(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持部４，１０４、片持ちばり１７，１１７および三面センサーチップ１８，１１８より成る一つのモノリシックＳＰＭセンサー２０，１２０であって、三面センサーチップ１８，１１８は片持ちばり１７，１１７の自由端部で片持ちばり１７，１１７の面から突出し、ここで保持部４，１０４，片持ちばり１７，１１７および三面センサーチップ１８，１１８が単結晶（１００）−シリコンで作られることを特徴とするＳＰＭセンサー。
【請求項２】
請求項１記載のＳＰＭセンサーであって、
上部から見ると矩形を成すアーム領域２１，１２１と、また先端部に向けて先細となる隣接三角形チップ領域２２，１２２とを持つ（１００）−シリコンから作られた片持ちばり１７，１１７を持ち、このチップ領域２２，１２２は湿式化学的手段で生産される傾斜（０１４）−結晶面で形成され、また
片持ちばり１７，１１７の上部に配設されるセンサーチップ１８，１１８は（１００）−シリコンから作られ三面より成り、その二面１０，１１；１１０，１１１は片持ちばり１７，１１７とは離れて対向し、残る一面１９，１１９はアーム領域２１，１２１に向けて対向し、二面は２個の傾斜（０１４）−結晶面１０，１１；１１０，１１１により境界を定められ、第三の面１９，１１９は（１１１）−結晶面で境界を定められる、
片持ちばり１７，１１７とセンサーチップ１８，１１８を持つことを特徴とするＳＰＭセンサー。
【請求項３】
請求項２記載のＳＰＭセンサーであって、ここでセンサーチップ１８が片持ちばり１７の端部を越えて突出しないことを特徴とするＳＰＭセンサー。
【請求項４】
請求項２記載のＳＰＭセンサーであって、ここでアーム領域１２１が（１１１）−結晶面により側面部１１３，１１４により境界を定められることを特徴とするＳＰＭセンサー。
【請求項５】
請求項４記載のＳＰＭセンサーであって、ここでセンサーチップ１１８が片持ちばり１１７の端部を越えて突出することを特徴とするＳＰＭセンサー。
【請求項６】
保持部４，１０４、片持ちばり１７，１１７および三面センサーチップ１８，１１８より成るモノリシックＳＰＭセンサーを製造する一つの方法であって、三面センサーチップ１８，１１８は片持ちばり１７，１１７の自由端部で片持ちばり１７，１１７の面から突出し、下記のステップ、すなわち
Ａ．片持ちばり１７，１１７とセンサーチップ１８，１１８用の隣接シリコン膜７，１０７、このシリコン膜の厚みが、後でセンサーチップ１８，１１８の高さプラス片持ちばり１７，１１７の最終厚みとなるものに少なくとも一致するシリコン膜で保持部を生産することによる（１００）−シリコンウェーハからのセンサー構造の製作、
Ｂ．自由端部で相互に交差する２個の低速エッチング（０１４）−結晶面１０，１１；１１０，１１１および（１１１）−結晶面からの片持ちばり側面１３，１４；１１３，１１４を製作するために、湿式化学エッチングでのシリコン膜７，１０７の部分的除去による片持ちばり１７，１１７、およびセンサーチップ１８，１１８の２側面部の同時製造、
Ｃ．湿式化学エッチングおよび片持ちばり１７，１１７の薄層化によるセンサーの製造、センサーチップ１８，１１８は最終的に自由端部で形成され、このセンサーチップ１８，１１８は三面１０，１１，１９；１１０，１１１，１１９により境界を定められ、その内二面は（０１４）−結晶面１０，１１；１１０，１１１の部分であり、また第三の面１９，１１９は（１１１）−結晶面であるセンサーの製造、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【請求項７】
請求項６記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここでステップＡが、下記のステップ、すなわち、
（１００）−シリコンウェーハの酸化、
ウェーハ下部の酸化ケイ素層３にある保持部４の写真平版による製作、
ウェーハ上部の酸化ケイ素層２にある片持ちばり１７の写真平板による製作、
片持ちばり１７とセンサーチップ１８用の保持部４とシリコン膜７を製造するためのウェーハ背面部の湿式化学エッチング、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【請求項８】
請求項７記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここで酸化ケイ素層での保持部４と片持ちばり１７を製作するのに使用されるステップが、
ウェーハ前面部を保護絶縁レジストで塗装し、
ウェーハ下部にフォトレジスト（感光性耐食膜）を塗装し、またパターン形成し、
フォトマスクを移転し、無めっきの酸化ケイ素層を除去し、
ウェーハ前面部の保護絶縁レジストを除去し、
ウェーハ前面部にフォトレジストを塗装し、またパターン形成し、
フォトレジストを移転し、無めっきの酸化ケイ素層を薄層化し、また
フォトレジストを除去する、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【請求項９】
請求項７記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここでステップＢが下記のステップ、すなわち、
事前パターン形成されたシリコンウェーハを酸化し、また窒化ケイ素層９を下部に塗装し、
上部で酸化ケイ素層２と下部の窒化ケイ素層９を薄層化し、酸化ケイ素より成るマスクは（１００）−シリコン基板１の上部に移転され、
