JP2000233400A - 残留応力を伴わない電気機械的超小型構造体を含む集積装置及びその製造方法 - Google Patents
残留応力を伴わない電気機械的超小型構造体を含む集積装置及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 残留応力を除去し又は相当に低減し得る超小
型集積構造体の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体材料の基板（２０）上に犠牲領域
（２１）を形成し、そしてエピタキシャル層（２５）が
成長し、その後、電気機械的超小型集積構造体が形成さ
れるエピタキシャル層（２５）の領域（３３）を囲んで
応力解放溝（３１）が形成され、その後、残留応力を解
放するために、ウェハ（２８）が熱処理される。引き続
いて、応力解放溝（３１）に誘電体材料のシール領域が
充填され、そして集積構成素子が形成される。最後に、
シール領域で囲まれた領域の内側に超小型構造体を画定
する溝が形成され、その後、犠牲領域が除去され、そし
て、残留応力のない超小型集積構造体が形成される。
型集積構造体の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体材料の基板（２０）上に犠牲領域
（２１）を形成し、そしてエピタキシャル層（２５）が
成長し、その後、電気機械的超小型集積構造体が形成さ
れるエピタキシャル層（２５）の領域（３３）を囲んで
応力解放溝（３１）が形成され、その後、残留応力を解
放するために、ウェハ（２８）が熱処理される。引き続
いて、応力解放溝（３１）に誘電体材料のシール領域が
充填され、そして集積構成素子が形成される。最後に、
シール領域で囲まれた領域の内側に超小型構造体を画定
する溝が形成され、その後、犠牲領域が除去され、そし
て、残留応力のない超小型集積構造体が形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、残留応力（residu
al stress）を伴わない電気機械的超小型構造体を含む
集積装置およびその製造方法に関するものである。
al stress）を伴わない電気機械的超小型構造体を含む
集積装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】すでに知られているように、表面エピタ
キシャル微細加工技術により、ウエットエッチング製造
過程の終了時に除去される犠牲領域上に堆積した層（例
えば多結晶シリコン膜）又はこの犠牲領域上に成長させ
た層（例えばエピタキシャル層）の内側に、超小型構造
体（microstructures）を形成することができる。
キシャル微細加工技術により、ウエットエッチング製造
過程の終了時に除去される犠牲領域上に堆積した層（例
えば多結晶シリコン膜）又はこの犠牲領域上に成長させ
た層（例えばエピタキシャル層）の内側に、超小型構造
体（microstructures）を形成することができる。
【０００３】一般に、微細加工される層（堆積層又は成
長層）は高温で形成され、それは動作温度とは全く異な
る温度で形成される。さらに、最終装置を形成する種々
の領域は、異なる熱膨張係数を有する。その結果、超小
型構造体の動作温度において、残留機械的応力が存在す
る。加えて、特に種々の領域が不均一にドーピングされ
ると、応力も一様でなく（応力勾配をもち）、これらの
応力により、超小型構造体にとって好ましくない機械的
な変形が生じてしまう。
長層）は高温で形成され、それは動作温度とは全く異な
る温度で形成される。さらに、最終装置を形成する種々
の領域は、異なる熱膨張係数を有する。その結果、超小
型構造体の動作温度において、残留機械的応力が存在す
る。加えて、特に種々の領域が不均一にドーピングされ
ると、応力も一様でなく（応力勾配をもち）、これらの
応力により、超小型構造体にとって好ましくない機械的
な変形が生じてしまう。
【０００４】残留応力及び応力勾配は、図１〜図６を参
照して、以下に概略的に説明するように、電気機械的超
小型構造体の動作において、種々の問題を生じさせる。
照して、以下に概略的に説明するように、電気機械的超
小型構造体の動作において、種々の問題を生じさせる。
【０００５】詳細には、図１の断面図に示すように、多
結晶シリコンのブリッジ素子２が、単結晶シリコンの基
板３上に形成されている。そして、犠牲酸化物層４が、
ブリッジ素子２と基板３との間にのび、基板３上で直接
支持される。ただし、犠牲酸化物層４は、アンカー部分
５がのびる二つの領域においては除かれており、そこで
はブリッジ素子２が犠牲酸化物層４を通り下方にのびて
いる。
結晶シリコンのブリッジ素子２が、単結晶シリコンの基
板３上に形成されている。そして、犠牲酸化物層４が、
ブリッジ素子２と基板３との間にのび、基板３上で直接
支持される。ただし、犠牲酸化物層４は、アンカー部分
５がのびる二つの領域においては除かれており、そこで
はブリッジ素子２が犠牲酸化物層４を通り下方にのびて
いる。
【０００６】図２は、図１と同じ構造を平面図で示して
いる。
いる。
【０００７】図３及び図４は、残留応力が存在するため
に、構造１の寸法が縮小した場合（理解をより良くする
ために誇張して示されている）における、犠牲酸化物層
４を除去した後の構造１を示しており、特に、図３にお
いては、熱膨張係数が異なるために、ブリッジ素子２の
寸法は基板３の寸法以上に縮小（短縮）され、ブリッジ
素子２は引張応力を受けて、より好ましい効果的な形状
となる。一方、図４においては、ブリッジ素子２は、基
板３より寸法の縮小が少なく、その結果、この状態でブ
リッジ素子２は、基板３と比較して長くなる傾向がある
が、固定アンカー部分５により、圧縮型の応力を受け、
坐屈変形する。
に、構造１の寸法が縮小した場合（理解をより良くする
