JP2003133427A - 正確な小型の半導体レゾネータを製造する方法 - Google Patents
正確な小型の半導体レゾネータを製造する方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/0072—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks of microelectro-mechanical resonators or networks
-
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- H03H9/2405—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive of microelectro-mechanical resonators
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- H03H9/2457—Clamped-free beam resonators
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- H03H3/0077—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks of microelectro-mechanical resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficients by tuning of resonance frequency
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体製造プロセスの一部として集積回路チ
ップに小型のレゾネータを集積化させる技術を提供す
る。 【解決手段】 水素シルセスキオキサン等のエッチング
の速い物質を等方的にエッチングすることによって凹所
内に片持ち梁型ビームを正確な長さに形成する。その凹
所は、初期的に、エッチングの遅い物質で充填されてい
る。該凹所の壁を画定する物質と相対的に該凹所を充填
する物質のエッチレートの選択性が片持ち梁型ビームの
自由端部の長さを正確に制御することを可能とさせる。
片持ち梁型ビームの共振周波数はレーザトリム調節によ
って狭い所定の範囲にチューニングさせることが可能で
ある。
ップに小型のレゾネータを集積化させる技術を提供す
る。 【解決手段】 水素シルセスキオキサン等のエッチング
の速い物質を等方的にエッチングすることによって凹所
内に片持ち梁型ビームを正確な長さに形成する。その凹
所は、初期的に、エッチングの遅い物質で充填されてい
る。該凹所の壁を画定する物質と相対的に該凹所を充填
する物質のエッチレートの選択性が片持ち梁型ビームの
自由端部の長さを正確に制御することを可能とさせる。
片持ち梁型ビームの共振周波数はレーザトリム調節によ
って狭い所定の範囲にチューニングさせることが可能で
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大略、半導体トラ
ンスデューサを製造する方法に関するものであって、更
に詳細には、半導体レゾネータ即ち共振器のミクロ機械
加工技術に関するものである。
ンスデューサを製造する方法に関するものであって、更
に詳細には、半導体レゾネータ即ち共振器のミクロ機械
加工技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】洗練された集積回路装置は、適切な動作
及び他の装置及びシステムとの同期した通信のために内
部タイミング回路を必要とする。一般的なタイミング技
術は、典型的にクォーツである外部の専用のピエゾ結晶
に応答するオシレータ回路を使用することである。水晶
を精密な寸法に切断することによって、それを励起させ
て精密な自然共振周波数で振動させることが可能であ
る。その結果得られる振動は集積回路チップ上に搭載さ
れているオシレータ回路へ入力させることが可能であ
る。従って、ＩＣチップは精密な動作周波数でその機能
を実施することが可能である。このような水晶レゾネー
タは非常に正確なものであるが、それらはＩＣチップ製
造とは別個に製造され且つ後の製造段階においてチップ
との組立を必要とする。
及び他の装置及びシステムとの同期した通信のために内
部タイミング回路を必要とする。一般的なタイミング技
術は、典型的にクォーツである外部の専用のピエゾ結晶
に応答するオシレータ回路を使用することである。水晶
を精密な寸法に切断することによって、それを励起させ
て精密な自然共振周波数で振動させることが可能であ
る。その結果得られる振動は集積回路チップ上に搭載さ
れているオシレータ回路へ入力させることが可能であ
る。従って、ＩＣチップは精密な動作周波数でその機能
を実施することが可能である。このような水晶レゾネー
タは非常に正確なものであるが、それらはＩＣチップ製
造とは別個に製造され且つ後の製造段階においてチップ