シリコン膜７に湿式化学エッチングを行い、機械加工し、その厚みは形成される片持ちばり１７の望ましい厚みプラスセンサーチップ１８、酸化ケイ素マスク２のアンダーエッチングによる片持ちばりチップ１２の２側面１０，１１および片持ちばり側面１３，１４の高さを加えたものに一致する、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【請求項１０】
請求項９記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここでステップＣが下記のステップ、すなわち、
すべての酸化ケイ素層および窒化ケイ素層の除去、
事前パターン形成されたシリコンウェーハの酸化、
片持ちばりチップ１２の側面１０，１１は酸化ケイ素で塗装されたままにして、標的化、角依存性乾式エッチングステップにより、片持ちばり上部の境界を定める（１００）−結晶面、および片持ちばり側面の境界を定める（１１１）−結晶面１３，１４からの酸化ケイ素層の除去、
シリコン膜７の湿式化学エッチングと薄層化によるセンサーチップ１８を持つ片持ちばり１７の製造、
残存酸化ケイ素層１６の除去、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【請求項１１】
請求項６記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここでステップＡが下記のステップ、すなわち、
（１００）−シリコンウェーハの酸化、
ウェーハ下部の酸化ケイ素層１０３にある保持部１０４の写真平板製作、
保持部１０４とシリコン膜１０７の製作のためのウェーハ下部の湿式化学エッチング、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここで前記写真平板ステップが下記のステップ、すなわち
ウェーハ上部を保護レジストで塗装し、
ウェーハ下部にフォトレジストを塗装し、またパターン形成し、
フォトマスクを移転し塗装されていない酸化ケイ素層を除去し、
ウェーハ上部の保護レジストを除去する、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【請求項１３】
請求項１１記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここでステップＢが下記のステップ、すなわち
事前パターン形成されたシリコンウェーハの酸化、および窒化ケイ素層１０９のウェーハ上部への塗装、
ウェーハ下部へのフォトレジストの塗装とパターン形成、
ウェーハ下部での酸化ケイ素層１０８およびウェーハ上部での窒化ケイ素層１０９の薄層化、このステップの期間に、酸化ケイ素層を含むマスクはウェーハ下部に移転され、
シリコン膜１０７に湿式化学エッチングを行い、機械加工し、その厚みは、形成される片持ちばり１１７の望ましい厚さプラス、センサーチップ１１８の、および酸化ケイ素マスクのアンダーカットエッチングによる、片持ちばりチップ１１２の二側面１１０，１１１、片持ちばり側面１１３，１１４の高さに一致する、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【請求項１４】
請求項１３記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここでステップＣが下記のステップ、すなわち
すべての酸化ケイ素層１０８および窒化ケイ素層１０９の除去、
事前パターン形成されたシリコンウェーハの酸化、
標的化、乾式エッチングステップにより、片持ちばり１１７の上部の境界を定める（１００）−結晶面からの酸化ケイ素層１１５の除去、
シリコン膜１０７の湿式化学エッチングと薄層化によるセンサーチップ１１８を持つ片持ちばり１１７の製造、
残存酸化ケイ素層の除去、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳＰＭセンサー、およびこの型のセンサーを製造する方法に関する。
【０００２】
走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭｓ）は一般に公知であり、原子分解能を持つ精緻なセンサーを使用して、標本の表面を実際に走査するために使用される。ＳＰＭｓはＳＴＭｓ（走査トンネル顕微鏡）およびＡＦＭｓ（原子間力顕微鏡）として、一般に公知であるものを含む。
【０００３】
【従来の技術】
これらすべての公知の顕微鏡は、以下で片持ちばりとして引用される微小規模のベンディングバーを持つセンサーを使用し、この片持ちばりは一端に保持部と、他の端部にセンサーチップを持ち、それらにより標本は走査される。片持ちばりの自由端部に配設されるこのセンサーチップは、それが自由端部を越えて突出し、または越えて突出しないように形成される。使用される特定のセンサーは、対応する顕微鏡での装置に依存する。顕微鏡のチップが塗装されており、そのアラインメントを行うことが難しいという状況が存在する。
【０００４】
前記の型のＳＰＭセンサーは、例えばアメリカ合衆国特許番号第５，８１１，０１７号から公知である。この場合では、出発原料は絶縁体によりシリコン（絶縁体上シリコン（ＳＯＩ））より成る複合材料であり、ここでは少なくとも３個のリトグラフィーステップが、シリコンから製作される保持部、矩形片持ちばりおよびセンサーチップを持つＳＰＭセンサーを製造するために必要とされる。出発原料としてのＳＯＩ物質の使用は、単結晶シリコンを使用する場合よりも著しくコストが高い。この方法では、センサーチップの境界を定める３個の面の２個の面のために費用のかかる単一ウェーハ乾式エッチングプロセスが必要とされる。
