JP3079355B2 - Method of fabricating silicon membrane with controlled residual stress - Google Patents

Method of fabricating silicon membrane with controlled residual stress

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JP3079355B2
JP3079355B2 JP19709495A JP19709495A JP3079355B2 JP 3079355 B2 JP3079355 B2 JP 3079355B2 JP 19709495 A JP19709495 A JP 19709495A JP 19709495 A JP19709495 A JP 19709495A JP 3079355 B2 JP3079355 B2 JP 3079355B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は残留応力を有するシ
リコンメンブレンを製作する方法に関する。ますますマ
イクロマシーンの特性が高性能化されながらこのような
構造に度々用いられるメンブレンの残留応力を性格な値
で調節する必要性が強く要求されている。例えば、極め
て小さい圧力を感知しなければならないマイクロ圧力計
の圧力感知部を成すメンブレンは、極めて小さい圧力に
おいても弾性変形により反応しなければならないため、
残留応力が殆どないものが求められる。
The present invention relates to a method for manufacturing a silicon membrane having residual stress. As the properties of micromachines become more and more sophisticated, there is a strong demand for adjusting the residual stress of a membrane frequently used in such a structure with a proper value. For example, a membrane that constitutes a pressure sensing part of a micro pressure gauge that must sense an extremely small pressure must react by elastic deformation even at an extremely small pressure.
A material having almost no residual stress is required.

【0002】メンブレンの残留応力が引張応力である
と、その応力以下の外部圧力にはメンブレンの弾性変形
が小さくなって圧力を感知し難く、メンブレンの残留応
力が厚縮応力であるとメンブレンが座屈されてマイクロ
圧力計の機械的構造が崩れるためである。一方、X線マ
スクの基板に用いられるメンブレンは大き過ぎないで適
宜な大きさの残留引張応力を有しなければならない。X
線によるX線マスクの損傷は、メンブレンの引張応力が
大きい程減少するが、引張応力が大き過ぎる場合には、
メンブレンが容易に外部衝撃により破壊される。
If the residual stress of the membrane is a tensile stress, the elastic deformation of the membrane becomes smaller at an external pressure lower than the stress, making it difficult to sense the pressure. If the residual stress of the membrane is a thickness contraction stress, the membrane will not be seated. This is because the mechanical structure of the micro pressure gauge collapses due to bending. On the other hand, the membrane used for the substrate of the X-ray mask must have an appropriate magnitude of residual tensile stress without being too large. X
X-ray mask damage due to X-rays decreases as the membrane tensile stress increases, but if the tensile stress is too high,
The membrane is easily broken by an external impact.

【0003】[0003]

【従来の技術】時には、マイクロマシーンの種類によっ
ては、メンブレンの正確な残留応力が要求されたり、メ
ンブレンの残留応力の平面方向又は厚さ方向への均一な
分布を設計しなければならない場合がある。
2. Description of the Related Art Sometimes, depending on the type of a micro machine, an accurate residual stress of a membrane is required, or it is necessary to design a uniform distribution of the residual stress of the membrane in a plane direction or a thickness direction. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、大部分の物質
は塊状態では応力がない状態で存在するが、薄膜又はメ
ンブレン状態になると、調節することができない応力を
示す。例えば、プラズマ化学気相蒸着されたシリコン窒
化膜やシリコン酸化膜、そしてシリコン炭化膜等は若干
の蒸着条件変化にも残留応力が極めて大きい圧縮応力と
引張応力で変わるようになって、正確な残留応力を必要
とするマイクロマシーンに使用するには多くの困難が伴
う。又、熱的に成長したシリコン酸化膜は、成長条件に
関係なく常に一定な値の圧縮応力のみを示し、化学気相
蒸着されたシリコン窒化膜は極めて大きい引張応力のみ
を有するため、正確な残留応力が設計されなければなら
ないマイクロマシーンで用いるには極めて難しい問題点
が多い。
However, most materials exist in a bulk state without stress, but in thin film or membrane states exhibit uncontrollable stress. For example, silicon nitride films, silicon oxide films, and silicon carbide films deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition have an extremely large residual stress that changes with very large compressive and tensile stresses even when the deposition conditions change slightly. There are many difficulties associated with using them in stressed micromachines. In addition, a thermally grown silicon oxide film always shows only a constant value of compressive stress regardless of the growth conditions, and a chemical vapor deposited silicon nitride film has only an extremely large tensile stress. There are many problems that are extremely difficult to use in micro machines where the stress must be designed.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに案出した本発明は、不純物のドーピング濃度が小さ
いながら応力がないシリコンメンブレンを製作した後、
適当量の不純物をこのメンブレンにドーピングすること
により設計された残留応力を性格に得ることができるシ
リコンメンブレンの製作方法を提供するにその目的があ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for manufacturing a silicon membrane having a low impurity doping concentration and no stress.
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a silicon membrane that can obtain a designed residual stress by doping an appropriate amount of impurities into the membrane.

【0006】上記の目的を達成するための本発明の一実
施例は、基板上に硼素注入を遮断する遮断膜でリング形
態のパターンを形成する工程;上記基板上に硼素を注入
することにより、上記遮断膜パターンによって形成され
たリング形態の硼素注入が遮断された基板で囲まれた不
整合電位がない高密度硼素ドーピング層を形成する工
程;及び上記基板の局部的な領域を下面から蝕刻して上
記硼素ドーピング層で成るメンブレンを形成する工程を
含むことを特徴とする。
One embodiment of the present invention for achieving the above object is to form a ring-shaped pattern on a substrate with a blocking film for blocking boron implantation; by implanting boron on the substrate, Forming a high-density boron-doped layer having a mismatch potential surrounded by a substrate in which the ring-shaped boron implantation formed by the barrier film pattern is blocked; and etching a local region of the substrate from a lower surface. Forming a membrane made of the boron-doped layer.

【0007】別の実施例による本発明は、基板上にリン
グ形態の硼素注入を遮断する遮断膜パターンを形成する
工程;上記基板上に硼素を注入することにより、上記遮
断膜パターンにより形成されたリング形態の硼素注入が
遮断された基板領域で囲まれた不整合電位がない、高密
度硼素ドーピング層を形成する工程;上記基板上の硼素
ドーピング層上に低密度で不純物がドーピングされたエ
ピーシリコン層を成長させる工程;基板蝕刻溶液からエ
ピーシリコン層を保護するための保護膜を上記エピーシ
リコン層上に形成する工程;基板の局部的な領域を下面
から蝕刻して、上記硼素ドーピング層とエピーシリコン
層、そして保護膜で成るメンブレンを形成する工程;上
記硼素ドーピング層をメンブレンから除去する工程;及
び上記保護膜の局部的な領域を蝕刻し、不純物を注入し
て熱処理する工程を含むことを特徴とする。
According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of forming a blocking film pattern for blocking implantation of ring-shaped boron on a substrate; forming the blocking film pattern by implanting boron on the substrate. Forming a high-density boron-doped layer with no mismatch potential surrounded by a substrate region in which ring-shaped boron implantation is blocked; low-density doped silicon on the boron-doped layer on the substrate; Growing a layer; forming a protective layer on the epi silicon layer to protect the epi silicon layer from the substrate etching solution; etching a local region of the substrate from below to form the boron doped layer and the epi layer. Forming a membrane comprising a silicon layer and a protective film; removing the boron-doped layer from the membrane; Specific area by etching, characterized in that it comprises a step of heat-treating the impurity implantation to.