との組立を必要とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、同一の半導体製造プロセスの一部として集
積回路チップと小型のレゾネータとを集積化させること
を可能とする技術を提供することを目的とする。
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、同一の半導体製造プロセスの一部として集
積回路チップと小型のレゾネータとを集積化させること
を可能とする技術を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、導電性
物質からなるビームをキャビティ即ち凹所内に延在させ
且つ一端部を支持して形成する。該ビームの長さ及び質
量は製造期間中に正確に制御され、従ってその自然共振
周波数を高いトリランス即ち許容値に維持することが可
能である。この自然周波数はオンチップのオシレータ回
路及び関連するタイミング回路を駆動するために使用す
ることが可能であり、正確な同期動作及び外部通信を行
うことを可能とする。
物質からなるビームをキャビティ即ち凹所内に延在させ
且つ一端部を支持して形成する。該ビームの長さ及び質
量は製造期間中に正確に制御され、従ってその自然共振
周波数を高いトリランス即ち許容値に維持することが可
能である。この自然周波数はオンチップのオシレータ回
路及び関連するタイミング回路を駆動するために使用す
ることが可能であり、正確な同期動作及び外部通信を行
うことを可能とする。
【０００５】最も好適な形態においては、ポリシリコン
ビームをパターン形成して、高度に異なるエッチレート
を有する横方向に隣接した物質の上に位置させる。速い
エッチング物質を等方的エッチングを使用して該ビーム
の下側から除去する。該ビームはキャビティ即ち凹所内
において片持ち梁状となり、その一端部が遅いエッチン
グ物質によって支持される。次いで、該ビームをレーザ
を使用してトリム調節し制御した態様でその質量を減少
させ、それにより該ビームを狭い所定範囲内において自
然共振周波数に対して精密にチューニングさせる。
ビームをパターン形成して、高度に異なるエッチレート
を有する横方向に隣接した物質の上に位置させる。速い
エッチング物質を等方的エッチングを使用して該ビーム
の下側から除去する。該ビームはキャビティ即ち凹所内
において片持ち梁状となり、その一端部が遅いエッチン
グ物質によって支持される。次いで、該ビームをレーザ
を使用してトリム調節し制御した態様でその質量を減少
させ、それにより該ビームを狭い所定範囲内において自
然共振周波数に対して精密にチューニングさせる。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１及び２を参照すると、集積回
路装置の一部が示されており且つ大略参照番号１０で示
されている。装置１０は半導体基板１２の上に形成さ
れ、該基板は下側の基板部分（不図示）の上に成長させ
た上側のエピタキシャル層を包含することが可能であ
る。製造期間中に、大型の円形状のウエハ（不図示）の
上に複数個の正方形又は矩形状のチップを一体的に形成
する。製造後に、ウエハをチップから分離し且つ別個の
ＩＣ装置としてパッケージングする。本発明の好適実施
例に関する以下の説明はウエハ上の複数個のチップの各
々に対して適用される。
路装置の一部が示されており且つ大略参照番号１０で示
されている。装置１０は半導体基板１２の上に形成さ
れ、該基板は下側の基板部分（不図示）の上に成長させ
た上側のエピタキシャル層を包含することが可能であ
る。製造期間中に、大型の円形状のウエハ（不図示）の
上に複数個の正方形又は矩形状のチップを一体的に形成
する。製造後に、ウエハをチップから分離し且つ別個の
ＩＣ装置としてパッケージングする。本発明の好適実施
例に関する以下の説明はウエハ上の複数個のチップの各
々に対して適用される。
【０００７】図面に示していないチップの位置におい
て、装置の動作を同期させるためにタイミング信号を発
生するオシレータ回路を包含する機能的回路が形成され
る。これらの機能的回路は活性区域（不図示）内に形成
されるトランジスタによって画定される。該活性区域は
フィールド酸化物層として一般的に知られている厚い絶
縁層によって互いに分離されており、該フィールド酸化
物層の一部が図面中に示されており且つ参照番号１４で
示されている。
て、装置の動作を同期させるためにタイミング信号を発
生するオシレータ回路を包含する機能的回路が形成され
る。これらの機能的回路は活性区域（不図示）内に形成
されるトランジスタによって画定される。該活性区域は
フィールド酸化物層として一般的に知られている厚い絶
縁層によって互いに分離されており、該フィールド酸化
物層の一部が図面中に示されており且つ参照番号１４で
示されている。
【０００８】好適には窒化シリコンからなる誘電体層１
６がフィールド酸化物層１４の上側に位置している。導
体１８が窒化シリコン層１６の上側に位置している。導
体１８は、好適には、高度にドープされたポリシリコン
であって、それは数ミクロンの幅Ｗを有する長尺状のス
