(57)【要約】横方向のアンダーカットの精密な制御が可能なドライプラズマエッチング法を用いた基板中へのトレンチのエッチング方法。本方法においては、シリコン基板表面中に少なくとも１個のオンチップ装置あるいは微小機械加工構造が任意に形成され、及び前記表面がマスキング層で被覆される。次いで後続して行われる基板のエッチングのため、トレンチパターンがマスキング層中に描かれるか、あるいは該層へ転写される。トレンチの上部が基板中に異方性エッチングされる。次いでトレンチが基板中に半異方性エッチング及び等方性エッチングされる。等方性エッチングの実施時間を変更することにより、トレンチが基板中に縦方向にエッチングされると同時に横方向のアンダーカットの制御が達成される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一エッチング条件下で第一エッチング深度まで基板を異方性エッチングする第一エッチング実施工程と、
第二エッチング条件下で第二エッチング深度まで前記基板を半異方性エッチングして横方向のアンダーカットが精密に制御された横方向に限定されたリセス構造を形成する第二エッチング実施工程から構成される、基板のドライプラズマエッチングによる前記基板中への少なくとも１個の横方向に限定されたリセス構造の形成方法。
【請求項２】
前記第一エッチング条件には第一の等方性エッチング実施時間が含まれ、前記第二エッチング条件には第二の等方性エッチング実施時間が含まれ、及び前記第一及び第二エッチング実施工程の少なくとも一方の実施期間中に前記第一及び第二の等方性エッチング実施時間の少なくとも一方を調整することによって前記横方向のアンダーカットを制御する工程がさらに含まれることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項３】
前記第一のエッチング条件に第一の等方性エッチング実施時間が含まれ、前記第二のエッチング条件に第二の等方性エッチング実施時間が含まれ、及び前記第二のエッチング実施工程に前記第二の等方性エッチング実施時間を調整することによって前記横方向のアンダーカットを制御する工程が含まれることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項４】
前記制御工程に、前記第二の等方性エッチング実施時間が前記第一の等方性エッチング実施時間より長くなるように調整する工程が含まれることを特徴とする請求項３項記載の方法。
【請求項５】
前記第二のエッチング条件に、ガス流速、ガスパルス持続時間、及びバイアス電力を含む複数の要素が含まれ、前記第二のエッチング実施工程に前記第二のエッチング条件の複数の要素の少なくとも１要素を調整することによって前記横方向のアンダーカットを制御する工程が含まれることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項６】
第三のエッチング条件下で前記基板が第三のエッチング深度になるまで等方性エッチングする第三のエッチング実施工程をさらに含むことを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項７】
前記第三のエッチング条件に最小バイアス電力が含まれることを特徴とする請求項６項記載の方法。
【請求項８】
前記第三のエッチング実施工程に前記基板を等方性エッチングして前記基板中に少なくとも１個のアンダーカット部分を形成することを特徴とする請求項６項記載の方法。
【請求項９】
前記第三のエッチング実施工程期間中に形成された前記基板のアンダーカット部分に少なくとも１個の微小機械加工装置が含まれることを特徴とする請求項８項記載の方法。
【請求項１０】
前記微小機械加工装置が片持ち梁と光学ミラーから選択されるいずれかであることを特徴とする請求項９項記載の方法。
【請求項１１】