【0008】又、別の実施例による本発明は、基板上に
リング形態の硼素注入を遮断するために第1遮断膜パタ
ーンを形成する工程;上記基板上に硼素を注入すること
により、上記第1遮断膜パターンによって形成されたリ
ング形態の硼素注入の遮断された基板領域で囲まれた不
整合電位がない高密度硼素ドーピング層を形成する工
程;上記硼素ドーピング層上に低密度の不純物でドーピ
ングされたエピーシリコン層を成長させる工程;上記基
板上に第2遮断膜を形成し、局部的に蝕刻して窓を形成
した後、不純物ドーピング層を形成する工程;基板蝕刻
溶液から上記エピーシリコン層を保護するための保護膜
を上記不純物ドーピング層上に形成する工程;基板の下
面から局部的な領域を蝕刻して、上記硼素ドーピング層
とエピーシリコン層、そして保護膜から成るメンブレン
を形成する工程;及び上記硼素ドーピング層をメンブレ
ンから除去して熱処理する段階を含むことを特徴とす
る。
According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of forming a first blocking film pattern on a substrate for blocking implantation of boron in a ring form; (1) forming a high-density boron-doped layer without a mismatch potential surrounded by a ring-shaped boron-implanted substrate region formed by a barrier film pattern; doping with a low-density impurity on the boron-doped layer; Growing an epi silicon layer; forming a second barrier layer on the substrate, locally etching to form a window, and forming an impurity doped layer; and depositing the epi silicon layer from a substrate etching solution. Forming a protective film on the impurity-doped layer for protecting the substrate; etching a local region from the lower surface of the substrate to form the boron-doped layer and the epi-silicon layer; The step of forming a membrane comprising a protective film; characterized in that the and the boron-doped layer comprises the step of heat treatment is removed from the membrane.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明を詳細に説明する。不純物を注入することによりシ
リコンメンブレンの残留応力を調節する原理は次の通り
である。原子直径がシリコンに比べて小さい置換型不純
物がシリコンにドーピングされると、シリコン原子間の
距離が元状態に比べて遠くなるが、これが、結局シリコ
ン原子と原子間の引っ張る力として現れるようになっ
て、不純物がドーピングされたシリコン層には引張応力
が発生する。同様にシリコンより原子直径が大きい置換
型不純物がシリコンにドーピングされる場合には、シリ
コン原子と原子間の距離が近くなるため、シリコン原子
と原子間に斤力が発生するようになって、不純物がドー
ピングされたシリコン層には圧縮応力が発生するように
なる。故に、シリコンより原子直径が小さい硼素や燐が
ドーピングされたシリコン層には引張応力が発生し、シ
リコンより原子直径が大きいガリウムやアンチモンがド
ーピングされたシリコン層には圧縮応力が発生するよう
になる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The principle of adjusting the residual stress of the silicon membrane by implanting impurities is as follows. When a substitutional impurity having a smaller atomic diameter than silicon is doped into silicon, the distance between silicon atoms becomes longer than in the original state, but this eventually appears as a pulling force between silicon atoms. As a result, tensile stress is generated in the silicon layer doped with impurities. Similarly, when a substitutional impurity having a larger atomic diameter than silicon is doped into silicon, the distance between the silicon atom and the atom becomes short, and a balance force is generated between the silicon atom and the impurity. Compressive stress is generated in the silicon layer doped with. Therefore, a tensile stress is generated in a silicon layer doped with boron or phosphorus having an atomic diameter smaller than silicon, and a compressive stress is generated in a silicon layer doped with gallium or antimony having an atomic diameter larger than silicon. .

【0010】このような不純物が置換型でドーピングさ
れたシリコン層の応力は、理論的に次の数式のように不
純物のドーピング密度に正比例する。 応力=比例常数×ドーピング密度・・・・・・・・・ (1) ここで、比例常数は不純物の種類によってその大きさと
符号が決定される。即ち、不純物原子の大きさがシリコ
ン原子より小さいと、比例常数は陽の符号を有するよう
になって応力は引張応力とになり、不純物原子の大きさ
がシリコン原子より大きいと、比例常数は陰の符号を有
するようになって応力は圧縮応力になる。又、不純物原
子の大きさとシリコン原子の大きさの差異が大きい程比
例常数の絶対値は大きくなる。
The stress of a silicon layer doped with such impurities in a substitutional manner is theoretically directly proportional to the doping density of the impurities as shown in the following equation. Stress = proportional constant × doping density (1) Here, the magnitude and sign of the proportional constant are determined by the type of impurity. That is, when the size of the impurity atom is smaller than the silicon atom, the proportional constant has a positive sign and the stress becomes a tensile stress, and when the size of the impurity atom is larger than the silicon atom, the proportional constant is negative. And the stress becomes a compressive stress. Further, the larger the difference between the size of the impurity atom and the size of the silicon atom, the larger the absolute value of the proportional constant.

【0011】以上で説明した原理により残留応力が調節
されるべき小さい低密度で不純物がドーピングされたシ
リコンメンブレンの製作方法には大体次の二つがある。
第一番目は、水酸化カリウム溶液から低密度で不純物が
ドーピングされたシリコン基板を数ミクロン厚さのみを
残し全て蝕刻することにより、メンブレンを製作するの
である。この方法により製作されたシリコンメンブレン
は残留応力がないという利点があるが、シリコンの蝕刻
率が水酸化カリウム溶液の濃度と温度等に非常に敏感で
あり、得られるシリコン基板の厚さがミクロン単位で均
一に得ることが保障できないため、正確な厚さのメンブ
レンを得るのが非常に難しいという欠点がある。
There are roughly two methods for fabricating a small low-density impurity-doped silicon membrane whose residual stress should be adjusted according to the principles described above.
First, a membrane is manufactured by etching a silicon substrate doped with impurities at a low density from a potassium hydroxide solution, leaving only a few microns thick. The silicon membrane manufactured by this method has the advantage that there is no residual stress, but the etching rate of silicon is very sensitive to the concentration and temperature of the potassium hydroxide solution, and the thickness of the obtained silicon substrate is on the order of microns. However, there is a disadvantage that it is very difficult to obtain a membrane having an accurate thickness because it cannot be ensured that the membrane is uniform.

