JP2004519335A - 硼素ドープ珪素マイクロマシンド構造における曲率を減少させる方法 - Google Patents
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Abstract
低減された面外曲率を有する硼素ドープされた珪素(36)の層が開示される。この層は、頂部(38)及び底部(40)の表面付近に硼素の実質的に等しい濃度を有する。対向する濃度が実質的に等しいので、層(36)上の圧縮応力は実質的に釣り合っており、それにより、低減された面外曲率を有する層(36)がもたらされる。
Description
【0001】
発明の分野
本発明は、一般に半導体製造およびマイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)に関する。より具体的には、本発明は、硼素ドープ珪素層の曲率を減少させる方法に関する。
【0002】
発明の背景
マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)は、しばしば、はり、スラブ、コームおよびフィンガーなどのマイクロマシンド構造を利用する。これらの構造は、内部応力およびドーピング勾配による曲率を示し得る。曲率は、アクセレロメーターおよびジャイロスコープなどの慣性センサーにおける有意なエラー源になり得る。多くの所望の構造が、現行のプロセスを用いて達成することが困難もしくは不可能であるという平面度設計判定基準を有する。特に、硼素で重ドープされた珪素層は、懸垂構造に用いられたときに有意な曲率を有し得る。
【0003】
前記構造は、しばしば珪素ウェファー基体でスタートして製造される。ついで、硼素ドープ珪素エピタキシャル層を珪素ウェファー基体上で成長させ、続いて所望の形状にパターン化する。下でさらに記載されるように、硼素を後の加工でエッチストップとして用いて、薄い硼素ドープエピタキシャル層のみを残して珪素基体を簡単に除去することができる。
【0004】
硼素ドープエピタキシャル層と珪素基体との間の界面で、硼素は、エピタキシャル層から出て珪素基体中に拡散する傾向がある。このことは、エピタキシャル層からいくらかの硼素を減らし、珪素基体の硼素を濃厚にする。したがって、エピタキシャル層は、しばしば界面近くで減少した硼素濃度を有するが、これをときどき「硼素テール」と呼ぶ。
【0005】
硼素ドープ珪素エピタキシャル層を所望の厚さに成長させた後、もしくは加工のある後の時点で、珪素基体を、しばしば硼素選択性であるエッチング剤を用いて除去する。特に、エッチング剤は、珪素基体をエッチングするが、硼素ドープ珪素エピタキシャル層はエッチングしない。1つのそのようなエッチング剤は、エチレンジアミン、ピロカテコールおよび水(EDP)の溶液である。エッチング剤は、典型的に珪素を速い速度である高レベルの硼素濃度までエッチングし、その時点でエッチング速度は有意に遅くなる。この高硼素濃度レベルを、エッチストップレベルと称する。
【0006】
硼素テールを有するエピタキシャル層表面近くの硼素濃度は、エッチストップレベルよりも低くてもよく、エッチングに合理的な速度でエピタキシャル層表面のいくらかを除去させ、初期表面の下の硼素濃度のエッチストップレベルで停止する。はりなど、結果として得られる硼素ドープ構造は、したがって2つの表面、すなわち、硼素テールを有する珪素側表面およびいずれかの表面から離れたはりのバルクにおける濃度と実質的に等しい硼素表面層濃度を有する空気側表面、を有する。したがって、これら対向表面は、異なる硼素表面層濃度を有する。
【0007】
硼素は珪素における置換格子部位を占領し、硼素は珪素のそれよりもおおよそ25%小さいPaulingの共有半径を有する。サイズ差は、硼素ドープ層を未ドープもしくは低ドープ層に比較して収縮させる。このサイズ差は、初期引張応力を導き、高硼素濃度は高引張応力を導き、低硼素濃度は低引張応力を導く。基体からの剥離後、テールにおける低硼素濃度は、高硼素濃度を有する空気側層における引張応力よりも比較的低い引張応力をもたらす。引張応力は、酸化および高温度でのアニーリングなど、さらなるプロセス工程後の圧縮応力に転移できる。正確なメカニズムにもかかわらず、珪素における不同な表面層硼素濃度は、平面度が所望される構造のカッピングもしくは面外の曲げおよび曲率を導き得る構造中のこれらの層により、不同な応力適用を導き得る。
【0008】
したがって、所望されるものは、硼素ドープ珪素中の硼素の不同な表面層濃度を減少させて実質的に平らもしくは平面の硼素ドープ珪素マイクロ構造を製造するための方法である。
【0009】
発明の概要
本発明は、層表面のそれぞれの近くの硼素の実質的にバランスの取れたドーピングプロフィールを与えることにより、減少させた面外曲率を有する比較的平面の硼素ドープ珪素層を形成する方法を提供する。硼素ドープ珪素エピタキシャル層を、初めに珪素基体上で成長させ、珪素基体の近くの硼素をエピタキシャル層から珪素基体中に拡散させる。先行技術におけるように、これはエピタキシャル層および珪素基体間の界面の近くの硼素濃度を減らす。しかし、本発明の第一の実施態様において、第二エピタキシャル層を第一硼素ドープ珪素エピタキシャル層上に成長させる。第二エピタキシャル層は、好ましくは第一成長エピタキシャル層における硼素濃度よりも低い硼素濃度を有する。したがって、第一硼素ドープエピタキシャル層中の硼素は、珪素基体と第二エピタキシャル層の両方に拡散する傾向がある。これは、第一エピタキシャル層の両方の表面で実質的に類似の「硼素テール」を創造する。硼素選択性エッチングを用いて珪素基体と第二エピタキシャル層の両方を除去することができる。残りの第一エピタキシャル層は頂部表面と底部表面の両方で実質的に類似の「硼素テール」を有するので、圧縮応力は、比較的平面の層を残して実質的にバランスが取れている。
【0010】
適宜の材料を用いて第一硼素ドープエピタキシャル層の頂部表面の近くの硼素濃度を減らすことができると企図される。例えば、珪素ベース第二エピタキシャル層を成長させるよりも、酸化物層を用いてもよいことが企図される。好ましくは、硼素が酸化物層に偏析され、硼素の表面珪素層を減らすように、酸化物層を選ぶ。1つの適切な酸化物は、エピタキシャル層で珪素の酸化を通して生成できる酸化珪素である。
【0011】
珪素基体に珪素ドープ第一エピタキシャル層を成長させるよりも、珪素ウェファーの頂部表面を、例えば、拡散、イオン注入もしくは他の適宜の方法により直接硼素でドープさせてもよいことが企図される。ついで、第二エピタキシャル層を珪素ウェファーの頂部表面に直接成長させてもよい。前述のように、硼素は基体と第二エピタキシャル層の両方に拡散して、重ドープされた珪素層の両側に実質的に同類の「硼素テール」を残す傾向があるかもしれない。ついで、硼素選択性エッチングを用いて、低硼素ドープ珪素基体と第二エピタキシャル層の両方を除去できる。
【0012】
層の曲率を減少させるために重硼素ドープ層のいずれかの側に実質的に類似の「硼素テール」を形成する代わりに、本発明は、1つの表面の近くの硼素テールを有する層を与え、ついで、硼素テールを実質的に除去することも企図する。この実施態様において、第一硼素ドープ珪素エピタキシャル層を珪素基体上に成長させてもよい。代替的に、かつ前述のように、硼素を珪素基体の頂部表面に直接与えてもよい。いずれの場合も、硼素は珪素基体に拡散する傾向があり、それにより硼素テールを創造する。珪素基体を、珪素基体および硼素テールの少なくとも一部が第一エッチング速度で除去されるように、第一期間で第一エッチング剤を用いてエッチングすることができる。ついで、珪素基体を、硼素テールのより多くが第二エッチング速度で除去されるように、第二期間で第二エッチング剤を用いてさらにエッチングすることができる。第二エッチング剤は、第一エッチング剤と同じものでも、あるいは硼素による抑制が少ない異なるエッチング剤でもあり得る。
【0013】
関連する方法において、第二エッチング剤がドライエッチング(RIE)などの非硼素選択性エッチング剤であることが企図される。この実施態様において、硼素選択性である第一エッチング剤を用いて、珪素基体と硼素テールの少なくとも一部とをエッチストップレベルまで除去することができる。ついで、非硼素選択性エッチング剤を用いて残りの硼素テールもしくはその一部を除去する。非硼素選択性エッチングも重硼素ドープ層の対向側表面から材料のいくらかをエッチングしてもよい。
【0014】
別の方法は、重硼素ドープ層を有する比較的平面のウェファーを与えることを企図する。この実例的実施態様において、第一重硼素ドープエピタキシャル層を珪素ウェファーの頂部表面に成長させ、それに第二非ドープ(もしくは軽ドープ)エピタキシャル層が続く。硼素ドープ層における引張応力のために、ウェファーは有意な曲率(カッピング)を示す。さらなるプロセスと両立できるようにウェファーの曲率を減少させるために、別の重ドープエピタキシャル層をウェファーの頂部表面に成長させる。多くの場合、ウェファーの底側からの硼素ドープ珪素エピタキシャル層のエピタキシャル成長の間、薄い硼素ドープ層もウェファーの前側に成長させる。ついで、ドライエッチング(非硼素選択性エッチング)を用いて、構造の頂部表面の重ドープエピタキシャル層、および多分、その下の非ドープ(もしくは軽ドープ)エピタキシャル層の一部を除去する。ついで、硼素選択性エッチングを用いて、構造の頂部表面の非ドープ(もしくは軽ドープ)層の残りの部分を除去する。これは、重硼素ドープ層がウェファーの頂部表面および底部表面の両方に残るので、比較的平面のウェファーを生じ得る。頂部重硼素ドープ層の頂部表面が汚染をほとんど有さず、欠陥がごくわずかしかなく、それにより、はり、スラブ、コームおよびフィンガーなどの所望のマイクロマシンド構造を形成するための理想的な層を与えることも見出された。
【0015】
発明の詳細な記述