前記第三のエッチング実施工程期間中に形成された前記基板のアンダーカット部分に少なくとも１個のオンチップ装置が含まれることを特徴とする請求項８項記載の方法。
【請求項１２】
前記オンチップ装置が誘導子、コンデンサ、変圧器、トランジスタ、及びマイクロアンテナから選択されるいずれかであることを特徴とする請求項１１項記載の方法。
【請求項１３】
前記第一のエッチング条件がエッチングに用いられるガスの種類に関して前記第二のエッチング条件と同一であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１４】
前記エッチングに用いられるガスの種類にＣ４Ｆ８及びＳＦ６が含まれることを特徴とする請求項１３項記載の方法。
【請求項１５】
前記第一のエッチング条件が、ガス流速、ガスパルス持続時間、全エッチング実施時間、電源、及びバイアス電力のうちの少なくとも１要素に関して前記第二のエッチング条件と異なることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１６】
前記第一のエッチング条件として約１０秒間のＳＦ６ガスパルス持続時間が含まれ、及び前記第二のエッチング条件として約３０秒間のＳＦ６ガスパルス持続時間が含まれることを特徴とする請求項１５項記載の方法。
【請求項１７】
前記第一のエッチング条件に約３分間の全エッチング実施時間が含まれ、及び前記第二のエッチング条件に約１５分間の全エッチング実施時間が含まれることを特徴とする請求項１５項記載の方法。
【請求項１８】
前記第一のエッチング条件にＳＦ６ガスパルス持続時間中における約２００Ｖのバイアス電力が含まれ、及び前記第二のエッチング条件にＳＦ６ガスパルス持続時間中における約１５０Ｖのバイアス電力が含まれることを特徴とする請求項１５項記載の方法。
【請求項１９】
前記第一のエッチング実施工程にパターニングされたマスキング層を通して前記基板を異方性エッチングする工程が含まれ、及び前記第二のエッチング実施工程に前記パターニングされたマスキング層を通して前記基板を半異方性エッチングする工程が含まれることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項２０】
前記第一及び第二のエッチング実施工程において用いられた前記パターニングされたマスキング層にフォトレジスト、ポリイミド、金属、及び酸化物から選択されるいずれかから成る１または２以上の層が含まれることを特徴とする請求項１９項記載の方法。
【請求項２１】
基板上へ装置を形成する工程と、
前記装置を前記基板上へ懸垂するために前記装置の下に空洞を形成する工程、から構成される基板上に懸垂される装置の製造方法であって、
前記空洞の形成工程には、
第一のエッチング条件下、第一のエッチング深度までパターニングされたマスキング層を通して前記基板を異方性エッチングする第一のエッチング実施工程と、
第二のエッチング条件下、第二のエッチング深度まで前記パターニングされたマスキング層を通して前記基板を半異方性エッチングすることによって横方向のアンダーカットの精密な制御をしながら前記装置の少なくとも一部の下に前記空洞を形成する工程を含む第二のエッチング実施工程を含むことを特徴とする前記製造方法。
【請求項２２】
前記第一のエッチング条件に第一の等方性エッチング実施時間が含まれ、前記第二のエッチング条件に第二の等方性エッチング実施時間が含まれ、及び前記第一及び第二のエッチング実施工程の少なくとも一方の期間中に前記第一及び第二の等方性エッチング実施時間の少なくとも一方を調整することによって前記横方向のアンダーカットを制御する工程が含まれることを特徴とする請求項２１項記載の方法。
【請求項２３】
前記第一のエッチング条件に第一の等方性エッチング実施時間が含まれ、前記第二のエッチング条件に第二の等方性エッチング実施時間が含まれ、及び前記空洞の形成工程に前記第二の等方性エッチング実施時間を調整することによって前記横方向のアンダーカットを制御する工程が含まれることを特徴とする請求項２１項記載の方法。
