JP4146850B2 - 垂直段差構造物の製作方法 - Google Patents
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Description
図1は、従来垂直段差構造物の一例を示す。同図に示すものは、米国特許公開公報US2002/0158293A1に図示された垂直段差構造物の断面である。垂直段差構造物は、厚さの異なる構造物が垂直に段差を有する形状であるとき、垂直駆動及び検知の応用において相当の性能を有する。
・ウエハにエッチングを施して深さL1の一対の第1トレンチを形成した後、前記第1トレンチに所定の物質を注入する第1トレンチの形成段階と、
・前記所定の物質が注入された第1トレンチ領域を含むウエハ領域に第1薄膜を蒸着し、前記一対の第1トレンチの周辺領域に蒸着された第1薄膜の一部をエッチングし、前記第1薄膜がエッチングされた領域を介して前記ウエハをエッチングし、前記一対の第1トレンチを挟む位置に、深さL2(L1>L2)の一対の第2トレンチを形成する第1エッチング段階と、
・前記第2トレンチの側面に保護膜を形成した後、前記ウエハにエッチングを行なって前記第2トレンチを深さ方向に更にエッチングし、深さL2’(L2’>L1>L2)になるように垂直拡張する第2エッチング段階と、
・前記一対の第1トレンチの間の領域の一部をエッチングして深さL3(L2’>L1>L3>L2)の第3トレンチを形成する第3エッチング段階と、
・前記ウエハにエッチングを行い、前記第2エッチング段階にて垂直拡張された第2トレンチおよび前記第3トレンチを、前記一対の第2トレンチ同士が連結するまで、及び前記第3トレンチが第1トレンチに至るまで前記ウエハの面方向に水平拡張する第4エッチング段階。
ここで前記所定の物質は、前記第4エッチング段階において前記ウエハよりもエッチング耐性が強い物質である。
発明2は、発明1において、第1トレンチに注入した物質、第1薄膜及び保護膜を除去する段階を更に含む垂直段差構造物の製作方法を提供する。
・前記第1トレンチ形成段階及び第1乃至第4エッチング段階によって、上部構造物、下部構造物及び基底構造物を形成し、
・前記上部構造物と前記下部構造物との間の垂直間隔を、前記第1エッチング段階で形成される前記第2トレンチ及び前記第3エッチング段階で形成される前記第3トレンチによって調整し、
・前記上部構造物と前記下部構造物との間の水平間隔を、前記第1トレンチによって調整する、
垂直段差構造物の製作方法を提供する。
発明4は、発明1において、ウェハは単結晶シリコンウェハである垂直段差構造物の製作方法を提供する。
発明5は、発明1において、ウェハは結晶方向が111である単結晶シリコンウェハである垂直段差構造物の製作方法を提供する。
発明7は、発明1において、第1薄膜はSixNy薄膜である垂直段差構造物の製作方法を提供する。
また、発明1において、第2薄膜はSiO2薄膜であってもよい。
発明9は、発明8において、第4エッチング段階で行うエッチングは、湿式エッチングである垂直段差構造物の製作方法を提供する。
発明10は、発明9において、湿式エッチングがアルカリ溶液で行われる垂直段差構造物の製作方法を提供する。
・基板の一定の領域がエッチングされることで形成された基底構造物と、
・前記基板のエッチング領域内で前記基底構造物と第1距離だけ離隔される形で配置される第1構造物と、
・前記基板の上のエッチング領域内で前記基底構造物の底面と第2距離だけ離隔される形で配置され、前記第1構造物の上面部よりその上面部が前記基底構造物側に位置して前記第1構造物と垂直段差を形成している第2構造物と、を含む。
また、本発明によれば、第1トレンチの幅を調節することによって、上部構造物と下部構造物との間の水平隙間がより狭くなった垂直段差構造物を提供することができる。
<第1実施形態>
本発明の説明において、関連する公知機能若しくは構成に関する詳細な説明が本発明の要旨を曖昧にする可能性があると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
図3は、本発明に係る垂直段差構造物の製作方法を示すフロー図である。図4a乃至図4fは、垂直段差構造物の各製作段階による垂直段差構造物の断面図である。
図4aに、第1トレンチの二つ311、312を例示する。
第1トレンチ311、312がウェハ300に垂直にエッチングされた長さL1は互いに同じであり、ウェハ300にエッチングされた第1トレンチ311、312の最下部を水平に連結した線H21は下部構造物の下部に該当する。第1トレンチ311、312内部に所定の物質を注入するが、所定の物質としてSiO2が好ましい。