トリップを形成すべくパターン形成されている。導体１
８の上には誘電体層２０が設けられており、それは、好
適には、比較的緻密な付着された酸化物である。大略矩
形状のキャビティ即ち凹所２２が導体１８の一部の上方
で且つその側部に沿って窒化物層１６にまで到達して酸
化物層２０内に形成されている。片持ち梁型ビーム２４
は凹所２２において横方向に延在している。図２に示し
たように、ビーム２２は、好適には、下側に存在する導
体１８と同一の幅Ｗを有している。ビーム２４は、図１
に示したように、酸化物層２０の一部によって凹所２２
の片側において支持されている固定端部２６を有してい
る。ビーム２４は長尺状の自由端部２８を有しており、
それは約１５乃至２０ミクロンだけ凹所２２にわたって
延在している。
６がフィールド酸化物層１４の上側に位置している。導
体１８が窒化シリコン層１６の上側に位置している。導
体１８は、好適には、高度にドープされたポリシリコン
であって、それは数ミクロンの幅Ｗを有する長尺状のス
トリップを形成すべくパターン形成されている。導体１
８の上には誘電体層２０が設けられており、それは、好
適には、比較的緻密な付着された酸化物である。大略矩
形状のキャビティ即ち凹所２２が導体１８の一部の上方
で且つその側部に沿って窒化物層１６にまで到達して酸
化物層２０内に形成されている。片持ち梁型ビーム２４
は凹所２２において横方向に延在している。図２に示し
たように、ビーム２２は、好適には、下側に存在する導
体１８と同一の幅Ｗを有している。ビーム２４は、図１
に示したように、酸化物層２０の一部によって凹所２２
の片側において支持されている固定端部２６を有してい
る。ビーム２４は長尺状の自由端部２８を有しており、
それは約１５乃至２０ミクロンだけ凹所２２にわたって
延在している。
【０００９】ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）等のド
ープした酸化物層３２が酸化物層２０及びビーム２４の
固定端部２６の上側に存在している。層３２に対しては
その他の適宜の物質を使用することが可能である。金属
導体３４がＢＰＳＧ層３２の上側に形成されており、Ｂ
ＰＳＧ層３２はそれを貫通して開口を有しており、導体
３４の一部である金属コンタクト３６がビーム２４の固
定端部２６とコンタクト即ち接触することを可能として
いる。現在の半導体製造プロセスにおいて一般的である
ように、導体３４は、好適には、別個には示していない
が幾つかの金属層からなる複合体である。導体３４及び
ＢＰＳＧ層３２の上に上側誘電体層３８を形成し、ビー
ム２４の自由端部２８を露出された状態とする。
ープした酸化物層３２が酸化物層２０及びビーム２４の
固定端部２６の上側に存在している。層３２に対しては
その他の適宜の物質を使用することが可能である。金属
導体３４がＢＰＳＧ層３２の上側に形成されており、Ｂ
ＰＳＧ層３２はそれを貫通して開口を有しており、導体
３４の一部である金属コンタクト３６がビーム２４の固
定端部２６とコンタクト即ち接触することを可能として
いる。現在の半導体製造プロセスにおいて一般的である
ように、導体３４は、好適には、別個には示していない
が幾つかの金属層からなる複合体である。導体３４及び
ＢＰＳＧ層３２の上に上側誘電体層３８を形成し、ビー
ム２４の自由端部２８を露出された状態とする。
【００１０】励起されると、ビーム２４はその質量と寸
法とに依存する所定の周波数で共振する。その共振周波
数は、その質量を変更させるためにビーム２４の一部を
トリミングによって除去することにより幅狭の精密な範
囲内に設定するためにチューニングさせることが可能で
ある。好適には、このトリム調節動作はレーザを使用し
てビーム２４を貫通して孔４０をドリル加工することに
よって実施する。
法とに依存する所定の周波数で共振する。その共振周波
数は、その質量を変更させるためにビーム２４の一部を
トリミングによって除去することにより幅狭の精密な範
囲内に設定するためにチューニングさせることが可能で
ある。好適には、このトリム調節動作はレーザを使用し
てビーム２４を貫通して孔４０をドリル加工することに
よって実施する。
【００１１】動作について説明すると、ビーム２４は励
起を印加した後にその自然共振周波数で振動させられ
る。例えば、短い電圧パルスを導体３４を介してビーム
２４へ印加し、それを下側に存在する導体１８と相対的
に数ボルトだけ正とさせることが可能である。ビーム２
４は、その電圧差が存在する場合に、下側に存在する導
体１８に向かって下方へ吸引される。その電圧パルが除
去されると、該ビームはそのバイアスされていない位置
に向かって弾発的に戻り且つその位置をオーバーシュー
ト即ち通り過ぎる。この初期的な動作は、飛込者がプー
ル内に飛び込んだ後に飛び込み板の動作に非常に類似し
ている。然しながら、ビーム２４は極めて小さいもので
あるので、電圧パルスに応答するその運動は極めて小さ
く且つ非常に迅速である。電圧パルスを印加し且つ除去
した後に、ビーム２４は分単位で測定される期間の間非
常に高い一定の周波数において継続して振動を行う。ビ
ームの振動がその初期的な振幅の約半分に減衰すると、