【請求項２４】
前記アンダーカットの制御工程に、前記第二の等方性エッチング実施時間が前記第一の等方性エッチング実施時間より長くなるように調整する工程が含まれることを特徴とする請求項２３項記載の方法。
【請求項２５】
前記第二のエッチング条件に、ガス流速、ガスパルス持続時間、及びバイアス電力等の複数の要素が含まれ、前記第二のエッチング実施工程に前記第二のエッチング条件の前記複数の要素のうちの少なくとも１要素を調整することによって前記横方向のアンダーカットを制御する工程が含まれることを特徴とする請求項２１項記載の方法。
【請求項２６】
第三のエッチング条件下、前記装置を横方向にアンダーカットすることによって前記空洞を形成するため、第三のエッチング深度まで前記パターニングされたマスキング層を通して前記基板を等方性エッチングする第三のエッチング実施工程をさらに含むことを特徴とする請求項２１項記載の方法。
【請求項２７】
前記第三のエッチング実施工程の実施期間中に横方向へアンダーカットされた前記装置に少なくとも１個の微小機械加工装置が含まれていることを特徴とする請求項２６項記載の方法。
【請求項２８】
前記微小機械加工装置が片持ち梁及び光学ミラーから選択されるいずれかであることを特徴とする請求項２７項記載の方法。
【請求項２９】
前記第三のエッチング実施工程の実施期間中に横方向へアンダーカットされた前記装置に少なくとも１個のオンチップ装置が含まれていることを特徴とする請求項２６項記載の方法。
【請求項３０】
前記オンチップ装置が誘導子、コンデンサ、変圧器、トランジスタ、及びマイクロアンテナから選択されるいずれかであることを特徴とする請求項２９項記載の方法。
【請求項３１】
前記第一及び第二のエッチング実施工程において用いられた前記パターニングされたマスキング層にフォトレジスト、ポリイミド、金属、及び酸化物から選択されるいずれかから成る１または２以上の層が含まれることを特徴とする請求項２１項記載の方法。
【請求項３２】
異方性エッチング剤及び等方性エッチング剤を用いて、各第一のパルス持続時間中に前記異方性エッチング剤及び等方性エッチング剤を交互にパス状に流して第一のエッチング深度まで基板をエッチングする第一のエッチング実施工程と、
前記異方性エッチング剤及び等方性エッチング剤を用いて、各第二のパルス持続時間中に前記異方性エッチング剤及び等方性エッチング剤を交互にパルス状に流して第二のエッチング深度まで前記基板をエッチングし、かつ横方向のアンダーカットがほぼゼロであるトレンチ中に再入可能形状を形成する第二のエッチング実施工程から構成される、前記基板中に少なくとも１個のトレンチを形成するための基板のドライプラズマエッチング方法であって、
前記等方性エッチング剤の前記第二のパルス持続時間が前記等方性エッチング剤の前記第一のパルス持続時間よりも長いことを特徴とする前記ドライプラズマエッチング方法。
【請求項３３】
前記異方性エッチング剤の前記第一及び第二のパルス持続時間が同一であることを特徴とする請求項３２項記載の方法。
【請求項３４】
前記異方性エッチング剤がＣ４Ｆ８ガスを含み、前記等方性エッチング剤がＳＦ６ガスを含むことを特徴とする請求項３２項記載の方法。
【請求項３５】
前記Ｃ４Ｆ８ガスの前記第一及び第二のパルス持続時間がほぼ３秒間であることを特徴とする請求項３４項記載の方法。
【請求項３６】
前記ＳＦ６ガスの前記第一パルス持続時間がほぼ１０秒間であり、前記ＳＦ６ガスの前記第二のパルス持続時間がほぼ３０秒間であることを特徴とする請求項３４項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
「関連出願とのクロスリファレンス」該当なし。
「合衆国後援研究開発に関する記述」該当せず。
発明の背景
