(57)【要約】提案されるのは、ソースゾーンと、チャネルゾーンと、ドレインゾーンとにより構成される残留トランジスタと、前記チャネルゾーンの前方に、前記チャネルゾーンから離間して少なくとも１つの可撓性懸垂構造によって配置される可動ゲート構造とを具備する、半導体ウェハから製造された縦型電界効果トランジスタであって、可動ゲート構造が前記半導体ウェハの材料から構成されていることを特徴とする縦型電界効果トランジスタである。可動構造の懸垂構造は、可動ゲートが好ましくはウェハ平面で動作できるように、幅に対する高さの比が大きいことが好ましい。
2004513506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソースゾーン（４２）と、
チャネルゾーン（３）と、
ドレインゾーン（１）とにより構成される残留トランジスタと、
前記チャネルゾーンの前方に、前記チャネルゾーンから離間して少なくとも１つの可撓性懸垂構造によって配置される可動ゲート構造（８）とを具備する、半導体ウェハから製造された縦型電界効果トランジスタにおいて、
前記可動ゲート構造（９）は前記半導体ウェハの材料から構成されることを特徴とする縦型電界効果トランジスタ。
【請求項２】
前記ウェハ材料は単結晶シリコンであることを特徴とする請求項１に記載の縦型電界効果トランジスタ。
【請求項３】
前記残留トランジスタは縦に層を成した、異なる不純物が添加された複数のゾーンから構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の縦型電界効果トランジスタ。
【請求項４】
前記ゲート電極の少なくとも一部はウェハ内部に配置され、および／又は縦型穿孔部があることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の縦型電界効果トランジスタ。
【請求項５】
前記トランジスタチャネルの壁の少なくとも一部は誘電体層によって被覆されることを特徴とする請求項４に記載の縦型電界効果トランジスタ。
【請求項６】
前記誘電体層はシリコン酸化膜層であることを特徴とする請求項５に記載の縦型電界効果トランジスタ。
【請求項７】
前記懸垂構造は、ゲート構造と前記チャネルゾーンとの距離の変化が可能になるようにゲート構造がウェハの平面内で可動であるように設計されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の縦型電界効果トランジスタ。
【請求項８】
前記懸垂構造はｚ方向に高いアスペクト比を示すことを特徴とする請求項７に記載の縦型電界効果トランジスタ。
【請求項９】
前記懸垂構造は弾性バー及び／又はトーションバーであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の縦型電界効果トランジスタ。
【請求項１０】
前記弾性バーはウェハ材料から構成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の縦型電界効果トランジスタ。
【請求項１１】
前記ゲート構造と前記チャネルゾーンとの距離を事前に設定するデバイスが設けられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の縦型電界効果トランジスタ。
【請求項１２】
前記半導体ウェハはｎ型不純物が添加されたウェハであり、ウェハの背面に金属層が設けられ、前記金属層を介して前記ドレインゾーンに接触可能であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の縦型電界効果トランジスタ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載のうち、少なくとも２つの縦型電界効果トランジスタから成るアレイにおいて、
前記可動ゲート構造の好ましい動作方向は、互いに直交する成分を示す方向であることを特徴とするアレイ。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれかに記載のうち、少なくとも２つの縦型電界効果トランジスタから成るアレイにおいて、