ために誇張して示されている）における、犠牲酸化物層
４を除去した後の構造１を示しており、特に、図３にお
いては、熱膨張係数が異なるために、ブリッジ素子２の
寸法は基板３の寸法以上に縮小（短縮）され、ブリッジ
素子２は引張応力を受けて、より好ましい効果的な形状
となる。一方、図４においては、ブリッジ素子２は、基
板３より寸法の縮小が少なく、その結果、この状態でブ
リッジ素子２は、基板３と比較して長くなる傾向がある
が、固定アンカー部分５により、圧縮型の応力を受け、
坐屈変形する。
【０００８】引張応力の場合、ブリッジ素子２による機
械的共振周波数は、固有値に対して上方にシフトされ
（応力のない場合）、一方、圧縮応力がある場合には、
ブリッジ素子２の機械的共振周波数は下方にシフトされ
る。
械的共振周波数は、固有値に対して上方にシフトされ
（応力のない場合）、一方、圧縮応力がある場合には、
ブリッジ素子２の機械的共振周波数は下方にシフトされ
る。
【０００９】したがって、平均残留応力は超小型の機械
的構造の弾性常数を変更させる働きをし、この変更には
再現性がなく、構造を機械的に潰すこともあり得る（特
に、図４の場合）。
的構造の弾性常数を変更させる働きをし、この変更には
再現性がなく、構造を機械的に潰すこともあり得る（特
に、図４の場合）。
【００１０】また、応力勾配は、関係する超小型の機械
的構造を変形させると共に、その機械的な特徴を変化さ
せてしまう。一般に、特定の超小型の機械的構造に従っ
て、異なる影響が生じる。図５及び図６には、一様にド
ーピングされていない多結晶シリコンの突起素子１１を
備えた構造１０において、応力勾配により生じた変形例
を示している。
的構造を変形させると共に、その機械的な特徴を変化さ
せてしまう。一般に、特定の超小型の機械的構造に従っ
て、異なる影響が生じる。図５及び図６には、一様にド
ーピングされていない多結晶シリコンの突起素子１１を
備えた構造１０において、応力勾配により生じた変形例
を示している。
【００１１】図５において、突起素子１１は単結晶シリ
コン基板１２上に形成されており、この突起素子１１と
基板１２との間には、突起素子１１のアンカー部分１４
がのびる一つの領域を除いて、犠牲酸化物層１３がのび
ており、この犠牲酸化物層１３は、基板１２上に直接支
持されている。
コン基板１２上に形成されており、この突起素子１１と
基板１２との間には、突起素子１１のアンカー部分１４
がのびる一つの領域を除いて、犠牲酸化物層１３がのび
ており、この犠牲酸化物層１３は、基板１２上に直接支
持されている。
【００１２】図６は、犠牲酸化物層１３を除去した後の
図５の構造１０を示している。図に示されているよう
に、残留応力勾配の解放により、突起素子１１は屈曲す
る。特に、突起素子における座標ｚと残留応力とを結び
付ける関数をσR（ｚ）とし、バーσRを平均残留応力と
し、Γを変形（歪み）の勾配とし、そしてＥをヤング率
とすると、次の式が得られる。
図５の構造１０を示している。図に示されているよう
に、残留応力勾配の解放により、突起素子１１は屈曲す
る。特に、突起素子における座標ｚと残留応力とを結び
付ける関数をσR（ｚ）とし、バーσRを平均残留応力と
し、Γを変形（歪み）の勾配とし、そしてＥをヤング率
とすると、次の式が得られる。
【００１３】
【数１】
【００１４】さらに、突起素子１１の長さをＬとする
と、その自由端における曲げは厚さとは無関係であり、
その式は以下のとおりである。
と、その自由端における曲げは厚さとは無関係であり、
その式は以下のとおりである。
【００１５】
【数２】
【００１６】その結果、正の歪み勾配Γにより突起素子
１１は、基板１２から離れる方向（上方）に曲がり、一
方、負の歪み勾配により突起素子１１は下方に曲がる。
１１は、基板１２から離れる方向（上方）に曲がり、一
方、負の歪み勾配により突起素子１１は下方に曲がる。
【００１７】懸垂質量体の場合には、その動作は正に反
対となり、すなわち正の応力勾配は下方への曲げを生じ
させ、また負の応力勾配は上方への曲げを生じさせる。
これは、例えば対向電極、例えば固定電極（図６におけ
る突起素子１１と同様な構造をもつ）及び可動電極（懸
垂質量体と同様な動作を行う）を備えたマイクロアクチ
ュエーター又はセンサーの場合には、特に不都合であ
る。この場合、対向電極の逆の動作は対向面を減少さ
せ、その結果駆動能力（マイクロアクチュエーターの場
合）又は検出能力（センサーの場合）を減少させる。
対となり、すなわち正の応力勾配は下方への曲げを生じ
させ、また負の応力勾配は上方への曲げを生じさせる。
これは、例えば対向電極、例えば固定電極（図６におけ
る突起素子１１と同様な構造をもつ）及び可動電極（懸
垂質量体と同様な動作を行う）を備えたマイクロアクチ
ュエーター又はセンサーの場合には、特に不都合であ
る。この場合、対向電極の逆の動作は対向面を減少さ
せ、その結果駆動能力（マイクロアクチュエーターの場
合）又は検出能力（センサーの場合）を減少させる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】高温加熱処理が、材料
の平均応力及び応力勾配を減少させるのに役立つことは
知られている。しかし、特に一様でない応力の場合に
は、半導体材料のウェハ全体に施された加熱処理は、個
々の領域がウェハの残りの部分と一体であることから、
局部応力を除去するこができず、自由に変形することが
できない。さらに、これらの処理は、電子構成素子の種
々の導電性領域を形成するのに用いたドーピング量が、
不当に変位する可能性があることから、最終的な電子構
成素子とはしばしば合致せず、個々のダイスにおいて実
施することができない。
の平均応力及び応力勾配を減少させるのに役立つことは
知られている。しかし、特に一様でない応力の場合に
は、半導体材料のウェハ全体に施された加熱処理は、個
々の領域がウェハの残りの部分と一体であることから、