本発明は概して基板中へのトレンチのエッチングに関し、より詳細には横方向へのアンダーカットの精密制御を可能とする深溝トレンチを基板中にエッチングする方法に関する。本発明はさらに、前記深溝トレンチエッチング方法を用いたオンチップ装置及び微小機械加工構造の製造方法に関する。
【０００２】
微小電気機械装置の形成、片持ち梁及び光学ミラー等の微小機械加工構造の形成、さらにオンチップ装置と基板間の電磁結合及び無給電キャパシタンスの減少のため、トレンチが基板中にしばしばエッチングされる。オンチップ装置あるいは微小機械加工構造のいずれかを基板中にエッチングされたトレンチ上へ懸垂するような実施は半導体製造者にとって無比の挑戦である。これは、トレンチエッチング器具が基板の高度異方性エッチングあるいは高度等方性エッチングに従来用いられてきたためである。一般的に、かかる高度な異方性あるいは等方性エッチングではオンチップ装置や微小機械加工構造の下に存在する基板材料を精密かつ制御された状態で除去することはできない。
【０００３】
オンチップ装置製造の一つの取り組みに関して、刊行物、Ｊｉａｎｇら著「高性能オンチップＲＦ受動コンポーネント及び回路用交直両用ＭＥＭＳ製造方法」、Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ、２０００年６月発行、に記載がある。この製造方法では、隔離層としての基板表面上へ窒化シリコンが沈着、パターニングされ、深溝反応性イオンエッチングによって基板中にトレンチがエッチングされ、さらに該トレンチ中及び前記隔離層上へ犠牲酸化シリコンブロックが形成される。次いで、前記トレンチ上へ懸垂されるオンチップ装置をポリシリコン表面機械加工によって製造し、それをフッ化水素酸中へ放出し、銅めっきを施す。しかしながら、Ｊｉａｎｇらによる本方法の一つの欠点は工程が複雑で製造コストがかなり高くなることである。
【０００４】
片持ち梁等の微小機械加工構造の製造の一つの取り組みに関してはＨｏらへ付与された米国特許Ｎｏ．６，０８６，７７４に記載がある。この製造方法によれば、片持ち梁は基板表面へ対向する非垂直な角度で２回エッチング工程を実施することによって形成される。それぞれのエッチング角度及びエッチング深度は、エッチングされた部分が基板の一部を完全にアンダーカットしかつ放出するように設定される。次いで放出された構造の下にある未エッチング基板材料は、該基板の裏側を後方のエッチングへ露出させることによって除去される。しかしながら、Ｈｏらによって開示されたこの方法も複雑であり、同様に製造コストが高くなる方法である。さらに、Ｈｏらの方法はダイのサイズが小さくなるにつれて、あるいはウェーハーのサイズが大きくなるにつれて利用が難しくなるものである。例えば、ウェーハーの厚さが増大するにつれて、一般的に基板の後方エッチングの実施がより困難となる。
【０００５】
また別の制作方法がＡｉｎｅらに付与された米国特許Ｎｏ．４，６００，９３４に記載されている。この製造方法によれば、基板表面上へエッチング耐久層が沈着され、該エッチング耐久層中に角のあるノッチが形成され、該ノッチ部位中において異方性アンダーカットエッチングが行われる。アンダーカットエッチングの速度は、基板の結晶面に対する前記ノッチの角度によって決まる。しかしながら、Ａｉｎｅらによって開示されたこの方法もまた複雑であり製造コストを増大させるものである。
【０００６】
従って、オンチップ装置及び微小機械加工構造の下に存在する基板材料の除去に使用できる、基板中へのトレンチエッチング方法を備えることが望ましい。かかる方法を備えることにより、横方向のアンダーカットの精密な調節が可能となり、歩留まりが増加し、かつ製造コストが低減される。
【０００７】
発明の概要