ウェハ平面で直交する方向の加速度を測定する少なくとも１つの素子が設けられていることを特徴とするアレイ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のアレイを使用して、センサにより動作を測定する方法において、
動作が原因となって起こる前記チャネルゾーンに対する前記ゲート構造の距離及び／又は位置の変化により、前記チャネルゾーンのインピーダンスの変調が誘起されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタを製造する方法において、
前記半導体ウェハの中又は上に互いに重なり合って配置される複数の不純物添加層を製造することにより、前記残留トランジスタの前記ソースゾーン、ドレインゾーン及びチャネルゾーンを規定する作業工程と、
等方性エッチングプロセス及び／又は異方性エッチングプロセスによって前記可動ゲート構造及びその懸垂構造を規定する作業工程と、に従うことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記ソースゾーン、ドレインゾーン及びチャネルゾーンを規定するために、まず、前記半導体ウェハの領域全体の中又は上に少なくとも１つの不純物添加層が製造されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記半導体ウェハの中又は上に不純物添加層を重ね合わせて形成することにより、前記ゲート電極のコンダクタンスが前記残留トランジスタの前記ソースゾーン、ドレインゾーン及びチャネルゾーンの規定と同時に確定されることを特徴とする請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの不純物添加層はエピタキシ技術により製造され、および／又は電界効果トランジスタの横型構造はフォトリソグラフィ法により製造されることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記可動ゲート構造を規定するためにゲート構造に複数の縦型穿孔部が形成されることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
プラズマＣＶＤ方法によって前記チャネルゾーン上にパシベーション層が蒸着されることを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
ＳＯＩウェハの複数のトレンチトラフによってトランジスタ構造のガルバニック分離が実現されることを特徴とする請求項１６乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、好ましくはウェハ平面における機械的な動作を測定するために、信号を機械的量から電気的量に変換する可動ゲートを有する、半導体ウェハから製造される縦型電界効果トランジスタ及びこのトランジスタを製造する方法に関する。
【０００２】
マイクロシステム技術の分野で製造される製品の大部分は機械的動作の検出（例えば、圧力計、加速センサ、振動センサ、位置決めシステム）に基づいている。それらのセンサ又はアクチュエータシステムの動作は、主に、ピエゾ抵抗方法、圧電方法又は容量的方法によって解析される。結晶格子の転位、変形する層の抵抗の変化又はプレートシステムのキャパシタンスの変化を利用し、適切な構造によって信号を機械的量から電気的量に変換する。この場合、全ての機械部品が実質的に単結晶シリコンなどの同じ、機械的に安定した材料から製造されていると好都合である。
【０００３】
【従来の技術】
米国特許第５８４７４５４号は、ウェハ平面における動作を測定するための容量的解析の方法を説明している。その場合、側壁を特に基板材料から絶縁し、追加の導電層によって被覆しなければならない。
【０００４】
容量的変換の方法を金属被覆側面を有するシリコンコームに基づいてウェハ平面における動作に関わる用途に採用した場合、先に述べた側壁の絶縁及び金属めっきが困難であるという問題に加えて、コンバータ構造の基本キャパシタンスと有効キャパシタンスとの比、すなわち、実現しうるキャパシタンスの変化が大きい（１００００：１まで）という問題が起こる。これは、漂遊キャパシタンスレベル及び線路キャパシタンスレベルが高いことに起因している。キャパシタンスの変化が小さい結果として、信号解析のために高インピーダンス信号電流源を設けなければならない。センサコンデンサを介する移動電流の処理には、複雑な低雑音コンバータ回路が必要である。更に、もう１つの問題は追加の層に集積される積層電圧から起こる。構造の縦横の屈曲、並びに都合の良い熱的挙動がその結果である。それとは別に、それらの機能の結果として、真に容量的な方法は面積に関して非常に高い要求を課するという一般的規則が当てはまる。