更なる励起用のパルスを印加することが可能である。従
って、ビーム２４は無限に振動状態に維持することが可
能である。
起を印加した後にその自然共振周波数で振動させられ
る。例えば、短い電圧パルスを導体３４を介してビーム
２４へ印加し、それを下側に存在する導体１８と相対的
に数ボルトだけ正とさせることが可能である。ビーム２
４は、その電圧差が存在する場合に、下側に存在する導
体１８に向かって下方へ吸引される。その電圧パルが除
去されると、該ビームはそのバイアスされていない位置
に向かって弾発的に戻り且つその位置をオーバーシュー
ト即ち通り過ぎる。この初期的な動作は、飛込者がプー
ル内に飛び込んだ後に飛び込み板の動作に非常に類似し
ている。然しながら、ビーム２４は極めて小さいもので
あるので、電圧パルスに応答するその運動は極めて小さ
く且つ非常に迅速である。電圧パルスを印加し且つ除去
した後に、ビーム２４は分単位で測定される期間の間非
常に高い一定の周波数において継続して振動を行う。ビ
ームの振動がその初期的な振幅の約半分に減衰すると、
更なる励起用のパルスを印加することが可能である。従
って、ビーム２４は無限に振動状態に維持することが可
能である。
【００１２】ビーム２４とその下側に存在する導体１８
とはコンデンサを画定しており、その場合にコンデンサ
のプレートは非常に小さな距離Ｄであって、好適には約
２０００Åだけ分離されていることが理解される。従っ
て、ビーム２４の振動はそのコンデンサの容量の値にお
いて対応する振動を発生する。これらの容量における変
化は電気的に検知し且つ共通の基板１２上においてその
近くに形成されているオシレータ回路（不図示）を駆動
することが可能である。相次ぐ励起用パルスを印加する
代わりに、単一の初期的なパルスを印加した後にビーム
２４を一定の振幅においてその振動状態に維持するため
にフィードバック回路を使用することが可能である。
とはコンデンサを画定しており、その場合にコンデンサ
のプレートは非常に小さな距離Ｄであって、好適には約
２０００Åだけ分離されていることが理解される。従っ
て、ビーム２４の振動はそのコンデンサの容量の値にお
いて対応する振動を発生する。これらの容量における変
化は電気的に検知し且つ共通の基板１２上においてその
近くに形成されているオシレータ回路（不図示）を駆動
することが可能である。相次ぐ励起用パルスを印加する
代わりに、単一の初期的なパルスを印加した後にビーム
２４を一定の振幅においてその振動状態に維持するため
にフィードバック回路を使用することが可能である。
【００１３】図３及び４を参照して、上述した構成を製
造する好適な方法について説明する。特に図３を参照す
ると、基板１２の選択した部分の上に酸化物を成長させ
ることによって厚いフィールド酸化物層１４を形成す
る。従来のホトリソグラフィ技術を使用してパターン形
成されている窒化物層（不図示）によって基板の活性区
域において酸化物が成長されることを禁止する。本発明
のビームレゾネータは完全にフィールド酸化物層１４の
上側に形成されるものとして示してあるが、それは、別
法として、下側に存在する基板の活性区域部分の上側に
位置することが可能である。
造する好適な方法について説明する。特に図３を参照す
ると、基板１２の選択した部分の上に酸化物を成長させ
ることによって厚いフィールド酸化物層１４を形成す
る。従来のホトリソグラフィ技術を使用してパターン形
成されている窒化物層（不図示）によって基板の活性区
域において酸化物が成長されることを禁止する。本発明
のビームレゾネータは完全にフィールド酸化物層１４の
上側に形成されるものとして示してあるが、それは、別
法として、下側に存在する基板の活性区域部分の上側に
位置することが可能である。
【００１４】フィールド酸化物層１４の上に化学的蒸着
（ＣＶＤ）によって薄い窒化シリコン層１６を付着形成
させる。次いで、窒化物層１６の上にＣＶＤによってド
ープしたポリシリコン層を付着形成する。このポリシリ
コン層はホトリソグラフィによってパターン形成されて
導体１８を画定する。次いで、本装置の上にＣＶＤによ
って緻密な酸化物層２０を付着形成する。酸化物層２０
上においてホトレジストマスク（不図示）をパターン形
成してウインドウを残存させ、それを介してエッチング
により一時的なキャビティ即ち凹所２２′を形成する。
この凹所２２′はポリシリコン導体１８へ向かって下方
に延在しており且つその側部に沿って窒化物層１６へ延
在している（最終的な永久的な凹所２２が図２において
表われるのと同様な態様）。エッチングに続いて、ホト
レジストマスクを除去し図３の構造に到達する。
（ＣＶＤ）によって薄い窒化シリコン層１６を付着形成
させる。次いで、窒化物層１６の上にＣＶＤによってド
ープしたポリシリコン層を付着形成する。このポリシリ
コン層はホトリソグラフィによってパターン形成されて
導体１８を画定する。次いで、本装置の上にＣＶＤによ
って緻密な酸化物層２０を付着形成する。酸化物層２０
上においてホトレジストマスク（不図示）をパターン形
成してウインドウを残存させ、それを介してエッチング