本発明では、横方向のアンダーカットの精密な制御が可能な、基板中への深溝トレンチのエッチング方法が提供されている。本方法には、シリコン基板表面上へ少なくとも１個のオンチップ装置あるいは微小機械加工構造を任意に形成する工程と、前記表面をフォトレジスト、ポリイミド、金属あるいは酸化物等から成るマスキング層で被覆する工程が含まれている。次いで、トレンチパターンに従って後続して基板中にエッチングされるトレンチが前記任意に形成されたオンチップ装置あるいは微小機械加工構造を少なくとも部分的に取り囲むように、トレンチパターンが前記マスキング層中に描かれ、あるいは該マスキング層へと転写される。前記シリコン基板の装置層中にオンチップ装置が形成されたならば、該装置層を標準的なパッシベーションエッチング法を用いてエッチングし全シリコンの少なくとも一部を露出させる。次いでシリコン基板中において、ドライプラズマエッチング法を用いて前記トレンチの上部に対して異方性エッチングを行う。好ましい実施態様においては、Ｃ４Ｆ８及びＳＦ６が活性エッチング剤として用いられる。次いで、Ｃ４Ｆ６異方性エッチング剤に関してはエッチング条件に変化がなく、他方ＳＦ６エッチング剤に関してはエッチング条件が変更されるようにしてＣ４Ｆ６及びＳＦ６エッチング剤を用いて基板中において前記トレンチを半異方性エッチングする。好ましい実施態様においては、前記ＳＦ６エッチング剤のエッチング条件はパルス継続時間が増すように変更される。次いで、前記ＳＦ６等方性エッチング剤を用いて基板中において前記トレンチの等方性エッチングを行う。好ましい実施態様においては、前記等方性エッチング実施期間中は、バイアス電力は最小となるまで減じられる。最後に、残存するマスキング層が取り除かれる。等方性エッチング実施時間を変更することによって、基板中でトレンチが縦方向にエッチングされると同時に精密かつ制御された横方向のアンダーカットが達成される。かかる精密かつ制御された横方向のアンダーカットを用いて前記オンチップ装置及び微小機械加工構造の下に存在する基板材料を除去することが可能となる。
【０００８】
本発明の他の特徴、機能及び態様について以下に記載の発明の詳細な説明によりさらに明らかにする。
【０００９】
発明の詳細な説明
基板中へのトレンチあるいは空洞等の横方向に限定されたリセス構造のエッチング方法が開示されている。本願において開示さているエッチング方法は、横方向のアンダーカットの精密な制御を可能とする方法であり、本方法を用いることにより基板上に形成されたオンチップ装置あるいは微小機械加工装置の下に存在する基板材料を除去することが可能となる。本願開示のエッチング方法は、ＡＬＣＡＴＥＬ６０ｌｅエッチングシステム等の高密度ドライプラズマエッチング装置あるいはいずれか他の適当なドライプラズマエッチング装置を用いて実施される。本願開示のエッチング方法では高密度ドライプラズマエッチング装置が採用されているため、高度なエッチングコンシステンシー及び高度なエッチング歩留まりの達成が可能である。さらに、前記ドライプラズマエッチング法は基板の前方から深溝トレンチをエッチングするために用いられるため、基板の後方エッチングを行う必要性がなくなる。このため本開示に係るエッチング方法は高度に計量可能になっている。バルクのシリコン中において、本願開示のエッチング方法は少なくとも７μｍ／分のエッチング速度を示し、精密かつ制御された横方向へのアンダーカットを行いながら所望の最大深度までシリコン基板中に深溝トレンチをエッチングすることが可能である。好ましい実施態様では、本願開示のエッチング方法において用いられる化学物質はＣ４Ｆ６及びＳＦ６である。
【００１０】
図１ａ及び１ｂは例示的なオンチップ装置の製造における連続工程を示している。本願開示に係る深溝トレンチエッチング方法を用いて、例えばオンチップ装置と基板間の電磁結合及び無給電キャパシタンスを低ずるため、オンチップ装置の下にトレンチをエッチングすることが可能である。本願開示に係るエッチング方法を用いて、例えば隣接するオンチップ装置同士を隔離すること、基板中に埋設層を接触させること、微小電気機械装置を形成すること、及び片持ち梁あるいは光学ミラー等の微小機械加工装置を放出すること等の他の目的ため、基板中にトレンチをエッチングすることも可能であると理解される。本明細書においては説明を明瞭にするため例示的なオンチップ装置の製造に関して本願開示の方法を説明する。
