JP2005534518A - シリコン層および不動態層を有する層系、シリコン層上に不動態層を形成する方法およびこれらの使用 - Google Patents

Abstract

少なくとも部分的に表面的に不動態層（１７）が設けられているシリコン層（１１）を有する層系が提案され、その際不動態層（１７）が第１の少なくとも広い範囲の無機部分層（１４）および第２の少なくとも広い範囲のポリマーの部分層（１５）を有する。更にシリコン層（１１）上に不動態層（１７）を製造する方法が提案され、その際シリコン層（１１）の上に第１の無機部分層（１４）を形成し、この層の上に中間層を形成し、前記中間層の上に第２のポリマーの部分層（１５）を形成し、前記部分層が不動態層（１７）を形成する。中間層の形成を、前記中間層が第１の部分層（１４）に隣接する表面領域で少なくとも第１の部分層（１４）と同様におよび第２の部分層（１５）に隣接する表面領域で第２の部分層（１５）と同様に形成されるように行い、中間層の組成が連続的にまたは段階的に第１の部分層に相当する組成から第２の部分層に相当する組成に移行する。提案された層系または提案された方法は特にシリコン内に自立する構造を製造する場合に適している。

Description

本発明は、請求項１に記載されたシリコン層および不動態層を有する層系、請求項１１に記載されたシリコン層上に不動態層を製造する方法および前記層系または前記方法の使用に関する。

例えばドイツ特許第４４２０９６２号から公知の、異方性エッチング技術と等方性エッチング技術を組み合わせることによりシリコン内に自立するＭＥＭＳ構造（マイクロエレクトロメカニカル構造）を製造する方法においてはまずシリコン基板内に反応性プラズマにより垂直な側壁を有するいわゆるトレンチ溝または深いパターンを異方性にエッチングする。所望のエッチング深さを達成後、テフロン状フィルムを堆積するための長く持続する不動態化工程の後に長く持続するエッチング工程を実施し、その際まずイオン照射によりトレンチ溝のエッチング基体を形成されるテフロンポリマーから自由に取り出し、引き続き製造すべき自立するＭＥＭＳ構造の等方性アンダーエッチングを行う。トレンチ溝の垂直な側壁はこの等方性アンダーエッチングの間に予め被覆されたテフロン状フィルムによりエッチング攻撃から保護される。製造されるＭＥＭＳ構造の等方性アンダーエッチングはドイツ特許第４４２０９６２号により基板材料シリコン内に純粋に時間制御されて行われる。

テフロン状フィルムを堆積するために、有利に２：１のできるだけ低いフッ素と炭素の比を有するフルオロ炭化水素を有利に使用し、このためにＣ_４Ｆ_６、Ｃ_５Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_８またはＣ_３Ｆ_６のような特別なフルオロ炭化水素が適している。シリコンをエッチングするために、有利に等方性エッチングするフッ素ラジカルを供給するＳＦ_６のようなプロセスガスを使用する。

ドイツ特許第１９８４７４５５号には埋め込まれた酸化物層上の等方性アンダーエッチングの際に等方性アンダーエッチングの垂直方向の制限を行うことが提案される。特にＭＥＭＳ構造をシリコンからなる犠牲層から分離する中間酸化物によりＭＥＭＳ構造上のエッチング腐食を回避する。これと並んでプラズマ放電からフッ素ラジカルを使用する代わりにＸｅＦ_２、ＣｌＦ_３またはＢｒＦ_３のような自発的な、プラズマのないシリコンエッチングするフッ素化合物を使用して等方性アンダーエッチングを実施できることが記載される。これらの化合物はシリコン表面上の吸着および化学収着後にフッ素ラジカルを自然に分離し、これにより四フッ化珪素の形成によりシリコンの等方性エッチング除去を行う、その際同時にテフロン状またはその他の組成の不動態層のような非シリコン材料に比べてきわめて高い選択率が付与される。特にＣｌＦ_３のフォトラックはほとんど測定不能に腐食され、一方でシリコンウェーハのエッチングされない部分の不動態化が特に容易に可能であり、他方でエッチング腐食に対する完全な保護を保証するために、きわめて薄い不動態層ですでに十分である。シリコン表面上に一般にいずれにしても存在するいわゆる自然酸化珪素はこの下に存在するシリコンをエッチングせずに、すでに数分間三フッ化塩素の攻撃に多面にわたり耐えることができる。

