(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪素基板(11)上に圧力マイクロセンサを製造する方法であって、
前記基板(11)上に選択的除去材料の領域(10)を形成するステップと、
該領域(10)及び前記基板(11)上に珪素層(12,13)を形成するステップと、
前記領域(10)上の前記珪素層(12, 13)内に孔(14)を形成するステップと、
縁に沿って、且つ空間(15)によりそこから間をあけられた基板(11)へ取り付けられた、前記珪素層の一部分(12′)により実質的に構成された予め決められた厚さの仕切り板(12′)が作られるまで、前記孔(14)を通る選択的な化学的腐食により、前記材料を前記領域(10)から除去するステップと、
前記仕切り板(12′)の機械的変形を検出するための手段を形成するステップと、
を具える方法において、
前記珪素層(12, 13)を形成するステップは、単結晶珪素が前記基板の珪素上に成長し、且つ多結晶珪素が前記材料上に成長するエピタキシャル成長であり、
前記孔(14′)が前記仕切り板(12′)の厚さよりも小さい幅を有すること、及び
前記仕切り板(12′)が作られてしまった後に、前記孔(14′)を閉じる二酸化珪素の層(16)が、前記仕切り板を構成する珪素層の部分上の大気圧での気相堆積により形成されること
を特徴とする圧力マイクロセンサ製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記孔(14′)が前記仕切り板を構成せねばならない珪素層の前記部分(12′)上に実質的に一様に分布されていることを特徴とする圧力マイクロセンサ製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法において、前記空間(15)が大気圧において空気を含んでいることを特徴とする圧力マイクロセンサ製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか１項記載の方法において、前記孔(14′)が円形であることを特徴とする圧力マイクロセンサ製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のうちのいずれか１項記載の方法において、前記孔(14′)が実質的に矩形であることを特徴とする圧力マイクロセンサ製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか１項記載の方法において、前記仕切り板(12′)の厚さが10μmであり、且つ前記孔(14′)の幅が2μmであることを特徴とする圧力マイクロセンサ製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のうちのいずれか１項記載の方法において、前記選択的除去材料が二酸化珪素であり、且つそれの除去のための化学的腐食はフッ化水素酸により実行されることを特徴とする圧力マイクロセンサ製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のうちのいずれか１項記載の方法において、４個の細長い圧電抵抗の機能を有するドープされた領域(R1〜R4)、及びそれぞれの電気的接続が、ホイートストンブリッジを形成するために前記仕切り板(12′)上に形成され、前記長いドープされた領域の配向は、前記仕切り板(12′)上の圧力がブリッジの電気的不平衡を生じるようであることを特徴とする圧力マイクロセンサ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置を製造する方法に関係しており、且つもっと詳細には請求項１の前文に定義したような、珪素基板上に圧力マイクロセンサを製造する方法に関係している。
【０００２】
【従来の技術】
圧力、加速度及び類似のマイクロセンサを作るために二つの技術が知られており、且つ半導体材料の基板上に薄い仕切り板の形成を提供する。これらの技術のうちの一方は、本質的に異方性化学的腐食（バルク微細機械加工）によった、それの両表面上の半導体材料のウエファの機械加工に基づいている。他方は薄層の堆積と、異方性化学的腐食（表面微細機械加工）の使用による内側又は埋め込まれた層の一部分の選択的除去とにより、半導体材料のウエファの単一面上の機械加工に基づいている。後者の技術はそれに関連する処理回路を有するセンサの一体化に特に適している。
【０００３】
「表面微細機械加工」技術による微細構造を製造する方法は、1996年７月31日に本出願人により出願された欧州特許出願第96830437.8号の主題であり、且つ図１〜４を参照して以下に簡単に記載されている。この方法は、単結晶珪素基板11上の二酸化珪素領域10の形成（図１）、多結晶珪素12が二酸化珪素領域10上に成長し且つ単結晶珪素13が基板の残り上に成長する珪素層のエピタキシャル成長による形成（図２）、珪素層の多結晶部分における孔14の形成（図３）、及び多結晶珪素の仕切り板12′の下に空間15を形成するように、孔14をを通してフッ化水素酸による化学腐食による二酸化珪素領域10の除去（図４）を備える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は「表面微細機械加工」技術の使用による絶対圧力センサを作ることである。これは上述の既知の方法により得られる構造と類似する構造の形成を要求するが、しかしそこで多結晶珪素仕切り板により規定される空間が密封して閉じられる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的は、孔が前記の仕切り板の厚さよりも小さい幅を有すること、及び仕切り板が作られてしまった後に、前記の孔を閉じる二酸化珪素の層が、前記の仕切り板を構成する珪素層の部分上の大気圧での気相堆積により形成されることを特徴とする圧力マイクロセンサ製造方法により達成される。
【０００６】