【００１１】
図１ａは、シリコン基板１０２及び装置層１０４を含む半導体ウェーハー部分１００の断面図である。例えば、シリコン基板上へ形成可能な誘導子、コンデンサ、変圧器、トランジスタ、マイクロアンテナあるいは他の装置等のオンチップ装置を前記装置層１０４中に作ることが可能である。上記オンチップ装置の製造に、標準的な相補性金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）プロセスあるいはいずれか他の適当な半導体プロセス、及びいずれか適当なマスキング及びめっき技術を用いることが可能であると理解される。
【００１２】
図示された実施態様においては、２つの例示的オンチップ誘導子装置が標準的二重ポリ二重金属ＣＭＯＳプロセスを用いて装置層１０４中に作られている。上記例示的誘導子装置には、第一金属層コイル部１０６ａ及び各第二金属層コイル部１０６ｂがそれぞれ含まれている。前記各誘導子コイルの形成に用いられた前記２つの金属層は低インピーダンスを与えるので基板ロスを減じると認められる。より詳細には、第一のパターニングされた誘電層１０８ａがシリコン基板１０２上に形成され、前記第一のパターニングされた金属層１０６ａが前記第一誘電層１０８ａの上端部へ配置される。次いで、第二のパターニングされた金属層１０８ｂが前記第一金属層１０６ａ上に形成され、及び前記第二のパターニングされた金属層１０６ｂが前記第二誘電層１０８ｂの上端部及び前記第一金属層１０６ａの少なくとも一部の上方へ配置される。前記第二誘電層１０８ｂには、該第二誘電層１０８ｂを貫通し、かつ前記２つの誘導子の前記各第一及び第二金属層コイル部１０６ａ及び１０６ｂ間に電気接続を与える複数のバイアスが含まれている。次いで、前記第二金属層１０６ｂ上に第三のパターニングされた誘電層１０８ｃが形成される。
【００１３】
次に、前記装置層１０４の表面を、例えばフォトレジスト、ポリイミド、金属、及び／または酸化物から成るマスキング層１１２（図１ｂ参照）で被覆する。好ましい実施態様では、このマスキング層１１２は、厚さが６〜１０μｍのほぼ１５０：１に等しい対シリコンエッチング速度選択度を有するフォトレジスト層から成っている。次いで、後にパターンに従って基板中にエッチングされるトレンチが前記２つの誘導子の少なくとも一部を取り囲むように前記フォトレジスト層１１２中にトレンチパターンを描く。例えば、前記トレンチパターンは前記フォトレジスト層１１２中に複数の開口部１１４を形成するものであってもよい。前記フォトレジスト層１１２中には、適当であればいかなる数の開口部１１４を設けて前記トレンチパターンを形成してもよいと認められる。
【００１４】
図２ａ〜２ｄは本発明に従った基板中への深溝トレンチのエッチングにおける連続工程を示している。例えば、深溝トレンチを図１ａ及び１ｂに示した前記２つのオンチップ誘導子装置の下へエッチングして該オンチップ装置を該トレンチ上へ懸垂し、かつ前記オンチップ装置とシリコン基板１０２との間の電磁結合及び無給電キャパシタンスを減じることが可能である。まず、前記装置層１０４を標準的なパッシベーションエッチング技術を用いてエッチングして前記装置層１０４を貫通する複数の空洞２１６（図２ａ参照）を形成することにより前記シリコン基板全体の少なくとも一部を露出させる。好ましい実施態様においては、前記パッシベーションエッチングによって、前記装置層１０４を完全に貫通し、さらに一部前記シリコン基板１０２中まで達するように各空洞２１６を形成することが十分可能である。前記標準的パッシベーションエッチング技術によって形成された前記各空洞２１６は、縦方向のアンダーカットのない、真っ直ぐかつ垂直な空洞から成っていると理解される。
【００１５】