ＣｌＦ_３および制限された程度でＢｒＦ_３を使用する場合の他の特徴はこの高度に酸化するフッ素化合物のシリコンに比べて低い反応性であり、これにより行われるエッチングが広いパラメーター範囲にわたり反応制御されて進行し、物質の移動により制限されないことである。その限りで大きいアンダーエッチング幅を実現することができ、アンダーエッチング溝のアスペクト比の増加によりエッチング速度の低下を生じない。これらのガスを使用して例えばアンダーエッチング溝の横の伸びが垂直の伸びの何倍にも、例えば１００倍〜１００倍にまでなることが可能である。

最後に完全にイオンの作用なしにこれらのガスを使用して等方性エッチングを行い、これは非シリコン材料に比べて所望の等方性および選択率に関して大きな利点を有する。

全体としてＣｌＦ_３は犠牲層技術の枠内でシリコンまたは多孔質シリコンを選択的に除去するための多くの点で理想的なガスであり、これにより構造の自由度を最も少なく制限してきわめて簡単に自立する膜構造を実現できる。更に例えば多孔質シリコン上に膜部分の完全なアンダーエッチングを達成するために、唯一のエッチング開口で多くの面で十分である。

他方でＣｌＦ_３および制限付きでＢｒＦ_３を使用する場合の欠点はきわめて容易に制御されずにミクロ通路構造または更にナノ通路構造に拡大し、被覆された不動態層、例えばドイツ特許第４２４１０４５号によるテフロン状側壁不動態層がシリコンへの界面領域でミクロ亀裂またはナノ亀裂により極めて速く熱変形する危険が大きいことである。

従ってＣ_４Ｆ_８またはＣ_３Ｆ_６から製造されるテフロン状プラズマ不動態層が、唯一の導入開口から出発して例えば最初に製造したトレンチ溝のエッチング基体上で、全部のＭＥＭＳ構造が被覆されたテフロン状不動態層にもかかわらず大きい面積でＣｌＦ_３エッチング腐食にさらされるために、この下に存在するシリコンとの界面領域で満足できる多くのミクロ通路もしくはナノ通路を有することが示された。その際典型的な欠点は、エッチング基体をドイツ特許第４２４１０４５号により予めイオンに援助されて不動態化するテフロンポリマーから自由に取り出した構造が、全部の不動態化された側壁面上で激しくエッチングされるが、エッチング基体が数ナノメートルの厚さのテフロン状ポリマーの残りのみを有する構造は長い時間の後にエッチング攻撃の兆候を示さないことである。この問題の原因はシリコンに悪く付着するテフロン不動態層とシリコン表面の間の界面領域の前記ミクロ通路もしくはナノ通路であり、これらはエッチングガスＣｌＦ_３に好ましくない位置でのシリコンの流入を選択する。

本発明の課題は、そうでなければ特にＣｌＦ_３またはＢｒＦ_３のような等方性エッチングガスにより制御されないエッチング攻撃を行うことがある、好ましくないミクロスケールまたはナノスケールの通路の形成または選択的に閉塞を回避することにより不動態層とシリコン層の界面の強化された不動態化を行う、シリコン層上の不動態層およびシリコン層上にこの種の不動態層を製造する方法を提供することであった。そのほかに前記方法および不動態層を有する得られる層系はトレンチ溝および自立する構造を製造するためのフォトラックマスク化を使用して運転するプラズマエッチング法に組み込まれるべきである。