局部応力を除去するこができず、自由に変形することが
できない。さらに、これらの処理は、電子構成素子の種
々の導電性領域を形成するのに用いたドーピング量が、
不当に変位する可能性があることから、最終的な電子構
成素子とはしばしば合致せず、個々のダイスにおいて実
施することができない。
【００１９】従って、本発明の目的は、残留応力を除去
し、あるいは少なくとも残留応力を相当に低減させる超
小型集積構造体の製造方法を提供することにある。
し、あるいは少なくとも残留応力を相当に低減させる超
小型集積構造体の製造方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決する手段】本発明によれば、基板及び作動
層を含む半導体材料のウェハを形成する工程と、上記作
動層の領域において電気機械的超小型構造体を形成する
工程とを有する電気機械的超小型構造体を含む集積装置
の製造方法において、電気機械的超小型構造体を形成す
る上記工程の前に、応力解放溝を形成する工程と、上記
作動層の上記領域を包囲する工程と、上記領域を熱処理
する工程とが実施されることを特徴とする電気機械的超
小型構造体を含む集積装置の製造方法が提供される。
層を含む半導体材料のウェハを形成する工程と、上記作
動層の領域において電気機械的超小型構造体を形成する
工程とを有する電気機械的超小型構造体を含む集積装置
の製造方法において、電気機械的超小型構造体を形成す
る上記工程の前に、応力解放溝を形成する工程と、上記
作動層の上記領域を包囲する工程と、上記領域を熱処理
する工程とが実施されることを特徴とする電気機械的超
小型構造体を含む集積装置の製造方法が提供される。
【００２１】また本発明によれば、基板と上記基板上に
重畳した作動層とを有し、上記作動層が集積電子構成素
子及び構造画定溝で包囲された電気機械的超小型構造体
を備え、上記構造画定溝を包囲する応力解放溝を設けた
ことを特徴とする集積装置が提供される。
重畳した作動層とを有し、上記作動層が集積電子構成素
子及び構造画定溝で包囲された電気機械的超小型構造体
を備え、上記構造画定溝を包囲する応力解放溝を設けた
ことを特徴とする集積装置が提供される。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の理解を助けるために、本
発明を単に限定しない例として、以下、添付図面を参照
して好ましい実施の形態について説明する。
発明を単に限定しない例として、以下、添付図面を参照
して好ましい実施の形態について説明する。
【００２３】図７において、Ｐ型の単結晶シリコンの基
板２０には、シリコン酸化物の犠牲領域２１がのびてい
る。上面に対向して、基板２０には図示しない方法でＮ
＋型の拡散層が好適に形成され、例えば、形成されるべ
き懸垂領域をバイアスする埋込接続線が形成される。犠
牲領域２１は、例えば、本出願人による欧州特許出願Ｅ
Ｐ−Ａ−０８２２５７９号公報に開示されているよう
に、例えば、酸化物層を堆積し、かつ、規定することに
より、あるいは局部酸化により形成され、また犠牲領域
２１は、基板に複数のタブを形成し、そしてこれらのタ
ブにシリコン酸化物を充填することにより、基板２０に
埋め込まれる。犠牲領域２１は、懸垂領域の下側に形成
されることになる空隙と、同じ厚さである。
板２０には、シリコン酸化物の犠牲領域２１がのびてい
る。上面に対向して、基板２０には図示しない方法でＮ
＋型の拡散層が好適に形成され、例えば、形成されるべ
き懸垂領域をバイアスする埋込接続線が形成される。犠
牲領域２１は、例えば、本出願人による欧州特許出願Ｅ
Ｐ−Ａ−０８２２５７９号公報に開示されているよう
に、例えば、酸化物層を堆積し、かつ、規定することに
より、あるいは局部酸化により形成され、また犠牲領域
２１は、基板に複数のタブを形成し、そしてこれらのタ
ブにシリコン酸化物を充填することにより、基板２０に
埋め込まれる。犠牲領域２１は、懸垂領域の下側に形成
されることになる空隙と、同じ厚さである。
【００２４】続いて、犠牲酸化物領域２１の側部を囲ん
で、窒化ケイ素の保護領域２２（図８）が形成される。
そして、窒化物領域（図示しない）を、さらに基板の他
の部分に形成することができる。他の部分とは、例え
ば、形成すべき超小型構造体の電気絶縁溝または犠牲酸
化物領域の不連続部分であり、そこでは、埋込接続線
（図示しない）が、導電性領域と電気的に接触しバイア
スされる。保護領域２２と他の窒化物領域（図示しな
い）とは、例えば、窒化物層を堆積したり、窒化物層を
適当に形成することにより形成することができる。ま
た、別の方法として、犠牲領域を窒化物マスクを用いて
（公知の方法で）局部マスク酸化することにより形成す
る場合には、これらの領域は、窒化物マスクを選択的に
除去することにより形成することができる。
で、窒化ケイ素の保護領域２２（図８）が形成される。
そして、窒化物領域（図示しない）を、さらに基板の他
の部分に形成することができる。他の部分とは、例え
ば、形成すべき超小型構造体の電気絶縁溝または犠牲酸
化物領域の不連続部分であり、そこでは、埋込接続線
（図示しない）が、導電性領域と電気的に接触しバイア
スされる。保護領域２２と他の窒化物領域（図示しな
い）とは、例えば、窒化物層を堆積したり、窒化物層を
適当に形成することにより形成することができる。ま
た、別の方法として、犠牲領域を窒化物マスクを用いて
（公知の方法で）局部マスク酸化することにより形成す
る場合には、これらの領域は、窒化物マスクを選択的に
除去することにより形成することができる。
【００２５】その後、多結晶種層が、電気機械的超小型
構造体が形成される領域（例えば、超小型構造体の駆動
バイアス回路に属する集積電子構成素子が形成される領
域）に堆積され、そして選択的にかかる多結晶種層が前
記領域から除去される。こうして、犠牲領域２１及び保