【0012】第二番目は、シリコン基板の表面に高密度
で硼素がドーピングされたシリコンを形成した後、低密
度で不純物がドーピングされたエピーシリコン層をその
上に成長させ、エチレンダイヤミンーピロカテコール−
水の混合溶液(以下、EPW溶液という)で上記シリコ
ン基板とEPW溶液で蝕刻停止層の役割をした上記硼素
ドーピング層を順次に蝕刻することにより、低密度で不
純物がドーピングされたシリコンメンブレンを得る方法
である。この方法においては、エピーシリコン層の厚さ
が最終シリコンメンブレンの厚さになるため、エピーシ
リコン層の厚さを調節すると容易に望む厚さのシリコン
メンブレンを得ることができる利点があるが、以下で説
明しようとする二つの理由のため、広く用いられていな
い。
Second, after forming silicon doped with boron at high density on the surface of the silicon substrate, an epi silicon layer doped with impurities at low density is grown thereon, and ethylene diamond Catechol-
The silicon substrate doped with impurities at a low density is obtained by sequentially etching the silicon substrate and the boron-doped layer serving as an etching stop layer with an EPW solution using a mixed solution of water (hereinafter referred to as an EPW solution). Is the way. In this method, since the thickness of the ep silicon layer becomes the thickness of the final silicon membrane, there is an advantage that a silicon membrane of a desired thickness can be easily obtained by adjusting the thickness of the ep silicon layer. It is not widely used for two reasons.

【0013】第一理由は、上記エピーシリコン層には不
整合電位と圧縮応力が必然的に発生する。硼素ドーピン
グ層2がEPW溶液で蝕刻停止層として用いられるため
には、硼素ドーピング密度が7×1019/cm
上にならなければならないが、硼素がこのように高密度
でドーピングされた層には引張応力が非常に大きくなっ
て、図1の通り、基板と硼素ドーピング層間には不整合
電位7が発生する。このようなの残留応力は硼素ドーピ
ング層の残留引張応力を減少させると同時に平面上の硼
素ドーピング層の格子の大きさ5を基板の平面上の格子
の大きさ4に比ベて減少させる。
The first reason is that a mismatch potential and a compressive stress are inevitably generated in the epi silicon layer. In order for the boron-doped layer 2 to be used as an etching stop layer in an EPW solution, the boron-doping density must be 7 × 10 19 / cm 3 or more. The tensile stress becomes very large, and a mismatch potential 7 is generated between the substrate and the boron-doped layer as shown in FIG. Such residual stress reduces the residual tensile stress of the boron-doped layer and at the same time reduces the lattice size 5 of the boron-doped layer on a plane compared to the lattice size 4 on the plane of the substrate.

【0014】従って、格子の大きさが減少された硼素ド
ーピングにこれより平面上の格子大きさが大きい(即
ち、基板の格子の大きさと同じ)エピーシリコン層3が
形成されると、このエピーシリコン層3は圧縮応力を受
けるようになる。発生した圧縮応力が非常に大きい場合
には、この応力の一部が緩衝されながら不整合電位8が
エピーシリコン層に発生する。
Therefore, when the epi silicon layer 3 having a larger planar lattice size (that is, the same as the lattice size of the substrate) is formed by the boron doping having the reduced lattice size, the epi silicon Layer 3 becomes subject to compressive stress. If the generated compressive stress is very large, a mismatch potential 8 is generated in the epi silicon layer while a part of the stress is buffered.

【0015】このように圧縮応力を有して不整合電位が
存在するエピーシリコンで製作したシリコンメンブレン
は座屈されるのみならず、破壊強度等の機械的特性が劣
化する。そして、図1における未説明符号6は不整合電
位が発生した高密度硼素ドーピング層上に成長したエピ
ーシリコン層の平面的格子の大きさを示している。
As described above, a silicon membrane made of epi silicon having a mismatching potential with a compressive stress not only buckles but also deteriorates mechanical properties such as breaking strength. The unexplained reference numeral 6 in FIG. 1 indicates the size of the planar lattice of the epi silicon layer grown on the high-density boron-doped layer where the mismatch potential has been generated.

【0016】しかし、もし図1(向って右側部分)の通
り硼素ドーピング層が不整合電位なしに形成することが
できるならば、硼素ドーピング層の平面上の格子大きさ
9は基板と同じく維持されるので、その上に成長したエ
ピーシリコン層の平面上の格子大きさ10は硼素ドーピ
ング層と一致するようになってエピーシリコン層には応
力と不整合電位が発生しない。
However, if the boron-doped layer can be formed without a mismatch potential as shown in FIG. 1 (on the right-hand side), the lattice size 9 in the plane of the boron-doped layer is maintained as in the substrate. Therefore, the lattice size 10 on the plane of the epi silicon layer grown thereon matches the boron doping layer, and no stress and mismatch potential are generated in the epi silicon layer.

【0017】第二、実際の場合においては、上記式1が
良く成立しなくなって低密度で不純物がドーピングされ
たシリコンメンブレンに選択された不純物をドーピング
して残留応力を調整するのは難しい。式1が良く成立し
ない理由は、上記の説明通り、不純物が高密度でドーピ
ングされた層には常に不整合電位が発生するためであ
る。故に、不純物注入により発生する残留応力は不整合
電位により緩衝された実際に不純物ドーピング層の残留
応力は式1の関係から予想される値より小さくなる。一
般的に、不整合電位の平面的密度と不純物ドーピング層
内での深さによる位置等は、基板の熱処理、ドーピング
された不純物の種類及び量等によって予測が不可能であ
るため、最終的な不純物ドーピング層の残留応力も予測
が不可能になる。
Second, in an actual case, it is difficult to adjust the residual stress by doping selected impurities into a low-density doped silicon membrane because the above equation (1) does not hold well. The reason why the formula 1 does not hold well is that, as described above, a mismatched potential always occurs in a layer doped with a high density of impurities. Therefore, the residual stress generated by the impurity implantation is buffered by the mismatch potential, so that the residual stress of the impurity-doped layer is actually smaller than the value expected from the relationship of Equation 1. In general, the position of the mismatch potential in terms of the planar density and the depth in the impurity-doped layer cannot be predicted due to the heat treatment of the substrate, the type and amount of the doped impurity, and the like. The residual stress of the impurity-doped layer also becomes unpredictable.

【0018】しかし、本発明においては不整合電位がな
い高濃度で硼素がドーピングされた層を形成することに
より、その上に応力と不整合電位がない低密度で不純物
がドーピングされたエピーシリコン層を成長させた後、
一時的に正確な厚さを有して応力がない、低密度で不純
物がドーピングされたシリコンメンブレンを製作し、二
次的にこのメンブレンに不整合電位が発生しないよう選
択された不純物を望む量程ドーピングすることにより、
設計された残留応力を有するシリコンメンブレンを製作
することができる。
However, in the present invention, a high-concentration boron-doped layer having no mismatch potential is formed thereon, and a low-density impurity-doped EP silicon layer having no stress and mismatch potential is formed thereon. After growing
Produce a stress-free, low-density impurity-doped silicon membrane that has a temporarily accurate thickness and is stress-free, and the desired amount of impurities selected to prevent secondary mismatch potential in this membrane By doping,
A silicon membrane having a designed residual stress can be manufactured.