本発明の層系および本発明の方法は技術水準に比べて特にＣｌＦ_３またはＢｒＦ_３でのエッチング攻撃に対するシリコン層のきわめて良好な保護を達成し、少なくとも不動態層にこれらのガスの１種が保護されたシリコン層を攻撃することがあるミクロスケールまたはナノスケールの通路がほとんど存在しないという利点を有する。この限りで本発明の層系および本発明の方法は、一時的に例えばドイツ特許第４２４１０４５号による異方性エッチング技術、および例えばドイツ特許第４４２０９６２号またはドイツ特許第１９８４７４５５号による等方性アンダーエッチング技術を使用する、少なくとも広い範囲でまたは部分的に自立する構造をシリコンに製造する場合に使用するために特に適している。

更に本発明の方法および本発明の層系はトレンチ溝を製造するためにフォトラックマスクを使用して運転するエッチング工程に組み込むことができ、この工程で必要でない、高価な手間のかかる硬質材料マスクを使用しなくてよいことが有利である。

本発明の有利な構成は従属請求項に記載された手段から生じる。

従って高度に酸化するフッ素化合物による不動態層とシリコン層の界面領域の漏出の問題が界面領域をまず薄い酸化物不動態層により閉鎖し、この不動態層が層厚を増加してテフロン状表面層に移行することにより特に有効に回避できることが特に有利である。

その際この種の不動態層が、酸化物層およびこの上に被覆されたテフロン状層からなる完全な閉鎖層の意味で、一方でシリコン層の表面のすべての反応可能な結合位置を不活性化し、高度に酸化するフッ素化合物の攻撃に対して反応しなくなり、他方で長く持続するエッチング工程に耐えるために十分に厚いことが保証される。

基本的に例えばシリコン層の表面のプラズマ酸化から生じる１ｎｍ〜２ｎｍのみの薄い酸化物層が原子平面上の適当な不動態層であり、高度に酸化するフッ素化合物により熱変形しないが、その少ない厚さによりエッチング攻撃に短時間しか耐えられない。この限りでシリコン表面のこの種の数ナノメートルの厚さの酸化物不動態層を直接例えばプラズマで堆積したテフロン状ポリマーにより強化する試験の場合に、特に例えば構造側壁上の一般に避けられないイオン供給と結びついてすでに酸化物不動態層の損傷が生じる。

テフロン形成モノマーを製造するためのプロセスガスＣ_４Ｆ_８と結びついた多くの起こりうる好ましくないエッチング反応の１つは以下のように進行する。

ＳｉＯ_２＋（ＣＦ_２）_４ → ＳｉＦ_４＋（ＣＯ）_２（ＣＦ_２）_２
従ってポリマーのテフロン状層を直接原子の酸化珪素不動態層に少なくともほぼ一致して堆積することは容易に可能でなく、その際酸化物不動態層の損傷または除去を受け入れなくてよい。

この背景から保護すべきシリコン層の閉鎖または不動態化のために１つの層組を使用する場合が特に有利であり、その際まず酸化物層を直接シリコン層またはすでに自然のまたはプラズマ酸化により得られた酸化珪素表面に１ｎｍ〜１００ｎｍ、特に５ｎｍ〜３０ｎｍの厚さに堆積し、その際この層を製造したまたはこの層厚を達成した後に処理パラメーターの意図的変形により更に不動態層の厚さを更に増加して連続してテフロン状層に移行する層を製造する。

このテフロン状層はドイツ特許第４２４１０４５号から公知の堆積工程により引き続き例えば３０〜８００ｎｍ、特に５０〜４００ｎｍの層厚に増加することができる。

これにより全体として有利に酸化物層からなる第１の薄い不動態層の上にポリマー層、特にテフロン状層からなる第２の厚い不動態層を製造し、この層は長い持続するエッチング工程に耐えることができ、ＣｌＦ_３のような高度に酸化するフッ素化合物の使用に比べて有利な化学的表面特性を有する。

更にすでに述べたように特に酸化物層の形の最初に成長した第１部分層が継続して層が成長して連続的または不連続工程でますますポリマーの部分層、特にテフロン状層に移行する場合が特に有利である。