護領域２２を覆う多結晶領域２３が得られる（図９）。
構造体が形成される領域（例えば、超小型構造体の駆動
バイアス回路に属する集積電子構成素子が形成される領
域）に堆積され、そして選択的にかかる多結晶種層が前
記領域から除去される。こうして、犠牲領域２１及び保
護領域２２を覆う多結晶領域２３が得られる（図９）。
【００２６】その後、エピタキシャル成長が行われ、す
なわち、この工程において、欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０
８２２５７９号公報に詳細に記載されているように、
“擬似エピタキシャル”層２５が成長し、この擬似エピ
タキシャル層２５は、ポリシリコン層２３上の多結晶構
造（多結晶部分２６）及びその他の位置の単結晶構造
（直接基板２０上に接触して設けられた単結晶部分２
７）を備えている。こうして、図１０の構造が得られ、
符号２８は、こうして得られたウェハを示している。
なわち、この工程において、欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０
８２２５７９号公報に詳細に記載されているように、
“擬似エピタキシャル”層２５が成長し、この擬似エピ
タキシャル層２５は、ポリシリコン層２３上の多結晶構
造（多結晶部分２６）及びその他の位置の単結晶構造
（直接基板２０上に接触して設けられた単結晶部分２
７）を備えている。こうして、図１０の構造が得られ、
符号２８は、こうして得られたウェハを示している。
【００２７】必要であれば、ここで、適当なドーピング
イオン（例えば、Ｎ型）が、形成されるべき超小型構造
体を収容する領域と、集積回路部分において必要とされ
る（例えば、シンカー領域の製造に必要な）位置に、マ
スクを介して注入される。
イオン（例えば、Ｎ型）が、形成されるべき超小型構造
体を収容する領域と、集積回路部分において必要とされ
る（例えば、シンカー領域の製造に必要な）位置に、マ
スクを介して注入される。
【００２８】その後、応力解放マスク３０が形成され、
このマスクを用いて、擬似エピタキシャル層２５がエッ
チング処理され、擬似エピタキシャル層２５の厚さ全体
に対して閉じた線に沿ってのびる例えば長方形の応力解
放溝（stress release trench）３１が形成される（図
１１）。応力解放溝３１は、形成すべき超小型構造体を
収納するようにされた擬似エピタキシャル層２５の領域
の外側、好ましくは多結晶シリコン体３３が形成される
多結晶部分２６の内側にのびている。
このマスクを用いて、擬似エピタキシャル層２５がエッ
チング処理され、擬似エピタキシャル層２５の厚さ全体
に対して閉じた線に沿ってのびる例えば長方形の応力解
放溝（stress release trench）３１が形成される（図
１１）。応力解放溝３１は、形成すべき超小型構造体を
収納するようにされた擬似エピタキシャル層２５の領域
の外側、好ましくは多結晶シリコン体３３が形成される
多結晶部分２６の内側にのびている。
【００２９】そして、応力解放マスク３０を除去した
後、例えば９００℃〜１０００℃の高温で、アニーリン
グが実施され、加熱処理と、擬似エピタキシャル層２５
の残り部分から多結晶シリコン体３３への機械的分離と
により、多結晶シリコン体３３における固有の応力を解
放することができる。この工程において、擬似エピタキ
シャル層２５に先に注入されていた全てのドーピングイ
オンは、擬似エピタキシャル層２５の厚さ全体にわたっ
て下方へ拡散される。
後、例えば９００℃〜１０００℃の高温で、アニーリン
グが実施され、加熱処理と、擬似エピタキシャル層２５
の残り部分から多結晶シリコン体３３への機械的分離と
により、多結晶シリコン体３３における固有の応力を解
放することができる。この工程において、擬似エピタキ
シャル層２５に先に注入されていた全てのドーピングイ
オンは、擬似エピタキシャル層２５の厚さ全体にわたっ
て下方へ拡散される。
【００３０】その後、応力解放溝３１は、誘電体材料の
シールで閉じられ、すなわち、例えば、別の応力を含ま
ないＢＰＳＧ（Boron Phosphorous Silicon Glass）の
ような軟質材料が堆積されて応力解放溝３１を充填し、
環状形のプラグ領域を形成する（図１２）。それによ
り、多結晶シリコン体３３（今では残留応力のない）が
再びウェハ２８の残りの部分と一体となるので、ウェハ
２８のその後の加工は簡単となる。
シールで閉じられ、すなわち、例えば、別の応力を含ま
ないＢＰＳＧ（Boron Phosphorous Silicon Glass）の
ような軟質材料が堆積されて応力解放溝３１を充填し、
環状形のプラグ領域を形成する（図１２）。それによ
り、多結晶シリコン体３３（今では残留応力のない）が
再びウェハ２８の残りの部分と一体となるので、ウェハ
２８のその後の加工は簡単となる。
【００３１】その後、集積構成素子を形成するように意
図された工程が、形成されるべきチップの規格に応じ
て、公知の方法で実施される。例えば、図１３には、バ
イポーラトランジスタ及びＭＯＳトランジスタ、ダイオ
ード、抵抗、コンデンサ及びメモリーセルが概略的に示
されている。この目的で、保護層を、少なくともウェハ
２８上の部分であって電子構成素子を収納する部分に堆
積した後、形成されるべき超小型構造体が、規定されて
いる。そして、適当なマスクを用い、公知の方法で、形
成すべき超小型構造体にしたがい、一以上の溝がプラグ
領域３４で範囲の決められた部分の内側に掘られる。例
えば、図１３において、画定溝（delimitation trenc
h）３５は、９０°回転した“Ｈ”型を成し、そして同
様に回転した“Ｈ”型を成す、例えばセンサーを形成す
る超小型構造体３６を外部からその範囲を明確に画定し
ている（図面には、いかなる懸垂アームも示されていな
い）。
図された工程が、形成されるべきチップの規格に応じ