MEMSマイクロ構造などの構造を創造するために用いられる層の形成は、しばしば単結晶珪素基体上の硼素ドープ珪素エピタキシャル層の成長を含む。後の加工で硼素をエッチストップ剤として用いて珪素基体を容易に除去し、薄い硼素ドープエピタキシャル層のみを残して最終マイクロ構造を得る。硼素ドープエピタキシャル層は、典型的に「空気側」と「珪素基体側」とを有する。硼素濃度は、層中心から空気側表面まで比較的一定にとどまることができる。しかし、珪素基体側で、硼素のいくらかが硼素ドープ珪素エピタキシャル層から出て珪素基体層中に拡散すると、硼素濃度が減少する。この硼素濃度における減少は、「硼素テール」として既知である。
【0016】
図1は、珪素基体側に向かって低下する硼素原子濃度を有する硼素テールを示す、硼素原子濃度対硼素ドープ珪素エピタキシャル層への深さのグラフ20である。X軸は、28で表示される空気側表面から30で表示される珪素基体側表面まで、層の深さに相当する。プロットには、22における不変硼素濃度領域、24における肩領域、26で表示されるエッチストップレベルへの落下、および領域27で表示されるエッチストップレベルのさらに下の落下が含まれる。1つの方法において、1cm3につき約1.5x1020硼素原子の一定の硼素濃度が、不変硼素濃度領域で与えられる。
【0017】
EDPなどの硼素選択性エッチングを用いるとき、珪素基体表面は領域27同様エッチングされるが、エッチストップレベル26近くでエッチングは停止してエピタキシャル層の残りを実質的に手をつけないでおき、かつ硼素ドープ珪素層を形成する。エッチングはエッチストップレベルで完全には停止しないかもしれないが、かなり遅くてもよい。あるエッチング剤では、エッチストップレベルは1cm3につき約7〜9x1019硼素原子で生じる。このレベル以上で、エッチング速度は、EDPなどいくつかのエッチング剤については1〜2オーダーマグニチュード落ちる。
【0018】
硼素ドープ構造の曲率を減少させる第一の方法には、エピタキシャル層の空気側を第一エピタキシャル層よりも有意に低い硼素濃度を有する第二エピタキシャル硼素ドープ珪素層に封入することが含まれる。第一硼素ドープエピタキシャル層の所望の厚さへの成長後、成長プロセスを低もしくは無硼素濃度を有する珪素の層の成長とともに継続できる。硼素濃度は、好ましくは用いられるエッチング剤のエッチストップレベルよりも少なくとも1オーダーマグニチュード低い。1つの実施態様において、第二エピタキシャル層は非常に薄く、約2〜10ミクロンである。
【0019】
第二エピタキシャル層の所望の厚さが達成された後、成長を停止することができる。1つの実施態様において、ウェファーを、第一エピタキシャル層の成長時間とほぼ同じ期間同じ温度で保持する。第二硼素テールを第二エピタキシャル層に向かってこのように形成できる。ウェファーを、第一エピタキシャル層の両側の低硼素濃度珪素層が除去されるように、エッチング剤中でエッチングできる。1つの実施態様において、EDPがエッチング剤として用いられ、エッチングは約9x1019cm−3の硼素濃度で停止して、珪素基体側における硼素テールに類似の硼素テールを有するウェファーの空気側を残す。所望なら、結果として得られるウェファーを磨いて表面荒さを除去してもよいが、それは硼素ドーピングにより誘導される高応力の結果として珪素に形成される転位線と関連づけられる。
【0020】
図2A−2Dは、両方の表面の近くの硼素テールを有する硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する第一の方法の模式図を含み、方法は、第一高濃度硼素ドープ珪素エピタキシャル層上の第二低濃度硼素ドープ珪素エピタキシャル層の成長を含む。図2Aで始めると、珪素ウェファー30が基体として与えられ、それは後にエッチングを通して除去される。珪素ウェファー30は、第一表面32および第二表面34を有する。図2Bに示されるように、硼素ドープ珪素の第一エピタキシャル層36を、第一表面32で珪素ウェファー30上に成長させる。第一エピタキシャル層36の成長は、第一エピタキシャル層36と珪素ウェファー30との間に界面42を形成する。硼素は、界面42の近くの第一エピタキシャル層36から出て、第一エピタキシャル層36から珪素ウェファー30中に拡散する傾向がある。第一エピタキシャル層36は、珪素側表面40と空気側表面38との間に延びる。
【0021】
図2Cは、第一硼素ドープエピタキシャル層36上での第二硼素ドープ珪素エピタキシャル層44の成長を含むプロセスにおける別の工程を図解する。第二エピタキシャル層44は、第一エピタキシャル層36よりも低い(もしくは無)硼素濃度を有し、2つのエピタキシャル層の間で第二界面50を形成する。第二エピタキシャル層における低硼素濃度のために、硼素は第一エピタキシャル層36から第二エピタキシャル層44中に拡散する傾向がある。第一エピタキシャル層36からの硼素の外部拡散は、空気側38近くで第二硼素テールを創造する。この第二硼素テールは、好ましくは珪素側40近くで形成される硼素テールに類似し、最後に第一エピタキシャル層36の両方の表面でエピタキシャル層の容積に比例する応力勾配の類似表面領域を創造する。
【0022】
図2Dは、例えば、EDPなど、硼素選択性エッチング剤でエッチングした後の第一エピタキシャル層36を説明する。珪素ウェファー30および第二エピタキシャル層44の両方が除去され、珪素側40と空気側38の両方で減少硼素濃度の表面領域を有する第一エピタキシャル層36を残す。
【0023】
図3A〜3Dを参照すると、図2A〜2Dに関して討議した第一の方法を、より詳細に図解している。図3A〜3Dは、それぞれ図2A〜2Dに対応し、識別する必要のない同じ照合数字の多くを含む。図3Bは、波形断面ハッチングで表示されるように、珪素ウェファー30と第一エピタキシャル層36との間の界面42の形成を図解し、第一エピタキシャル層36における硼素減少領域41および珪素基体30における硼素濃厚層43が含まれる。矢印48は、第一エピタキシャル層36におけるエッチストップ位置に相当する物理的ロケーションを表示する。
【0024】
図3Cは、第二エピタキシャル層44と第一エピタキシャル層36との間の第二界面領域50の形成を図解し、第一エピタキシャル層36から第二低硼素濃度エピタキシャル層44への硼素の外部拡散により形成される硼素減少領域54および硼素濃厚領域52を含む。矢印56は、界面50の近くの第一エピタキシャル層36の表面上のエッチストップ位置に相当する物理的ロケーションを表示する。
【0025】
図3Dは、エッチング後の第一硼素ドープエピタキシャル層36を図解し、珪素ウェファー30および第二エピタキシャル層44の損失をもたらす。エッチングは、また矢印48および56で表示されるエッチストップ位置までの第一エピタキシャル層の部分的損失ももたらす。図3Dに見られるように、第一エピタキシャル層36は、41および54の両方の表面近くで硼素テールを有する。硼素テール領域は、好ましくは類似の硼素濃度プロフィール、および対向引張応力の効果を相殺する作用をするそれぞれの表面に加えられる引張応力の類似の貢献を有する。
【0026】
図4は、硼素ドープエピタキシャル層の両方の表面の近くの硼素テールを図解する図3Cの3つの層の横断面図である。硼素濃度59のプロットが断面図に付加されている。複合層には、第二エピタキシャル層44に隣接する第一エピタキシャル層36に隣接する珪素ウェファー30が含まれる。第一硼素テール41を珪素層30の近くで見てもよく、第二硼素テール54を第二エピタキシャル層44の近くで見てもよい。硼素選択性エッチング剤は、かくて層の各表面のエッチストップロケーションまで第一エピタキシャル層36にエッチングする。図5は、硼素ドープエピタキシャル層の両方の表面の近くの硼素テール41および54を図解するエッチング後の図3Dの硼素ドープエピタキシャル層36の横断面図である。
【0027】
本発明による別の方法は、硼素テールを減少もしくは削減するために長期間硼素テールをエッチングすることを含む。約7〜9x1019cm−3の硼素濃度で、EDP(EPW)、水酸化カリウム(KOH)およびテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)などのいくつかのエッチング溶液における硼素ドープ珪素層のエッチング速度は、変化する程度に低下する。例えば、EDPは2オーダーマグニチュード衰退するが、TMAHのエッチング速度は約5倍(about a factor of five)衰退する。異なるエッチング剤における硼素テールをエッチングする実例的時間を下記表1に挙げる。
【0028】
【表1】
【0029】
EDP、KOHもしくはTMAHにおけるエクステンディッドエッチング剤を用いることにより、硼素テールを減少でき、これは硼素ドープ構造の曲率を減少する。この方法において、エピタキシャル層を、高硼素選択性を有するEDPもしくは他のエッチング溶液中でエッチストップ限界までエッチングできる。試料を、約30分〜数時間など、より長い期間同じエッチング溶液中に保持できる。曲率が許容限界内に持って来られるまで、このエッチングを継続できる。代替的に、試料を、硼素ドーピングに低選択性を有する第二エッチング溶液、例えば、TMAHに、約30分間など第二期間移してもよい。この第二エッチングは、硼素テールを含む珪素層を除去できる。ウェファーの曲率を選択された時間間隔で測定して、プロセスをそれに応じて調整することが企図される。
【0030】