更に酸化珪素層が一般にＳｉＨ_４またはＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）のようなシランまたはテフロン形成、すなわち例えば過フッ化モノマーの化学に適合しない他の有機珪素化合物から堆積され、ドイツ特許第１９７０６６８２号からフッ素エッチング化学で適合する酸化物不動態化を行うシリコンのプラズマエッチング法がすでに公知であることが有利である。この方法は四フッ化珪素と酸素またはＮ_２Ｏの組み合わせにもとづき、これを使用して酸化物皮膜をシリコン表面、例えばトレンチ溝の側壁に形成できる。

このほかにこの種の方法は例えばドイツ特許第４２４１０４５号によるフッ素エッチング化学、すなわちフリーラジカルまたはプラズマ内で遊離したフッ素ラジカルと適合するだけでなく、テフロン形成モノマーに対しても適合する。すでに述べたようにテフロン形成モノマーはすでに製造した酸化珪素を分解することができ、これはドイツ特許第１９７０６６８２号において連続的にまたは一時的に添加されるスカベンジャーガスにより利用されるが、テフロン形成剤、四フッ化珪素および酸素担体を有するプロセスガスの適当な合成によりその際進行する１つの反応、堆積またはエッチングの相対的強さを調節することが可能である。そのほかにドイツ特許第１９７０６６８２号によりＳｉＦ_４および酸素もしくはＮ_２Ｏを使用して堆積した薄い酸化珪素層はシリコンウェーハのフォトラックマスク化に適合する。

従ってシリコン構造またはシリコン層の不動態化をまずシリコン基板上の四フッ化珪素および酸素担体からなるプラズマの作用で開始し、その際基板を更に有利に例えば側壁上に有機残部を除去するためにプラズマトトリッパー中で前記のＯ_２洗浄工程で前処理し、引き続き例えば側壁表面をプラズマ酸化で前処理する場合が同様に特に有利である。この任意の前処理の後に引き続き四フッ化珪素と酸素担体の反応により不動態層の第１部分層として酸化珪素層を例えば１０ｎｍ〜２０ｎｍの厚さで場合によりすでに存在する自然のまたはプラズマ酸化により得られた表面酸化物を介してシリコン層の上に成長する。引き続きプラズマにＣ_４Ｆ_８またはＣ_３Ｆ_６のようなテフロン形成モノマーを供給するガスを、有利に最初は低いガス流で添加する。

この方法でまずシリコン層上、例えばトレンチ溝の側壁上の酸化珪素層の堆積が制御され、その後引き続き堆積される層に増加して炭素およびフッ素を組み込む。

他の連続的または不連続工程を行うテフロン形成モノマーを供給するプロセスガスの流れの増加および酸素担体または酸素の流れの相当する減少はシリコン担体、四フッ化珪素と一緒に堆積したまたは成長する層が連続的にまたは不連続的工程で増加してテフロン状になる場合に行われ、すなわち前記層はシリコン、ＳｉＯまたはＳｉＯ_２の徐々に増加する部分を有し、前記部分は更に多様な方法で製造したテフロン糸構造と架橋し、その際部分的に炭化物結合、すなわち珪素と炭素の結合が形成される。

最後になおＣ_４Ｆ_８またはＣ_３Ｆ_６のようなテフロン形成モノマーを供給するプロセスガスをプラズマに導入する場合に、前記のように製造した推移層に最終的に純粋なテフロンフィルムまたは構造（−ＣＦ_２−）_ｎのテフロン状フィルムを成長する。従ってこの場合に酸化珪素層として形成される不動態層の第１の無機部分層から有利にテフロン状層またはテフロン層として形成される不動態層の第２のポリマーの部分層への突然の推移が生じることが回避される。むしろこの方法で第１部分層と第２部分層の間の中間層の組成の連続的なまたは勾配のある推移が形成され、これが特に酸化珪素状部分層へのテフロン状部分層の改良された付着の観点で有利である。