次に、前記シリコン基板１０２全体のうちの露出部分に対してドライプラズマエッチング技術によりＣ４Ｆ８ガスとＳＦ６ガスを組み合わせて用いて異方性エッチングを行う。前記異方性エッチングにより、前記シリコン基板１０２中にトレンチ２２０（図２ｃ及び２ｄ参照）の上端部２２０ａ（図２ｂ参照）が形成される。好ましい実施態様においては、前記Ｃ４Ｆ８ガス及びＳＦ６ガスが交互にパルス状に送られる。前記Ｃ４Ｆ８ガスは、パルス持続時間３秒、電源２０００Ｗ、バイアス電力２００Ｖ及び処理圧３．５Ｐａの条件下、流速１２０ｓｃｃｍで流れることが好ましく、他方前記ＳＦ６ガスはパルス持続時間１０秒、電源１６００Ｗ、バイアス電力２００Ｖ及び処理圧７．５Ｐａの条件下、流速２４０ｓｃｃｍで流れることが好ましい。前記異方性エッチングは時間指定されたエッチングであるため、異方性エッチングの深度は該異方性エッチングの実施時間に比例する。一実施態様においては、異方性エッチング実施時間は３分間程度である。前述の異方性エッチング法では前記装置層１０４のアンダーカットは最小限に止まることが分かる。
【００１６】
次いで半異方性エッチングをドライプラズマエッチング法によってＣ４Ｆ８異方性エッチング剤及びＳＦ６等方性エッチング剤を用いて実施する。前記半異方性エッチングによりシリコン基板１０２中にトレンチ２２０（図２ｃ参照）が形成される。また、好ましい実施態様においては、前記Ｃ４Ｆ８ガス及びＳＦ６ガスは交互にパルス状に送られる。前記Ｃ４Ｆ８ガスはパルス持続時間３秒、電源２０００Ｗ、バイアス電力２００Ｖ、及び処理圧３．５Ｐａの条件下、流速１２０ｓｃｃｍで流されることが好ましく、また前記ＳＦ６ガスはパルス持続時間３０秒、電源１６００Ｗ、バイアス電力１５０Ｖ、及び処理圧７．５Ｐａの条件下、２４０ｓｃｃｍの速度で流されることが好ましい。前記ＳＦ６等方性エッチング剤に関してパルス持続時間が増加し及びバイアスレベルが減少しているため、前記当初の異方性エッチングの場合に比べて前記ＳＦ６等方性エッチング剤の作用が増強されている。その結果、前記Ｃ４Ｆ８ガス及びＳＦ６ガスが交互にパルス状に送られる際に、シリコン基板１０２中への縦方向のトレンチ２２０の異方性エッチングには主としてＣ４Ｆ８ガスが用いられ、他方シリコン基板１０２中の縦方向及び横方向のトレンチ２２０の等方性エッチングには主としてＳＦ６ガスが用いられる。前記トレンチ２２０の形状は、例えば前記ＳＦ６等方性エッチング剤に関する流速、パルス持続時間、及び／またはバイアス電力を調整することによって精密に調節できる。前記半異方性エッチングは時間指定されたエッチングであるので、前記トレンチ２２０の所定の深度２２２（図２ｃ参照）は該半異方性エッチングの実施時間に比例する。図示された実施態様において、前記半異方性エッチングの実施時間はトレンチ２２０のほぼ３００μｍに等しい所定の深度２２２とほぼゼロの横方向のアンダーカットを与えるためには十分である。一実施態様においては、前記半異方性エッチングの実施時間は１５分間である。前記半異方性エッチングではトレンチ２２０の各側壁２２４（図２ｃ参照）に再入可能形状が形成されていることが分かる。また、前記半異方性エッチングの終了時において前記オンチップ装置のすぐ下に基板材料の少なくとも１つの壁部分２２６（図２ｃ参照）が残存していてもよい。
【００１７】
次に、ＳＦ６ガス及び前記ドライプラズマエッチング法を用いて等方性エッチングを行う。好ましい実施態様においては、前記ＳＦ６ガスは電源２０００Ｗ、バイアス電力６０Ｖ、及び処理圧２２Ｐａの条件下、流速５００ｓｃｃｍで流される。前記好ましい等方性エッチング条件は前記２つのオンチップ誘導子装置の直ぐ下の基板材料の壁部分２２６（図２ｃ参照）を除去するためには十分である。図２ｄに示すように、最終の等方性エッチング後、トレンチ２２０は前記各装置の下に基板材料の極めて小さなスパイクを伴ってシリコン基板中を横方向へ拡がっている。前記等方性エッチングは時間指定方式のエッチングである。好ましい実施態様においては、前記等方性エッチング実施時間はトレンチ２２０からの基板材料の壁部分２２６の完全な除去を可能とし、また該トレンチ２２０の所定深度２２８をほぼ４００μｍとするのに十分である。一実施態様における前記等方性エッチングの実施時間は１５分間である。また、前記等方性エッチングによって比較的少量のアンダーカットがトレンチ２２０の各側壁２２４に生ずる。最後に、いずれか適当な方法を用いて前記装置層１０４の表面から前記残存フォトレジスト層１１２を取り除く。