【0019】本発明に係る一実施例を詳細に説明すると
次の通りである。先ず、図2の通り、不純物ドーピング
密度が1X1018/cm以下であるシリコン基板1
1上面に図15乃至図18で説明する方法を用いて幅が
100ミクロン以上のリングの形態の硼素ドーピングが
遮断された基板部分12により囲まれた密度が5×10
19/cm以上で深さが1ミクロン以上の硼素ドーピ
ング層13を約2cm×2cm面積に形成する。リング
パターンに囲まれた硼素ドーピング層は、リング形態の
硼素がドーピングされない基板領域で囲まれるようにな
って、この領域には不整合電位が発生しなくなり、硼素
ドーピング層の結晶性が維持される。
An embodiment according to the present invention will be described in detail as follows. First, as shown in FIG. 2, a silicon substrate 1 having an impurity doping density of 1 × 10 18 / cm 3 or less.
1 has a density of 5 × 10 5 surrounded by a boron-doped substrate portion 12 in the form of a ring having a width of 100 μm or more using the method described in FIGS.
A boron-doped layer 13 having a depth of not less than 19 / cm 3 and not less than 1 micron is formed in an area of about 2 cm × 2 cm. The boron-doped layer surrounded by the ring pattern is surrounded by a substrate region in which ring-shaped boron is not doped, so that a mismatch potential does not occur in this region, and the crystallinity of the boron-doped layer is maintained. .

【0020】その次に、上記硼素ドーピング時に硼素の
注入を遮断する役割をした基板下面の面積が1cm×1
cmであり、平面的に基板上面の硼素ドーピング層に内
包される遮断膜14を除去した後、EPW溶液で上記基
板を蝕刻すると、図3の通り、高濃度で硼素がドーピン
グされたシリコンメンブレン15が製作される。このよ
うな方法により製作されたシリコンメンブレンは不整合
電位を含んでいないため、残留応力が式1の関係により
決定される。又、一般的な方法により製作された硼素が
ドーピングされたシリコンメンブレンは、表面に不整合
電位による縞模様状の凹凸があるから、メンブレンの機
械的特性が劣化するが、本発明により製作されたシリコ
ンメンブレンは不整合電位を含んでいないため、何等の
模様がない極めて均一な表面状態を有するようになる。
Next, the area of the lower surface of the substrate, which serves to block the implantation of boron during the boron doping, is 1 cm × 1.
After removing the blocking film 14 contained in the boron-doped layer on the upper surface of the substrate in a planar manner, the substrate is etched with an EPW solution. As shown in FIG. 3, a silicon membrane 15 doped with boron at a high concentration is obtained. Is produced. Since the silicon membrane manufactured by such a method does not include a mismatch potential, the residual stress is determined by the relationship of Equation 1. In addition, a silicon membrane doped with boron manufactured by a general method has striped irregularities due to a mismatch potential on its surface, so that the mechanical properties of the membrane are deteriorated. Since the silicon membrane does not include a mismatch potential, it has a very uniform surface state without any pattern.

【0021】図4及び図5は、本発明に提供する選択さ
れた不純物を注入して望む残留応力分布を有するシリコ
ンメンブレンを製作するための実施例を示す。図4の通
り、図15乃至図18で説明する方法を用いて硼素がド
ーピングされない不純物ドーピング密度が1×1018
/cm以下であるシリコン基板18の上面に幅が10
0ミクロン以上のリング形態の領域19を形成し、密度
が5×1019/cm以上であり深さが1ミクロン以
上の硼素ドーピング層20を約2cm×2cm面積で形
成する。又、上記基板の下面には面積が1cmx1cm
であり平面的に基板上面の硼素ドーピング層に内包され
た硼素ドーピングが遮断された領域21を形成し、図5
の通り、上記基板上に不純物がドーピング密度1×10
18/cm以下でドーピングされたエピーシリコン層
22をSiHClガスを用いて1100°Cで1ミク
ロン以上の厚さに成長させる。
FIGS. 4 and 5 show an embodiment for manufacturing a silicon membrane having a desired residual stress distribution by implanting selected impurities according to the present invention. As shown in FIG. 4, the impurity doping density at which boron is not doped is 1 × 10 18 using the method described with reference to FIGS.
/ Cm 3 or less on the upper surface of the silicon substrate 18.
A ring-shaped region 19 of 0 μm or more is formed, and a boron-doped layer 20 having a density of 5 × 10 19 / cm 3 or more and a depth of 1 μm or more is formed in an area of about 2 cm × 2 cm. Also, an area of 1 cm × 1 cm is formed on the lower surface of the substrate.
In FIG. 5, a region 21 in which boron doping is cut off and which is planarly included in the boron doping layer on the upper surface of the substrate is formed.
As shown in FIG.
An epi silicon layer 22 doped at 18 / cm 3 or less is grown to a thickness of 1 micron or more at 1100 ° C. using SiHCl 3 gas.

【0022】その次に、図6の通り、エピーシリコン層
22上にEPW溶液で上記エピーシリコン層3を保護す
るための保護膜として化学気相蒸着されたシリコン酸化
膜23を蒸着し、この基板18をEPW溶液で蝕刻する
と、図7の通り、約1cm×1cm面積の硼素がドーピ
ングされた層とエピーシリコン22層、そして化学気相
蒸着されたシリコン酸化膜23で形成されたメンブレン
24が製作される。このメンブレンをフッ化水素酸+硝
酸+酢酸の混合溶液に浸漬すると、図8の通り、硼素ド
ーピング層20は蝕刻されて上記シリコン酸化膜23と
エピーシリコン層22のみ残るようになる。
Next, as shown in FIG. 6, a silicon oxide film 23 formed by chemical vapor deposition as a protective film for protecting the epi silicon layer 3 with an EPW solution is deposited on the epi silicon layer 22. 7 is etched with an EPW solution, as shown in FIG. 7, a boron-doped layer, an epi silicon 22 layer, and a membrane 24 formed of a silicon oxide film 23 formed by chemical vapor deposition are formed. Is done. When this membrane is immersed in a mixed solution of hydrofluoric acid + nitric acid + acetic acid, as shown in FIG. 8, the boron doping layer 20 is etched so that only the silicon oxide film 23 and the epi silicon layer 22 remain.

【0023】その次に、図9の通り、上記化学気相蒸着
されたシリコン酸化膜23を局部的に蝕刻して1.5c
m×1.5cm面積の窓26を形成し、選択された不純
物を望む量程度のイオン注入する。即ち、式1に与えら
れた関係に従ってメンブレンの残留応力を引張応力とす
る場合には、硼素や燐を圧縮応力とする場合にはガリウ
ムやアンチモンを応力の大きさに比例する量程度注入す
る。
Next, as shown in FIG. 9, the silicon oxide film 23 deposited by chemical vapor deposition is locally etched to a thickness of 1.5 c.
A window 26 having an area of mx 1.5 cm is formed, and a desired amount of ions of a selected impurity are implanted. That is, when the residual stress of the membrane is used as the tensile stress according to the relationship given in the equation 1, when boron or phosphorus is used as the compressive stress, gallium or antimony is injected in an amount proportional to the magnitude of the stress.