図6A−6Dは、減少もしくは削減した硼素テールを有する硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する第二方法を図解し、方法は、硼素テールを含む硼素ドープ珪素エピタキシャル層の増大させたエッチングを含む。第二方法の図解は、省略してあるが推測できる図2A〜2Dに類似の図を必要としない。図6A〜6Dは、各層の一部のみを示し、図3A〜3Dにフォーマットにおいて類似する。図6Aは珪素基体層30を図解し、図6Bはエピタキシャル層70の成長後の珪素基体層を図解して、その間の界面42を定める。硼素減少テール領域を、内部テール領域78および外部テール領域80を含む界面42近くで見てもよく、内部テール領域78はエピタキシャル層のバルクよりも低いが外部テール領域80よりも高い硼素濃度を有する。硼素は、前述のように、珪素基体層30における硼素濃厚領域43に拡散する。エピタキシャル層70の最終寸法は、矢印で表示される。第一エッチングの限界は74で表示され、第二エッチングの限界は72で表示され、かつエピタキシャル層の空気側表面の最終寸法は76で表示される。
【0031】
図6Cは、硼素選択性エッチング剤を用いる第一エッチング工程の結果を図解する。この第一エッチング工程は、1つの実施態様において通常の条件下で実施される。第一エッチング工程は、珪素基体およびエピタキシャル層を、エッチング速度が有意に遅くなるレベルまで、しばしば外部表面での速度の1もしくは2オーダーマグニチュード下まで硼素濃度が増大する第一エッチストップ点までエッチングする。かくて、第一エッチング工程は、エピタキシャル層70の一部を72で表示される点まで、硼素テールを通して部分的にエッチングする。
【0032】
第一エッチング工程後、第二エッチング工程を実施してもよい。1つの実施態様において、第二エッチング工程は、第一エッチング工程の継続であり、第二エッチング工程は通常よりも長い期間実施される。1つの実施態様において、第一エッチング工程を、EDPなどの溶媒中約115℃の温度で約500分間実施して珪素ウェファー30を除去するが、それは1つの実施態様において約500ミクロンの厚さを有し得る。ついで、第二エッチング工程を、EDPなどの溶媒中約115℃の温度で約90分間実施してもよい。高硼素濃度での低下エッチング速度のために、硼素テールの高硼素濃度領域のエッチングを実施するために、第二期間をもっと長くしてもよい。
【0033】
別の実施態様において、第二エッチング工程は、KOHもしくはTMAHなどの第一エッチング剤とは異なるエッチング剤中で実施される。第二エッチング工程を、硼素テールがさらにエッチングされ、エピタキシャル層の曲率を減少するまで、継続できる。図6Dは、層の珪素側で非常に減少した硼素テールを有する第二エッチング工程後のエピタキシャル層70を図解する。
【0034】
図7は、硼素ドープエピタキシャル層の珪素基体側表面の近くの硼素テール、ならびに初期エッチストップレベル81および延長エッチストップレベル83を図解する図6Bの2つの層の横断面図である。硼素濃度のプロット82がエピタキシャル層の上に付加され、第一エッチング度は74で表示され、第二エッチング度もしくは延長エッチング度は72で表示される。図7の検査からわかるように、第一エッチング工程はエピタキシャル層70の一番外の層をエッチングし、第二エッチング工程はエピタキシャル層の一番外の層をさらにエッチングする。1つの実施態様において、第二エッチング工程は硼素テールを完全には除去しないが、厚さを有意に減少させ、それにより硼素テールの貢献する勾配応力を有意に減少させる。いくつかの実施態様において、特に、硼素選択性の低いエッチング剤を利用する実施態様において、エピタキシャル層の対向空気側のいくらかもいくぶん除去される。
【0035】
図8A−8Dは、頂部表面と底部表面の両方の近くの硼素テールを有する硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する別の方法を図解する。方法は、図3A〜3Dに示されるような珪素エピタキシャル層よりも、硼素ドープ珪素エピタキシャル層上に酸化物層の成長を含む。この方法は、図3A〜3Dに関して記載される方法に、両方とも第二層への拡散によりエピタキシャル層からいくらかの硼素を引き出すために硼素ドープ珪素層上に第二層を形成することを含む点で類似する。硼素の外部拡散は、エピタキシャル層の第二表面上での第二硼素テール形成を起こし、エピタキシャル層からの硼素の珪素層への拡散により生じる第一硼素テールの効果に反作用する。
【0036】
酸化物層を形成するとき、硼素は酸化物層に偏析する傾向がある。硼素は酸化物層に偏析する一方、珪素層中に拡散し続けるようである。かくて、酸化物層における硼素の偏析係数を珪素基体層における硼素の拡散速度よりも高く有することが、しばしば有利である。比較的バランスの取れた一対の硼素テールを達成しようとする試みは、かくて酸化物層形成における材料、厚さ、時間および温度の選択から恩恵を得てもよい。1つの実施態様において、湿潤酸化物の約0.5ミクロン厚さの珪素酸化物層が約1000℃で成長する。
【0037】
図8Bは、波形断面ハッチングで表示されるように、珪素ウェファー130と第一エピタキシャル層136との間の界面142の形成を図解し、第一エピタキシャル層136における硼素減少領域141および珪素基体130における硼素濃厚層143が含まれる。矢印148は、第一エピタキシャル層136におけるエッチストップ位置に相当する物理的ロケーションを表示する。
【0038】
図8Cは、第二酸化物層144と第一エピタキシャル層136との間の第二界面領域150の形成を図解し、第一エピタキシャル層136から第二酸化物層144への硼素の偏析により形成される硼素減少領域154および硼素濃厚領域152が含まれる。矢印156は、界面150の近くの第一エピタキシャル層136の表面上のエッチストップ位置に相当する物理的ロケーションを表示する。
【0039】
図8Dは、エッチング後の第一硼素ドープエピタキシャル層136を図解し、珪素ウェファー130および第二酸化物層144の損失をもたらす。エッチングは、また矢印148および156で表示されるエッチストップ位置までの第一エピタキシャル層の部分的損失ももたらす。図8Dに見られるように、第一エピタキシャル層136は、141および156で表示される両方の表面で硼素テールを有する。硼素テール領域は、好ましくは類似の硼素濃度およびそれぞれの表面に加えられる応力勾配に対して類似の貢献を有し、対向応力プロフィールの効果を相殺する傾向がある。いくつかの実施態様において、結果として得られる最終硼素ドープエピタキシャル層における硼素濃度は、図5で図解されるものに類似する。
【0040】
図9A〜9Dを参照すると、硼素ドープ珪素エピタキシャル層における面外曲率を減少させる別の方法が図解されている。方法は、硼素テールを有する表面およびテールを有さない表面を含む硼素ドープ珪素エピタキシャル層の両表面のドライエッチングを含む。図6A〜6Cに図解される方法は、図9A〜9Cに図解される方法にいくぶん類似し得る。1つの実施態様において、ウェファーを初めにEDP中でエッチストップレベルまでエッチングし、ついでリンスして乾燥させる。ついで、ウェファーをドライエッチング(リアクティブイオンエッチなどの)中に入れ、約1ミクロン以下の珪素を全構造から除去する。
【0041】
図9Aは珪素基体層130を図解し、図9Bはエピタキシャル層170の成長後の珪素基体層を図解して、その間の界面142を定める。硼素減少テール領域を、内部テール領域178および外部テール領域180を含む界面142近くで見てもよく、内部テール領域178はエピタキシャル層のバルクよりも低いが外部テール領域180よりも高い硼素濃度を有する。硼素は、前述のように、珪素基体層130における硼素濃厚領域143に拡散する。エピタキシャル層170の最終寸法は、矢印で表示される。第一エッチングの限界は174で表示され、第二エッチングの限界は172で表示され、かつエピタキシャル層の空気側表面の最終寸法は176で表示される。
【0042】
図9Cは、硼素選択性エッチング剤を用いる第一エッチング工程の結果を図解する。この第一エッチング工程は、1つの実施態様において通常の条件下で実施され得る。第一エッチング工程は、珪素基体およびエピタキシャル層を、エッチング速度が有意に遅くなるレベルまで、しばしば外部表面での速度の1もしくは2オーダーマグニチュード下まで硼素濃度が増大する第一エッチストップ点までエッチングする。第一エッチング工程は、エピタキシャル層170を174で表示される点まで、硼素テールを通して部分的にエッチングする。図9Cの検査からわかるように、176で表示される最終寸法は、エピタキシャル層170の空気側表面下に配置される。
【0043】
図9Dは、硼素テール領域172のより多くもしくは全部を除去するためのドライエッチングの結果を図解する。ドライエッチングは、リアクティブイオンエッチなどの非硼素選択性でもよい。かくて、ドライエッチング工程を用いて、エピタキシャル層の頂部表面および底部表面の両方から材料を除去することができる。図9Dにより表示されるように、硼素テール172は有意にもしくは全体的に除去される。
【0044】
図10を参照すると、マイクロ構造デバイス200が示されている。マイクロ構造200は、本体202および頂部表面206と底部表面208とを有する片持ばり204を取り込むMEMSデバイスなどのマイクロ構造デバイスを表す。1つの実施態様において、マイクロ構造200は、アクセレロメーターの一部を形成する。片持ばり204は別に形成され、後に継目もしくは界面210に沿って本体202に取り付けられる。代替的に、はり204を本体202と一体形成してもよい。
【0045】
はり204は、好ましくは平らで、ごくわずかな面外曲率を有する。アクセレロメーターおよび他のマイクロデバイスは、非常に平らな表面を有する平面構造から恩恵を得ることができ、かつ/またはデバイスの他の部分に対して中心に置かれる末端を必要とし得る。本発明を用いて、非常に少ない面外曲率を有するそのような構成部品を与え、それによりそのようなマイクロデバイスの性能を向上させることができる。
【0046】
