JP2009039854A

JP2009039854A - ウェハ溶解プロセスを使用したｍｅｍｓデバイスに関する厚い活性化層

Info

Publication number: JP2009039854A
Application number: JP2008166770A
Authority: JP
Inventors: Lianzhong Yu; リャンチョン・ユ; Shifang Zhou; シファン・チョウ
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2009-02-26
Also published as: US20090001499A1; EP2008967A2

Abstract

【課題】厚い活性化層を有する薄いＭＥＭＳデバイスをウエハ溶解プロセスを使用して製造するための方法を提供する。
【解決手段】Ｐ型不純物で第１のシリコンウェハの第２の表面を高濃度にドーピングする工程１２、およびＮ型不純物で第２のシリコンウェハの第１の表面を高濃度にドーピングする工程１４、次いで、ふたつの高濃度にドープされた表面をボンディングする工程１６、第１のウェハの第１の側に対向する第１のウェハの第２の側を所望の厚さまで薄くする工程、第２の側をエッチング／パターニングする工程２０、エッチングされた表面をＰ型不純物で高濃度にドーピングする工程２２、第１のウェハの第２の側にカバーをボンディングする工程２４、第２のウェハを薄くする工程からなる。
【選択図】図１

Description

加速度計およびジャイロスコープのような微小電気機械システム（メムス、ＭＥＭＳ）デバイスは、多くの異なる方法で製造される。

ひとつの共通した方法は、そのプロセスの簡易さおよび完成度から、ウェハ溶解プロセスがある。しかしながら、ウェハ溶解プロセスによって要求されるより高濃度のドーピングを得るために、３０マイクロメータ厚よりも薄く制限された、高濃度にドープされたエピタキシー層が、スターティング材料として用いられる。

本発明は、ウェハボンディングおよびウェハ溶解プロセスを使用して薄くしてＭＥＭＳ活性化層を製造するための方法と、それらの方法によって製造されたデバイスを提供する。

本発明に関する方法のある実施形態は、Ｐ型不純物で第１のシリコンウェハの第１の表面を高濃度にドーピングすることと、Ｎ型不純物で第２のシリコンウェハの第１の表面を高濃度にドーピングすることを含む。次いで、高濃度にドープされた第１の表面を互いにボンディングし、第１のＰ型ウェハの第１の側に対向する第１のウェハの第１の側が、所望の厚さまで薄くされる。その厚さは、約３０マイクロメータよりも厚くてよい。次いで、第２の側がパターニングされ、エッチングされ、該エッチングされた表面が、次いで、Ｐ型不純物で高濃度にドーピングされる。次いで、第１のＰ型ウェハの第２の側にカバーをボンディングし、第２のＮ型ウェハが薄くされる。

図１は、本発明による方法１０のある実施形態のフローチャートである。ブロック１２では、拡散炉を使用して、第１のシリコンウェハの少なくとも１つの表面を、約５×１０¹⁹ｃｍ^-3よりも高いレベルまでｐ型不純物で高濃度にドーピングする。ブロック１４では、拡散炉を使用して、第２のシリコンウェハの少なくとも1つの表面を、約５×１０¹⁹ｃｍ^-3よりも高いレベルまでｎ型不純物で高濃度にドーピングする。ブロック１６では、第１のウェハの高濃度にドーピングされた表面を、シリコン溶融ボンディングを使用して第２のウェハの高濃度にドーピングされた表面にボンディングする。ブロック１８では、ｐ型ウェハを、ラッピングまたは化学的研磨を使用して、所望の厚さまで薄くする。ブロック２０では、デバイスの意図された使用に応じて、種々のＭＥＭＳデバイス（図示せず）を形成するために、ｐ型ウェハをパターニングし、深堀り反応性イオンエッチング（DRIE：Deep Reactive Ion Etching）を使用してエッチングする。ブロック２２では、エッチングされた表面を、拡散炉を用いて、約５×１０¹⁹ｃｍ^-3よりも高いレベルまでｐ型不純物で高濃度にドーピングする。ブロック２４では、パターニングされた表面を被覆および保護するように、ｐ型ウェハにカバーをボンディングし、この場合、カバーは、パイレックス（登録商標）ガラスであり、カバーは陽極としてボンディングされる。最後に、ブロック２６では、Ｎ型ウェハを薄くするのに、ＥＤＰ（エチレンジアミン・ピロカテコール）を使用し、ＫＯＨエッチングもまた使用される。ＥＤＰエッチングからＰ型層を保護するために、ブロック２６のステップの間、高濃度にドープされたＰ型層が保護される。