て、公知の方法で実施される。例えば、図１３には、バ
イポーラトランジスタ及びＭＯＳトランジスタ、ダイオ
ード、抵抗、コンデンサ及びメモリーセルが概略的に示
されている。この目的で、保護層を、少なくともウェハ
２８上の部分であって電子構成素子を収納する部分に堆
積した後、形成されるべき超小型構造体が、規定されて
いる。そして、適当なマスクを用い、公知の方法で、形
成すべき超小型構造体にしたがい、一以上の溝がプラグ
領域３４で範囲の決められた部分の内側に掘られる。例
えば、図１３において、画定溝（delimitation trenc
h）３５は、９０°回転した“Ｈ”型を成し、そして同
様に回転した“Ｈ”型を成す、例えばセンサーを形成す
る超小型構造体３６を外部からその範囲を明確に画定し
ている（図面には、いかなる懸垂アームも示されていな
い）。
【００３２】最後に、公知の方法で、画定溝３５を通し
て、又は後部からのエッチングと、基板２０を選択的に
除去することにより、犠牲領域２１は除去され、こうし
て超小型構造体３６が得られる。
て、又は後部からのエッチングと、基板２０を選択的に
除去することにより、犠牲領域２１は除去され、こうし
て超小型構造体３６が得られる。
【００３３】実際に、説明に従って、超小型集積構造体
は、二重マスキングによって規定され、すなわち第１の
マスキングは、超小型集積構造体が形成されることにな
る領域に存在する残留応力を解放し、そして第２のマス
キングは、実際の超小型集積構造体を画定する。
は、二重マスキングによって規定され、すなわち第１の
マスキングは、超小型集積構造体が形成されることにな
る領域に存在する残留応力を解放し、そして第２のマス
キングは、実際の超小型集積構造体を画定する。
【００３４】従って、第１のマスキングにより、超小型
構造体はウェハ２８の残りの部分から一時的に分離さ
れ、それにより、連続した加熱処理において、この領域
（多結晶シリコン体３３）は沈降せず、応力のない状態
となり、そして、超小型構造体にとって好ましくない変
形を伴わずに、その後に続く超小型構造体を規定し解放
する操作が行われる。従って、このように形成された超
小型集積構造は、要求された幾何学的特徴を備え、その
結果、製造上のスクラップは低減される。
構造体はウェハ２８の残りの部分から一時的に分離さ
れ、それにより、連続した加熱処理において、この領域
（多結晶シリコン体３３）は沈降せず、応力のない状態
となり、そして、超小型構造体にとって好ましくない変
形を伴わずに、その後に続く超小型構造体を規定し解放
する操作が行われる。従って、このように形成された超
小型集積構造は、要求された幾何学的特徴を備え、その
結果、製造上のスクラップは低減される。
【００３５】応力解放溝はプラグ領域３４で閉じるた
め、ウェハに対して、標準の方法で連続して予定通りの
加工作業を行うことができ、製造の初期工程において、
溝についての脆性や臨界性は全て取り除かれる。
め、ウェハに対して、標準の方法で連続して予定通りの
加工作業を行うことができ、製造の初期工程において、
溝についての脆性や臨界性は全て取り除かれる。
【００３６】図１４〜図１７は、表面の微細加工に適し
た本方法とは異なる実施の形態を示している。図１４に
示すように、初期ウェハ４０（これも例えば基板及び詳
細に図示しないエピタキシャル層を備えている）上に、
犠牲領域４１が形成され、そして例えば多結晶シリコン
から成る表面層４２が堆積される。
た本方法とは異なる実施の形態を示している。図１４に
示すように、初期ウェハ４０（これも例えば基板及び詳
細に図示しないエピタキシャル層を備えている）上に、
犠牲領域４１が形成され、そして例えば多結晶シリコン
から成る表面層４２が堆積される。
【００３７】その後、図１１及び図１２を参照に説明し
たのと同様に、表面層４２に応力解放溝４３（図１５）
が形成され、アニーリング処理を施して残留応力を取り
除き、そして応力解放溝４３にシール材料４４（図１
６）を充填する。その後、集積構成素子（図１７には、
単に概略的に示している）を形成する通常の製造工程が
実施され、こうして超小型機械的構造（突起した素子４
７で示されている）を規定することができる。
たのと同様に、表面層４２に応力解放溝４３（図１５）
が形成され、アニーリング処理を施して残留応力を取り
除き、そして応力解放溝４３にシール材料４４（図１
６）を充填する。その後、集積構成素子（図１７には、
単に概略的に示している）を形成する通常の製造工程が
実施され、こうして超小型機械的構造（突起した素子４
７で示されている）を規定することができる。
【００３８】上記とは別の方法として、アニーリング処
理により、形成した構成素子及び導電性領域の物理的及
び電気的特性が変化しない場合には、犠牲領域を形成す
る工程と、表面層を堆積する工程と、熱処理とを、基板
４０内及び基板４０上に電子構成素子を形成した後であ
って超小型構造体を規定する前に、実施することができ
る。
理により、形成した構成素子及び導電性領域の物理的及
び電気的特性が変化しない場合には、犠牲領域を形成す
る工程と、表面層を堆積する工程と、熱処理とを、基板
４０内及び基板４０上に電子構成素子を形成した後であ
って超小型構造体を規定する前に、実施することができ
る。
【００３９】最後に、上記で説明し図示され方法につい
ては、特許請求の範囲で定義する本発明の範囲内で、種
々の変更及び変形が可能であることは明らかである。特
に、本発明は、特定の層又は特定領域を形成する方法に
より生じる残留応力を取り除く必要のある、全てのタイ
プの超小型構造体に応用することができる。
ては、特許請求の範囲で定義する本発明の範囲内で、種
々の変更及び変形が可能であることは明らかである。特
に、本発明は、特定の層又は特定領域を形成する方法に
より生じる残留応力を取り除く必要のある、全てのタイ