により一時的なキャビティ即ち凹所２２′を形成する。
この凹所２２′はポリシリコン導体１８へ向かって下方
に延在しており且つその側部に沿って窒化物層１６へ延
在している（最終的な永久的な凹所２２が図２において
表われるのと同様な態様）。エッチングに続いて、ホト
レジストマスクを除去し図３の構造に到達する。
【００１５】図４を参照すると、一時的な凹所２２′を
水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）又は酸化物層２０の
エッチレートよりも少なくとも１０倍速いレートでエッ
チングするその他の適宜の絶縁性物質等の速いエッチン
グ物質４２で充填する。次いで、本装置の上に第二のド
ープしたポリシリコン層を付着形成し、且つ従来のホト
リソグラフィ技術を使用してパターン形成してビーム２
４を与え、それは、部分的に、酸化物層２０の上側に存
在しており且つ部分的にＨＳＱ物質４２の上側に存在し
ている。次いで、本装置の上にＢＰＳＧ層３２を付着形
成し、且つそれを貫通して導体２４に到達する開口を刻
設し、該開口内に金属コンタクト３６をその後に形成す
ることを可能とさせる。パターン形成した金属層の付着
形成によってコンタクトが形成され且つ導体３４を画定
する。次いで、本装置の上に上側誘電体層３８を付着形
成して図４に示した構造に到達する。
水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）又は酸化物層２０の
エッチレートよりも少なくとも１０倍速いレートでエッ
チングするその他の適宜の絶縁性物質等の速いエッチン
グ物質４２で充填する。次いで、本装置の上に第二のド
ープしたポリシリコン層を付着形成し、且つ従来のホト
リソグラフィ技術を使用してパターン形成してビーム２
４を与え、それは、部分的に、酸化物層２０の上側に存
在しており且つ部分的にＨＳＱ物質４２の上側に存在し
ている。次いで、本装置の上にＢＰＳＧ層３２を付着形
成し、且つそれを貫通して導体２４に到達する開口を刻
設し、該開口内に金属コンタクト３６をその後に形成す
ることを可能とさせる。パターン形成した金属層の付着
形成によってコンタクトが形成され且つ導体３４を画定
する。次いで、本装置の上に上側誘電体層３８を付着形
成して図４に示した構造に到達する。
【００１６】再度図１及び２を参照すると、ホトレジス
トパターン（不図示）を使用してエッチングすることに
より上側誘電体層３８を貫通して第一開口４４を刻設す
る。そのエッチングを継続して行い、第一開口４４の下
側に整合された第二開口４６をＢＰＳＧ層３２内に設け
る。次いで、ビーム２４を貫通して孔４０をドリル加工
する。このことは、ビーム２４において順番に幾つかの
孔をドリル加工する自動化したレーザステッパーを使用
して行われ且つ同一のウエハ上のその他のＩＣチップの
その他ビーム（不図示）に対してドリル加工プロセスを
繰返し行う。種々のＩＣチップの各ビームにおける孔４
０の数は同一であり且つプロトタイプ動作期間中に実施
されるテストによって決定される。従って、生産を行う
場合には、各動作における各ビームに対して同一の態様
でレーザドリル加工動作が繰返し行われるようにプログ
ラムすることが可能である。
トパターン（不図示）を使用してエッチングすることに
より上側誘電体層３８を貫通して第一開口４４を刻設す
る。そのエッチングを継続して行い、第一開口４４の下
側に整合された第二開口４６をＢＰＳＧ層３２内に設け
る。次いで、ビーム２４を貫通して孔４０をドリル加工
する。このことは、ビーム２４において順番に幾つかの
孔をドリル加工する自動化したレーザステッパーを使用
して行われ且つ同一のウエハ上のその他のＩＣチップの
その他ビーム（不図示）に対してドリル加工プロセスを
繰返し行う。種々のＩＣチップの各ビームにおける孔４
０の数は同一であり且つプロトタイプ動作期間中に実施
されるテストによって決定される。従って、生産を行う
場合には、各動作における各ビームに対して同一の態様
でレーザドリル加工動作が繰返し行われるようにプログ
ラムすることが可能である。
【００１７】最後に、ウエハを等方的エッチに露呈さ
せ、そのエッチは、好適には、干渉弗化水素（ＨＦ）酸
の浴内において行う。ＨＦ酸が緻密な付着形成された酸
化物２０をエッチするよりも２０乃至３０倍より速くＨ
ＳＱをエッチする。従って、ＨＳＱ物質４２（図４）は
非常に迅速に完全にエッチング除去される。酸化物層２
０はそのエッチレートと相対的に短い時間の間ＨＦ酸に
露呈され、従って酸化物層２０はこの段階において殆ど
除去されることはない。従って、酸化物層２０における
最終的な永久的凹所２２（図１及び２）の寸法は元の一
時的な凹所２２′（図３）の寸法よりも著しく幅広なも
のではない。ＨＳＱが酸化物よりも一層速くエッチされ
るというエッチレートの高い選択性がビーム２４の自由
端部２８の長さを精密に制御することを可能としてい
る。上述したようにレーザドリル加工を使用してビーム
２４の質量をトリム調節することによって、高度に正確
な共振周波数を有するビームを製造することが可能であ