【０００５】
米国特許第３４１３５７３号はいわゆるＲＧＴ素子（ｒｅｓｏｎａｎｔ ｇａｔｅ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、共振ゲートトランジスタ）を開示し、米国特許第３５８５４６６号はＭＧＴ素子（ｍｏｖａｂｌｅ ｇａｔｅ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、可動ゲートトランジスタ）を記載している。これらの素子は高品質の微小機械的共振器を実現するために使用される。ゲートの機能を有する可動マイクロ構造は一般的な型のＭＯＳトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のチャネルゾーンの上方に設けられる。その方法においては、可動ゲート電極とチャネル、すなわち、第２の固定フローティングゲート電極との距離の変化によって起こる電荷の変化を利用する。同様の変化を使用して、位置及び動作の変化も検出される。ゲート電極の距離はドレイン及びソース接続ゾーンの間の反転チャネルの抵抗に影響を及ぼす。その結果、反転チャネルを流れる電流にそれに比例する変化が起こる。可動ゲート電極を介して反転チャネルを制御するため、解析されるのは２つのプレートの間のキャパシタンスではなく、反転チャネルに向かう電界である。可動コンデンサプレートと固定コンデンサプレートとの間の移動電流を解析し、また、非常に高い基本キャパシタンスが非常に頻繁に有効キャパシタンスと並行して入力と出力との間でその効果を発生させる容量性効果（１ポートネットワーク）の原理とは対照的に、可動ゲート電極を有する電界効果トランジスタは「相互コンダクタンス」成分を構成する（デュアルポートネットワーク）。この場合、変調電流は出力ネットワークの固定「プレート」、すなわち、ソースゾーン、ドレインゾーン及びバルクゾーンから構成される残留トランジスタを流れる。入力ネットワーク、すなわち、可動ゲートにおいては、出力ネットワークはゲートと反転チャネルとの間の電界を介して制御される。これは、漂遊キャパシタンスレベル及び線路キャパシタンスレベルに実質的にそれほど大きく依存しないコンバータ構造に相当する。このコンバータ構造は、同時に、信号処理チェーンにおける第１の増幅器素子である。反転チャネルが直接に制御され、その結果、信号出力が低インピーダンスであるため、コンバータ素子を信号電圧源として、例えば、ソースフォロアとして動作させることが可能である。米国特許第４７６７９７３号、米国特許第４７７２９２８号及び米国特許第６０４３５２４号によれば、ウェハ平面に対して直交する方向のタング（ｔｏｎｇｕｅ）構造の動作はこのようにして検出される。米国特許第４７７２９２８号は、ウェハの両面の製造にリソグラフィプロセス又はイオン注入などの処理を必要とするセンサの構造を開示している。特にブレークスルーウェハの場合に背面からのリソグラフィプロセス（例えば、ピット内）は複雑で、コストもかかる製造方法である。センサの構造の関係上、動作はウェハ平面に対して直交する１つの平面でのみ測定可能である。米国特許第４７７２９２８号による構成の決定的な欠点は、ゲートとチャネルゾーンとの距離の変化がタング長さと、タングの偏向角度の正弦との積に比例するという面である（これは理論上は円運動に相当する）。従って、結果的に得られる制御効果は小さい。解析を可能にしようとする試みの中で、チャネルゾーンが��ェハの下面と、上面にそれぞれ配置されている２つの電界効果トランジスタの電流の差が測定される。米国特許第５５４１４３７号は、ウェハ平面における動作の検出を可能にする適切な構成及び適切な技術を開示している。米国特許第５９０３０３８号によれば、機械的動作の検出に、横方向に配置されるトランジスタと並行して縦型トランジスタ構造も使用している。
【０００６】