プの超小型構造体に応用することができる。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、残留応力を除去し、あ
るいは少なくとも残留応力を相当に低減し得る超小型集
積構造体の製造方法を提供することができる。
るいは少なくとも残留応力を相当に低減し得る超小型集
積構造体の製造方法を提供することができる。
【図１】第１の公知の超小型集積構造の中間製造工程に
おける半導体材料のウェハの断面図である。
おける半導体材料のウェハの断面図である。
【図２】図１における半導体材料のウェハの断面図の平
面図である。
面図である。
【図３】第１の応力状態における公知の製造プロセスの
終了時の図２と同様な平面図である。
終了時の図２と同様な平面図である。
【図４】第２の応力状態における公知の製造プロセスの
終了時の図２と同様な平面図である。
終了時の図２と同様な平面図である。
【図５】第２の公知の超小型集積構造の中間製造工程に
おける半導体材料のウェハの断面図である。
おける半導体材料のウェハの断面図である。
【図６】応力状態の存在における公知の製造方法の終了
時の図５と同様な断面図である。
時の図５と同様な断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態による一つの製造工
程における半導体材料のウェハの断面図である。
程における半導体材料のウェハの断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態による次の製造工程
における半導体材料のウェハの断面図である。
における半導体材料のウェハの断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態によるその次の製造
工程における半導体材料のウェハの断面図である。
工程における半導体材料のウェハの断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態によるその次の製
造工程における半導体材料のウェハの断面図である。
造工程における半導体材料のウェハの断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態によるその次の製
造工程における半導体材料のウェハの断面図である。
造工程における半導体材料のウェハの断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態によるその次の製
造工程における半導体材料のウェハの断面図である。
造工程における半導体材料のウェハの断面図である。
【図１３】図１２におけるウェハの平面図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態による一つの製造
工程における半導体材料のウェハの断面図である。
工程における半導体材料のウェハの断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態による次の製造工
程における半導体材料のウェハの断面図である。
程における半導体材料のウェハの断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態によるその次の製
造工程における半導体材料のウェハの断面図である。
造工程における半導体材料のウェハの断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態によるその次の製
造工程における半導体材料のウェハの断面図である。
造工程における半導体材料のウェハの断面図である。
２０ 基板 ２１ 犠牲領域 ２５ 作動層 ２７ 単結晶領域 ２８ 半導体材料のウェハ ３１ 応力解放溝 ３３ 領域 ３４ シール材料 ３５ 構造画定溝 ３６ 電気機械的超小型構造体 ４０ 基板 ４２ 作動層 ４３ 応力解放溝 ４７ 電気機械的超小型構造体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベネデット・ヴィーニャ イタリア国、85010 ピエトラペルトサ、 ヴィア・エッセ・アンジェロ、37 (72)発明者 ピエトロ・モンタニーニ イタリア国、20077 メレグナンオ、ヴィ ア・ベルディ、９ (72)発明者 ローラ・カストルディ イタリア国、20081 アビビィアテグラッ ソ、ヴィアレ・カッタネオ、31 (72)発明者 マルコ・フェルレア イタリア国、28037 ドモドッソーラ、ヴ ィア・マッタレラ、19
Claims (15)
- 【請求項１】 基板（２０，４０）及び作動層（２５，
４２）を含む半導体材料のウェハ（２８）を形成する工
程と、前記作動層の領域において電気機械的超小型構造
体（３６，４７）を形成する工程とを有する電気機械的
超小型構造体を含む集積装置の製造方法において、電気
機械的超小型構造体を形成する前記工程の前に、応力解
放溝（３１，４３）を形成する工程と、前記作動層（２
５，４２）の前記領域（３３）を包囲する工程と、前記
領域（３３）を熱処理する工程とが実施されることを特
徴とする電気機械的超小型構造体を含む集積装置の製造
方法。 - 【請求項２】 前記応力解放溝（３１，４３）が前記作
動層（２５，４２）の深さ渡ってのびていることを特徴
とする請求項１に記載の電気機械的超小型構造体を含む
集積装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記熱処理工程の後、前記応力解放溝
（３１，４３）にシール材料（３４，４４）を充填する
工程が実施されることを特徴とする請求項１又は２に記
載の電気機械的超小型構造体を含む集積装置の製造方
法。 - 【請求項４】 前記シール材料が誘電体材料であること
を特徴とする請求項３に記載の電気機械的超小型構造体
を含む集積装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記シール材料がＢＰＳＧであることを