【0024】上記不純物が注入された層27は化学気相
蒸着されたシリコン酸化膜23により不純物注入が遮断
された領域28により囲まれているため、この領域には
不整合電位が発生しなくなって、メンブレンの応力を式
1の関係を利用して調節することができる。その次に、
900℃の窒素雰囲気下で30分熱処理すると、注入さ
れた不純物が活性化し、メンブレンには望む応力が発生
する。もし、熱処理を一層高い温度で一層長い時間施す
と、図10の通り、注入された不純物がメンブレンの厚
さに従って均一に再分布されるので、厚さに従って均一
に応力が分布されたシリコンメンブレン29が得られ
る。又、図8において化学気相蒸着されたシリコン酸化
膜がシリコンメンブレンの局部的な領域に位置するよう
になると、平面的位置に従って残留応力分布が異なるシ
リコンメンブレンの製作も可能である。
Since the impurity-implanted layer 27 is surrounded by the region 28 in which the impurity implantation is interrupted by the silicon oxide film 23 deposited by chemical vapor deposition, no mismatch potential is generated in this region. , The stress of the membrane can be adjusted using the relationship of equation (1). then,
When heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 900 ° C. for 30 minutes, the implanted impurities are activated, and a desired stress is generated in the membrane. If the heat treatment is performed at a higher temperature for a longer time, the implanted impurities are redistributed uniformly according to the thickness of the membrane, as shown in FIG. 10, so that the stress is uniformly distributed according to the thickness of the silicon membrane 29. Is obtained. When the silicon oxide film deposited by chemical vapor deposition in FIG. 8 is located in a local region of the silicon membrane, a silicon membrane having a different residual stress distribution according to a planar position can be manufactured.

【0025】図11乃至図14は本発明で提供する望ま
しい残留応力分布を有するシリコンメンブレンを製作す
るための別の実施例を示す。不純物ドーピング濃度が小
さいシリコン基板21に硼素が高密度で硼素ドーピング
層20が形成されており、その上に低密度で不純物がド
ーピングされたエピーシリコン層22が成長している図
5の基板に、図11の通り、遮断膜34で約1.5cm
×1.5cmの面積を有する窓35を形成し、ここに選
択された不純物を望む量程注入したドーピング層36を
形成する。
FIGS. 11-14 show another embodiment for fabricating a silicon membrane having the desired residual stress distribution provided by the present invention. A silicon substrate 21 having a low impurity doping concentration is provided with a boron-doped layer 20 having a high density of boron, and a low-density impurity-doped epi silicon layer 22 is grown thereon. As shown in FIG.
A window 35 having an area of 1.5 cm is formed, and a doping layer 36 in which a desired amount of the selected impurity is implanted is formed.

【0026】本発明においては、上記遮断膜として厚さ
1ミクロンの化学気相蒸着したシリコン酸化膜を用い
た。その次に、900℃の窒素雰囲気下で30分間熱処
理して注入された不純物を活性化させ、上記の基板上
に、図12の通り、保護膜として厚さ約1ミクロンの化
学気相蒸着された酸化膜37を蒸着し、この基板をEP
W溶液で蝕刻すると、図13の通り、約1cmx1cm
面積の硼素がドーピングされた層と選択された不純物が
表面に注入されたエピーシリコン層22、そして酸化膜
で形成されたメンブレン38が製作される。その次に、
このメンブレンをフッ化水素酸+硝酸+酢酸の混合溶液
に浸漬して、硼素ドーピング層20を蝕刻して除去し、
フッ化水素酸溶液から上記酸化膜37を除去すると、図
14の通り、望む電流応力を有するシリコンメンブレン
39が得られ、厚さ方向へ均一な残留応力を有するメン
ブレンを得るためには高温で長時間熱処理を施す。
In the present invention, a chemical vapor deposited silicon oxide film having a thickness of 1 micron was used as the barrier film. Then, a heat treatment is performed for 30 minutes in a nitrogen atmosphere at 900 ° C. for 30 minutes to activate the implanted impurities. As shown in FIG. Oxide film 37 is deposited and this substrate is
When etched with W solution, as shown in FIG. 13, about 1 cm × 1 cm
A boron-doped layer, an epi silicon layer 22 having a selected impurity implanted on the surface thereof, and a membrane 38 formed of an oxide film are manufactured. then,
This membrane is immersed in a mixed solution of hydrofluoric acid + nitric acid + acetic acid to etch and remove the boron-doped layer 20,
When the oxide film 37 is removed from the hydrofluoric acid solution, as shown in FIG. 14, a silicon membrane 39 having a desired current stress is obtained. In order to obtain a membrane having a uniform residual stress in the thickness direction, a long time is required at a high temperature. Heat treatment is performed for a time.

【0027】図4乃至図10の実施例と同様に、図15
の遮断膜窓が最終メンブレンの局部的な領域に位置する
ようにすると、平面的位置に従って残留応力の分布が異
なるシリコンメンブレン製作が可能になる。図15乃至
図18は、上記の諸実施例において用いられた不整合電
位がない硼素が高密度でドーピングされたシリコン層を
低密度で不純物がドーピングされたシリコン基板上に形
成するための諸方法を示す。
As in the embodiment of FIGS. 4 to 10, FIG.
When the barrier film window is located in a local region of the final membrane, it is possible to manufacture a silicon membrane having a different residual stress distribution according to a planar position. FIGS. 15 to 18 show various methods for forming a high-density boron-doped silicon layer having no mismatch potential on a low-density impurity-doped silicon substrate used in the above embodiments. Is shown.

【0028】図15は上記シリコン基板51に化学気相
蒸着されたシリコン酸化膜でリングパターン52を形成
した後、硼素ドーピング層53を形成したものである。
図16は約500Åのシリコン酸化膜上に約2000Å
のシリコン窒化膜でリングパターン54を形成したもの
である。図17は化学気相蒸着されたシリコン酸化膜又
はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の混合層で形成され
た二重リングパターン56と各リング間の基板が蝕刻さ
れた溝57を形成したものである。
FIG. 15 shows a structure in which a ring pattern 52 is formed of a silicon oxide film deposited by chemical vapor deposition on the silicon substrate 51, and then a boron doping layer 53 is formed.
FIG. 16 shows that about 2000 .ANG.
The ring pattern 54 is formed of the silicon nitride film of FIG. FIG. 17 shows a double ring pattern 56 formed of a silicon oxide film or a mixed layer of a silicon oxide film and a silicon nitride film formed by chemical vapor deposition, and a groove 57 formed by etching a substrate between the rings. .