る。その結果得られるＩＣ装置は、別個の水晶レゾネー
タを使用することなしに信頼性のある同期動作を得るた
めにそのタイミング回路をこの周波数に基づくものとさ
せることが可能である。
せ、そのエッチは、好適には、干渉弗化水素（ＨＦ）酸
の浴内において行う。ＨＦ酸が緻密な付着形成された酸
化物２０をエッチするよりも２０乃至３０倍より速くＨ
ＳＱをエッチする。従って、ＨＳＱ物質４２（図４）は
非常に迅速に完全にエッチング除去される。酸化物層２
０はそのエッチレートと相対的に短い時間の間ＨＦ酸に
露呈され、従って酸化物層２０はこの段階において殆ど
除去されることはない。従って、酸化物層２０における
最終的な永久的凹所２２（図１及び２）の寸法は元の一
時的な凹所２２′（図３）の寸法よりも著しく幅広なも
のではない。ＨＳＱが酸化物よりも一層速くエッチされ
るというエッチレートの高い選択性がビーム２４の自由
端部２８の長さを精密に制御することを可能としてい
る。上述したようにレーザドリル加工を使用してビーム
２４の質量をトリム調節することによって、高度に正確
な共振周波数を有するビームを製造することが可能であ
る。その結果得られるＩＣ装置は、別個の水晶レゾネー
タを使用することなしに信頼性のある同期動作を得るた
めにそのタイミング回路をこの周波数に基づくものとさ
せることが可能である。
【００１８】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図１】 本発明に基づいて構成された片持ち梁型ビー
ムの長手中心軸に沿って取った概略断面図。
ムの長手中心軸に沿って取った概略断面図。
【図２】 図１の２−２線に沿って取ったその長さに沿
っての中間点においてのビームの長手中心軸に垂直な面
において取られた概略断面図。
っての中間点においてのビームの長手中心軸に垂直な面
において取られた概略断面図。
【図３】 図１における面と同一の面に沿って取ったも
のであるが本発明に基づく製造プロセスにおける速い段
階における状態を示した概略断面図。
のであるが本発明に基づく製造プロセスにおける速い段
階における状態を示した概略断面図。
【図４】 図１における面と同一の面に沿って取ったも
のであるが本発明に基づく製造プロセスにおける速い段
階における状態を示した概略断面図。
のであるが本発明に基づく製造プロセスにおける速い段
階における状態を示した概略断面図。
１０ 集積回路装置
１２ 半導体基板
１４ フィールド酸化物層
１６ 誘電体層
１８ 導体
２０ 誘電体層
２２ キャビティ（凹所）
２４ ビーム
２６ 固定端部
２８ 自由端部
３２ ドープした酸化物層
３４ 金属導体
３６ 金属コンタクト
３８ 上側誘電体層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ダニエル エイ． トーマス
アメリカ合衆国， テキサス 75248，
ダラス， フォールカーク ドライブ
16312
Ｆターム(参考） 5F038 AZ10 CD05 CD14 DF01 EZ20
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体レゾネータを製造する方法におい
て、 半導体基板を用意し、 前記基板の上に支持されて第一誘電体層を形成し、 前記第一誘電体層の上に第一導体を形成し、 前記第一導体の上に第二誘電体層を付着形成し、 前記第一導体の上で前記第二誘電体層内に一時的な凹所
を開口し、 前記一時的凹所を前記第二誘電体層のエッチレートより
も少なくとも１０倍速いエッチレートによって特性付け
される絶縁性物質で充填し、 前記第二誘電体層の上に部分的に且つ前記絶縁性物質の
上に部分的に第二導体を形成し、 前記第二誘電体層をエッチングするレートよりも少なく
とも１０倍速いレートで前記絶縁性物質をエッチングす
る酸で前記絶縁性物質及び前記第二誘電体層を等方的に
エッチングし、前記エッチングを前記第二導体下側から
前記絶縁性物質が完全に除去されるまで継続させて前記
第二誘電体層内に画定される永久的な凹所を形成し、 前記第二導体が正確な長さ寸法だけ前記永久的な凹所に
わたって前記第二誘電体層から片持ち梁構成の長尺状の
自由端を有している、ことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１において、前記絶縁性物質が水
素シルセスキオキサンを有していることを特徴とする方
法。 - 【請求項３】 請求項２において、前記第二誘電体層が
緻密な付着酸化物を有していることを特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項２において、前記第一及び第二導
体がドープしたポリシリコンを有していることを特徴と
する方法。 - 【請求項５】 請求項１において、更に、質量を減少さ
せるために前記第二導体の片持ち梁型自由端を貫通して
少なくとも１つの孔をレーザドリル加工するステップを
有しており、その際に、共振周波数が所定の周波数範囲
内にトリム調節されることを特徴とする方法。 - 【請求項６】 半導体レゾネータを製造する方法におい