特徴とする請求項３又は４に記載の電気機械的超小型構
造体を含む集積装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記作動層がエピタキシャル層（２５）
であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に
記載の電気機械的超小型構造体を含む集積装置の製造方
法。 - 【請求項７】 ウェハ（２８）を形成する上記工程が、 前記基板（２０）上に犠牲領域（２１）を形成する工程
と、 擬似エピタキシャル層（２５）を成長する工程とを含
み、 前記擬似エピタキシャル層が、前記基板上に少なくとも
一の単結晶領域（２７）と、前記犠牲領域（２１）上に
一の多結晶領域（２６）とを備え、 熱処理工程の後で超小型構造体（３６）を形成する前記
工程前に、前記擬似エピタキシャル層（２５）の前記単
結晶領域（２７）に電子構成素子を形成する工程が実施
され、 また超小型構造体（３６）を形成する前記工程が、前記
多結晶領域（２６）の内側に構造画定溝（３５）を掘る
工程と、前記犠牲領域（２１）を除去する工程とを含む
ことを特徴とする請求項６に記載の電気機械的超小型構
造体を含む集積装置の製造方法。 - 【請求項８】 ウェハを形成する前記工程が、前記基板
（４０）上に前記作動層（４２）を堆積する工程を含む
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の
電気機械的超小型構造体を含む集積装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記作動層が、多結晶構造をもつ半導体
材料層であることを特徴とする請求項８に記載の電気機
械的超小型構造体を含む集積装置の製造方法。 - 【請求項１０】 基板（２０）と前記基板上に重畳した
作動層（２５）とを有し、前記作動層が集積電子構成素
子及び構造画定溝（３５）で包囲された電気機械的超小
型構造体（３６）を備え、前記構造画定溝（３５）を包
囲する応力解放溝（３１）を設けたことを特徴とする集
積装置。 - 【請求項１１】 前記応力解放溝（３１）がシール材料
（３４）で充填されていることを特徴とする請求項１０
に記載の集積装置。 - 【請求項１２】 前記応力解放溝（３１）が前記作動層
（２５）の深さに渡ってのびていることを特徴とする請
求項１１に記載の集積装置。 - 【請求項１３】 前記作動層がエピタキシャル層（２
５）であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれ
か一項に記載の集積装置。 - 【請求項１４】 前記シール材料が誘電体材料であるこ
とを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載
の集積装置。 - 【請求項１５】 前記シール材料がＢＰＳＧであること
を特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の
集積装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP99830068A EP1028466B1 (en) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | Method for manufacturing integrated devices including electromechanical microstructures, without residual stress |
| EP99830068.5 | 1999-02-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000233400A true JP2000233400A (ja) | 2000-08-29 |
| JP4535547B2 JP4535547B2 (ja) | 2010-09-01 |
Family
ID=8243271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000031704A Expired - Lifetime JP4535547B2 (ja) | 1999-02-09 | 2000-02-09 | 残留応力を伴わない電気機械的超小型構造体を含む集積装置及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6331444B1 (ja) |
| EP (1) | EP1028466B1 (ja) |
| JP (1) | JP4535547B2 (ja) |
| DE (1) | DE69932587D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007134453A (ja) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Sony Corp | マイクロマシン混載の電子回路装置、およびマイクロマシン混載の電子回路装置の製造方法 |
| JP2007210083A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Hitachi Ltd | Ｍｅｍｓ素子及びその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6586841B1 (en) * | 2000-02-23 | 2003-07-01 | Onix Microsystems, Inc. | Mechanical landing pad formed on the underside of a MEMS device |