【0029】図18は基板がリング形態に蝕刻された溝
59を形成し、化学気相蒸着されたシリコン酸化膜又は
シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の混合層で形成された
リングパターン60が上記リング形態の溝を覆うよう形
成したのである。更に、上記実施例における硼素ドーピ
ングを遮断する遮断膜は、感光剤、化学気相蒸着シリコ
ン酸化膜、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の混合層で
成り、上記エピーシリコン層22に注入される不純物
は、少くとも炭素、酸素、窒素、アルゴン、シリコン、
燐、硼素、砒素、アンチモン、アルミニウム、ガリウム
のうちいずれか一つの不純物からなる。
FIG. 18 shows a groove 59 in which the substrate is etched in the form of a ring, and a ring pattern 60 formed of a silicon oxide film or a mixed layer of a silicon oxide film and a silicon nitride film formed by chemical vapor deposition. It was formed so as to cover the groove of the form. Further, the blocking film for blocking boron doping in the above embodiment is made of a photosensitive agent, a chemical vapor deposition silicon oxide film, or a mixed layer of a silicon oxide film and a silicon nitride film. , At least carbon, oxygen, nitrogen, argon, silicon,
It is composed of any one of phosphorus, boron, arsenic, antimony, aluminum and gallium.

【0030】[0030]

【発明の効果】上記の実施例において説明した通り、本
発明において提供する方法によりシリコンメンブレンを
製作すると、非常に精巧なマイクロマシーンにおいて要
求される正確な値の残留応力を有するメンブレンを提供
することができるのみならず、メンブレンの平面方向と
厚さ方向へも望む応力分布を調整することができるよう
になるのである。
As described in the above embodiments, fabricating a silicon membrane by the method provided in the present invention provides a membrane having the exact value of residual stress required in very sophisticated micromachines. In addition to this, it is possible to adjust the desired stress distribution in the plane direction and the thickness direction of the membrane.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は硼素がドーピングされたシリコン層の上
に成長したエピシリコンの格子の説明図。
FIG. 1 is an illustration of an epi-silicon lattice grown on a boron-doped silicon layer.

【図2】図2は引張応力を残留応力として有する高濃度
で硼素がドーピングされたシリコンメンブレンの製作工
程の順序を示す基板の断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a substrate showing a sequence of manufacturing steps of a high-concentration boron-doped silicon membrane having a tensile stress as a residual stress.

【図3】図3は、同上製作されたシリコンメンブレンの
断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the manufactured silicon membrane.

【図4】図4は基板を蝕刻した後、選択された不純物を
ドーピングで残留応力が調節された不純物をドーピング
して残留応力が調節されたシリコンメンブレンを製作す
る工程順序を示す基板の断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a substrate showing a process sequence of manufacturing a silicon membrane having a residual stress adjusted by doping an impurity having a residual stress adjusted by doping a selected impurity after etching the substrate; .

【図5】図5は同上の工程における基板の断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of the substrate in the same process.

【図6】図6は同上の工程における基板の断面図。FIG. 6 is a sectional view of the substrate in the same process.

【図7】図7は同上の工程における基板の断面図。FIG. 7 is a sectional view of the substrate in the same process.

【図8】図8は同上の工程における基板の断面図。FIG. 8 is a sectional view of the substrate in the same process.

【図9】図9は同上の工程における基板の断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view of the substrate in the same process.

【図10】図10は同上の工程における基板の断面図。FIG. 10 is a sectional view of the substrate in the above-described step.

【図11】図11は選択された不純物をドーピングした
後に基板を蝕刻して残留応力が調節されたシリコンメン
ブレンを製作する工程順序を示す基板の断面図。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a substrate showing a process sequence of manufacturing a silicon membrane in which a residual stress is adjusted by doping a selected impurity and etching the substrate.

【図12】図12は同上工程の基板の断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view of the substrate in the above step.

【図13】図13は同上工程の基板の断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view of the substrate in the above step.

【図14】図14は同上工程の基板の断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view of the substrate in the above step.

【図15】図15は不整合電位がない高濃度硼素ドーピ
ング層を形成するための種々の方法を示す基板の断面
図。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a substrate showing various methods for forming a high-concentration boron doping layer having no mismatch potential.

【図16】図16は同上基板の断面図。FIG. 16 is a sectional view of the same substrate.

【図17】図17は同上基板の断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view of the same substrate.

【図18】図18は同上基板の断面図。FIG. 18 is a sectional view of the same substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,18,51 シリコン基板 2,13,20,53,55,58,61 高濃度硼
素ドーピング層 3,22 エピーシリコン層 7,15,26,35 窓 16,27,36 不純物地ドーピング層 17,29,38,39 メンブレン 23,27 保護膜 34 遮断膜 56,60 リングパターン 57,59 溝
1,18,51 silicon substrate 2,13,20,53,55,58,61 high-concentration boron doping layer 3,22 ep-silicon layer 7,15,26,35 window 16,27,36 impurity-doped layer 17, 29, 38, 39 Membrane 23, 27 Protective film 34 Blocking film 56, 60 Ring pattern 57, 59 Groove

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハン チョル ヒ 大韓民国デジョン市ユーソン区 シンソ ン 1−ブロック,ハーヌル アパート 103−502 (72)発明者 スォ ドゥ ウァン 大韓民国ソウル市ソンパー区 チャムシ ルボン・ドン,301−15 (56)参考文献 特開 昭62−86771(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/84 H01L 21/027 H01L 21/306 H01L 49/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Han Chul Hee 1-Block, Hanul Apartment 1-Sin-Song, Yusong-gu, Daejeon, Republic of Korea 103-502 (72) Inventor Soo Du Wan, Chamsi Lubon Dong, 301, Songpa-gu, Seoul, South Korea. -15 (56) References JP-A-62-26771 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/84 H01L 21/027 H01L 21/306 H01L 49/00