最終的に本発明の方法の利点は、堆積した層の特性を個々の場合の要求に適合するために、使用されるプロセスガスを変動して多数の異なる手段がすでに存在することである。従って例えばまずテフロン形成プロセスガスの流れを最終値に徐々に増加し、この間に四フッ化珪素および酸素担体、例えば酸素またはＮ_２Ｏの流れをまず一定に保ち、その後はじめて個々にまたは組み合わせて四フッ化珪素および酸素または酸素担体のガス流を同時にまたは前後して段階的にまたは連続的にゼロにまで減少する。

第１の無機部分層と第２のポリマーの部分層の間の中間層としての勾配のある推移の利点または勾配のある層の設定はシリコン層上の不動態層／シリコン層と不動態層の特に良好な付着または化学的結合のほかにこれにより達成されるシリコン層の特に有効な封止の部分にある。

本発明を図面および以下の説明により詳細に説明する。図１はトレンチ溝の形の構造化を有する層系の断面の原理図である。

実施例
シリコン層および部分的に表面的に被覆された不動態層を有する層系の実施例およびシリコン層上にこの種の不動態層を製造する方法が図１により説明される。特にまずシリコンウェーハ、ドイツ特許第１９７４７４５５号による処理工程に適した埋め込まれた酸化物層を有する層系から出発する。ポリシリコン層は機能的シリコン層を有し、機能的シリコン層上にフォトラックマスクが設けられ、前記マスクがシリコン層内に形成すべき構造を決定する。

このために図１において図示されていない基板および場合により存在する埋め込まれた酸化物層の上に例えばポリシリコンからなる第１シリコン層１０が設けられ、この層の上に例えば酸化珪素からなる分離層１３が存在する。分離層１３の上に機能的シリコン層として第２シリコン層１１が設けられ、この層の上にラックマスク１２が存在する。更に図１においてフォトラックマスク１２を用いて部分的にトレンチ溝１８が第２シリコン層１１内にエッチングされ、前記溝が第１シリコン層１０にまで到達し、すなわちこの溝が分離層１３を横断することが理解できる。

具体的にドイツ特許第４２４１０４５号による工程を有するラックマスク１２を製造するためのフォトプロセスによりトレンチ溝１８を例えば厚さ１１μｍのエピポリシリコンからなる第２シリコン層１１内にエッチングする。この工程は絶縁酸化物からなる分離層１３上で自動的に停止し、前記酸化物はドイツ特許第１９８４７４５５号の発想により機能的第２シリコン層１１を第１シリコン層１０から分離する。第１分離層１３の厚さはトレンチ溝１８の部分で例えば５０ｎｍである。第２シリコン層１１は該層に例えば自立する構造を製造するために用いられる。

引き続く酸化物エッチング工程によりまず分離層１３を選択的にシリコンに対しておよび選択的にフォトラックマスクに対してドイツ特許第４２４１０４５号によるトレンチ工程からプラズマを用いてエッチングする。

適当な選択的に行うプロセスガスとして、このために例えばＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８またはこれらのガスとＣＦ_４の混合物を使用する。有利に酸化物エッチング工程のためにＣ_４Ｆ_８またはＣ_４Ｆ_８とＣＦ_４の混合物を使用する。その際ＣＦ_４の添加は特に分離層１３、すなわちＳｉＯ_２のエッチングの間にプラズマ中のポリマー形成を調節するために用いるが、この場合にＣＦ_４の添加がシリコンまたはフォトラックに対するＳｉＯ_２のエッチングの選択率の劣化を生じることに注意しなければならない。

分離層１３のエッチングおよびシリコン層１０上のエッチング工程の相対的停止の後にまず予め実施された、ドイツ特許第４２４１０４５号による方法からなお存在してもよい、トレンチ溝１８の側壁または底部上の限定されないテフロン状層を、酸素プラズマを用いて除去する。引き続き露出するシリコン表面にできるだけ緻密な酸化物、有利に酸化珪素を調節して設ける。その際最初の酸化物は有利にすでにポリマー残部を除去するための先行するＯ_２プラズマ放電の間に表面酸化により形成される。