【０００５】
アメリカ合衆国特許番号第５，０２１，３６４号は、同様にＳＰＭセンサーを開示しており、ここではシリコンセンサーチップは、例えば窒化物片持ちばり上に配置される。片持ちばり材料は蒸着されるため、従ってバラ物資材ではない。この場合もまた、費用のかかる単一ウェーハ乾式エッチングプロセスが、シリコン膜を通じてエッチングするために使用され、また片持ちばりあるいはセンサーチップの境界を定める三面の内の二面を製作するために使用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明は、そのコストをできる限り少なく、また製造コストを最小にするために工程ステップを可能な限り最小の数を必要とする出発原料からのＳＰＭセンサーを製造することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、この目的は、請求項１記載の特徴を持つＳＰＭセンサーにより、また請求項６記載の特徴を持つ方法により解決される。更なる有利な構成は、これらの請求項を引用する個々の従属請求項で与えられ、前記課題を解決することができる。
【０００８】
（１）保持部４，１０４、片持ちばり１７，１１７および三面センサーチップ１８，１１８より成る一つのモノリシックＳＰＭセンサー２０，１２０であって、三面センサーチップ１８，１１８は片持ちばり１７，１１７の自由端部で片持ちばり１７，１１７の面から突出し、ここで保持部４，１０４，片持ちばり１７，１１７および三面センサーチップ１８，１１８が単結晶（１００）−シリコンで作られることを特徴とするＳＰＭセンサー。
【０００９】
（２）前記（１）記載のＳＰＭセンサーであって、
上部から見ると矩形を成すアーム領域２１，１２１と、また先端部に向けて先細となる隣接三角形チップ領域２２，１２２とを持つ（１００）−シリコンから作られた片持ちばり１７，１１７を持ち、このチップ領域２２，１２２は湿式化学的手段で生産される傾斜（０１４）−結晶面で形成され、また
片持ちばり１７，１１７の上部に配設されるセンサーチップ１８，１１８は（１００）−シリコンから作られ三面より成り、その二面１０，１１；１１０，１１１は片持ちばり１７，１１７とは離れて対向し、残る一面１９，１１９はアーム領域２１，１２１に向けて対向し、二面は２個の傾斜（０１４）−結晶面１０，１１；１１０，１１１により境界を定められ、第三の面１９，１１９は（１１１）−結晶面で境界を定められる、
片持ちばり１７，１１７とセンサーチップ１８，１１８を持つことを特徴とするＳＰＭセンサー。
【００１０】
（３）前記（２）記載のＳＰＭセンサーであって、ここでセンサーチップ１８が片持ちばり１７の端部を越えて突出しないことを特徴とするＳＰＭセンサー。
【００１１】
（４）前記（２）記載のＳＰＭセンサーであって、ここでアーム領域１２１が（１１１）−結晶面により側面部１１３，１１４により境界を定められることを特徴とするＳＰＭセンサー。
【００１２】
（５）前記（４）記載のＳＰＭセンサーであって、ここでセンサーチップ１１８が片持ちばり１１７の端部を越えて突出することを特徴とするＳＰＭセンサー。
【００１３】
（６）保持部４，１０４、片持ちばり１７，１１７および三面センサーチップ１８，１１８より成るモノリシックＳＰＭセンサーを製造する一つの方法であって、三面センサーチップ１８，１１８は片持ちばり１７，１１７の自由端部で片持ちばり１７，１１７の面から突出し、下記のステップ、すなわち
Ａ．片持ちばり１７，１１７とセンサーチップ１８，１１８用の隣接シリコン膜７，１０７、このシリコン膜の厚みが、後でセンサーチップ１８，１１８の高さプラス片持ちばり１７，１１７の最終厚みとなるものに少なくとも一致するシリコン膜で保持部を生産することによる（１００）−シリコンウェーハからのセンサー構造の製作、
Ｂ．自由端部で相互に交差する２個の低速エッチング（０１４）−結晶面１０，１１；１１０，１１１および（１１１）−結晶面からの片持ちばり側面１３，１４；１１３，１１４を製作するために、湿式化学エッチングでのシリコン膜７，１０７の部分的除去による片持ちばり１７，１１７、およびセンサーチップ１８，１１８の２側面部の同時製造、
Ｃ．湿式化学エッチングおよび片持ちばり１７，１１７の薄層化によるセンサーの製造、センサーチップ１８，１１８は最終的に自由端部で形成され、このセンサーチップ１８，１１８は三面１０，１１，１９；１１０，１１１，１１９により境界を定められ、その内二面は（０１４）−結晶面１０，１１；１１０，１１１の部分であり、また第三の面１９，１１９は（１１１）−結晶面であるセンサーの製造、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【００１４】
（７）前記（６）記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここでステップＡが、下記のステップ、すなわち、
（１００）−シリコンウェーハの酸化、
ウェーハ下部の酸化ケイ素層３にある保持部４の写真平版による製作、
ウェーハ上部の酸化ケイ素層２にある片持ちばり１７の写真平板による製作、