Claims (32)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 調節された残留応力を有するシリコンメ
ンブレンの製作方法において、基板上に硼素注入を遮断
する遮断膜でリング形態のパターンを形成する段階; 上記基板上に硼素を注入することにより、上記遮断膜パ
ターンによって形成されたリング形態の硼素注入が遮断
された基板12に囲まれた不整合電位かない高濃度硼素
ドーピング層13を形成する段階;及び上記基板の局部
的な領域を下面から蝕刻して上記硼素ドーピング層13
で成るメンブレン15を形成する段階を含むことを特徴
とするシリコンメンブレンの製作方法。
1. A method of fabricating a silicon membrane having an adjusted residual stress, comprising: forming a ring-shaped pattern on a substrate with a blocking film for blocking boron implantation; implanting boron on the substrate; Forming a high-concentration boron-doped layer 13 having no mismatch potential surrounded by the substrate 12 in which the ring-shaped boron implantation formed by the barrier film pattern is blocked; and etching a local region of the substrate from below. The boron doping layer 13
Forming a membrane 15 comprising:
【請求項2】 第1項において、上記基板はシリコン基
板であることを特徴とするシリコンメンブレンの製作方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the substrate is a silicon substrate.
【請求項3】 第1項において、上記遮断膜は感光剤、
化学気相蒸着シリコン酸化膜、またはシリコン酸化膜と
シリコン窒化膜の混合層であることを特徴とするシリコ
ンメンブレンの製作方法。
3. The method according to claim 1, wherein the blocking film is a photosensitive agent,
A method for manufacturing a silicon membrane, wherein the method is a chemical vapor deposition silicon oxide film or a mixed layer of a silicon oxide film and a silicon nitride film.
【請求項4】 第2項において、上記シリコン基板の不
純物ドーピング密度は、1×1018/cm以下であ
ることを特徴とするシリコンメンブレンの製作方法。
4. The method for manufacturing a silicon membrane according to claim 2, wherein the impurity doping density of the silicon substrate is 1 × 10 18 / cm 3 or less.
【請求項5】 第1項において、上記硼素ドーピング方
法は、イオン注入又は拡散であることを特徴とするシリ
コンメンブレンの製作方法。
5. The method according to claim 1, wherein said boron doping method is ion implantation or diffusion.
【請求項6】 第1項において、上記硼素ドーピング層
の硼素ドーピング密度は5×1019/cm以下であ
ることを特徴とするシリコンメンブレンの製作方法。
6. The method for manufacturing a silicon membrane according to claim 1, wherein the boron doping density of the boron doping layer is 5 × 10 19 / cm 3 or less.
【請求項7】 第1項において、基板蝕刻溶液は、エチ
レンダイヤミンーピロカテコール−水の混合溶液(EP
W溶液)であることを特徴とするシリコンメンブレン製
作方法。
7. The method according to claim 1, wherein the substrate etching solution is a mixed solution of ethylene diamond-pyrocatechol-water (EP
W solution).
【請求項8】 調節された残留応力を有するシリコンメ
ンブレンの製作方法において、基板上にリング形態の硼
素注入を遮断する遮断膜パターンを形成する段階; 上記基板上に硼素を注入することにより、上記遮断膜パ
ターンによって形成されたリング形態の硼素注入が遮断
された基板領域17で囲まれた不整合電位がない、高濃
度硼素ドーピング層20を形成する段階; 上記基板上の硼素ドーピング層20上に低濃度で不純物
がドーピングされたエピーシリコン層22を成長させる
段階; 基板蝕刻溶液からエピーシリコン層を保護するための保
護膜23を上記エピーシリコン層上に形成する段階; 基板を局部的に下面から蝕刻して上記硼素ドーピング層
20とエピーシリコン層22と保護膜23から成るメン
ブレン24を形成する段階;及び上記硼素ドーピング層
20をメンブレンから除去する段階; 上記保護膜23の局部的な領域を蝕刻し、不純物を注入
して熱処理する段階を含むことを特徴とするシリコンメ
ンブレンの製作方法。
8. A method of manufacturing a silicon membrane having a controlled residual stress, comprising: forming a blocking film pattern on a substrate for blocking implantation of boron in a ring form; Forming a high-concentration boron-doped layer 20 without a mismatching potential surrounded by a substrate region 17 in which ring-shaped boron implantation formed by the blocking film pattern is blocked; and on the boron-doped layer 20 on the substrate. Growing an epi-silicon layer 22 doped with impurities at a low concentration; forming a protective film 23 on the epi-silicon layer to protect the epi-silicon layer from a substrate etching solution; Etching to form a membrane 24 comprising the boron-doped layer 20, the epi silicon layer 22 and the protective film 23; Step to remove fine the boron doped layer 20 from the membrane; etching the localized region of the protective film 23, manufacturing method of a silicon membrane, which comprises a step of heat treating the impurity implantation to.
【請求項9】 第8項において、上記基板はシリコン基
板であることを特徴とするシリコンメンブレンの製作方
法。
9. The method according to claim 8, wherein the substrate is a silicon substrate.
【請求項10】 第8項において、上記遮断膜は、感光
剤、化学気相蒸着されたシリコン酸化膜、シリコン酸化
膜とシリコン窒化膜の混合層であることを特徴とするシ
リコンメンブレンの製作方法。
10. The method for manufacturing a silicon membrane according to claim 8, wherein the blocking film is a photosensitive agent, a silicon oxide film deposited by chemical vapor deposition, or a mixed layer of a silicon oxide film and a silicon nitride film. .
【請求項11】 第9項において、上記シリコン基板の
ドーピング濃度は、1×1018/cm以下であるこ
とを特徴とするシリコンメンブルンの製作方法。
11. The method for manufacturing a silicon membrane according to claim 9, wherein the doping concentration of the silicon substrate is 1 × 10 18 / cm 3 or less.
【請求項12】 第8項において、上記硼素が注入され
た層のドーピング濃度は、5×1019/cm以下で
あることを特徴とするシリコンメンブレンの製作方法。
12. The method according to claim 8, wherein the doping concentration of the boron-implanted layer is 5 × 10 19 / cm 3 or less.
【請求項13】 第8項において、上記硼素ドーピング
方法は、イオン注入又は拡散であることを特徴とするシ
リコンメンブレンの製作方法。
13. The method of manufacturing a silicon membrane according to claim 8, wherein said boron doping method is ion implantation or diffusion.
【請求項14】 第8項において、上記エピーシリコン
層22のドーピング濃度は、1×1018/cm以下
であることを特徴とするシリコンメンブレンの製作方
法。
14. The method of manufacturing a silicon membrane according to claim 8, wherein the doping concentration of the epi silicon layer 22 is 1 × 10 18 / cm 3 or less.
【請求項15】 第8項において、上記保護膜は、感光
剤、化学気相蒸着されたシリコン酸化膜、またはシリコ
ン酸化膜とシリコン窒化膜の混合層であることを特徴と
するシリコンメンブレンの製作方法。
15. The fabrication of a silicon membrane according to claim 8, wherein the protective film is a photosensitive agent, a chemical vapor deposited silicon oxide film, or a mixed layer of a silicon oxide film and a silicon nitride film. Method.
【請求項16】 第8項において、上記基板蝕刻溶液
は、エチレンダイヤミン−ピロカテコール−水の混合溶
液(EPW溶液)であることを特徴とするシリコンメン
ブレン製作方法。
16. The method for manufacturing a silicon membrane according to claim 8, wherein the substrate etching solution is a mixed solution (EPW solution) of ethylene diamine-pyrocatechol-water.