図２Ａ乃至２Ｇは、図１で示した方法１０の間に生成され、形成された種々の中間のステップおよび構造体を例示する。図２Ａは、Ｐ型不純物で高濃度にドープされた領域２９を備えた第１のシリコンウェハ（すなわちＰ型ウェハ）と、約５乃至１０マイクロメータの深さまでＮ型不純物で高濃度にドープされた領域３１を備えた第２のシリコンウェハ（すなわちＮ型ウェハ）とを示す。図２Ｂは、領域２９、３１を互いにボンディングさせた後のウェハ２８，３０を示す。図２Ｃは、約５０乃至２００マイクロメータの所望の厚さ、またはもし所望ならばより厚い厚さまでＰ型ウェハを薄くした後のウェハ２８，３０を示す。図２Ｄは、活性化層３２を形成するために、ＤＲＩＥでＰ型ウェハをエッチングし、パターニングした後のウェハ２８，３０を示す。すなわち、ウェハ２８は、活性化層３２を形成するようにエッチングされ、パターニングされる。図２Ｅは、活性化層３２が、Ｐ型不純物で高濃度にドープされた後の活性化層３２およびウェハ３０を示す。図２Ｆは、活性化層３２と、活性化層３２にボンディングされたカバー３４と、Ｎ型ウェハ３０とを示す。最後に、図２Ｇは、Ｎ型ウェハ３０を薄くした後の、カバー３４および活性化層３２を示す。

図３は、本発明の別の実施形態の方法４０のフローチャートである。ブロック４２では、活性化層、酸化物層、およびハンドル層を含むシリコン−オン−絶縁物（ＳＯＩ）が、ＤＲＩＥを使用してエッチングされ、パターニングされる。ブロック４４では、エッチングされた表面を、Ｐ型不純物で高濃度にドーピングする。ブロック４６では、陽極になるように、活性化層にカバーをボンディングする。ブロック４８では、ハンドル層を薄くするのにＥＤＰを用い、別の実施形態では、シリコン化学エッチングを用いてもよく、ＫＯＨまたはＴＭＡＨもまた用いられうる。最後に、ブロック５０では、酸化物層を除去する。

図４Ａ乃至４Ｅは、図３に示した方法の種々の中間ステップおよび構造体を図示する。図４Ａは、活性化層５４、酸化物層５６、および、ハンドル層５８を含むＳＯＩウェハを示す。図４Ｂは、活性化層５４をパターニングした後のウェハ５２を示す。図４Ｃは、高濃度ドーピングをして、および、活性化層５４にカバー６０をボンディングした後のウェハ５２を示す。図４Ｄは、ハンドル層５８を薄くした後の、ウェハ５２を示す。最後に、図４Ｅは、酸化物層５６を除去した後のウェハ５２を示す。

本発明の好ましい実施形態のフローチャートを示す。図２Ａ乃至２Ｇは、図１の方法の間に形成された種々の中間構造体の例示である。本発明の別の実施形態のフローチャートを示す。図４Ａ乃至４Ｅは、図３の方法の間に形成された種々の中間構造体の例示である。

Claims

第１のウェハの高濃度にドープされたＰ型表面を、第２のウェハの高濃度にドープされたＮ型表面にボンディングするステップ（１６）と、
所望の厚さまで前記第１のウェハを薄くするステップ（１８）と、
前記第１のウェハをパターニングするステップ（２０）と、
前記パターニングされた第１のウェハをＰ型不純物で高濃度にドーピングするステップ（２２）と、
前記第１のウェハにカバーをボンディングするステップ（２４）と、
前記第２のウェハを薄くするステップ（２６）と、
を有することを特徴とする方法。
前記第１のウェハの表面をＰ型不純物で高濃度にドーピングするステップ（１２）と、
前記第２のウェハの表面をＮ型不純物で高濃度にドーピングするステップ（１４）と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
対向する第１および第２の側を備えた第１のウェハ（２８）であって、前記第１の側がＰ型不純物で高濃度にドープされ、前記第２の側がパターニングされ、Ｐ型不純物で高濃度にドープされた、第１のウェハ（２８）と、
第１の側を備えた第２のウェハ（３０）であって、前記第２のウェハの第１の側が、Ｎ型不純物で高濃度にドープされ、前記第１のウェハの第１の側にボンディングされた、第２のウェハ（３０）と、
を有することを特徴とするデバイス。