片持ちばり１７とセンサーチップ１８用の保持部４とシリコン膜７を製造するためのウェーハ背面部の湿式化学エッチング、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【００１５】
（８）前記（７）記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここで酸化ケイ素層での保持部４と片持ちばり１７を製作するのに使用されるステップが、
ウェーハ前面部を保護絶縁レジストで塗装し、
ウェーハ下部にフォトレジスト（感光性耐食膜）を塗装し、またパターン形成し、
フォトマスクを移転し、無めっきの酸化ケイ素層を除去し、
ウェーハ前面部の保護絶縁レジストを除去し、
ウェーハ前面部にフォトレジストを塗装し、またパターン形成し、
フォトレジストを移転し、無めっきの酸化ケイ素層を薄層化し、また
フォトレジストを除去する、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【００１６】
（９）前記（７）記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここでステップＢが下記のステップ、すなわち、
事前パターン形成されたシリコンウェーハを酸化し、また窒化ケイ素層９を下部に塗装し、
上部で酸化ケイ素層２と下部の窒化ケイ素層９を薄層化し、酸化ケイ素より成るマスクは（１００）−シリコン基板１の上部に移転され、
シリコン膜７に湿式化学エッチングを行い、機械加工し、その厚みは形成される片持ちばり１７の望ましい厚みプラスセンサーチップ１８、酸化ケイ素マスク２のアンダーエッチングによる片持ちばりチップ１２の２側面１０，１１および片持ちばり側面１３，１４の高さを加えたものに一致する、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【００１７】
（１０）前記（９）記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここでステップＣが下記のステップ、すなわち、
すべての酸化ケイ素層および窒化ケイ素層の除去、
事前パターン形成されたシリコンウェーハの酸化、
片持ちばりチップ１２の側面１０，１１は酸化ケイ素で塗装されたままにして、標的化、角依存性乾式エッチングステップにより、片持ちばり上部の境界を定める（１００）−結晶面、および片持ちばり側面の境界を定める（１１１）−結晶面１３，１４からの酸化ケイ素層の除去、
シリコン膜７の湿式化学エッチングと薄層化によるセンサーチップ１８を持つ片持ちばり１７の製造、
残存酸化ケイ素層１６の除去、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【００１８】
（１１）前記（６）記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここでステップＡが下記のステップ、すなわち、
（１００）−シリコンウェーハの酸化、
ウェーハ下部の酸化ケイ素層１０３にある保持部１０４の写真平板製作、
保持部１０４とシリコン膜１０７の製作のためのウェーハ下部の湿式化学エッチング、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【００１９】
（１２）前記（１１）記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここで前記写真平板ステップが下記のステップ、すなわち
ウェーハ上部を保護レジストで塗装し、
ウェーハ下部にフォトレジストを塗装し、またパターン形成し、
フォトマスクを移転し塗装されていない酸化ケイ素層を除去し、
ウェーハ上部の保護レジストを除去する、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【００２０】
（１３）前記（１１）記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここでステップＢが下記のステップ、すなわち
事前パターン形成されたシリコンウェーハの酸化、および窒化ケイ素層１０９のウェーハ上部への塗装、
ウェーハ下部へのフォトレジストの塗装とパターン形成、
ウェーハ下部での酸化ケイ素層１０８およびウェーハ上部での窒化ケイ素層１０９の薄層化、このステップの期間に、酸化ケイ素層を含むマスクはウェーハ下部に移転され、
シリコン膜１０７に湿式化学エッチングを行い、機械加工し、その厚みは、形成される片持ちばり１１７の望ましい厚さプラス、センサーチップ１１８の、および酸化ケイ素マスクのアンダーカットエッチングによる、片持ちばりチップ１１２の二側面１１０，１１１、片持ちばり側面１１３，１１４の高さに一致する、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【００２１】
（１４）前記（１３）記載のＳＰＭセンサーを製造する方法であって、ここでステップＣが下記のステップ、すなわち
すべての酸化ケイ素層１０８および窒化ケイ素層１０９の除去、
事前パターン形成されたシリコンウェーハの酸化、
標的化、乾式エッチングステップにより、片持ちばり１１７の上部の境界を定める（１００）−結晶面からの酸化ケイ素層１１５の除去、
シリコン膜１０７の湿式化学エッチングと薄層化によるセンサーチップ１１８を持つ片持ちばり１１７の製造、
残存酸化ケイ素層の除去、