【請求項17】 第8項において、硼素が高濃度で注入
された層は、フッ化水素酸+硝酸+酢酸混合溶液から除
去することを特徴とするシリコンメンブレン製作方法。
17. The method for manufacturing a silicon membrane according to claim 8, wherein the layer into which boron is implanted at a high concentration is removed from a mixed solution of hydrofluoric acid + nitric acid + acetic acid.
【請求項18】 第8項において、上記不純物は、炭
素、酸素、窒素、アルゴン、シリコン、燐酸化合物、硼
素、砒素、アンチモン、アルミニウム、ガリウムのうち
いずれ一つであることを特徴とするシリコンメンブレン
製作方法。
18. The silicon membrane according to claim 8, wherein the impurity is any one of carbon, oxygen, nitrogen, argon, silicon, a phosphate compound, boron, arsenic, antimony, aluminum, and gallium. Production method.
【請求項19】 第8項において、上記不純物ドーピン
グ方法は、イオン注入又は拡散であることを特徴とする
シリコンメンブレンの製作方法。
19. The method of manufacturing a silicon membrane according to claim 8, wherein said impurity doping method is ion implantation or diffusion.
【請求項20】 調節された残留応力を有するシリコン
メンブレンの製作方法において、基板上にリング形態の
硼素注入を遮断するに第一遮断膜パターンを形成する段
階;上記基板上に硼素を注入することにより、上記第1
遮断膜パターンにより形成されたリング形態の硼素注入
の遮断された基板領域で囲まれた不整合電位がない高濃
度硼素ドーピング層20を形成する段階; 上記硼素ドーピング層20上に小さい濃度で不純物がド
ーピングされたエピーシリコン層22を成長させる段
階; 上記基板上に第2遮断膜を形成し、局部的に蝕刻して窓
35を形成した後、不純物ドーピング層36を形成する
段階; 基板蝕刻溶液から上記エピーシリコン層22を保護する
ための保護膜37を上記不純物ドーピング層36上に形
成する段階; 基板の局部的な領域を下面から蝕刻して上記硼素ドーピ
ング層とエピーシリコン層、そして保護膜で成るメンブ
レン38を形成する段階;及び上記硼素ドーピング層を
メンブレンから除去して熱処理する段階を含むことを特
徴とするシリコンメンブレンの製作方法。
20. A method of fabricating a silicon membrane having a controlled residual stress, comprising: forming a first blocking film pattern on a substrate to block implantation of ring-shaped boron; implanting boron on the substrate. As a result, the first
Forming a high-concentration boron-doped layer 20 having no mismatch potential surrounded by a ring-shaped boron-implanted substrate region formed by a blocking film pattern; and a low-concentration impurity on the boron-doped layer 20. Growing a doped epi-silicon layer 22; forming a second barrier layer on the substrate, locally etching to form a window 35, and then forming an impurity doped layer 36; Forming a protective layer 37 for protecting the epi silicon layer 22 on the impurity doped layer 36; etching a local region of the substrate from below to form the boron doped layer, the epi silicon layer, and the protective layer; Forming the membrane 38; and removing the boron-doped layer from the membrane and heat-treating the same. Silicon membrane production method.
【請求項21】 第20項において、上記基板はシリコ
ン基板であることを特徴とするシリコンメンブレンの製
作方法。
21. The method according to claim 20, wherein the substrate is a silicon substrate.
【請求項22】 第20項において、上記第1遮断膜
は、感光剤、化学気相蒸着されたシリコン酸化膜、また
はシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の混合層であるこ
とを特徴とするシリコンメンブレンの製作方法。
22. The silicon membrane according to claim 20, wherein the first blocking film is a photosensitive agent, a silicon oxide film deposited by chemical vapor deposition, or a mixed layer of a silicon oxide film and a silicon nitride film. Production method.
【請求項23】 第21項において、上記シリコン基板
のドーピング密度は、1×1018/cm以下である
ことを特徴とするシリコンメンブレンの製作方法。
23. The method for manufacturing a silicon membrane according to claim 21, wherein a doping density of the silicon substrate is 1 × 10 18 / cm 3 or less.
【請求項24】 第20項において、上記硼素が注入さ
れた層のドーピング密度は、5×1019/cm以上
であることを特徴とするシリコンメンブレンの製作方
法。
24. The method according to claim 20, wherein the boron-implanted layer has a doping density of 5 × 10 19 / cm 3 or more.
【請求項25】 第20項において、上記硼素ドーピン
グ方法は、イオン注入又は拡散であることを特徴とする
シリコンメンブレンの製作方法。
25. The method for manufacturing a silicon membrane according to claim 20, wherein said boron doping method is ion implantation or diffusion.
【請求項26】 第20項において、上記エピーシリコ
ン層のドーピング密度は、1×1018/cm以下で
あることを特徴とするシリコンメンブレンの製作方法。
26. The method for manufacturing a silicon membrane according to claim 20, wherein the doping density of the epi silicon layer is 1 × 10 18 / cm 3 or less.
【請求項27】 第20項において、上記第2遮断膜
は、感光剤、化学気相蒸着されたシリコン酸化膜、また
はシリコン酸化膜と窒化シリコン膜の混合層を特徴とす
るシリコンメンブレンの製作方法。
27. The method for manufacturing a silicon membrane according to claim 20, wherein the second barrier film is a photosensitive agent, a silicon oxide film deposited by chemical vapor deposition, or a mixed layer of a silicon oxide film and a silicon nitride film. .
【請求項28】 第20項において、上記不純物は、炭
素、酸素、窒素、アルゴン、燐、硼素、砒素、アンチモ
ン、アルミニウム、ガリウムのうちいずれかの一つであ
ることを特徴とするシリコンメンブレンの製作方法。
28. The silicon membrane according to claim 20, wherein the impurity is any one of carbon, oxygen, nitrogen, argon, phosphorus, boron, arsenic, antimony, aluminum and gallium. Production method.
【請求項29】 第20項において、上記不純物ドーピ
ング方法は、イオン注入又は拡散であることを特徴とす
るシリコンメンブレンの製作方法。
29. The method for manufacturing a silicon membrane according to claim 20, wherein said impurity doping method is ion implantation or diffusion.
【請求項30】 第20項において、上記保護膜は、感
光剤、化学気相蒸着されたシリコン酸化膜、またはシリ
コン酸化膜と窒化シリコン膜の混合層であることを特徴
とするシリコンメンブレンの製作方法。
30. The method of manufacturing a silicon membrane according to claim 20, wherein the protective film is a photosensitive agent, a silicon oxide film deposited by chemical vapor deposition, or a mixed layer of a silicon oxide film and a silicon nitride film. Method.
【請求項31】 第20項において、基板蝕刻溶液は、
エチレンダイヤミン−ピロカテコール−水の混合溶液
(EPW溶液)であることを特徴とするシリコンメンブ
レンの製作方法。
31. The substrate etching solution according to claim 20, wherein
A method for producing a silicon membrane, which is a mixed solution (EPW solution) of ethylenediamin-pyrocatechol-water.
【請求項32】 第20項において、硼素が高密度で注
入された層は、フッ化水素酸+硝酸+酢酸溶液で除去す
ることを特徴とするシリコンメンブレンの製作方法。
32. The method for manufacturing a silicon membrane according to claim 20, wherein the layer into which boron is implanted at a high density is removed with a hydrofluoric acid + nitric acid + acetic acid solution.
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