所定のウェハ上に第1薄膜315を蒸着して第1パターニングし、所定のウェハ及び第1薄膜315上に第2薄膜316を蒸着して第2パターニングした後、エッチングを施して第2トレンチを形成する(S120)。第1及び第2のパターニングによって第2トレンチ321、322及び第3トレンチの位置331が決定される。そして、第2薄膜316のパターニングによって第2トレンチのみを形成できるようになる。これは、第2薄膜316のため第3トレンチの位置331ではウェハ300がエッチングされないためである。第2トレンチ321、322がウェハ300にエッチングされた垂直長さL2は、上部構造物611乃至614の厚さになる。第2トレンチ321、322がウェハ300にエッチングされた長さL2は互いに同じであり、ウェハにエッチングされた第2トレンチの最下部を水平に連結した線H11は、上部構造物612の下部に該当する。上部構造物611乃至614の上部は、ウェハ300の上端面になる。ウェハ300に第2トレンチ321、322を形成するエッチングは、乾式エッチングを用いるのが好ましい。乾式エッチングを利用すれば、ウェハ300に垂直方向にトレンチが形成される。なお、第1薄膜315は、好ましくはSixNyを用いて形成される。また、第2薄膜316は、好ましくはSiO2を用いて形成される。
ウェハ500に薄膜(エッチングマスク薄膜)510を蒸着する(S210)。
第2エッチング段階で拡張された第2トレンチ321´、322´及び第3トレンチ331を水平拡張するエッチングを実施する(S150)。ここでのエッチングは、トレンチを水平に拡張する湿式エッチングが好ましい。湿式エッチングは、アルカリ溶液で行われるのが良い。このような湿式エッチングの結果得られる構造物の断面を図4eに示す。
図7は、従来垂直段差構造物と本発明による垂直段差構造物を比較して示した図である。この図は、US2002/0158293A1に図示された垂直段差構造物610と、US6694504B2に図示された垂直段差構造物620と、本発明による垂直段差構造物630とを示す。なお、電極間の最小間隔g及び単位電極ピッチUPも図7に示している。電極間の最小間隔gは、上部構造物(上部電極)及び下部構造物(下部電極)との間の水平間隔を意味する。
以上では、本発明の好適な実施形態について図示し説明したが、本発明は、上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求している本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも種々の変形実施が可能であることはもとより、そのような変更は、本発明の特許請求の範囲に含まれることは自明である。
620 下部構造物
630 基底構造物
300 ウェハ
311、312 第1トレンチ
321、322 第2トレンチ
Claims (10)
- ウエハにエッチングを施して深さL1の一対の第1トレンチを形成した後、前記第1トレンチに所定の物質を注入する第1トレンチの形成段階と、
前記所定の物質が注入された第1トレンチ領域を含むウエハ領域に第1薄膜を蒸着し、前記一対の第1トレンチの周辺領域に蒸着された第1薄膜の一部をエッチングし、前記第1薄膜がエッチングされた領域を介して前記ウエハをエッチングし、前記一対の第1トレンチを挟む位置に、深さL2(L1>L2)の一対の第2トレンチを形成する第1エッチング段階と、
前記第2トレンチの側面に保護膜を形成した後、前記ウエハにエッチングを行なって前記第2トレンチを深さ方向に更にエッチングし、深さL2’(L2’>L1>L2)になるように垂直拡張する第2エッチング段階と、
前記一対の第1トレンチの間の領域の一部をエッチングして深さL3(L2’>L1>L3>L2)の第3トレンチを形成する第3エッチング段階と、
前記ウエハにエッチングを行い、前記第2エッチング段階にて垂直拡張された第2トレンチおよび前記第3トレンチを、前記一対の第2トレンチ同士が連結するまで、及び前記第3トレンチが第1トレンチに至るまで前記ウエハの面方向に水平拡張する第4エッチング段階と、を含み、
前記所定の物質は、前記第4エッチング段階において前記ウエハよりもエッチング耐性が強い物質である、垂直段差構造物の製造方法。 - 前記第1トレンチに注入した前記物質、前記第1薄膜及び前記保護膜を除去する段階を更に含むことを特徴とする、請求項1に記載の垂直段差構造物の製作方法。
- 前記第1トレンチ形成段階及び第1乃至第4エッチング段階によって、上部構造物、下部構造物及び基底構造物を形成し、
前記上部構造物と前記下部構造物との間の垂直間隔を、前記第1エッチング段階で形成される前記第2トレンチ及び前記第3エッチング段階で形成される前記第3トレンチによって調整し、
前記上部構造物と前記下部構造物との間の水平間隔を、前記第1トレンチによって調整することを特徴とする、請求項1に記載の垂直段差構造物の製作方法。 - 前記ウェハは、単結晶シリコンウェハであることを特徴とする、請求項1に記載の垂直段差構造物の製作方法。
- 前記ウェハは、結晶方向が111である単結晶シリコンウェハであることを特徴とする、請求項1に記載の垂直段差構造物の製作方法。
- 前記第1トレンチに注入する前記物質はSiO2であることを特徴とする、請求項1に記載の垂直段差構造物の製作方法。
- 前記第1薄膜はSixNy薄膜であることを特徴とする、請求項1に記載の垂直段差構造物の製作方法。
- 前記第1乃至第3エッチング段階で行うエッチングは、乾式エッチングであることを特徴とする、請求項1に記載の垂直段差構造物の製作方法。
- 前記第4エッチング段階で行うエッチングは、湿式エッチングであることを特徴とする、請求項8に記載の垂直段差構造物の製作方法。
- 前記湿式エッチングは、アルカリ溶液で行われることを特徴とする、請求項9に記載の垂直段差構造物の製作方法。
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