| US7226825B2 (en) * | 2004-09-16 | 2007-06-05 | International Business Machines Corporation | Method of fabricating micro-chips |
| US8214007B2 (en) | 2006-11-01 | 2012-07-03 | Welch Allyn, Inc. | Body worn physiological sensor device having a disposable electrode module |
| RU2603518C2 (ru) | 2011-10-28 | 2016-11-27 | Конинклейке Филипс Н.В. | Предварительно сжатая ячейка емкостного микрообработанного преобразователя с напряженным слоем |
| US9734304B2 (en) | 2011-12-02 | 2017-08-15 | Lumiradx Uk Ltd | Versatile sensors with data fusion functionality |
| US9700222B2 (en) | 2011-12-02 | 2017-07-11 | Lumiradx Uk Ltd | Health-monitor patch |
| CN110838442B (zh) * | 2018-08-15 | 2023-09-01 | 东莞新科技术研究开发有限公司 | 一种半导体辅助元件的制作方法和半导体辅助元件 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61185973A (ja) * | 1985-02-13 | 1986-08-19 | Nec Corp | 半導体装置 |
| US5025346A (en) * | 1989-02-17 | 1991-06-18 | Regents Of The University Of California | Laterally driven resonant microstructures |
| US5798283A (en) * | 1995-09-06 | 1998-08-25 | Sandia Corporation | Method for integrating microelectromechanical devices with electronic circuitry |
| JP3372180B2 (ja) * | 1996-04-15 | 2003-01-27 | 松下電工株式会社 | 焦電型赤外線検知素子及び焦電型赤外線センサ |
| EP0822579B1 (en) * | 1996-07-31 | 2004-07-21 | STMicroelectronics S.r.l. | Intergrated microstructures and a method of fabricating thereof |
| DE19730715C1 (de) * | 1996-11-12 | 1998-11-26 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Relais |
| US5872045A (en) * | 1997-07-14 | 1999-02-16 | Industrial Technology Research Institute | Method for making an improved global planarization surface by using a gradient-doped polysilicon trench--fill in shallow trench isolation |
-
1999
- 1999-02-09 EP EP99830068A patent/EP1028466B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-09 DE DE69932587T patent/DE69932587D1/de not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-02-08 US US09/499,919 patent/US6331444B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-02-09 JP JP2000031704A patent/JP4535547B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| JP2007134453A (ja) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Sony Corp | マイクロマシン混載の電子回路装置、およびマイクロマシン混載の電子回路装置の製造方法 |
| JP2007210083A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Hitachi Ltd | Ｍｅｍｓ素子及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69932587D1 (de) | 2006-09-14 |
| EP1028466A1 (en) | 2000-08-16 |
| JP4535547B2 (ja) | 2010-09-01 |
| EP1028466B1 (en) | 2006-08-02 |
| US6331444B1 (en) | 2001-12-18 |
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