図11A−11Eは、高硼素ドープ頂部層の頂部表面に低欠陥密度を有する実質的に平面のウェファーを創造する方法の模式図である。図11Aで始めると、珪素ウェファー250が基体として与えられる。珪素ウェファー250は、第一表面252および第二表面254を有する。図11Bに示されるように、硼素ドープ珪素の第一エピタキシャル層256を、珪素ウェファー250の第一表面252上に成長させ、第二非ドープ(もしくは軽ドープ)エピタキシャル層258が続く。硼素ドープエピタキシャル層256により生じる増大した引張応力のために、珪素ウェファー250は平面からはずれたカッピングを始め得る。
【0047】
ウェファー250の面外曲率を低下させるために、別の重ドープエピタキシャル層をウェファーの底部表面に成長させる。いくつかの場合、ウェファーの底側での硼素ドープエピタキシャル珪素層の成長は、図11Cにおいて260および262で示されるように、珪素ウェファーの頂部側でも硼素ドープ珪素層の薄層の寄生的堆積をもたらす。ついで、図11Dに示されるように、ドライエッチング(非硼素選択性エッチング)を用いて、構造の頂部表面の重ドープエピタキシャル層260、および多分、非ドープ(もしくは軽ドープ)エピタキシャル層258の一部を除去する。最後に、図11Eに示されるように、硼素選択性エッチング(EDP)を用いて、図11Dの非ドープ(もしくは軽ドープ)層258の残りの部分を除去する。結果として得られる構造は、ウェファーの頂部表面および底部表面の両方上の重硼素ドープ層256および262を含み、それはウェファー250の面外曲率を減少してもよい。頂部重硼素ドープ層256の頂部表面は汚染がほとんどなく、欠陥がごくわずかしかなく、それにより、はり、スラブ、コームおよびフィンガーなどの所望のマイクロマシンド構造を形成するための理想的な層を与えることも見出された。
【0048】
前記実施態様のすべてにおいて、第一高ドープエピタキシャル層を、珪素ウェファーの頂部表面を直接ドープすることに代えてもよい。すなわち、硼素を珪素ウェファーの頂部表面中に、拡散、イオン注入もしくは他の適宜の方法により直接与えて、高硼素ドープ層を生成してもよい。残りの工程を実質的に変えないでよい。
【0049】
本書類により網羅される本発明の多くの利点を、前記記載で述べた。しかしながら、この開示は多くの点で例示にすぎないことが理解される。本発明の範囲を越えることなく、特に、形状、寸法および部品の配置事項において、変化を詳細に行ってもよい。もちろん、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲が表現される言語で定義される。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、珪素基体側に向かって低下する硼素原子濃度を有する硼素テールを示す、硼素原子濃度対硼素ドープ珪素層への深さのグラフである。
【図2】
図2A−2Dは、頂部表面と底部表面の両方の近くの硼素テールを有する比較的平面の硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する方法の模式図であり、方法は、第一硼素ドープ珪素エピタキシャル層上の第二低硼素ドープ珪素エピタキシャル層の成長を含む。
【図3】
図3A−3Dは、図2A−2Dの方法のより詳細な模式図である。
【図4】
図4は、硼素ドープエピタキシャル層の頂部表面と底部表面の両方の近くの硼素テールを図解する図3Cの3つの層の横断面図である。
【図5】
図5は、硼素ドープエピタキシャル層の頂部表面と底部表面の両方の近くの硼素テールを図解する図3Dの硼素ドープエピタキシャル層の横断面図である。
【図6】
図6A−6Dは、減少もしくは削減した硼素テールを有する比較的平面の硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する方法の模式図であり、方法は、硼素テールの領域で硼素ドープ珪素エピタキシャル層の増大させたエッチングを含む。
【図7】
図7は、硼素ドープエピタキシャル層の珪素基体側表面の近くの硼素テール、ならびに初期エッチストップレベルおよび延長エッチストップレベルを図解する図6Bの2つの層の横断面図である。
【図8】
図8A−8Dは、頂部表面と底部表面の両方の近くの硼素テールを有する硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する方法の模式図であり、方法は、硼素ドープ珪素エピタキシャル層上の酸化物層の成長を含む。
【図9】
図9A−9Dは、減少もしくは削減した硼素テールを有する硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する方法の模式図であり、方法は、硼素テールを有する側を含む硼素ドープ珪素エピタキシャル層の両側のドライエッチングを含む。
【図10】
図10は、硼素ドープ珪素エピタキシャル層から形成される非曲線平面的片持ばりを有するマイクロ構造の模式横断面図である。
【図11】
図11A−11Eは、高硼素ドープ頂部層の頂部表面に低欠陥密度を有する実質的に平面のウェファーを創造する方法の模式図である。
発明の分野
本発明は、一般に半導体製造およびマイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)に関する。より具体的には、本発明は、硼素ドープ珪素層の曲率を減少させる方法に関する。
【0002】
発明の背景
マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)は、しばしば、はり、スラブ、コームおよびフィンガーなどのマイクロマシンド構造を利用する。これらの構造は、内部応力およびドーピング勾配による曲率を示し得る。曲率は、アクセレロメーターおよびジャイロスコープなどの慣性センサーにおける有意なエラー源になり得る。多くの所望の構造が、現行のプロセスを用いて達成することが困難もしくは不可能であるという平面度設計判定基準を有する。特に、硼素で重ドープされた珪素層は、懸垂構造に用いられたときに有意な曲率を有し得る。
【0003】
前記構造は、しばしば珪素ウェファー基体でスタートして製造される。ついで、硼素ドープ珪素エピタキシャル層を珪素ウェファー基体上で成長させ、続いて所望の形状にパターン化する。下でさらに記載されるように、硼素を後の加工でエッチストップとして用いて、薄い硼素ドープエピタキシャル層のみを残して珪素基体を簡単に除去することができる。
【0004】
硼素ドープエピタキシャル層と珪素基体との間の界面で、硼素は、エピタキシャル層から出て珪素基体中に拡散する傾向がある。このことは、エピタキシャル層からいくらかの硼素を減らし、珪素基体の硼素を濃厚にする。したがって、エピタキシャル層は、しばしば界面近くで減少した硼素濃度を有するが、これをときどき「硼素テール」と呼ぶ。
【0005】
硼素ドープ珪素エピタキシャル層を所望の厚さに成長させた後、もしくは加工のある後の時点で、珪素基体を、しばしば硼素選択性であるエッチング剤を用いて除去する。特に、エッチング剤は、珪素基体をエッチングするが、硼素ドープ珪素エピタキシャル層はエッチングしない。1つのそのようなエッチング剤は、エチレンジアミン、ピロカテコールおよび水(EDP)の溶液である。エッチング剤は、典型的に珪素を速い速度である高レベルの硼素濃度までエッチングし、その時点でエッチング速度は有意に遅くなる。この高硼素濃度レベルを、エッチストップレベルと称する。
【0006】
硼素テールを有するエピタキシャル層表面近くの硼素濃度は、エッチストップレベルよりも低くてもよく、エッチングに合理的な速度でエピタキシャル層表面のいくらかを除去させ、初期表面の下の硼素濃度のエッチストップレベルで停止する。はりなど、結果として得られる硼素ドープ構造は、したがって2つの表面、すなわち、硼素テールを有する珪素側表面およびいずれかの表面から離れたはりのバルクにおける濃度と実質的に等しい硼素表面層濃度を有する空気側表面、を有する。したがって、これら対向表面は、異なる硼素表面層濃度を有する。
【0007】
硼素は珪素における置換格子部位を占領し、硼素は珪素のそれよりもおおよそ25%小さいPaulingの共有半径を有する。サイズ差は、硼素ドープ層を未ドープもしくは低ドープ層に比較して収縮させる。このサイズ差は、初期引張応力を導き、高硼素濃度は高引張応力を導き、低硼素濃度は低引張応力を導く。基体からの剥離後、テールにおける低硼素濃度は、高硼素濃度を有する空気側層における引張応力よりも比較的低い引張応力をもたらす。引張応力は、酸化および高温度でのアニーリングなど、さらなるプロセス工程後の圧縮応力に転移できる。正確なメカニズムにもかかわらず、珪素における不同な表面層硼素濃度は、平面度が所望される構造のカッピングもしくは面外の曲げおよび曲率を導き得る構造中のこれらの層により、不同な応力適用を導き得る。
【0008】
したがって、所望されるものは、硼素ドープ珪素中の硼素の不同な表面層濃度を減少させて実質的に平らもしくは平面の硼素ドープ珪素マイクロ構造を製造するための方法である。
【0009】
発明の概要
本発明は、層表面のそれぞれの近くの硼素の実質的にバランスの取れたドーピングプロフィールを与えることにより、減少させた面外曲率を有する比較的平面の硼素ドープ珪素層を形成する方法を提供する。硼素ドープ珪素エピタキシャル層を、初めに珪素基体上で成長させ、珪素基体の近くの硼素をエピタキシャル層から珪素基体中に拡散させる。先行技術におけるように、これはエピタキシャル層および珪素基体間の界面の近くの硼素濃度を減らす。しかし、本発明の第一の実施態様において、第二エピタキシャル層を第一硼素ドープ珪素エピタキシャル層上に成長させる。第二エピタキシャル層は、好ましくは第一成長エピタキシャル層における硼素濃度よりも低い硼素濃度を有する。したがって、第一硼素ドープエピタキシャル層中の硼素は、珪素基体と第二エピタキシャル層の両方に拡散する傾向がある。これは、第一エピタキシャル層の両方の表面で実質的に類似の「硼素テール」を創造する。硼素選択性エッチングを用いて珪素基体と第二エピタキシャル層の両方を除去することができる。残りの第一エピタキシャル層は頂部表面と底部表面の両方で実質的に類似の「硼素テール」を有するので、圧縮応力は、比較的平面の層を残して実質的にバランスが取れている。