本発明は添付の図面を参照して制限しない例により与えられた、本発明の好適な実施例の以下の詳細な記載からより良く理解されるだろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明によると、その方法は、埋め込まれた二酸化珪素領域の除去まで、すなわち、図４に示された構造と類似する構造が、珪素基板の縁に沿って珪素基板11へ取り付けられ、空間によりそこから間をあけられ且つ幾つかの点で穴をあけられた多結晶珪素仕切り板12′によって、得られるまで、上に引用された欧州特許出願に記載された方法で実行される。好適な実施例においては、前記の多結晶珪素仕切り板12′は円形であり且つ、図５に示されたように、それの表面に関して一様に分布された複数の丸い孔14′を有している。その孔の数は、酸化物の完全な除去を確実にするように、しかし、比較的短い、例えば５〜10分の腐食時間により、その仕切り板の機械的特性の認識できる変化が無いように選択される。上述の実施例においては、仕切り板12′の厚さは約10μm であり、且つ除去される二酸化珪素領域の、及び従って空間15の厚さは、約２μm である。本発明によると、この仕切り板12′の下の酸化物の腐食のための孔の幅は、その仕切り板の厚さよりも小さくなければならない。この例においては、この幅、すなわち、各孔14′の直径は約２μm である。
【０００８】
本発明による方法の次のステップは、図６に示されたように、その仕切り板の多結晶珪素上の二酸化珪素の層16の形成である。この層は、 350〜380 ℃の間、なるべくなら 380℃の温度において且つ約２分の期間の間できるかぎりジボラン（diborane）又はホスフィン（phosphine)のようなドーピング化合物も含んでいる、１対10の比率でのシランと酸素との混合物の使用により、大気圧における気相堆積（CVD)により作られる。
【０００９】
これらの条件において、且つ上に示された孔径により、二酸化珪素はその仕切り板の表面上に及び、自然に、取り囲んでいる単結晶珪素の表面上に形成されるが、前記の空間の内側には形成しないか又は無視できる程度しか形成しない。実際には、試薬が孔14′の口において蓄積し、それがそれらの孔の口を完全に閉じるまで孔の幅を徐々に低減する二酸化珪素の層を形成して、かくしてその空間を密封する。この結果は、指示された運転条件において試薬が珪素表面により吸収されず、且つそれらの平均自由経路が孔の直径よりも非常に大きいと言う事実によることが考えられる。
【００１０】
丸い孔に加えて、長い、すなわち溝形状又は矩形の、約２μm の幅を有する孔が試験された。当然、その幅が上に示された条件を満たす場合には、いかなる他の形状の孔も同じ結果により用いられ得る。
【００１１】
本発明による方法の好適な実施例においては、大気圧における空気が空間15の内側に留まる。しかしながら、異なる処理条件においては、他のガスが、これが結果として生じるマイクロセンサの特性に影響することなく、空間の内側に大気圧で留まり得る。
【００１２】
この方法は、同じ基板上の他の電子成分の形成のための標準動作により、その仕切り板の範囲からを除いて、二酸化珪素の層を除去するためのフォトリソグラフィーステップと続く。例えば、窒化珪素の層が堆積され、且つそれからエピタキシャル単結晶珪素層内にMOS 集積回路の能動範囲を形成するために、選択的に除去されてもよい。
【００１３】
センサの形成を完成するために、手段、例えば圧電抵抗素子が、仕切り板12′の機械的変形を検出するために要求される。好適な実施例によると、特にセンサが高温において動作しなくてはならない場合には、ドープされた多結晶珪素の層がその仕切り板を覆う窒化物上に堆積され、且つそれから図７に図式的に示されたように、その仕切り板12′の縁領域上に圧電抵抗R1〜R4の機能を有する４個の同じ、細長いドープされた領域を作るように、正常のフォトリソグラフィック処理により規定される。それから電気的接続が、図に示されたように、ホイートストンブリッジを形成するために形成される。そのブリッジの２個の抵抗R2及びR4は、この仕切り板が正の圧力により作用される場合に、それらの抵抗が圧電効果により増大するように放射方向に配向され、他の２個の抵抗R1及びR3はそれらの抵抗が同じ圧力により減少するように接線方向に配向される。圧力はそれ故にブリッジの不平衡として、すなわち他の二つの点Ｃ及びＤが電圧源Vaへ接続された場合にブリッジの２点Ａ及びＢ間の電圧として検出される。
【００１４】
代わりに、それらの抵抗が仕切り板の多結晶珪素の局部的ドーピングにより形成される仕切り板12′上に直接形成されてもよい。この場合には、ドーピングは孔14′を閉じるための動作の前に好適に実行される。
【図面の簡単な説明】
【図１】上述の既知の方法に従って処理する連続する段階のうちの最初の段階におけるシリコンウエファの一部分を断面で示している。
【図２】上述の既知の方法に従って処理する連続する段階のうちの二番目の段階におけるシリコンウエファの一部分を断面で示している。
【図３】上述の既知の方法に従って処理する連続する段階のうちの三番目の段階におけるシリコンウエファの一部分を断面で示している。
【図４】上述の既知の方法に従って処理する連続する段階のうちの四番目の段階におけるシリコンウエファの一部分を断面で示している。
【図５】図４に断面図でしめされ且つ本発明に従って形成された構造と類似の構造を有するシリコンウエファの一部分の平面図である。
【図６】次の処理段階における図５の構造の詳細を、断面で且つ拡大された尺度で示している。
【図７】本発明の方法により作られた絶対圧力マイクロセンサを、平面図で且つ非常に図式的に示している。
【符号の説明】
10  選択的除去材料すなわち二酸化珪素の領域
11  珪素基板
12  多結晶珪素層
12′仕切り板
13  単結晶珪素層
14  孔
14′丸い孔
15  空間
16  二酸化珪素の層
Ａ  点
Ｂ  点
Ｃ  点
Ｄ  点
R1  圧電抵抗
R2  圧電抵抗
R3  圧電抵抗
R4  圧電抵抗
Va  電圧源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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