の各ステップより成ることを特徴とするＳＰＭセンサーを製造する方法。
【００２２】
【発明の実施の形態】
従ってＳＰＭセンサーにおいて、少なくとも片持ちばりと三面センサーチップ、および望ましくは保持部を含む完全なＳＰＭセンサーは、単結晶（１００）−シリコンより成る。この型のセンサーは、自由端部から突出するセンサーチップを持ち、あるいは自由端部で塗装されるセンサーチップを持つことにより、とりわけ低いコストで、またはそれらと同一のプロセス段階で製造できるということで際立っており、加えてこの目的のために比較的低い費用のプロセスを使用することができる。
【００２３】
この製造方法は、事実上矩形の片持ちばりを持つＳＰＭセンサーの形成をもたらし、これは上から見ると、有利なことに矩形アーム領域と、先端部に向けて先細となる隣接三角チップ領域を持つ。チップ領域は傾斜低速エッチング結晶面により形成され、約６２°の角を含む。あるバリアント（突出するセンサーチップを持つもの）で、アーム領域は（１１１）−結晶面により側面で境界を定められている。この場合、片持ちばりの上部では、センサーチップが三面を持つ（１００）−シリコンから形成され、内二面は片持ちばりとは離れて対向し、一面はアーム領域に対向する。この場合、二面は２個の傾斜低速エッチング結晶面で境界を定められ、一面は（１１１）−結晶面で決定される。
【００２４】
一つの実施例に従って、ここではセンサーチップが片持ちばりの末端から突出していないが、片持ちばりから離れて対向する二面の交差端部は、片持ちばり下部と約７０°の角を形成する。
【００２５】
も一つの実施例において、ここではセンサーチップが片持ちばりの末端を越えて突出するが、片持ちばりから離れて対向する二面の交差端部は、片持ちばりの上部と約７０°の角を形成する。
【００２６】
約７０°の角は、シリコン結晶の個々の格子面の三次元配置から生じる。角の大きさの変動は、温度管理およびまたはエッチング工程でのエッチング用化学品の濃度の結果として、＋／−１０°の狭い範囲内でのみ生じることができる。
【００２７】
対応するものは、更に約６２°（＋／−２°）の角に対し、より少ない範囲で塗装される。
【００２８】
全体としてのこの方法の特別な特徴は、この方法が、単結晶（１００）−シリコンウェーハからの出発で行われ、従って全製造プロセスが、１個のバッチ運転で実行できるという事実に存在する。更に従来の技術のものに比べると、単一乾式エッチングプロセス、および従ってより費用のかからない湿式化学エッチングプロセスが行われる。突出するセンサーチップを持つＳＰＭセンサーを製造するために、保持部、片持ちばりおよびチップを生産するために使用されるすべてのリトグラフィーステップが、センサーと同じ側、反対側、すなわちウェーハ下部側から行われる。ウェーハ上部は、センサーチップが形成される側面を意味するものと理解される。従って、反対側はウェーハの下部である。この関係での薄層化ステップは形作りの段階であると理解されるものではない。突出するセンサーチップを持つセンサーの場合、ウェーハ上部で行われるすべては、片持ちばりの厚みを設定するのに使用され、またセンサーチップから形成される全面にわたる薄層化ステップである。
【００２９】
本発明を説明するために、本発明は以下に添付される図面を引用して説明されるが、ここで図１乃至図９ｂは、手持ちばりの自由端部を越えて突出しないセンサーチップを持つＳＰＭセンサーの製造に伴う個別ステップを示し、また図１０乃至図１９は、手持ちばりの自由端部を越えて突出するセンサーチップを持つＳＰＭセンサーの製造に伴う個別ステップを示す。
【００３０】
異なるＳＰＭセンサーの製造のための両方法は、対応するいくつかのステップを含む。
【００３１】
図１は（１００）−シリコンウェーハ１を示し、ここで上部は酸化ケイ素層２で塗装され、下部は酸化ケイ素層３で塗装されている。次に図２で示されるように、保持部４を製造するマスクは、フォトレジストをウェーハ下部に塗装され、パターン形成される結果として製作され、フォトマスクは酸化ケイ素層３に移転される。ウェーハ下部の酸化ケイ素層３は、工程中で部分的に除去され、そのため保持部４の酸化ケイ素層５のみがそこに残存する。酸化ケイ素層２を持つウェーハ１上部は、保護レジストで塗装される。塗装されたすべてのフォトレジストは、酸化ケイ素層３の除去に続いて除かれる。
【００３２】
次のステップで、片持ちばり１７と片持ちばりチップ１２を産出するマスク２を製作するために、フォトレジストがウェーハ１上部に塗装され、パターン形成され、またフォトマスクが酸化ケイ素に移転される。ウェーハ１上部の酸化ケイ素層２は、領域６で部分的に薄層化される。次いでフォトレジストが除去される。図２はこれらの工程ステップの結果を示す。
【００３３】
湿式化学エッチング、例えばウェーハ１の下部から水性水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液によるエッチングでシリコンウェーハ１の薄層化の後、図３で示される薄いシリコン膜７が形成される。同時に酸化ケイ素層５も薄層化される。シリコン膜７の産出は、同じく保持部４を産生する。シリコン膜７の厚みは、全体としてそれが少なくとも、続いて産出されるセンサーの望ましい高さおよびＳＰＭセンサーの片持ちばり１７の望ましい最終厚みと少なくとも一致するように選択される。
【００３４】