これまで利用できたこれらの方法において不都合であるのは、可動構造が追加の層又はウェハによって製造されるために、極めて複雑であり、コスト高になるばかりでなく、それらの層又はウェハ複合物に機械的ひずみが生じるという面である。特に、縦型ＦＥＴ素子を含む米国特許第５９０３０３８号から知られている方法では、チャネルゾーンから可動ゲートまでの距離は通常は湿式化学溶液によってエッチングされる犠牲層の厚さにより確定される。エッチング溶液は非常に狭い間隙には確実に浸透することができなくなるため、この距離が犠牲層の厚さを決めることにもなる。それとは別に、犠牲層技法においては、可動電極は単結晶シリコンの場合より悪い機械的信頼性（層の張力、破壊強さ及び疲労強さ）を示す薄層材料から構成されている。
【０００７】
シリコンウェハの単結晶シリコンから構成される可動ゲートを有する従来の横型ＭＯＳトランジスタの使用はこれまで垂直動作の検出に限られていた。
【０００８】
単結晶シリコンウェハに基づく別の方法（「直接集積技術」）は、シリコン結晶におけるエネルギーギャップの変調を利用する。機械的動作は、一端で固着された単結晶シリコンのトーションアームを介して検出される。トーションアームのクランプ場所で、これは結晶格子に「ストレス効果」を誘起し、その結果、結晶中のエネルギー帯が移動する。エネルギー帯の湾曲の検出は、適切なドーピングによってトーションアームのクランプ領域で発生させることができるｐｎダイオード又はＭＯＳＦＥＴ素子を流れる電流の解析により実現される。
【０００９】
「直接集積技術」の問題点はアームのクランプ場所の領域にある。いわゆるオーバレイ又はカバレージ精度と呼ばれる、クランプポイントの技術的規定の再現性も、トランジスタパラメータの長期安定性も確実には保証されていない。
【００１０】
機械的動作の検出を可能にする微小機械的構造は十分な機械的安定性を示すべきであり、空間内の３つの方向全てに適用可能でなければならず、マイクロエレクトロニクスに適合する方法で低コストで且つ適切に製造できるべきであり、更には数多くの用途に対して信頼性及び融通性に優れた検出方法に基づいているべきである。既存の技術的方法はそれらの条件のうちの一部を満たすことは多いが、関連する製造工程を含めて、上述の要求の全てを満たす適切な構造はこれまで存在していなかった、機能素子が蒸着層又はエピタキシャル成長層から構成される、犠牲層技術などの技術は、原則的に、単結晶シリコンと比較して機械的ひずみが大きいか、又は機械的安定性の面で劣る。
【００１１】
（解決される問題）
本発明は、従来の技術により起こっていた欠点を回避し且つ適用するのに好都合又は適用するのが簡単であるような、可動ゲートを有する縦型電界効果トランジスタ、並びにこのトランジスタを製造する方法を提案するという問題に基づいている。
【００１２】
（説明）
本発明によれば、この問題は請求項１の特徴記載部分により解決される。更に、本発明は請求項１６から１２に定義されるアレイを製造する方法を提案する。
【００１３】
好ましい実施形態は従属請求項の主題である。
【００１４】
本発明の概念は、機械的動作の検出及び電気的量への信号変換が可動ゲート電極を含む電界効果トランジスタによって実現されるという面にある。ここでは、電界効果トランジスタはソースゾーン、ドレインゾーン及びバルクゾーンを含む残留トランジスタ構造と、可動ゲート構造とから構成される。２つの構造は、好ましくは単結晶シリコンから成る単一の半導体ウェハから製造される。このように、そのようなシステムの材料に対する不可欠の要求は優れた方法により満たされる。半導体ウェハは一般に残留トランジスタの規定に既に塗布されている層をも含んでいて良い。残留トランジスタは、一般に、複数の縦型領域、例えば、半導体ウェハの複数の異なる不純物を添加された層から構成されている。可動構造はウェハ内に、面側から表面に近接して規定される。可動ゲート構造は、例えば、半導体ウェハに配置された、縦型トランジスタと交差するトラフの中に配置される。チャネルゾーンはトランジスタのバルクゾーンに形成され、一方、可動ゲート構造はゲート電極の機能を割り当てられる。可動ゲート構造の懸垂構造は、可動ゲート構造とチャネルゾーンとの距離の変化が可能になるように、弾性アーム及び／又はトーションアームによって実現されるのが好ましい。ゲート構造はウェハにおける異方性エッチングプロセス及び等方性エッチングプロセスにより形成される。可動ゲート構造と残留トランジスタとの間の間隙の幅はエッチングプロセスにより規定される。チャネルゾーンのパシベーションは、チャネルゾーンが配置されるトレンチトラフの側壁上の酸化物層によって実現されるのが好ましい。ゲート構造はウェハ平面における動作を検出するためにウェハ平面で可動である一方、ウェハ平面に対して垂直な動作を検出するためにウェハ平面に直交する方向に可動であるように懸垂されている。