【0010】
適宜の材料を用いて第一硼素ドープエピタキシャル層の頂部表面の近くの硼素濃度を減らすことができると企図される。例えば、珪素ベース第二エピタキシャル層を成長させるよりも、酸化物層を用いてもよいことが企図される。好ましくは、硼素が酸化物層に偏析され、硼素の表面珪素層を減らすように、酸化物層を選ぶ。1つの適切な酸化物は、エピタキシャル層で珪素の酸化を通して生成できる酸化珪素である。
【0011】
珪素基体に珪素ドープ第一エピタキシャル層を成長させるよりも、珪素ウェファーの頂部表面を、例えば、拡散、イオン注入もしくは他の適宜の方法により直接硼素でドープさせてもよいことが企図される。ついで、第二エピタキシャル層を珪素ウェファーの頂部表面に直接成長させてもよい。前述のように、硼素は基体と第二エピタキシャル層の両方に拡散して、重ドープされた珪素層の両側に実質的に同類の「硼素テール」を残す傾向があるかもしれない。ついで、硼素選択性エッチングを用いて、低硼素ドープ珪素基体と第二エピタキシャル層の両方を除去できる。
【0012】
層の曲率を減少させるために重硼素ドープ層のいずれかの側に実質的に類似の「硼素テール」を形成する代わりに、本発明は、1つの表面の近くの硼素テールを有する層を与え、ついで、硼素テールを実質的に除去することも企図する。この実施態様において、第一硼素ドープ珪素エピタキシャル層を珪素基体上に成長させてもよい。代替的に、かつ前述のように、硼素を珪素基体の頂部表面に直接与えてもよい。いずれの場合も、硼素は珪素基体に拡散する傾向があり、それにより硼素テールを創造する。珪素基体を、珪素基体および硼素テールの少なくとも一部が第一エッチング速度で除去されるように、第一期間で第一エッチング剤を用いてエッチングすることができる。ついで、珪素基体を、硼素テールのより多くが第二エッチング速度で除去されるように、第二期間で第二エッチング剤を用いてさらにエッチングすることができる。第二エッチング剤は、第一エッチング剤と同じものでも、あるいは硼素による抑制が少ない異なるエッチング剤でもあり得る。
【0013】
関連する方法において、第二エッチング剤がドライエッチング(RIE)などの非硼素選択性エッチング剤であることが企図される。この実施態様において、硼素選択性である第一エッチング剤を用いて、珪素基体と硼素テールの少なくとも一部とをエッチストップレベルまで除去することができる。ついで、非硼素選択性エッチング剤を用いて残りの硼素テールもしくはその一部を除去する。非硼素選択性エッチングも重硼素ドープ層の対向側表面から材料のいくらかをエッチングしてもよい。
【0014】
別の方法は、重硼素ドープ層を有する比較的平面のウェファーを与えることを企図する。この実例的実施態様において、第一重硼素ドープエピタキシャル層を珪素ウェファーの頂部表面に成長させ、それに第二非ドープ(もしくは軽ドープ)エピタキシャル層が続く。硼素ドープ層における引張応力のために、ウェファーは有意な曲率(カッピング)を示す。さらなるプロセスと両立できるようにウェファーの曲率を減少させるために、別の重ドープエピタキシャル層をウェファーの頂部表面に成長させる。多くの場合、ウェファーの底側からの硼素ドープ珪素エピタキシャル層のエピタキシャル成長の間、薄い硼素ドープ層もウェファーの前側に成長させる。ついで、ドライエッチング(非硼素選択性エッチング)を用いて、構造の頂部表面の重ドープエピタキシャル層、および多分、その下の非ドープ(もしくは軽ドープ)エピタキシャル層の一部を除去する。ついで、硼素選択性エッチングを用いて、構造の頂部表面の非ドープ(もしくは軽ドープ)層の残りの部分を除去する。これは、重硼素ドープ層がウェファーの頂部表面および底部表面の両方に残るので、比較的平面のウェファーを生じ得る。頂部重硼素ドープ層の頂部表面が汚染をほとんど有さず、欠陥がごくわずかしかなく、それにより、はり、スラブ、コームおよびフィンガーなどの所望のマイクロマシンド構造を形成するための理想的な層を与えることも見出された。
【0015】
発明の詳細な記述
MEMSマイクロ構造などの構造を創造するために用いられる層の形成は、しばしば単結晶珪素基体上の硼素ドープ珪素エピタキシャル層の成長を含む。後の加工で硼素をエッチストップ剤として用いて珪素基体を容易に除去し、薄い硼素ドープエピタキシャル層のみを残して最終マイクロ構造を得る。硼素ドープエピタキシャル層は、典型的に「空気側」と「珪素基体側」とを有する。硼素濃度は、層中心から空気側表面まで比較的一定にとどまることができる。しかし、珪素基体側で、硼素のいくらかが硼素ドープ珪素エピタキシャル層から出て珪素基体層中に拡散すると、硼素濃度が減少する。この硼素濃度における減少は、「硼素テール」として既知である。
【0016】
図1は、珪素基体側に向かって低下する硼素原子濃度を有する硼素テールを示す、硼素原子濃度対硼素ドープ珪素エピタキシャル層への深さのグラフ20である。X軸は、28で表示される空気側表面から30で表示される珪素基体側表面まで、層の深さに相当する。プロットには、22における不変硼素濃度領域、24における肩領域、26で表示されるエッチストップレベルへの落下、および領域27で表示されるエッチストップレベルのさらに下の落下が含まれる。1つの方法において、1cm3につき約1.5x1020硼素原子の一定の硼素濃度が、不変硼素濃度領域で与えられる。
【0017】
EDPなどの硼素選択性エッチングを用いるとき、珪素基体表面は領域27同様エッチングされるが、エッチストップレベル26近くでエッチングは停止してエピタキシャル層の残りを実質的に手をつけないでおき、かつ硼素ドープ珪素層を形成する。エッチングはエッチストップレベルで完全には停止しないかもしれないが、かなり遅くてもよい。あるエッチング剤では、エッチストップレベルは1cm3につき約7〜9x1019硼素原子で生じる。このレベル以上で、エッチング速度は、EDPなどいくつかのエッチング剤については1〜2オーダーマグニチュード落ちる。
【0018】
硼素ドープ構造の曲率を減少させる第一の方法には、エピタキシャル層の空気側を第一エピタキシャル層よりも有意に低い硼素濃度を有する第二エピタキシャル硼素ドープ珪素層に封入することが含まれる。第一硼素ドープエピタキシャル層の所望の厚さへの成長後、成長プロセスを低もしくは無硼素濃度を有する珪素の層の成長とともに継続できる。硼素濃度は、好ましくは用いられるエッチング剤のエッチストップレベルよりも少なくとも1オーダーマグニチュード低い。1つの実施態様において、第二エピタキシャル層は非常に薄く、約2〜10ミクロンである。
【0019】
第二エピタキシャル層の所望の厚さが達成された後、成長を停止することができる。1つの実施態様において、ウェファーを、第一エピタキシャル層の成長時間とほぼ同じ期間同じ温度で保持する。第二硼素テールを第二エピタキシャル層に向かってこのように形成できる。ウェファーを、第一エピタキシャル層の両側の低硼素濃度珪素層が除去されるように、エッチング剤中でエッチングできる。1つの実施態様において、EDPがエッチング剤として用いられ、エッチングは約9x1019cm−3の硼素濃度で停止して、珪素基体側における硼素テールに類似の硼素テールを有するウェファーの空気側を残す。所望なら、結果として得られるウェファーを磨いて表面荒さを除去してもよいが、それは硼素ドーピングにより誘導される高応力の結果として珪素に形成される転位線と関連づけられる。
【0020】
図2A−2Dは、両方の表面の近くの硼素テールを有する硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する第一の方法の模式図を含み、方法は、第一高濃度硼素ドープ珪素エピタキシャル層上の第二低濃度硼素ドープ珪素エピタキシャル層の成長を含む。図2Aで始めると、珪素ウェファー30が基体として与えられ、それは後にエッチングを通して除去される。珪素ウェファー30は、第一表面32および第二表面34を有する。図2Bに示されるように、硼素ドープ珪素の第一エピタキシャル層36を、第一表面32で珪素ウェファー30上に成長させる。第一エピタキシャル層36の成長は、第一エピタキシャル層36と珪素ウェファー30との間に界面42を形成する。硼素は、界面42の近くの第一エピタキシャル層36から出て、第一エピタキシャル層36から珪素ウェファー30中に拡散する傾向がある。第一エピタキシャル層36は、珪素側表面40と空気側表面38との間に延びる。
【0021】
図2Cは、第一硼素ドープエピタキシャル層36上での第二硼素ドープ珪素エピタキシャル層44の成長を含むプロセスにおける別の工程を図解する。第二エピタキシャル層44は、第一エピタキシャル層36よりも低い(もしくは無)硼素濃度を有し、2つのエピタキシャル層の間で第二界面50を形成する。第二エピタキシャル層における低硼素濃度のために、硼素は第一エピタキシャル層36から第二エピタキシャル層44中に拡散する傾向がある。第一エピタキシャル層36からの硼素の外部拡散は、空気側38近くで第二硼素テールを創造する。この第二硼素テールは、好ましくは珪素側40近くで形成される硼素テールに類似し、最後に第一エピタキシャル層36の両方の表面でエピタキシャル層の容積に比例する応力勾配の類似表面領域を創造する。
【0022】
図2Dは、例えば、EDPなど、硼素選択性エッチング剤でエッチングした後の第一エピタキシャル層36を説明する。珪素ウェファー30および第二エピタキシャル層44の両方が除去され、珪素側40と空気側38の両方で減少硼素濃度の表面領域を有する第一エピタキシャル層36を残す。