次のステップでは、も一つの酸化ケイ素層８が、シリコンウェーハ１の背面に塗装され、続いて窒化ケイ素層（ＳｉｘＮｙ）９により塗装される。次いで上部の酸化ケイ素層２と下部の窒化ケイ素層９は薄層化され、ウェーハ１上部の片持ちばり１７を生産する酸化ケイ素より成るマスク２は、領域６にあるシリコン基板１に移転される（図４）。
【００３５】
更に、例えば水酸化カリウムなどにより、湿式化学エッチングステップでシリコン膜を部分的に除去することにより、（１１０）−結晶面方向に向かう片持ちばりマスクは、自由端部で形成される片持ちばりが、２個の交差する低速エッチング面１０，１１で境界を定められるように、酸化ケイ素層２から、アンダーカットエッチングされる。実施例においては、これらは（０１４）−結晶面である。これら（０１４）−結晶面は、約６２°の角αを形成する。図５ｂは、片持ちばりチップ１２の形成についての斜視図を示す。これらの面の直線交差部、すなわち前方端部１２を形成する片持ちばり１７の前方境界線は角δを形成し、それは（１００）−結晶面と約７０°の角をなし、片持ちばり１７下部の境界を定める。同時に、側面１３，１４は角βで形成され、（１１１）−結晶面より成る。従ってセンサーチップの形成は、再生産可能に設定される。図５ａはこのステップの結果を断面図で示し、図５ｂはこのステップの結果を斜視図で示す。
【００３６】
次のステップでは、すべての酸化ケイ素層と窒化ケイ素層が除去され、酸化ケイ素層１５と１６はそれぞれ再度ウェーハ上部と下部に塗装される。同時に面１０乃至１４は、対応する酸化ケイ素層でコーティングされる。その結果は、図６で提示される断面図で示される。
【００３７】
次いで図７ａおよび図７ｂで示されるように、事前パターン形成されたシリコンウェーハ１は、塗装された酸化ケイ素層のある部分を除去するために、標的角依存性乾式エッチングステップを受ける。乾式エッチングステップはウェーハ１上部の酸化ケイ素層１５と、面１３および１４に塗装された酸化ケイ素層とが除去され、一方片持ちばり１７の２個の開放面の境界を定め、またウェーハ上部の（１００）−結晶面に関して（１１１）−結晶面１３と１４よりも急な角度にある面１０と１１は、酸化ケイ素層でコーティングされたままで残る。シリコンウェーハ１の下部も酸化ケイ素層１６でコーティングされたままの形で残る。
【００３８】
次の湿式エッチングステップでは、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を使用して、シリコンウェーハ１は片持ちばり１７の望ましい厚みまで薄層化される。このプロセスでは、三面で境界を定められるセンサーチップ１８は、片持ちばり１７の自由端部で形成される。三面の内二面は、片持ちばりの自由端部で交差面１０および１１の部分となる。第３の面は片持ちばり１７の薄層ステップの間に形成する（１１１）−結晶面１９を含む。図８は、このステップの結果を示し、面１０および１１の酸化ケイ素層はその位置に留まる。これらは次のステップで除去される（図９ａ）。片持ちばり１７の横方向境界面も湿式化学エッチングステップの間にエッチングされ、一方開放片持ちばり１７端部の境界を定める面１０および１１は、酸化ケイ素層でコーティングされ、図９ｂで示される片持ちばり幾何学形状が形成される。矩形部分の横方向境界面１３，１４は、もはや（１１１）−結晶面を含むことはなくて、むしろ平らな面を含む。
【００３９】
このプロセスに従って、ＳＰＭセンサーが単結晶（１００）−シリコンから製造され、それは矩形片持ちばり１７を持ち、その開放端部は三角形で閉じられる。この三角形の端部には、シリコンから作られ、この三角形の二面１０および１１と、１個の（１１１）−結晶面で範囲が定められるセンサーチップ１８がある。形成されるセンサーチップ１８は、更に低温、例えば１０００℃以下の低温酸化、および成長する酸化ケイ素層の除去によりとがらせることができる。ＳＰＭセンサーは、チップ１８を持ち、これは片持ちばり１７の自由端部を越えて突出することはない。
【００４０】
図１０乃至図１９はＳＰＭセンサーの生産を示しており、そのセンサーチップは片持ちばりを越えて突出する。
【００４１】
その結果が図１０と図１１で示されている最初の２個の工程ステップは、図１と図２に関連して、前に記載された工程ステップと同一である。従って図１１では、保持部１０４を形成するために、シリコンウェーハ１０１の上部に酸化ケイ素層１０２、および下部に配設された酸化ケイ素層１０３の残存部１０５が存在する。次のステップでは、図３と関連して記載された操作に対応したやり方で、シリコンウェーハはウェーハの下部から薄層化され、かくしてシリコン膜１０７が形成される。このステップは、保持部１０４を生産する。シリコン膜１０７の厚みは、少なくともセンサーチップ１１８の望ましい高さおよびＳＰＭセンサー１２０の片持ちばりの望ましい最終厚みとの合計に一致するように選択される。この結果は図１２で示される。
【００４２】
次いで、残存部１０５の除去の後、シリコンウェーハ１０１は酸化され、そのため酸化ケイ素層１０８が下部に形成される。窒化ケイ素層（ＳｉｘＮｙ）１０９は上部に塗装される（図１３）。
【００４３】
前に記載の実施例とは異なり、この場合、何よりもまず実際の片持ちばりを生産するマスクは、例えばスプレーコーティング工程を用いて、ウェーハ下部に塗装され、望ましくは投影リトグラフィーによりパターン形成されるウェーハ下部に塗装されるフォトレジストの結果として製造される。フォトマスクは酸化ケイ素層１０８に移転され、ウェーハ上部の窒化ケイ素層１０９は薄層化される。このステップの結果は図１４に示され、ここから領域１０６を見ることができ、この領域１０６では、シリコン膜１０７の末端で酸化ケイ素層１０８が除去されている。