このために図１による層構造を有するウェーハをプラズマエッチング工程により分離層１３をエッチングするためにまず有利にＯ_２プラズマトリッパー中でプラズマ酸化する。ここに存在する酸プラズマ中で、一方で限定されないテフロン状残部を除去し、他方でこれに到達するシリコン表面を酸化し、緻密な表面酸化物が形成される。

第１シリコン層１０または第２シリコン層１１上のこの成長する表面酸化物を引き続き有利にその後直ちにこの上に堆積される酸化珪素を用いてドイツ特許第１９７０６６８２号による方法を使用して、すなわちＳｉＦ_４および酸素担体を用いてまず強化する。こうして第２シリコン層１１の側壁上にまたは図１による第１シリコン層１０の到達可能な表面上に、図１に示されていないすでに予め製造した表面酸化物（ＳｉＯ_２）上に第１の無機部分層が形成され、前記層は実施例では少なくとも類似して二酸化珪素（ＳｉＯ_２）からなる。

そのほかに前工程のテフロン状残部の除去および酸素プラズマトリッパー中の表面酸化の間にラックマスク１２を部分的に切除することが避けられず、その厚さが減少することを記載すべきである。これは図１に点線により示され、点線は図１による状態に対してラックマスク１２の大きい厚さを表現する。

特に前記方法は実施される引き続く工程のためになお十分に厚いラックマスク１２、すなわち例えば最初の厚さ１０００ｎｍ〜２０００ｎｍを有するフォトラック層から出発して２００ｎｍ〜５００ｎｍの厚さを有するラックマスク１２が残留するように実施しなければならない。

その後ウェーハを、ドイツ特許第４２４１０４５号による方法を実施するために頻繁に利用される、有利にドイツ特許第１９９００１７９号による高密度誘導結合したプラズマ源を有するプラズマ反応器中に導入する。

引き続き第１無機部分層１４の上に第２ポリマー部分層１５を被覆する。

このために例えば５０ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍ＝常圧でのｃｍ^３／分）〜２００ｓｃｃｍ、例えば１００ｓｃｃｍのプロセスガスＳｉＦ_４のガス流を使用して、１０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ、例えば５０ｓｃｃｍのＮ_２Ｏ、ＳＯ_２、ＮＯ_２、ＮＯ、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏのような酸素または酸素担体のガス流と一緒に、例えば１０μバール〜１００μバール、例えば３０μバール〜５０μバールの圧力で、エッチング装置および５００Ｗ〜１００Ｗのプラズマ出力の誘導源中で開始する。最初に堆積した無機部分層１４をイオンの作用により密閉し、この層からフッ素を取り出すために、基板電極は更に場合により５Ｗ〜５０Ｗ、有利に１５Ｗの高周波出力で分極される。

３０秒〜１分以内で行われる、例えば１０ｎｍの酸化珪素を堆積後、プラズマにテフロン形成モノマーを供給するプロセスガスとして例えばＣ_４Ｆ_８またはＣ_３Ｆ_６を添加し、その際ガス流を緩慢に例えば３０秒〜５分以内で、有利に１分以内でゼロから出発して最終ガス流に連続的または不連続的工程で増加する。最終ガス流は有利に１０ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍ、例えば５０ｓｃｃｍ〜２５０ｓｃｃｍの範囲内である。最初に装入したＳｉＦ_４および酸素担体のガス流をこの時間中にテフロン形成剤のガス流内部で増加して多く供給し、同時にゼロに戻すかまたはこのガス流を最初に一定にし、引き続き調節したテフロン形成剤の最終ガス流に達した後に個々にまたは一緒にゼロに戻すことができる。このいわゆるダウンランピングのために３０秒〜５分、有利に１分の時間が適している。

前記処理工程を混合する、すなわちエッチング室内で個々のガスの高速運転および低速運転を組み合わせるかまたは互いに独立に実施することがもちろん可能であり、これはそれぞれ無機部分層１４の上に形成される層の種々の組成を生じる。