【0023】
図3A〜3Dを参照すると、図2A〜2Dに関して討議した第一の方法を、より詳細に図解している。図3A〜3Dは、それぞれ図2A〜2Dに対応し、識別する必要のない同じ照合数字の多くを含む。図3Bは、波形断面ハッチングで表示されるように、珪素ウェファー30と第一エピタキシャル層36との間の界面42の形成を図解し、第一エピタキシャル層36における硼素減少領域41および珪素基体30における硼素濃厚層43が含まれる。矢印48は、第一エピタキシャル層36におけるエッチストップ位置に相当する物理的ロケーションを表示する。
【0024】
図3Cは、第二エピタキシャル層44と第一エピタキシャル層36との間の第二界面領域50の形成を図解し、第一エピタキシャル層36から第二低硼素濃度エピタキシャル層44への硼素の外部拡散により形成される硼素減少領域54および硼素濃厚領域52を含む。矢印56は、界面50の近くの第一エピタキシャル層36の表面上のエッチストップ位置に相当する物理的ロケーションを表示する。
【0025】
図3Dは、エッチング後の第一硼素ドープエピタキシャル層36を図解し、珪素ウェファー30および第二エピタキシャル層44の損失をもたらす。エッチングは、また矢印48および56で表示されるエッチストップ位置までの第一エピタキシャル層の部分的損失ももたらす。図3Dに見られるように、第一エピタキシャル層36は、41および54の両方の表面近くで硼素テールを有する。硼素テール領域は、好ましくは類似の硼素濃度プロフィール、および対向引張応力の効果を相殺する作用をするそれぞれの表面に加えられる引張応力の類似の貢献を有する。
【0026】
図4は、硼素ドープエピタキシャル層の両方の表面の近くの硼素テールを図解する図3Cの3つの層の横断面図である。硼素濃度59のプロットが断面図に付加されている。複合層には、第二エピタキシャル層44に隣接する第一エピタキシャル層36に隣接する珪素ウェファー30が含まれる。第一硼素テール41を珪素層30の近くで見てもよく、第二硼素テール54を第二エピタキシャル層44の近くで見てもよい。硼素選択性エッチング剤は、かくて層の各表面のエッチストップロケーションまで第一エピタキシャル層36にエッチングする。図5は、硼素ドープエピタキシャル層の両方の表面の近くの硼素テール41および54を図解するエッチング後の図3Dの硼素ドープエピタキシャル層36の横断面図である。
【0027】
本発明による別の方法は、硼素テールを減少もしくは削減するために長期間硼素テールをエッチングすることを含む。約7〜9x1019cm−3の硼素濃度で、EDP(EPW)、水酸化カリウム(KOH)およびテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)などのいくつかのエッチング溶液における硼素ドープ珪素層のエッチング速度は、変化する程度に低下する。例えば、EDPは2オーダーマグニチュード衰退するが、TMAHのエッチング速度は約5倍(about a factor of five)衰退する。異なるエッチング剤における硼素テールをエッチングする実例的時間を下記表1に挙げる。
【0028】
【表1】
【0029】
EDP、KOHもしくはTMAHにおけるエクステンディッドエッチング剤を用いることにより、硼素テールを減少でき、これは硼素ドープ構造の曲率を減少する。この方法において、エピタキシャル層を、高硼素選択性を有するEDPもしくは他のエッチング溶液中でエッチストップ限界までエッチングできる。試料を、約30分〜数時間など、より長い期間同じエッチング溶液中に保持できる。曲率が許容限界内に持って来られるまで、このエッチングを継続できる。代替的に、試料を、硼素ドーピングに低選択性を有する第二エッチング溶液、例えば、TMAHに、約30分間など第二期間移してもよい。この第二エッチングは、硼素テールを含む珪素層を除去できる。ウェファーの曲率を選択された時間間隔で測定して、プロセスをそれに応じて調整することが企図される。
【0030】
図6A−6Dは、減少もしくは削減した硼素テールを有する硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する第二方法を図解し、方法は、硼素テールを含む硼素ドープ珪素エピタキシャル層の増大させたエッチングを含む。第二方法の図解は、省略してあるが推測できる図2A〜2Dに類似の図を必要としない。図6A〜6Dは、各層の一部のみを示し、図3A〜3Dにフォーマットにおいて類似する。図6Aは珪素基体層30を図解し、図6Bはエピタキシャル層70の成長後の珪素基体層を図解して、その間の界面42を定める。硼素減少テール領域を、内部テール領域78および外部テール領域80を含む界面42近くで見てもよく、内部テール領域78はエピタキシャル層のバルクよりも低いが外部テール領域80よりも高い硼素濃度を有する。硼素は、前述のように、珪素基体層30における硼素濃厚領域43に拡散する。エピタキシャル層70の最終寸法は、矢印で表示される。第一エッチングの限界は74で表示され、第二エッチングの限界は72で表示され、かつエピタキシャル層の空気側表面の最終寸法は76で表示される。
【0031】
図6Cは、硼素選択性エッチング剤を用いる第一エッチング工程の結果を図解する。この第一エッチング工程は、1つの実施態様において通常の条件下で実施される。第一エッチング工程は、珪素基体およびエピタキシャル層を、エッチング速度が有意に遅くなるレベルまで、しばしば外部表面での速度の1もしくは2オーダーマグニチュード下まで硼素濃度が増大する第一エッチストップ点までエッチングする。かくて、第一エッチング工程は、エピタキシャル層70の一部を72で表示される点まで、硼素テールを通して部分的にエッチングする。
【0032】
第一エッチング工程後、第二エッチング工程を実施してもよい。1つの実施態様において、第二エッチング工程は、第一エッチング工程の継続であり、第二エッチング工程は通常よりも長い期間実施される。1つの実施態様において、第一エッチング工程を、EDPなどの溶媒中約115℃の温度で約500分間実施して珪素ウェファー30を除去するが、それは1つの実施態様において約500ミクロンの厚さを有し得る。ついで、第二エッチング工程を、EDPなどの溶媒中約115℃の温度で約90分間実施してもよい。高硼素濃度での低下エッチング速度のために、硼素テールの高硼素濃度領域のエッチングを実施するために、第二期間をもっと長くしてもよい。
【0033】
別の実施態様において、第二エッチング工程は、KOHもしくはTMAHなどの第一エッチング剤とは異なるエッチング剤中で実施される。第二エッチング工程を、硼素テールがさらにエッチングされ、エピタキシャル層の曲率を減少するまで、継続できる。図6Dは、層の珪素側で非常に減少した硼素テールを有する第二エッチング工程後のエピタキシャル層70を図解する。
【0034】
図7は、硼素ドープエピタキシャル層の珪素基体側表面の近くの硼素テール、ならびに初期エッチストップレベル81および延長エッチストップレベル83を図解する図6Bの2つの層の横断面図である。硼素濃度のプロット82がエピタキシャル層の上に付加され、第一エッチング度は74で表示され、第二エッチング度もしくは延長エッチング度は72で表示される。図7の検査からわかるように、第一エッチング工程はエピタキシャル層70の一番外の層をエッチングし、第二エッチング工程はエピタキシャル層の一番外の層をさらにエッチングする。1つの実施態様において、第二エッチング工程は硼素テールを完全には除去しないが、厚さを有意に減少させ、それにより硼素テールの貢献する勾配応力を有意に減少させる。いくつかの実施態様において、特に、硼素選択性の低いエッチング剤を利用する実施態様において、エピタキシャル層の対向空気側のいくらかもいくぶん除去される。
【0035】
図8A−8Dは、頂部表面と底部表面の両方の近くの硼素テールを有する硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する別の方法を図解する。方法は、図3A〜3Dに示されるような珪素エピタキシャル層よりも、硼素ドープ珪素エピタキシャル層上に酸化物層の成長を含む。この方法は、図3A〜3Dに関して記載される方法に、両方とも第二層への拡散によりエピタキシャル層からいくらかの硼素を引き出すために硼素ドープ珪素層上に第二層を形成することを含む点で類似する。硼素の外部拡散は、エピタキシャル層の第二表面上での第二硼素テール形成を起こし、エピタキシャル層からの硼素の珪素層への拡散により生じる第一硼素テールの効果に反作用する。
【0036】
酸化物層を形成するとき、硼素は酸化物層に偏析する傾向がある。硼素は酸化物層に偏析する一方、珪素層中に拡散し続けるようである。かくて、酸化物層における硼素の偏析係数を珪素基体層における硼素の拡散速度よりも高く有することが、しばしば有利である。比較的バランスの取れた一対の硼素テールを達成しようとする試みは、かくて酸化物層形成における材料、厚さ、時間および温度の選択から恩恵を得てもよい。1つの実施態様において、湿潤酸化物の約0.5ミクロン厚さの珪素酸化物層が約1000℃で成長する。
【0037】
図8Bは、波形断面ハッチングで表示されるように、珪素ウェファー130と第一エピタキシャル層136との間の界面142の形成を図解し、第一エピタキシャル層136における硼素減少領域141および珪素基体130における硼素濃厚層143が含まれる。矢印148は、第一エピタキシャル層136におけるエッチストップ位置に相当する物理的ロケーションを表示する。
【0038】
図8Cは、第二酸化物層144と第一エピタキシャル層136との間の第二界面領域150の形成を図解し、第一エピタキシャル層136から第二酸化物層144への硼素の偏析により形成される硼素減少領域154および硼素濃厚領域152が含まれる。矢印156は、界面150の近くの第一エピタキシャル層136の表面上のエッチストップ位置に相当する物理的ロケーションを表示する。