【００４４】
次のステップでは、例えば水酸化カリウム水溶液などによる湿式エッチングステップでシリコン膜を部分的に除去することで、前に議論された実施例に基づき生産される。この場合もまた、酸化ケイ素層１０８により形成され（１１０）−結晶面方向で対向する片持ちばりマスクは、アンダーカットエッチングを受ける。形成される片持ちばり１１７は、交差端部１１２で２個の交差低速エッチング結晶面（実施例では（０１４）−結晶面）１１０および１１１により境界を定められ、それらの面は約６２°の角αを形成する。これは図１５ｂから見ることができ、これは続く片持ちばり１１７のシリコン膜１０７の下部からの斜視図を示す。これらの面の直線交差部１１２は、片持ちばりの上部の境界を定める（１００）−結晶面と約７０°になる角δを形成する。同じように側面１１３と１１４は、（１１１）−結晶面を含む。これは同じく図１５ａと図１５ｂとで示されている。従ってこの場合もまた、センサーチップを再生可能に生産することができる。
【００４５】
選択肢としては、片持ちばり１１７は、シリコン膜１０７がエッチングされることなく単に事前パターン形成され、従ってシリコンウェーハ１０１が連続のまま残存する。これは、最初からシリコン膜の十分な厚みを選択することによって達成することができる。
【００４６】
次のステップでは、再度これまでの実施例でも示されたように、すべての酸化ケイ素層と窒化ケイ素層１０２，１０８，１０９は除去され、また酸化ケイ素層１１５はウェーハ１０１上部に塗装され、更に酸化ケイ素層１１６は下部に塗装され、傾斜面１１０，１１１，１１３，１１４および交差端部１１２をカバーする。この結果は、図１６で示される。
【００４７】
この事前パターン形成されたシリコンウェーハ１０１は、次いで塗装された酸化ケイ素層１１５，１１６のある部分の除去のために、標的乾式エッチングステップを受ける。乾式エッチングステップは、片持ちばり１１７上部の境界を定める（１００）−結晶面から、酸化ケイ素層１１５が除去されるようなやり方で選択される。すべての側面１１０，１１１，１１３，１１４は、酸化ケイ素層で塗装されたまま残る。酸化ケイ素層１１６も同じく保持された状態で残る。その結果は、図１７ａと図１７ｂで示されており、酸化ケイ素で未だに塗装されたままの面が示される。
【００４８】
選択肢として、前にあげられた変形の場合では、シリコン膜は全体としてエッチングされないが、ウェーハの上部から酸化ケイ素のみを除去することは可能である。
【００４９】
下記の湿式化学エッチングステップにおいて、片持ちばり１１７は望ましい厚みに薄層化される。三面１１０，１１１，１１９で境界を限定されるセンサーチップ１１８は、片持ちばり１１７の自由端部で形成される。その内二面１１０と１１１は、図１５ａと図１５ｂで示される片持ちばりチップの形成での交差面の部分である。第三面は、シリコン膜１０７の薄層化の間に形成される（１１１）−結晶面１１９より成る（図１８）。
【００５０】
最後に、下部に、および側面１１０，１１１，１１３，１１４ならびに端部１１２にある残存酸化ケイ素層１１６は除去され、図１９ａで示されるように、ＳＰＭセンサー１２０の形成が行われる。対応する片持ちばり１１７は図１９ｂで示される。
【００５１】
両実施例では、２個の低速エッチング面１０，１１または１１０，１１１は、片持ちばり１７または１１７と離れて対向し、一方チップ１８または１１８を形成する第３の（１１１）−結晶面１９または１１９は、片持ちばり１７または１１７の方向で対向する。図９ｂおよび図１９ｂで示される片持ちばり１７または１１７は、矩形領域２１または１２１を持ち、それはチップ領域２２または１２２と隣接し、このチップ領域２２または１２２は先端部に向けて先細となり、センサーチップ１８または１１８を含んでいる。
【００５２】
端部１１２の屈曲部と片持ちばり１１７上部と関連して生成する角は、温度制御およびまたはエッチング化学品の濃度に依存する。角は使用されるパラメーターに対する小さな変更により、６０°と８０°の間に設定される。
【００５３】
センサーチップ１８，１１８の典型的な高さは、５−２５μｍの範囲にあり、片持ちばり１７，１１７の厚みは、０．５−１０μｍの範囲にある。ウェーハ１出発原料は３００−５００μｍを有し、また酸化ケイ素および窒化ケイ素層は数百ｎｍの領域にある。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に基づき、保持部、片持ちばり、センサーチップを具えるＳＰＭセンサーが提供され、その片持ちばりとセンサーチップは、単結晶（１００）−シリコンで生産される。またこのＳＰＭセンサーを製造する方法が本発明により提供され、そのプロセスは主として費用のかからない湿式化学エッチングステップによるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （１００）−シリコンウェーハ１を示す図
【図２】  フォトレジストが除去されて保持部４を生産するマスクがウェーハ１に塗装されるプロセスステップを示す図
【図３】  図２のシリコンウェーハ１を薄層化したことを示す図
【図４】  酸化ケイ素層８、継いで窒化ケイ素層９がシリコンウェーハ１の下部に塗装されたことを示す図
【図５ａ】  片持ちばりチップの形成を示す図
【図５ｂ】  図５ａの斜視図