て、 半導体基板の上に第一物質からなる薄い層を形成し、 前記薄い層を貫通して一時的な凹所をエッチングし、 前記第一物質のエッチレートよりも少なくとも２０倍速
いエッチレートを有している第二物質で前記一時的凹所
を充填し、 部分的に前記薄い層の上にあり且つ部分的に前記第二物
質の上にある長尺状の導電性ビームを形成し、 前記第一物質をエッチングするよりも少なくとも２０倍
速く前記第二物質をエッチングする酸でエッチングする
ことによって前記第二物質を除去して前記導電性ビーム
の一部の下側に永久的な凹所を形成し、 前記ビームが前記第一物質の薄い層によって支持されて
いる一部と所定の長さだけ前記永久的な凹所にわたって
片持ち梁状に延在する一部とを有している、ことを特徴
とする方法。 - 【請求項７】 請求項６において、前記第二物質が水素
シルセスキオキサンを有していることを特徴とする方
法。 - 【請求項８】 請求項７において、前記第一物質が緻密
な付着酸化物を有していることを特徴とする方法。 - 【請求項９】 請求項７において、前記長尺状の導電性
ビームがドープしたポリシリコンを有していることを特
徴とする方法。 - 【請求項１０】 請求項６において、更に、質量を減少
させるために前記ビームの片持ち梁型部分を貫通して少
なくとも１個の孔をレーザドリル加工するステップを有
しており、その場合に、その共振周波数が所定の周波数
範囲内にトリム調節されることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/870259 | 2001-05-30 | ||
| US09/870,259 US6448103B1 (en) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | Method for making an accurate miniature semiconductor resonator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003133427A true JP2003133427A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=25355039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002156788A Pending JP2003133427A (ja) | 2001-05-30 | 2002-05-30 | 正確な小型の半導体レゾネータを製造する方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6448103B1 (ja) |
| EP (1) | EP1263134A2 (ja) |
| JP (1) | JP2003133427A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007533186A (ja) * | 2004-04-06 | 2007-11-15 | セイコーエプソン株式会社 | マイクロフラップ型ナノ・マイクロ機械素子、及びその製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4007115B2 (ja) * | 2002-08-09 | 2007-11-14 | ソニー株式会社 | マイクロマシンおよびその製造方法 |
| US6835589B2 (en) * | 2002-11-14 | 2004-12-28 | International Business Machines Corporation | Three-dimensional integrated CMOS-MEMS device and process for making the same |
| US20070128758A1 (en) * | 2005-12-01 | 2007-06-07 | Keisuke Tanaka | Semiconductor device and method for fabricating the same |
| FR2942681B1 (fr) * | 2009-02-27 | 2011-05-13 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif resonant micrometrique ou nanometrique a transistors |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5090254A (en) | 1990-04-11 | 1992-02-25 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Polysilicon resonating beam transducers |
| WO1992022820A2 (en) * | 1991-06-12 | 1992-12-23 | Harris Corporation | Semiconductor accelerometer and method of its manufacture |