テフロン形成ガスのガス流の同時高速運転およびシリコン担体および酸素担体のガス流の返送が有利であり、その際有利にすべてのプロセスガスのガス流の合計がそれぞれの時点で一定にとどまる。

例えば酸素担体５０ｓｃｃｍおよびシリコン担体５０ｓｃｃｍおよびテフロン形成剤０ｓｃｃｍの流れで開始し、その際テフロン形成剤のガス流を徐々に高速運転し、シリコン担体および酸素担体のガス流を徐々に返送し、従ってすべてのプロセスガスのガス流が合計で常に１００ｓｃｃｍであり、最後までなお１００ｓｃｃｍのテフロン形成剤のガス流が存在し、ほかのすべてのガスは０ｓｃｃｍのガス流に戻される。この処理工程により他の手段を使用せずにエッチング室中の処理圧力をほぼ一定に保つことができる。

このランピング処理が終了後、テフロン形成剤を用いる堆積、すなわちテフロン層またはテフロン状層の形成をなお数分間、例えば１分〜５分、有利に２分継続し、その際なおテフロン状フィルムを二次不動態層としてすでに予め製造した層系の上に堆積する。

その後良好に付着する不動態層１４、１５によりシリコン層１１の不動態化を行い、不動態層はシリコン層１１と不動態層１４，１５の界面領域を十分に良好に閉鎖し、引き続き使用されるＣｌＦ_３のような高度に酸化するフッ素化合物が不動態化されたシリコン層１１に浸入することを阻止し、不動態層１４，１５の意図されない引き裂きが阻止される。

全体として前記方法によりトレンチ溝１８の底部の領域に到達する第１シリコン層１０の上におよびトレンチ溝１８の側壁の領域に到達する第２シリコン層１１の上にまず任意の薄い、図１に示されていない酸化珪素層を堆積させ、この層の上に第１無機部分層１４が存在する。この部分層１４は有利に酸化珪素層である。第１無機部分層１４の上に更に図１に同様に示されていない中間層が存在し、中間層は第１部分層１４に隣接する表面領域で第１部分層に少なくとも類似して構成され、中間層は図１による第２部分層１５に隣接する表面領域で少なくとも第２部分層１５に類似して構成され、中間層はその組成が連続的にまたは段階的に第１部分層１４に相当する組成から第２部分層１５に相当する組成に移行する。この限りでこの中間層は勾配層と呼ぶことができる。中間層の上に最後に図１による第２のポリマーの部分層１５が存在し、この層はドイツ特許第４２４１０４５号による方法で形成される有利にテフロン層もしくはテフロン状層である。

前記の層構造において、暗示されるように、その他の点で第１無機部分層１４とシリコン層１１もしくは１０の間に存在する酸化珪素層を断念することができ、もしくはこの酸化珪素層は酸化珪素層として無機部分層１４を形成する場合にこの部分層と区別されないかまたはほとんど区別されない。

自立するＭＥＭＳ構造を製造するために、引き続き図１による段階から出発して、エッチングガスとしてＳＦ_６またはＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、ＣＨＦ_３、Ｃ_４Ｆ_８またはこれらのガスとＳＦ_６の混合物を使用してかなり短いエッチング工程によりプラズマ中でイオンに補助されてトレンチ溝１８の底部にここに存在する不動態層１７をまず選択的に穿孔し、引き続き例えばＣｌＦ_３またはＢｒＦ_３、すなわち高度に酸化するフッ素化学を用いて露出すべきＭＥＭＳ構造の等方性アンダーエッチングを行う。アンダーエッチングは時間制御されていてもよく、または除去する価値がある埋め込まれたポリシリコン島の横方向の制限により構造に制御されていてもよい。アンダーエッチングの終了後、ウェーハをエッチング室から取り出し、残留するラックマスク１２および不動態層１７の残留するテフロン状部分を再びＯ_２プラズマストリップにより除去する。更に引き続き薄い酸化珪素層をＨＦ蒸気中で短いオーバーエッチングにより減少した機械的圧力の勾配の理由から所望される至る所で、例えば露出したＭＥＭＳ構造の下面上で除去することができる。

