JP2009200474A

JP2009200474A - 単一ｓｏｉウェハ加速度計の製造方法

Info

Publication number: JP2009200474A
Application number: JP2008332367A
Authority: JP
Inventors: Lianzhong Yu; リャンチョン・ユ
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2009-09-03
Also published as: EP2077250A2; US20090176370A1; US7976714B2

Abstract

【課題】単一のシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハからＭＥＭＳ装置を製造する方法の提供。
【解決手段】ＳＯＩウェハ２０は、シリコン（Ｓｉ）ハンドル層２８、Ｓｉ機構層２４、およびＳｉハンドル層とＳｉ機構層との間に位置する絶縁層２６を含む。Ｓｉ機構層から活動部品をエッチングする工程を含む。その後、露出されたＳｉ機構層の表面にボロンがドープされる。次に、Ｓｉ機構層のエッチングされた活動部品の近くの絶縁層の一部が取り除かれ、エッチングされた活動部品の近くのＳｉハンドル層が、エッチングされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、単一ＳＯＩウェハ加速度計の製造方法に関する。

多くのタイプの微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）加速度計またはジャイロの製造プロセスが存在する。小さな寄生容量を持つＭＥＭＳ装置を製造するために、複数のウェハは、効果的なＭＥＭＳ装置を製造するために、複数のマスク工程、エッチング工程、および取り付け工程を通らなければならない。

より多くの製造工程は、製造コストを増大させる。

本発明は、単一のシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハからＭＥＭＳ装置を製造する方法を含む。ＳＯＩウェハは、シリコン（Ｓｉ）ハンドル層、Ｓｉ機構層、およびＳｉハンドル層とＳｉ機構層との間に配置された絶縁層を含む。一例としての方法は、Ｓｉ機構層から活動部品をエッチングすることを含む。その後、Ｓｉ機構層の露出された表面はボロンがドープされる。次に、Ｓｉ機構層のエッチングされた活動部品に近接する絶縁層の部分が取り除かれ、エッチングされた活動部品に近接するＳｉハンドル層が、エッチングされる。

ハンドル層のエッチングは、不等方性のエッチングである。
本発明の好ましい実施形態または代替実施形態が以下に図面とともに詳細に説明される。

加速度計装置を製造する工程の例を示す図である。加速度計装置を製造する工程の例を示す図である。加速度計装置を製造する工程の例を示す図である。加速度計装置を製造する工程の例を示す図である。

図１−４は、本発明の実施形態により実施される製造プロセス工程の例を示している。この例示プロセスは、単一のシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハ２０からの、微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）加速度計の製造を説明する。この加速度計は、校正おもりまたは機構層２４内の望ましくない容量に敏感な他の部品と、シリコン（Ｓｉ）ハンドル層２８との間の低い寄生容量を備える。

図１に示すように、ＳＯＩウェハ２０は、埋め込まれたシリコン酸化（ＳｉＯ_２）層２６を含み、シリコン酸化層は、機構層２４とＳｉハンドル層２８との間に位置する。機構層２４内の機能素子（活動部品）を露出させるために、機構層２４は、所定のマスクに従ってエッチングされる。

一実施形態において、ＳＯＩウェハ２０はＰ型ＳＯＩウェハである。機構層２４上で行われるエッチングは、シリコン深堀反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）であり、これは、機構層２４をＳｉＯ_２層２６までエッチングする。ここでＳｉＯ_２層２６はエッチストップとして機能する。こうして、画定された穴／空洞のアレイ／パターンが、機構層２４に形成される。

図２に示すように、機構層２４は、多量のボロンがドープされる。一実施形態において、機構層２４は、５×１０^１８／Ｃｍ^３より大きいレベルの濃度でボロンがドープされる。

ボロンドーピングは、エッチングされた機構層２４の露出された水平面および垂直面の両方に浸透する。シリコン酸化層２６は、ボロンドーピングに抵抗力があり、これがハンドル層２８がドーピングされることを防止する。

図３に示されているように、機構層２４の活動部品内およびその周りにおいて、ＳｉＯ_２層２６の一部は取り除かれる。標準的なシリコン酸化（ウェット）エッチング（たとえばＨＦ）が、機構層２４にエッチングされた空洞および穴を介して、シリコン酸化層２６に適用される。シリコンは、通常、ＨＦエッチングに対して抵抗力があるか、または非常にゆっくりエッチングされる（ドープされていても、されていなくても）。

図４に示すように、一実施形態において、機構層２４を通して形成された溝、およびシリコン酸化層２６が取り除かれた場所の溝を通って、エチレン−ジアミン−ピロカテロール（ＥＤＰ）シリコン不等方性エッチングがＳｉハンドル層に２８に適用される。ボロンがドープされた機構層２４は、このＥＤＰエッチングに対して抵抗力がある。ＥＤＰエッチングの時間の長さは、所望のＳｉエッチング深さに依存する。たとえば、エッチング時間は、５０−１００μｍとするために１−２時間とすることができる。結果として、Ｓｉハンドル層２８に溝ができ、これが、Ｓｉハンドル層２８内のシリコンと機構層２４内の活動部品との間の分離を提供する。その結果、機構層２４とＳｉハンドル層２８との間に生じ得る寄生容量が低減される。また、潜在的な、活動部品の機構層２４とハンドル層２８との間の静止摩擦は除かれる。他の、類似の不等方性のエッチング剤を用いてもよい。

Claims

単一のシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハからＭＥＭＳ装置を製造する方法であって、前記ＳＯＩウェハ（２０）は、シリコン（Ｓｉ）ハンドル層（２８）、Ｓｉ機構層（２４）、および前記Ｓｉハンドル層とＳｉ機構層との間に位置する絶縁層（２６）を含み、
前記方法は、前記Ｓｉ機構層から活動部品をエッチングする工程と、
前記Ｓｉ機構層の露出された表面に少なくともボロンをドーピングする工程と、
前記機構層のエッチングされた前記活動部品の近くの前記絶縁層を取り除く工程と、
エッチングされた前記活動部品の近くの前記Ｓｉハンドル層をエッチングする工程と、
を有する、方法。
請求項１に記載の方法であって、前記ハンドル層をエッチングする工程は不等方性のエッチングを含み、前記絶縁層はＳｉＯ_２を含む、方法。
シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハであって、
シリコン（Ｓｉ）ハンドル層（２８）と、
Ｓｉ機構層（２４）と、
前記ハンドル層と前記機構層との間に位置する絶縁層（２６）とを有し、
前記機構層が、ボロンがドープされた、エッチングされた活動部品を有し、前記絶縁層が、前記機構層の前記エッチングされた活動部品の近くの取り除かれた部分を含み、前記Ｓｉハンドル層が、前記エッチングされた活動部品の近くの不等方性にエッチングされた容積を有する、ＳＯＩウェハ。