【００１５】
ゲート構造とバルクゾーンにおけるトランジスタのチャネルゾーンとの間には直接の機械的固定接続は存在しない。ゲート電極とチャネルゾーンとの結合は主要な誘電体としての空気又は真空間隙によって行われる。
【００１６】
確定的な量としてのゲート電極の距離を静電駆動コームによって事前に設定しておくことが可能であろう。その実施形態では、判定すべき力の作用に応答した信号変化を改善可能にするために、付加的な一定の力により可動ゲートは残留トランジスタ（事前に位置決めされている）に非常に近接する。
【００１７】
微小な機械的縦型電界効果トランジスタは、単結晶シリコンから構成されているのが好ましい可動ゲート電極と、残留トランジスタとしての垂直に積み重ねられた、異なる不純物を添加された複数のゾーン（ソースゾーン、ドレインゾーン及びバルクゾーン）の対向する領域とから構成されている。可動ゲート電極は、好ましい方向の力成分を示す機械的力を感知する。好ましい方向はウェハ平面内の方向であるが、ウェハ平面に対して直交する方向であっても良い。その結果、残留トランジスタに対するゲート電極の距離又は位置が変化し、それは電界の変化に起因する反転チャネルのインピーダンスの変化を誘起する。ウェハ平面で可動であるゲート構造を有する本発明の縦型電界効果トランジスタの好ましい実施形態の場合、このゲート構造はチャネルゾーンに直接に接近するか、又はチャネルゾーンから直接に離間する。その結果、チャネルからの距離の変化は動作に直接に対応する。これにより、チャネルコンダクタンスは最適に変調され且つゲート位置の局所分解能は高くなる。ウェハ平面に直交する方向に可動であるゲート構造を含む形態、例えば、残留トランジスタの前面に配置されたタングの形態で本発明を具現化した場合、この利点は明白にならない。この場合、バルクゾーンからのゲート構造の距離の変化はウェハ平面からのタングの偏向の角度の正弦に、タングの長さを乗算した値に相当する。しかし、この実施形態においては、そのような可動ゲートを縦型トランジスタと組み合わせた構成が従来のシステムで製造技術に関して起こっていた問題を回避するため、従来の技術と比較して相当に大きな利点が見られる。
【００１８】
トランジスタの反転チャネルはドレイン端子ゾーンとソース端子ゾーンとの間に形成される。ドレイン端子ゾーン及びソース端子ゾーンは中間のチャネルゾーンと共に異なる不純物型により形成される。従来の電界効果トランジスタとは異なり、可動ゲート電極を有する縦型電界効果トランジスタの反転チャネルはゲート端子に印加される電圧により制御されるのではなく、ゲート構造の距離、従って、チャネルゾーンからのゲート電極の距離により制御される。最終解析において、微小機械的センサ構造の動作は反転チャネルの等価の電流の流れに変換される。
【００１９】
この方法により、ウェハ平面内の機械的動作を評価でき、また、主として機械的動作のトランジスタパラメータへの直接変換が可能になる。
【００２０】
空間内の３つの方向全てにおける動作又は加速の測定を行うために、例えば、１つの半導体ウェハの上に本発明による電界効果トランジスタをいくつか配置することが可能である。懸垂構造の種類により確定される個々のゲート構造の動作の好ましい方向は、互いに関して直交する成分を提示する。従って、ウェハ平面の全ての動作を記録するためには、そのような配置において少なくとも２つの本発明によるトランジスタが存在していなければならない。ウェハ平面に対して垂直な動作を測定するためには、少なくとももう１つの素子が要求される。
【００２１】