【００１８】
本願開示の基板中におけるトレンチのドライプラズマエッチング方法について図３を参照しながら説明する。ステップ３０に示すように、いずれか適当なシリコン加工法を用いてシリコン基板の装置層中に少なくとも１個のオンチップ装置を任意に形成する。次いで、ステップ３２に示すように前記装置層の表面を適当なマスキング層で被覆し、トレンチパターンを前記マスキング層中に描くか、あるいは該層へ転写する。次に、ステップ３４に示すように標準的なパッシベーションエッチング法を用いて前記装置層へエッチングを行い、前記シリコン基板全体の少なくとも一部を露出させる。次に、ステップ３６に示すように異方性エッチングを行って基板中に第一の所定深度をもつトレンチの上部を形成し、さらにステップ３７に示すように半異方性エッチングを行って、前記トレンチを横方向のアンダーカットがほぼゼロである第二の所定深度に形成する。前記トレンチ中に再入可能形状が形成される。次いで、ステップ３８に示すように等方性エッチングを行って前記オンチップ装置の直下に残存する基板材料のいずれか壁部分を除去し、最終的な所定深度のトレンチを得る。次に、ステップ３９に示すように、いずれか残存するマスキング層を前記装置層表面から取り除く。
【００１９】
上述したように、等方性エッチングは前記トレンチ側壁２２４（図２ｃ参照）部位に比較的少量のアンダーカットを起こす。かかるアンダーカットの発生は、前記異方性エッチング及び／または半異方性エッチングの実施前あるいは実施中に少なくとも一度適当なポリマーでトレンチ２２０の側壁２２４及び底面（符号なし）を被覆することによって抑制することが可能である。かかるポリマーがシリコン基板表面においてエッチング停止剤として作用することは当業者であれば認識している筈である。
【００２０】
本願開示のエッチング方法の実施に際しては、Ｃ４Ｆ８ガス及びＳＦ６ガスに代えて他の既知のエッチング剤を用いることも可能である。しかしながら、本願開示の方法の利点を引き出すためには、適当なエッチング条件との関連からいずれか一方のエッチング剤を用いて異方性エッチ液及び次いで半異方性エッチ液を製造し、横方向のアンダーカットを精密に制御しながら深溝トレンチのエッチングを実施しなければならない。
【００２１】
本願において開示された発明概念から逸脱することなく上記方法の変更及び変形が可能であることは当業者の認識するところである。従って、本願発明が上記記載から限定されることがあってはならず、本発明は添付の特許請求の範囲における範囲及び精神によってのみ限定されるものでなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明は以下に説明された図面との関連において上記発明の詳細な説明からより完全に理解されよう。
【図１ａ−ｂ】誘導子等のオンチップ受動装置の製造における連続工程を示した図である。
【図２ａ−ｄ】は本発明に従った基板中へのトレンチのエッチングにおける連続工程を示した図である。
【図３】は本発明に従った基板中へのトレンチのエッチングの例示的方法を示したフローチャートである。
【図３】
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【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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