【図６】  すべての酸化ケイ素層と窒化ケイ素層が除去され、新たに再度酸化ケイ素層と窒化ケイ素層がウェーハの上部および下部に塗装されたことを示す図
【図７ａ】  塗装された酸化ケイ素層の一部を除去するためにシリコンウェーハ１が乾式エッチングステップを受けたことを示す図
【図７ｂ】  図７ａの斜視図
【図８】  図７ａのシリコンウェーハ１が更に湿式化学エッチングステップにより薄層化された結果を示す図
【図９ａ】  結晶面１０，１１の酸化ケイ素層が除去され、片持ちばり形状が形成されるステップの結果を示す図
【図９ｂ】  図９ａの斜視図
【図１０】  図１に開示されたプロセスと同じシリコンウェーハ１０１を示す図
【図１１】  シリコンウェーハ１０１の上部に酸化ケイ素層を備え、保持部１０４を形成するためにウェーハ１０１の下部に酸化ケイ素層の残部１０５を備えたことを示す図
【図１２】  ＳＰＭセンサー１２０の望ましいセンサーチップ１１８の高さと片持ちばり１１７の望ましい最終厚みを備えたシリコン膜厚みを示す図
【図１３】  酸化ケイ素層残存部が除去された後、酸化によるシリコンウェーハ１０１下部での酸化ケイ素層と塗装による窒化ケイ素層の形成を示す図
【図１４】  片持ちばり１１７を生産するためにフォトレジストをウェーハ１０１下部に塗装してマスクが作られ、リトグラフィーによりパターン形成され、フォトマスクが酸化ケイ素層に移転され、ウェーハ上部の窒化ケイ素層が薄層化されるステップを示す図
【図１５ａ】  湿色エッチングステップでシリコン膜１０７を部分的に除去し、低速エッチング交差結晶面は約６２°の角αを成して片持ちばりマスクが形成され、これら交差面の直線交差部が約７０°の角δを成して片持ちばり１１７上部を定め、２個の側面を持つように形成されることを示す図
【図１５ｂ】  図１５ａの斜視図
【図１６】  すべての酸化ケイ素層と窒化ケイ素層とが除去された後、酸化ケイ素層がすべての面に塗装されたことを示す図
【図１７ａ】  事前パターン形成されたシリコンウェーハ１０１が塗装された酸化ケイ素層の一部を除去するために、乾式エッチングステップを受けたことを示す図
【図１７ｂ】  図１７ａの斜視図
【図１８】  図１７ａのシリコンウェーハ１０１が更に湿式化学エッチングステップにより薄層化され第三結晶面が形成された結果を示す図
【図１９ａ】  形成されたＳＰＭセンサー１２０を示す図
【図１９ｂ】  形成されたＳＰＭセンサー１２０、とりわけ片持ちばり１１７を示す図１９ａの斜視図
【符号の説明】
１  シリコンウェーハ
２  酸化ケイ素層、マスク
３  酸化ケイ素層
４  保持部
５  酸化ケイ素層
６  領域
７  シリコン膜
８  酸化ケイ素層
９  窒化ケイ素層
１０  面、結晶面
１１  面、結晶面
１２  エッジ、前部エッジ、交差端部、片持ちばりチップ
１３  側面、結晶面
１４  側面、結晶面
１５  酸化ケイ素層
１６  酸化ケイ素層
１７  片持ちばり
１８  センサーチップ、三面センサーチップ
１９  面、結晶面
２０  センサー、ＳＰＭセンサー
２１  アーム領域、矩形領域
２２  チップ領域
１０１  シリコンウェーハ
１０２  酸化ケイ素層
１０３  酸化ケイ素層
１０４  保持部
１０５  酸化ケイ素残存部
１０６  領域
１０７  シリコン膜
１０８  酸化ケイ素層
１０９  窒化ケイ素層
１１０  面、結晶面
１１１  面、結晶面
１１２  交差端部
１１３  側面部
１１４  側面部
１１５  酸化ケイ素層
１１６  酸化ケイ素層
１１７  片持ちばり
１１８  センサーチップ、三面センサーチップ
１１９  面、結晶面
１２０  センサー、ＳＰＭセンサー
１２１  アーム領域、矩形領域
１２２  チップ領域
【図１】
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【図２】
0003813591.tif 000003
【図３】
0003813591.tif 000004
【図４】
0003813591.tif 000005
【図５ａ】
0003813591.tif 000006
【図５ｂ】
0003813591.tif 000007
【図６】
0003813591.tif 000008
【図７ａ】
0003813591.tif 000009
【図７ｂ】
0003813591.tif 000010
【図８】
0003813591.tif 000011
【図９ａ】
0003813591.tif 000012
【図９ｂ】
0003813591.tif 000013
【図１０】
0003813591.tif 000014
【図１１】
0003813591.tif 000015
【図１２】
0003813591.tif 000016
【図１３】
0003813591.tif 000017
【図１４】
0003813591.tif 000018
【図１５ａ】
0003813591.tif 000019
【図１５ｂ】
0003813591.tif 000020
【図１６】
0003813591.tif 000021
【図１７ａ】
0003813591.tif 000022
【図１７ｂ】
0003813591.tif 000023
【図１８】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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