縦型トランジスタのそれぞれ異なる不純物添加ゾーンは、表面が構造化される前にできる限り早期に製造されるのが好ましい。表面構造化工程は可動ゲート構造及びその懸垂構造を規定することから成る。ＣＭＯＳ適合ドーピング、コーティング及びエッチングの技法により、所望のドーピングプロファイルの製造、並びにその後の様々に異なる機能素子のガルバニック分離が可能になる。これらの場合、例えば、米国特許第４７７２９２８号に開示されているようなブロックｐｎ接合によって、又は米国特許第５９３０５９５号に記載されているような他の分離技法を適用することにより電位分離を実現できる。別の例によれば、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハに基づいて分離を行える。この目的のために、ガルバニック分離すべき機能素子をＳＯＩウェハの絶縁体層にまで至るトレンチトラフによって互いに分離する。トレンチトラフは、可能であればその一部で、絶縁材料により再び充填されても良い。ドーピングプロセスにより縦型ドーピングゾーンが設けられた従来のシリコンウェハにおいても、全てが単結晶シリコンから構成されているのが好ましい所望の機能素子を製造することが可能である。この目的のために、可動構造の自己調整露光（エッチングアウト）の方法を採用できる。
【００２２】
「微小な機械的縦型ＦＥＴ素子」は、単結晶ウェハ又は更にはＳＯＩウェハ化合物の表面の付近に、それ自体知られている構造のドーピング及び露光の個別のプロセスを適用することによって製造されても良い。マイクロテクノロジーに適合する方法を適用することも原則として標準ＣＭＯＳプロセスへのモノリシック集積に等しく可能である。
【００２３】
微小な機械的構造、すなわち、例えば、シリコンから成るウェハ基板の付近のトランジスタの可動素子の露光は、例えば、書類ＷＯ９１／０３０７４の開示の例に従って実行される。最も単純なケースでは、このプロセスは１つの追加リソグラフィ工程を必要とするだけである。更に、高いアスペクト比を示す構造の製造が可能になる。「アスペクト比」という用語は構造の高さと幅の比を表す。懸垂構造、例えば、弾性バーのアスペクト比が高いため、ウェハ平面上の好ましい方向又はそれに対して直交する方向におけるゲート構造の移動度が確定される。ウェハ平面の好ましい動作方向において、懸垂構造、例えば、弾性バーは実質的に幅広というより背が高くなる（ｚ方向、すなわち、ウェハ平面に対して垂直な方向に高いアスペクト比）。この構造によって、ウェハ平面に対して垂直な動作に対して高い剛性が実現される。
【００２４】
好ましくは単結晶シリコンから構成される可動ゲートを有する本発明の縦型電界効果トランジスタは次のような利点を更に実現する。
【００２５】
・ 可動構造も、残留トランジスタ（ソースゾーン、ドレインゾーン及びチャネルゾーン）と同じウェハという好ましいケースで、機械的見地から優れており且つ適切である単結晶シリコン材料から構成されている。
【００２６】
・ 容量解析の原理に照らして必要スペースが狭い。
【００２７】
・ 位置を規定するために使用されるマスクが１つだけであるため、可動ゲートと固定残留トランジスタ構造との間に原則的に位置誤差が存在しない。
【００２８】
・ ウェハ平面内で動作の自由度をもって様々なセンサ構造を結合することが可能である。その結果、空間内の２つの方向を検出できる。
【００２９】
・ 可動ゲートを有する構造を適切にレイアウトしたため（横方向に固定され、垂直方向に可動である構造）、空間内の第３の方向も同じシリコンウェハで解析できる。一般にアレイ容量が存在する。
【００３０】
・ 「直接集積技術」におけるトーションバーのような、機械的量を電気的量に変換するための機械的カップリングは存在しない。
【００３１】
・ 容量方法と比較して、漂遊容量レベル及び線路容量レベルは変換プロセスにわずかな影響しか及ぼさない。
【００３２】
・ ゲート電極のコンダクタンスは積層構造にドーピングすることにより発生される。従って、ゲートコンダクタンスを発生するために追加ドーピング工程は必要とされない。
【００３３】
・ 可動ゲート電極及びその懸垂構造の形状と質量を広い範囲で自由に選択できる。この結果、センサの用途が多様に開かれる。
【００３４】
以下、図面を参照して、本発明の一般的概念に何ら制限を加えることなく、実施形態により本発明を説明する。
【００３５】
図１によれば、単結晶シリコンから構成されているのが好ましい可動ゲートを有する縦型トランジスタを製造する本発明の方法は、非構造化ウェハ基板（１）から始まる。ウェハには既に集積された超小型電子部品が存在していても良い。
【００３６】