【0039】
図8Dは、エッチング後の第一硼素ドープエピタキシャル層136を図解し、珪素ウェファー130および第二酸化物層144の損失をもたらす。エッチングは、また矢印148および156で表示されるエッチストップ位置までの第一エピタキシャル層の部分的損失ももたらす。図8Dに見られるように、第一エピタキシャル層136は、141および156で表示される両方の表面で硼素テールを有する。硼素テール領域は、好ましくは類似の硼素濃度およびそれぞれの表面に加えられる応力勾配に対して類似の貢献を有し、対向応力プロフィールの効果を相殺する傾向がある。いくつかの実施態様において、結果として得られる最終硼素ドープエピタキシャル層における硼素濃度は、図5で図解されるものに類似する。
【0040】
図9A〜9Dを参照すると、硼素ドープ珪素エピタキシャル層における面外曲率を減少させる別の方法が図解されている。方法は、硼素テールを有する表面およびテールを有さない表面を含む硼素ドープ珪素エピタキシャル層の両表面のドライエッチングを含む。図6A〜6Cに図解される方法は、図9A〜9Cに図解される方法にいくぶん類似し得る。1つの実施態様において、ウェファーを初めにEDP中でエッチストップレベルまでエッチングし、ついでリンスして乾燥させる。ついで、ウェファーをドライエッチング(リアクティブイオンエッチなどの)中に入れ、約1ミクロン以下の珪素を全構造から除去する。
【0041】
図9Aは珪素基体層130を図解し、図9Bはエピタキシャル層170の成長後の珪素基体層を図解して、その間の界面142を定める。硼素減少テール領域を、内部テール領域178および外部テール領域180を含む界面142近くで見てもよく、内部テール領域178はエピタキシャル層のバルクよりも低いが外部テール領域180よりも高い硼素濃度を有する。硼素は、前述のように、珪素基体層130における硼素濃厚領域143に拡散する。エピタキシャル層170の最終寸法は、矢印で表示される。第一エッチングの限界は174で表示され、第二エッチングの限界は172で表示され、かつエピタキシャル層の空気側表面の最終寸法は176で表示される。
【0042】
図9Cは、硼素選択性エッチング剤を用いる第一エッチング工程の結果を図解する。この第一エッチング工程は、1つの実施態様において通常の条件下で実施され得る。第一エッチング工程は、珪素基体およびエピタキシャル層を、エッチング速度が有意に遅くなるレベルまで、しばしば外部表面での速度の1もしくは2オーダーマグニチュード下まで硼素濃度が増大する第一エッチストップ点までエッチングする。第一エッチング工程は、エピタキシャル層170を174で表示される点まで、硼素テールを通して部分的にエッチングする。図9Cの検査からわかるように、176で表示される最終寸法は、エピタキシャル層170の空気側表面下に配置される。
【0043】
図9Dは、硼素テール領域172のより多くもしくは全部を除去するためのドライエッチングの結果を図解する。ドライエッチングは、リアクティブイオンエッチなどの非硼素選択性でもよい。かくて、ドライエッチング工程を用いて、エピタキシャル層の頂部表面および底部表面の両方から材料を除去することができる。図9Dにより表示されるように、硼素テール172は有意にもしくは全体的に除去される。
【0044】
図10を参照すると、マイクロ構造デバイス200が示されている。マイクロ構造200は、本体202および頂部表面206と底部表面208とを有する片持ばり204を取り込むMEMSデバイスなどのマイクロ構造デバイスを表す。1つの実施態様において、マイクロ構造200は、アクセレロメーターの一部を形成する。片持ばり204は別に形成され、後に継目もしくは界面210に沿って本体202に取り付けられる。代替的に、はり204を本体202と一体形成してもよい。
【0045】
はり204は、好ましくは平らで、ごくわずかな面外曲率を有する。アクセレロメーターおよび他のマイクロデバイスは、非常に平らな表面を有する平面構造から恩恵を得ることができ、かつ/またはデバイスの他の部分に対して中心に置かれる末端を必要とし得る。本発明を用いて、非常に少ない面外曲率を有するそのような構成部品を与え、それによりそのようなマイクロデバイスの性能を向上させることができる。
【0046】
図11A−11Eは、高硼素ドープ頂部層の頂部表面に低欠陥密度を有する実質的に平面のウェファーを創造する方法の模式図である。図11Aで始めると、珪素ウェファー250が基体として与えられる。珪素ウェファー250は、第一表面252および第二表面254を有する。図11Bに示されるように、硼素ドープ珪素の第一エピタキシャル層256を、珪素ウェファー250の第一表面252上に成長させ、第二非ドープ(もしくは軽ドープ)エピタキシャル層258が続く。硼素ドープエピタキシャル層256により生じる増大した引張応力のために、珪素ウェファー250は平面からはずれたカッピングを始め得る。
【0047】
ウェファー250の面外曲率を低下させるために、別の重ドープエピタキシャル層をウェファーの底部表面に成長させる。いくつかの場合、ウェファーの底側での硼素ドープエピタキシャル珪素層の成長は、図11Cにおいて260および262で示されるように、珪素ウェファーの頂部側でも硼素ドープ珪素層の薄層の寄生的堆積をもたらす。ついで、図11Dに示されるように、ドライエッチング(非硼素選択性エッチング)を用いて、構造の頂部表面の重ドープエピタキシャル層260、および多分、非ドープ(もしくは軽ドープ)エピタキシャル層258の一部を除去する。最後に、図11Eに示されるように、硼素選択性エッチング(EDP)を用いて、図11Dの非ドープ(もしくは軽ドープ)層258の残りの部分を除去する。結果として得られる構造は、ウェファーの頂部表面および底部表面の両方上の重硼素ドープ層256および262を含み、それはウェファー250の面外曲率を減少してもよい。頂部重硼素ドープ層256の頂部表面は汚染がほとんどなく、欠陥がごくわずかしかなく、それにより、はり、スラブ、コームおよびフィンガーなどの所望のマイクロマシンド構造を形成するための理想的な層を与えることも見出された。
【0048】
前記実施態様のすべてにおいて、第一高ドープエピタキシャル層を、珪素ウェファーの頂部表面を直接ドープすることに代えてもよい。すなわち、硼素を珪素ウェファーの頂部表面中に、拡散、イオン注入もしくは他の適宜の方法により直接与えて、高硼素ドープ層を生成してもよい。残りの工程を実質的に変えないでよい。
【0049】
本書類により網羅される本発明の多くの利点を、前記記載で述べた。しかしながら、この開示は多くの点で例示にすぎないことが理解される。本発明の範囲を越えることなく、特に、形状、寸法および部品の配置事項において、変化を詳細に行ってもよい。もちろん、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲が表現される言語で定義される。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、珪素基体側に向かって低下する硼素原子濃度を有する硼素テールを示す、硼素原子濃度対硼素ドープ珪素層への深さのグラフである。
【図2】
図2A−2Dは、頂部表面と底部表面の両方の近くの硼素テールを有する比較的平面の硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する方法の模式図であり、方法は、第一硼素ドープ珪素エピタキシャル層上の第二低硼素ドープ珪素エピタキシャル層の成長を含む。
【図3】
図3A−3Dは、図2A−2Dの方法のより詳細な模式図である。
【図4】
図4は、硼素ドープエピタキシャル層の頂部表面と底部表面の両方の近くの硼素テールを図解する図3Cの3つの層の横断面図である。
【図5】
図5は、硼素ドープエピタキシャル層の頂部表面と底部表面の両方の近くの硼素テールを図解する図3Dの硼素ドープエピタキシャル層の横断面図である。
【図6】
図6A−6Dは、減少もしくは削減した硼素テールを有する比較的平面の硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する方法の模式図であり、方法は、硼素テールの領域で硼素ドープ珪素エピタキシャル層の増大させたエッチングを含む。
【図7】
図7は、硼素ドープエピタキシャル層の珪素基体側表面の近くの硼素テール、ならびに初期エッチストップレベルおよび延長エッチストップレベルを図解する図6Bの2つの層の横断面図である。
【図8】
図8A−8Dは、頂部表面と底部表面の両方の近くの硼素テールを有する硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する方法の模式図であり、方法は、硼素ドープ珪素エピタキシャル層上の酸化物層の成長を含む。
【図9】
図9A−9Dは、減少もしくは削減した硼素テールを有する硼素ドープ珪素エピタキシャル層を創造する方法の模式図であり、方法は、硼素テールを有する側を含む硼素ドープ珪素エピタキシャル層の両側のドライエッチングを含む。
【図10】
図10は、硼素ドープ珪素エピタキシャル層から形成される非曲線平面的片持ばりを有するマイクロ構造の模式横断面図である。
【図11】
図11A−11Eは、高硼素ドープ頂部層の頂部表面に低欠陥密度を有する実質的に平面のウェファーを創造する方法の模式図である。
Claims (35)
- 第一(40)および第二(38)対向表面を有する実質的に平面の硼素ドープ珪素層(36)を形成する方法であって、
前記硼素ドープ珪素層(36)を与え;そして
前記第一(40)および第二(38)対向表面で実質的に等しい硼素濃度を起こす、
ことを含む方法。 - 前記硼素ドープ珪素層(36)が容積硼素濃度を有し、かつ前記第一(40)および第二(38)対向表面での前記硼素濃度が前記容積硼素濃度に実質的に等しい、請求項1に記載の方法。