トレンチ溝の形の構造化を有する層系の断面の原理図である。

符号の説明

１１ シリコン層、 １４ 第１無機部分層、 １５ 第２ポリマー部分層、 １７ 不動態層

Claims (12)

1. 少なくとも部分的に表面的に不動態層（１７）が設けられているシリコン層を有する層系において、不動態層（１７）が第１の少なくとも広い範囲の無機部分層（１４）および第２の少なくとも広い範囲のポリマーの部分層（１５）を有することを特徴とするシリコン層を有する層系。
2. 第１の部分層（１４）が少なくとも広い範囲の酸化物層、特に酸化珪素層からなる請求項１記載の層系。
3. 第１の部分層（１４）が１ｎｍ〜１００ｎｍ、特に５ｎｍ〜３０ｎｍの厚さを有する請求項１または２記載の層系。
4. 第１の部分層（１４）が直接シリコン層（１１）の上にまたはシリコン層（１１）の上に存在する酸化珪素からなる層の上に設けられている請求項１から３までのいずれか１項記載の層系。
5. 第２の部分層（１５）が少なくとも広い範囲のテフロン層またはテフロン状層である請求項１から４までのいずれか１項記載の層系。
6. 第２の部分層（１５）が３０ｎｍ〜８００ｎｍ、特に５０〜４００ｎｍの厚さを有する請求項１から５までのいずれか１項記載の層系。
7. 不動態層（１７）がＣｌＦ_３またはＢｒＦ_３のようなガス状ハロゲンフッ化物のエッチング攻撃に対してシリコン層（１１）を保護する層である請求項１から６までのいずれか１項記載の層系。
8. 不動態層（１７）がミクロスケールまたはナノスケールのＣｌＦ_３またはＢｒＦ_３のようなガスまたは蒸気を透過する通路を含まない請求項１から７までのいずれか１項記載の層系。
9. 不動態層（１７）の内部に少なくとも部分的に第１の部分層（１４）と第２の部分層（１５）の間に存在する、２つの部分層（１４，１５）に隣接する中間層が設けられ、その際中間層が第１の部分層（１４）に隣接する表面領域で少なくとも第１の部分層（１４）に類似して形成され、および第２の部分層（１５）に隣接する表面領域で少なくとも第２の部分層（１５）に類似して形成されるような組成を有し、その際中間層の組成が連続的にまたは段階的に少なくとも第１の部分層（１４）に類似して相当する組成から少なくとも第２の部分層（１５）に類似して相当する組成に移行する請求項１から８までのいずれか１項記載の層系。
10. 中間層が珪素、酸素、炭素およびフッ素を含有する請求項９記載の層系。
11. シリコン層上に、特に請求項１から１０までのいずれか１項記載の層系の不動態層を製造する方法であり、その際シリコン層（１１）の上に少なくとも部分的に第１の少なくとも広い範囲の無機部分層（１４）を形成し、第１の部分層（１４）の上に少なくとも部分的に中間層を形成し、前記中間層の上に少なくとも部分的に第２の少なくとも広い範囲のポリマーの部分層（１５）を形成し、前記部分層が不動態層（１７）を形成し、その際中間層の形成を、前記中間層が第１の部分層（１４）に隣接する表面領域で少なくとも第１の部分層（１４）に類似しておよび第２の部分層（１５）に隣接する表面領域で少なくとも第２の部分層（１５）に類似して形成されるように行い、中間層の組成が連続的にまたは段階的に少なくとも第１の部分層に類似して相当する組成から少なくとも第２の部分層に類似して相当する組成に移行する、シリコン層上に不動態層を製造する方法。
12. 特にシリコン内の異方性エッチング技術の一時的使用によりおよびシリコン内の等方性エッチング技術の一時的使用により、シリコン内に少なくとも広い範囲のまたは部分的に自立する構造を製造する際の請求項１から１０までのいずれか１項記載の層系または請求項１１記載の方法の使用。

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