まず最初に、図１（ａ）によれば、ｎ型不純物を添加したシリコンウェハ（１）（ドーピング密度は１０１９ｃｍ−３の範囲）に、残留トランジスタを形成すると共に、後に可動ゲート電極を形成する適切なドーピングスタックを設ける。ゲート電極のコンダクタンスもこの段階で確定することができる。この実施形態では、まず、例えば、２μｍの厚さを示すドーピングレベルの低い（例えば、１０リンイオン／ｃｍ２）のｎ型不純物添加層（５）を成長させるためにエピタキシャル工程を採用する。製造条件の関係上、ｎ型不純物を添加したシリコンウェハの上にｐ型不純物添加層をエピタキシャル成長させるべきではないため、この層が必要になる。この後の、ボロン注入（例えば、２００ｋｅＶのイオンエネルギーで１０１２ボロンイオン／ｃｍ２）によるｎ型不純物添加層（５）中のｐ型不純物添加層（２）の製造は、とりわけ、後のバルクゾーン（２１）におけるチャネルゾーン（３）のドーピングをも確定する。従って、ｎ型不純物添加層（５）はイオン注入によりｐ型不純物添加層（２）に変換される。図１（ｂ）によれば、とりわけ後のソースゾーン（４２）を規定する上部ｎ型導電層（４）が再度のイオン注入（例えば、１５０ｋｅＶのイオンエネルギーで１０１５砒素イオン／ｃｍ２）により形成される。好ましい実施形態では、これは構造化接着レジスト物質（４１）を介して実行される。上記のマスクはフォトリソグラフィ工程によって製造され、レジスト除去作業により注入工程の後に再び除去される。様々なテンパリング工程によりドナーが活性化され、所望のドーピングプロファイルが設定される。別の製造方法によれば、ドーピング工程及びエピタキシ工程は超小型電子部品を製造する工程の中で行われる。図１（ｃ）によれば、例えば、アルミニウムの層を蒸着し、その構造を規定する工程は、後のソースゾーン（４２）の接続部（５１）を残留するｐ型不純物添加エピタキシャル層（２）、トランジスタの後のバルク層（２１）と平行に接続し、ゲート接点（５２）となるべきボンドパッド（５１、５２）を形成する。図１（ｄ）による続くフォトリソグラフィ工程においては、まず、単結晶シリコンの全ての可動構造及び固定構造の像をフォトレジスト（６）によってウェハ表面に転写する。次に、後に可動構造のチャネル面の保護を確実に行うパシベーション層（１０）の蒸着と組み合わせて、一般的な異方性エッチング工程及び等方性エッチング工程を実行する。一回の工程実施で全ての可動構造を同時に露出させることができる。パシベーション層の蒸着はプラズマＣＶＤ方法（化学気相成長、ＣＶＤ）によって実行されるのが好ましい。しかし、別のＣＶＤ方法又は酸化蒸着方法を採用することも可能である。そこに形成された弾性バー（７）又は穿孔部（１８）を含む構造などの十分に狭い構造の素子を、最終解析において、図１（ｅ）及び図２の平面図に従って、等方性アンダーエッチングにより基板から除去する。この場合、穿孔部（１８）はより良いアンダーエッチングに役立つ。多くの場合に、所望の移動性を実現するために少なくとも１つの弾性バー（７）を介して固着箇所（９）に可動構造を固着する。ゲート構造の動作方向（１５）は図に矢印により示されている���弾性バーは図に破線で示されている。弾性バーは切断線Ａ−Ｂに対して背面側にずれている。可動ゲート構造として不純物添加層の同じ連続構造が提示されている。次に、図１（ｆ）に従ってウェハの背面に金属層（１１）を蒸着することにより、ドレインゾーンの接触が可能になる。概略図で示す通り、このようにして製造されたコンバータ構造を以下に説明するように使用することができる。ソース端子（５１）とは反対の側の、ウェハの背面に接触すべきｎ型不純物添加ドレインゾーン（１１）に正電圧を印加する。その結果、逆方向に分極された下部ｐｎ接合に電流が流れることはできない。しかし、ソースゾーン（４２）はその下方に配置されたその他のゾーンと共に、例えば、５μｍの深さを示すトレンチトラフ（１３）によって可動ゲートから分離されている。ゲート（８）として作用し、ソースに対して正電圧が印加された可動構造に近づくと、ソースゾーンとドレインゾーンとの間に位置するｐ型不純物添加バルク領域からの電子は側壁の付近により広い範囲で到達できるようになる。そのようにして形成された反転チャネル（３）はソースゾーンとドレインゾーンとの間に電流の流れを成立させ、この電流は可動ゲート構造とチャネルゾーンとの距離により変調される。
【００３７】