| US5473944A (en) * | 1994-08-18 | 1995-12-12 | Kulite Semi Conductor Products, Inc. | Seam pressure sensor employing dielectically isolated resonant beams and related method of manufacture |
| US6021675A (en) | 1995-06-07 | 2000-02-08 | Ssi Technologies, Inc. | Resonating structure and method for forming the resonating structure |
| CA2176052A1 (en) | 1995-06-07 | 1996-12-08 | James D. Seefeldt | Transducer having a resonating silicon beam and method for forming same |
| US5963788A (en) * | 1995-09-06 | 1999-10-05 | Sandia Corporation | Method for integrating microelectromechanical devices with electronic circuitry |
| US5721162A (en) * | 1995-11-03 | 1998-02-24 | Delco Electronics Corporation | All-silicon monolithic motion sensor with integrated conditioning circuit |
| US6028343A (en) | 1997-10-24 | 2000-02-22 | Stmicroelectronics, Inc. | Integrated released beam sensor for sensing acceleration and associated methods |
| US5917226A (en) | 1997-10-24 | 1999-06-29 | Stmicroelectronics, Inc. | Integrated released beam, thermo-mechanical sensor for sensing temperature variations and associated methods |
| US6058778A (en) | 1997-10-24 | 2000-05-09 | Stmicroelectronics, Inc. | Integrated sensor having plurality of released beams for sensing acceleration |
| US6124765A (en) | 1997-10-24 | 2000-09-26 | Stmicroelectronics, Inc. | Integrated released beam oscillator and associated methods |
| US6040611A (en) * | 1998-09-10 | 2000-03-21 | Hughes Electonics Corporation | Microelectromechanical device |
| US6054745A (en) * | 1999-01-04 | 2000-04-25 | International Business Machines Corporation | Nonvolatile memory cell using microelectromechanical device |
-
2001
- 2001-05-30 US US09/870,259 patent/US6448103B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-05-22 EP EP02253603A patent/EP1263134A2/en not_active Withdrawn
- 2002-05-30 JP JP2002156788A patent/JP2003133427A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007533186A (ja) * | 2004-04-06 | 2007-11-15 | セイコーエプソン株式会社 | マイクロフラップ型ナノ・マイクロ機械素子、及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6448103B1 (en) | 2002-09-10 |
| EP1263134A2 (en) | 2002-12-04 |
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