JP2001504994A - マイクロメカニカル機能素子の製造方法 - Google Patents
マイクロメカニカル機能素子の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
ポリシリコンから成る機能素子（４）上にＬＰＣＶＤ（低圧化学気相成長）法により酸化物又は窒化物から成る保護層（６）として５ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに析出するマイクロメカニカルデバイスの製造方法。
Description
【発明の詳細な説明】
マイクロメカニカル機能素子の製造方法
本発明はマイクロメカニカルデバイスで使用されるマイクロメカニカル機能層
中のイントリンシックストレス（内因性応力）の制御方法に関する。
例えばダイヤフラム又はブリッジ構造のようなマイクロメカニカルデバイスの
ための機能素子がその構造化により形成されるマイクロメカニカル機能層は圧力
ストレス、即ち内因性の加圧応力を免れなければならない。この層中の圧力スト
レスは機能素子中に屈曲部を形成させることになり、即ち当該構造は平坦ではな
くなる。ポリシリコン構造中、即ち多結晶シリコンフィルム中に内因性の加圧応
力が形成される原因は、ポリシリコンに接する高ドープ材からの高温工程時のド
ーパントの拡散に見られる。
本発明の課題はポリシリコンから成るマイクロメカニカル機能素子をその層内
に加圧応力が形成されるのを回避して製造する方法を提供することにある。
この課題は本発明の請求項１の特徴部に記載の方法により解決される。実施態
様は従属請求項から明らかである。
本発明方法では機能素子用に備えられたポリシリコン層内へのドーパントの拡
散は、ポリシリコン層の表面上にＬＰＣＶＤ（低圧化学気相成長）法で薄い保護
層を施すことにより回避される。この保護層の材料及びその厚さは、阻止すべき
ドーパントの拡散距離が適用される温度で保護層の厚さよりも短くなるように選
択される。従って完全にドーパントが遮断層を通って拡散しポリシリコン層に達
することは阻止される。このドーパントの拡散距離は存在する温度に依存する。
拡散距離はＬ＝（Ｄ・ｔ）-1/2である。拡散定数（拡散係数）Ｄは温度に依存す
る。拡散距離は温度が高くなるにつれて大きくなる。従って形成すべきデバイス
の熱負荷が高くなれば保護層又は遮断層は相応して厚く施されなければならない
。
本方法を基板上に施されたダイアフラム上に保護層を施す前と施した後とを示
す図１及び２に基づき説明する。
図１は例として基板１上の補助層２を示し、その内部に空洞３がポリシリコン
から成るダイヤフラム層４の下に設けらている。空洞３をエッチング除去するた
めにダイヤフラム層４内にエッチング孔５が形成されている。ダイヤフラム層４
は通常容量測定用に導電性にドープされたポリシリコンから成る。次いでこのダ
イヤフラム層上に通常の処理工程で閉塞層又はパッシベーション層が施されるが
、材料はＢＰＳＧ（ホウ素リンケイ酸ガラス）が有利である。この材料は高温で
行われる次の処理工程でホウ素及びリンがＢＰＳＧからダイヤフラム層のポリシ
リコン内に拡散するように高ドープされる。これがダイヤフラム内の圧力ストレ
スを高める作用をする。ポリシリコン内へのドーパントの拡散は空洞３の側のダ
イヤフラムの下側からも行われる。即ちＢＰＳＧを施す際にこの材料から一部が
エッチング孔５を通ってダイヤフラム４の下側、即ち空洞に面する表面にも達す
る。同様の難点は他のドープ材料、特にドープ半導体材料を使用した場合に生じ
、それらがポリシリコン上に析出される。
本発明方法はＬＰＣＶＤ法により上からポリシリコンの構造化機能素子上に析
出される層が、そのフリーエッチングされた下側にも堆積しそこに同様に十分な
保護層を形成するという認識に基づくものである。即ちＬＰＣＶＤ法の使用によ
り基板に面しているフリーエッチングされたポリシリコン構造の下側にも薄い保
護層による完全な被覆を設けることが可能となる。保護層の材料としては例えば
窒化物、シリコン上に形成されたマイクロメカニカルデバイスの場合は特に窒化
シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）が考えられる。酸化シリコンをＬＰＣＶＤ法により保護層
として析出することも可能である。保護層６は図２に示されているようにダイヤ
フラム４の全露出表面に析出される。従って下側からもダイヤフラムの上側に堆
積するドープ材料の拡散に対して保護される。この窒化物層は例えば５ｎｍ〜５
０ｎｍの厚さに析出される。この層はできるだけ薄く析出すると有利であるが、
しかし少なくとも目的とする遮断作用が十分に存在するような厚さに析出する。
従って有利な層厚は約１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。約２０ｎｍの厚さの窒
化物層でヒ素、リン及びホウ素のようなドーパントの拡散は十分に阻止すること
ができる。ポリシリコン層が露出するマイクロメカニカル素子、例えばカプセル
化された加速度センサの可動質量の被覆として使用される場合、この可動性素子
も析出された保護層により覆われる。従って本発明方法を使用した場合析出され
た保護層がマイクロメカニカルデバイスの全露出ポリシリコン部分を下側からも
上側からも覆うことが保証され、それによりその後に析出されるドープ材から成
る層からの拡散に対し完全な保護が行われる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １． ポリシリコンから成る機能素子上にＬＰＣＶＤ（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒ ｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ＝低圧化学気相成長 ）法により酸化物又は窒化物から成る層を保護層として５ｎｍ〜５０ｎｍの厚さ に析出するマイクロメカニカルデバイスの製造方法。 ２． 予め層状の構造を有する機能素子を形成し、両側で少なくとも部分的にフ リーエッチングし、 機能素子の表面の露出部分を全て覆うように保護層の析出を行う 請求項１記載の方法。 ３． 窒化シリコンから成る保護層を１０ｎｍ〜２０ｎｍの厚さに析出する請求 項１又は２記載の方法。 ４． 保護層（６）の析出後ドープ材を施し、 ドーパントがこの材料から機能素子に拡散するのを持続的に阻止するために保 護層の厚さを十分に厚く選択する 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法。 ５． 機能素子を圧力センサのダイヤフラムとして設け、 ダイヤフラムを補助層上に施し、 この補助層をダイヤフラム内に形成されたエッチング孔を介して空洞が形成さ れるようにダイヤフラムの下を除去し、及び 保護層の析出がダイヤフラム内のエッチング孔を通して空洞に面するダイヤフ ラムの側面にも行われるように外側に対し空洞が閉鎖される前に保護層を析出す る 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の方法。
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