本発明のトランジスタの別の実施形態によれば、ドレイン端子とゲート端子とのより良い電位分離を実現するために、ドーピングレベルの低いｐ型基板を使用する。この場合、ドレインゾーンは前面、すなわち、ウェハ基板の、可動構造及びその懸垂構造が規定される面に設けられる。更に、ソースゾーンはトランジスタの前面から接続される。
【００３８】
図２は、可動ゲートを有する本発明の電界効果トランジスタの平面図を示す。この図は、更に、残留するトランジスタを規定するためのドーピングゾーンの横型構造の規定をも示す。可動ゲート構造（８）及びその懸垂構造はトレンチトラフ（１３）によりトランジスタのその他の部分から分離されている。ゲート構造は弾性バー（７）によって、ゲート構造がウェハ平面において可動であり且つゲート構造と、ソースゾーン（４２）の下方に位置するチャネルゾーンとの距離が測定すべき加速力により変化されるように固着構造（１２）に固着されている。可動ゲートはボンドパッド（５２）を介して固着構造の１つに接触することができる。バルクゾーン（２）の不純物添加領域に埋め込まれたソースゾーンとバルクゾーンとの間の境界でソースゾーンに接触するために、別のボンドパッド（５１）が設けられている。このパッドを境界に配置したことにより、１つのパッドでソースゾーンとバルクゾーンを接続することが可能になる。更に、ゲート構造の穿孔部（１８）を認めることができる。
【００３９】
図３は、可動ゲートとバルクゾーンとの距離を静電駆動コーム（１４）によって調整できる実施形態による可動ゲートを有する本発明の電界効果トランジスタを示す。可動ゲート構造に対する電圧を関連接点パッド（５３）を介して駆動コーム（ｃｏｍｂｓ）に印加することができる。その結果、ゲート構造とバルクゾーンとの間の基本距離を変化させること、例えば、短縮することができる。短縮の場合、本発明による縦型電界効果トランジスタによって実現される加速センサの感度は増加する。距離を調整できるため、様々な用途に関連して起こる要求に対する適合が可能になる。更に、アレイを帰還ループ（閉ループ）で動作させる機会がある。この目的のために、駆動コームを適切に制御することにより、加速の場合の可動ゲートの偏向に被制御方式で対抗する。従って、ゲート構造の偏向はリセットされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による縦型電界効果トランジスタを６つの製造段階により製造する方法における工程の流れを示す図であり、（ｆ）は、図２の切断線Ａ−Ｂに沿った本発明のトランジスタの横断面図を示す。
【図２】
本発明で考えられるアレイの平面図である。
【図３】
可動ゲートとバルクゾーンとの距離を静電駆動コームによって調整できる本発明で考えられるアレイの平面図を示す。
【符号の説明】
１　　ｎ型不純物を添加したシリコンウェハ
２　　ｐ型不純物添加層
３　　チャネルゾーン
４　　ｎ型導電層
５　　ｎ型不純物添加層
６　　フォトレジスト
７　　弾性バー
８　　ゲート構造
９　　固着箇所
１０　パシベーション層
１１　金属層
１２　固着構造
１３　トレンチトラフ
１４　静電駆動コーム
１５　ゲート構造の動作方向
１８　穿孔部
２１　バルク層
４１　構造化接着レジスト物質
４２　ソースゾーン
５１　ソースゾーンに接触するためのボンドパッド
５２　可動ゲートに接触するためのボンドパッド
５３　駆動コーム（ｃｏｍｂｓ）用の関連接点パッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年6月29日(2002.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
ソースゾーン（４２）と、
チャネルゾーン（３）と、
ドレインゾーン（１）とにより構成される残留トランジスタと、
前記チャネルゾーンの前方に、前記チャネルゾーンから離間して少なくとも１つの可撓性懸垂構造によって配置される可動ゲート構造（８）とを具備する、半導体ウェハから製造された縦型電界効果トランジスタにおいて、
前記可動ゲート構造（９）は前記半導体ウェハの材料から構成され、前記残留トランジスタ及び前記可動ゲート構造（８）は単一の半導体ウェハから製造されることを特徴とする縦型電界効果トランジスタ。
【国際調査報告】
2004513506.tif 000029
2004513506.tif 000030
2004513506.tif 000031
2004513506.tif 000032