- 前記硼素ドープ珪素層(36)が容積硼素濃度を有し、かつ前記第一(40)および第二(38)対向表面での前記硼素濃度が前記容積硼素濃度よりも実質的に低い、請求項1に記載の方法。
- 前記硼素ドープ珪素層(36)が初期に前記第一(40)対向表面で硼素テールを有し、かつ前記濃度を起こす工程が前記硼素ドープ珪素層(36)の一部を前記第一対向表面(40)から内側に除去して前記硼素テールの一部を除去することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記硼素ドープ珪素層(36)の一部が、化学エッチングを用いて前記第一対向表面(40)から内側に除去される、請求項4に記載の方法。
- 前記濃度を起こす工程が、前記硼素ドープ珪素層(36)の前記第二対向表面(38)に隣接するエピタキシャル層(44)を成長させて前記第二対向表面(38)に隣接する前記硼素ドープ珪素層に硼素テールを生じ、そして前記エピタキシャル層(44)および前記硼素ドープ珪素層(36)の一部を前記第二対向表面(38)から内側に除去して対応する硼素テールの一部を除去することを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記エピタキシャル層(44)および前記硼素ドープ珪素層(36)の一部が、化学エッチングを用いて前記第二対向表面(38)から内側に除去される、請求項6に記載の方法。
- 前記硼素ドープ珪素層(36)の一部が、ドライ型エッチングを用いて前記第一対向表面(40)から内側に除去される、請求項4に記載の方法。
- 第一および第二対向表面を有する実質的に平面の硼素ドープ珪素層(36)を与える方法であって、
頂部表面を有する珪素基体(30)を与え;
前記珪素基体(30)に前記硼素ドープ珪素層(36)を与え(前記硼素ドープ珪素層(36)の前記第一対向表面(40)は前記珪素基体(30)の頂部表面に隣接する);
前記硼素ドープ珪素層(36)の前記第二対向表面(38)に隣接する硼素受層(44)を形成し;
前記硼素ドープ珪素層(36)の前記第一対向表面(40)の近くの硼素のいくらかを前記珪素基体(30)の頂部表面に拡散させ、さらに前記硼素ドープ珪素層(36)の前記第二対向表面(38)の近くの硼素のいくらかを前記硼素受層(44)に拡散させ;そして
第一エッチング剤を用いて前記珪素基体(30)および前記硼素受層(44)をエッチングする、
ことを含む方法。 - 前記エッチング工程が、前記硼素ドープ珪素層(36)の前記第一(40)および第二(38)対向表面の少なくとも一部をエッチングする、請求項9に記載の方法。
- 前記硼素受層(44)が、前記硼素ドープ珪素層(36)における前記容積硼素濃度よりも実質的に低い硼素濃度を有する、請求項9に記載の方法。
- 前記硼素受層(44)が珪素ベースである、請求項9に記載の方法。
- 前記硼素受層(44)が酸化物ベースである、請求項9に記載の方法。
- さらに第二エッチング剤を用いて前記硼素ドープ珪素層(36)の前記第一(40)および第二(38)対向表面から内側にエッチングすることを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記第二エッチング剤が、前記第一エッチング剤と同じものである、請求項14に記載の方法。
- 前記第二エッチング剤が、前記第一エッチング剤よりも硼素選択性が低い、請求項14に記載の方法。
- 硼素ドープ珪素層を製造する方法であって、
珪素基体層(30)を与え;
第一期間中第一硼素濃度を有する前記珪素基体(30)層の上に第一硼素ドープ珪素エピタキシャル層(36)を成長させ(前記第一硼素ドープ珪素エピタキシャル層(36)は2つの対向表面(40、38)を有する);
第二温度で第二期間中前記第一硼素濃度よりも低い第二硼素濃度を有する前記第一硼素ドープ珪素エピタキシャル層(36)の上に第二エピタキシャル層(44)を成長させ;
前記第一硼素ドープエピタキシャル層(36)中の硼素を前記珪素基体(30)および前記第二エピタキシャル層(44)中に拡散させて、前記第一硼素ドープ珪素エピタキシャル層(36)の前記2つの対向表面(40,38)に隣接する硼素テールを形成し;そして
第一エッチング剤を用いて前記珪素基体(30)および前記第二エピタキシャル層(44)をエッチングする、
ことを含む方法。 - 前記第二エピタキシャル層(44)が珪素ベースである、請求項17に記載の方法。
- さらに第二エッチング剤を用いて前記硼素ドープ珪素層(36)の前記第一(40)および第二(38)対向表面から内側にエッチングすることを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記硼素ドープ珪素層(36)が、硼素ドープ珪素層の偏析係数が珪素におけるよりも高いように選ばれる、請求項17に記載の方法。
- さらに前記第二エピタキシャル層(44)を成長させた後、前記珪素基体(30)をおよそ前記第二期間中およそ前記第二温度で維持することを含む、請求項18に記載の方法。
- 硼素ドープ珪素層を製造する方法であって、
珪素基体層(30)を与え;
第一期間中第一硼素濃度を有する前記珪素基体層(30)の上に硼素ドープ珪素エピタキシャル層(36)を成長させ;
前記第一硼素ドープエピタキシャル層(36)中の硼素を前記珪素基体(30)中に拡散させて前記珪素基体(30)に隣接する硼素テールをもたらし;
前記珪素基体(30)および前記硼素ドープ珪素エピタキシャル層(36)における前記硼素テールの少なくとも一部が第一エッチング速度で除去されるように、第一エッチング剤を用いて前記珪素基体(30)を第一期間でエッチングし;そして
前記珪素エピタキシャル層(36)のより多くが第二エッチング速度で除去されるように、前記硼素ドープ珪素エピタキシャル層(36)を第二エッチング剤中第二期間でエッチングする、
ことを含む方法。 - 前記第二エッチング剤が、前記第一エッチング剤とは異なる、請求項22に記載の方法。
- 前記第一エッチング剤が前記第二エッチング剤と同じものであり、前記第二速度が前記第一速度よりも低い、請求項22に記載の方法。
- 前記第二エッチング剤が、前記第一エッチング剤よりも硼素選択性が低い、請求項23に記載の方法。
- 硼素ドープ珪素層を製造する方法であって、
珪素基体層(30)を与え;
第一期間中第一硼素濃度を有する前記珪素基体層(30)の上に第一硼素ドープ珪素エピタキシャル層(36)を成長させ;
硼素テールが前記第一硼素濃度よりも低い硼素濃度を有する前記第一硼素ドープエピタキシャル層(36)に形成されるように、前記第一硼素ドープエピタキシャル層(36)中の硼素を前記珪素基体(30)中に拡散させ;
前記珪素基体(30)および前記硼素テールの少なくとも一部が除去されるように、前記珪素基体(30)をEDP、KOH、ヒドラジンもしくはTMAH中でエッチングし;そして
前記硼素テールがさらに除去されるように、前記硼素ドープ珪素層(36)をドライエッチングする、
ことを含む方法。 - 硼素ドープ珪素層(256)を有する比較的平面のウェファーを製造する方法であって、
頂部表面(252)および底部表面(254)を有する珪素基体(250)を与え;
前記硼素ドープ珪素層(256)が前記ウェファー(250)の前記頂部表面(252)に与えられるようにし(前記硼素ドープ珪素層(256)は第一硼素濃度を有する);
前記硼素ドープ珪素層(256)の上に第二エピタキシャル層(258)を成長させ(前記第二エピタキシャル層(258)は、硼素濃度を有さないか、もしくは前記第一硼素濃度よりも低い硼素濃度を有する);
前記第二エピタキシャル層(258)の上に寄生的第三エピタキシャル層(260)を成長させ(前記寄生的第三エピタキシャル層(260)は、前記第二エピタキシャル層(258)の硼素濃度よりも高い硼素濃度を有する);
前記ウェファー(250)の前記底部表面(254)の上に第四エピタキシャル層(262)を成長させ(前記第四エピタキシャル層(262)は、前記第二エピタキシャル層(258)の硼素濃度に実質的に等しい硼素濃度を有する);
ドライエッチングを用いて前記ウェファーの頂部側に配置される前記寄生的第三エピタキシャル層(260)を除去し;そして
前記第二エピタキシャル層(258)を除去する、
ことを含む方法。 - ドライエッチングが、前記第二エピタキシャル層(258)の一部を除去する、請求項27に記載の方法。
- 前記第二エピタキシャル層(258)が、硼素選択性エッチングを用いて除去される、請求項27に記載の方法。
- 前記硼素選択性エッチングが、EDP、KOH、ヒドラジンもしくはTMAHである、請求項31に記載の方法。
- 頂部表面(252)および底部表面(254)を有する中間層(250);
前記中間層(250)の前記頂部表面(252)に隣接する頂部硼素ドープ珪素層(256)位置;および
前記中間層(250)の前記底部表面(254)に隣接する底部硼素ドープ珪素層(262)位置;
を含むウェファー。 - 第一(40)および第二(38)対向表面を有する硼素ドープ珪素層(36);および
前記硼素ドープ珪素層の前記第一(40)および第二(38)対向表面間の実質的に対称的な硼素ドーピングプロフィール;
を含む実質的に平面の層。 - 前記硼素ドーピングプロフィールが、前記第一(40)および第二(38)対向表面に隣接する実質的に類似の硼素テールを含む、請求項33に記載の実質的に平面の層。
- 前記硼素ドーピングプロフィールが、前記第一(40)および第二(38)対向表面から実質的に一定である、請求項33に記載の実質的に平面の層。
- 前記硼素ドーピングプロフィールが、前記第一(40)および第二(38)対向表面から約1オーダーマグニチュードより多く離れていない、請求項33に記載の実質的に平面の層。
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