を密閉しなければならない、標準的な表面マイクロメカニックス製造方法に比較して明らかに有利である。密閉は、例えば金属層３０又は複数の層（酸化物、窒化物、金属、ＢＰＳＧ、……）の析出又は酸化により行うことができる。析出の際のプロセス圧は、空洞５０内のガス内圧を規定する。
【００２２】
図２ａ、ｂは、本発明の第２実施例に基づくマイクロメカニックス構造素子のための製造方法の概略的断面図を示す。この場合には、エッチング領域のための使用ドーピングを変化させた。
【００２３】
図２ａ、２ｂにおいて、既に記載した参照番号５’に加えて埋め込まれたＰ＋ドーピングされた及び１５’Ｐ＋ドーピングされた貫通接触された領域を示す。
【００２４】
この実施例では、ｐ基板１に埋め込まれた層５’ためにＰ＋ドーピングを導入する。更に、ｎエピタキシー層１０を成長させかつＰ＋貫通接触部１５’を設ける。
【００２５】
図２ｂに示すように、Ｐ＋ドーピング領域１５’を、多孔質Ｐ＋ドーピング領域１５０’を形成するために、選択的に陽極酸化する。この場合、ｎエピタキシー層１０は侵食されず、ｐ基板１は容易に侵食される。それというのも、Ｐ＋の陽極酸化速度はｐ及びｎよりも明らかに高いからである。
【００２６】
図３は、本発明によるマイクロメカニックス構造素子を製造する際の可能な複合形を示す。
【００２７】
埋め込まれたドーピング層を溶出する際に、２つのエッチングフロントが重なる位置にシリコンウェブ１５１が残留する危険が生じる。このウェブ１５１により、膜１０ａが完全には開放されず、ひいてはその機能が害されることがある。
【００２８】
図４ａ、ｂは、本発明の第３の実施例によるマイクロメカニックス構造素子の製造方法の概略的断面図を示す。
【００２９】
図３に関連して述べた危険は、第１の実施例においては、埋め込まれたｐ＋ドーピング領域５”を、エッチングフロントが後続の陽極処理の際にぶつかり合う埋め込まれたｎ＋層に設けることより起こることがある。このｐ＋ドーピング領域５”により、流線Ｓを意図的に、シリコンの溶出後にウェブが後に残らないように制御する。
【００３０】
本発明を前記に有利な実施例により説明して来たが、本発明は該実施例に制限されるものでなく、多種多様に変更可能である。
【００３１】
記載しかつ図示した実施例は、製造プロセスを例示したものに過ぎない。場合により、膜と並べて又は膜内に、例えば集積圧力センサのための膜の側の評価回路及び膜内のピエゾ抵抗を製造するために、別のドーピングを実現することができる。埋め込まれたｎ＋ドーピング層及びエピタキシー層を貫通するｎ＋ドーピング部を、埋め込まれた層が、通路端部でｎ＋ドーピング貫通部を介してエピタキシー層の表面と結合されている横方向のエッチング通路により溶出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ａ〜ｃは、本発明による第１実施例によるマイクロメカニックス構造素子の製造プロセスの概略断面図である。
【図２】
ａ、ｂは、本発明による第２実施例によるマイクロメカニックス構造素子の製造プロセスの概略断面図である。
【図３】
本発明によるマイクロメカニックス構造素子を製造する際の可能な組合せを示す図である。
【図４】
ａ、ｂは、本発明による第３実施例によるマイクロメカニックス構造素子の製造方法の概略断面図である。
【符号の説明】
１  基板、  ５、５’  埋め込まれた層、  １０  単結晶層、  １０ａ  膜領域、  １５、１５’  高濃度のドーピングを有する領域、  ３０  密閉層、  ５０  中空室、  １５０、１５０’  多孔質領域
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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