JPH02502467A - ポリシリコン薄膜法及びその生成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリシリコン薄膜法及びその生成物 発明の分野 本発明は一般に半導体加工技術の分野及びそれにより製造された構造物並びに特 に化学蒸着による多結晶質シリコン膜の形成に関する。

発明の背景 低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤと称される）技術を用いてシリコン基材に蒸着された 多結晶質シリコン（ポリシリコンと称される）膜は超小型電子装置の形成及び或 種の超小形機械装置の製造の両方に魅力のある電気的性質及び機械的性質を有す る。例えば、ＬＰＧＶＤポリシリコン構造物は係属中の米国特許出願第８５５． ８０６号に記載されているような超小形機械圧力センサー、Ｘ線マスクブランク （＋ｎａｓｋ　ｂｌａｎｋ）・及び絶縁体に蒸着されたポリシリコンの再結晶に より得られる絶縁体上の単一結晶の如き種々の用途に使用し得る。

ＬＰＧＶＤポリシリコン膜は典型的には低圧に於けるシランガスの熱分解により 蒸着されるが、その他の反応方法が利用し得る。

上記の化学反応式は下記のとおりである。

Ｓ＋）Ｉｎ＝Ｓ＋＋　２　Ｌ この反応は改良酸化炉の如き気密炉中で高温で行なわれる。典型的には、ポリシ リコンを蒸着しようとする基材物質が、炉中で加熱し得る石英プロセス管の中央 のクレードル中に置かれる。管は、その管を適度の低圧に排気せしめる特別なド アで構成されるか、または取付けられている。ついでシランガスが管の一端で導 入され、管壁及びクレードル中の基材物質の上で熱分解し、これらの露出表面上 に多結晶質シリコンの１膜を残す、所望の膜厚が得られた時、シランガス流が停 止され、蒸着膜をその上に有する基材物質が炉から取り出される前の種々のパー ジングサイクルが行なわれる。ＬＰＧＶＤポリシリコン蒸着の四つの主要な工程 は、ｆｌ）シランの輸送、（２）基材表面上へのシランの吸着、（３）シランの 表面反応及び（４）水素の脱着である。シラン流量はポンプのポンプ輸送速度、 プロセス管中の圧力及び管の容量により決定される。膜厚の均一性を高めるため に低圧が使用される。充分高い圧力では、シランガスは気相中で分解して均一に 核形成しポリシリコンの車−結晶粒子を成長させ得る。ＬＰＣＶＤ法に使用され る一層低い圧力では、シランは基材表面上で接触分解する。吸着されたシラン分 子は、水素原子がケイ素から分離し水素原子または水素分子として脱着され、ポ ンプで運び去られる前に、幾らかの程度の表面易動度を有する。

また、最初のケイ素原子は成る程度の表面易動度を有する。吸着原子は島を形成 し、最後に凝集して膜の下層を形成する。それ故、付加的な吸着原子は最初の表 面とは化学的に異なる表面上に蒸着する０表面汚染または不充分な基材調製は、 局所の核形成及び基材の部位に於ける粒子の成長へと導き得る。成長が速い場合 、ノジュール及び突起が膜中に生し、膜表面上の曇りまたは粗さをもたらし、更 に苛酷な場合には目視できる欠陥をもたらす。

単一結晶のシリコン粒子の核形成が一旦起こると、成長は更に速くなる。この場 合の通常の膜成長は膜の方向の粒子成長とその結果として起こる優先的な結晶配 向として生じる円柱型の粒子構造物をもたらす、核形成及び成長を抑制するため 蒸着条件の変更が可能であり、これにより表面の粗さを減少し、優先的な配向が 生じることを防止し、一層少ない欠陥密度を有する膜をもたらす。

表面汚染により促進された核形成及び成長が一層苛酷でなくなる。

このような膜を得る一つの試みは、シランの分解に一層低い蒸着温度を用いて微 粒子の殆ど無定形のシリコンを蒸着することである。Ｔ、１．カミンズ（Ｋａ蒙 １ｎｓ）ら著、“低圧化学蒸着シリコン膜の構造及び安定性″Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒ ｏｃｈｅｍｉｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ、５ｏｌｉｄ　５ｔａｔｅＳｃｉｅｎｃｅ 　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、　　１９７８年６月、９２７〜９３２頁、Ｇ 、ハーベク（Ｈａｒｂｅｋｅ）ら著”ＬＰＣＶＩ）多結晶質シリコン膜の成長及 び物理的性質”　、５ｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃ ｈｎｏｌｏｇｙ。

１３１巻、３号、１９８４年３月、６７５〜６８２頁を参照のこ六・ 半導体装置は、典型的には低圧化学蒸着された膜をしばしば含む、多種の蒸着さ れ、及び／または化学的に誘導された１膜を存する。これらの膜は歪場（ｓｔｒ ａｉｎ　ｆｉｅｌｄｓ）を示し、これらの場は加工条件に怒受性であり、数千気 圧の或種の条件下で膜中に内部歪を潜在的にもたらす、その結果、寿命、表面状 態またはバルク易動度（ｂｕｌｋ　ｌ１ｏｂｉｌｉｔｙ）及び表面易動度に依存 する電気特性は、これらの量の夫々が大きい応力により影響されることから、膜 中の歪場の特性により影響される。膜中に誘導される歪が加工中に無視される場 合には、大きい公差または望ましくない公差が生じ、超大規模集積回路（ＶＬＳ Ｉ）装置加工に典型的である極端な例の場合には、装置破損が結果として起こる 。逆に、歪の問題が理解される場合には、膜中に生じる歪が装置の性能を改良す るのに使用し得る０例えば、易動度は引張歪により増大し、そこでＮ−型トラン シスターの性能を改良するのに使用された。かくして、超小型電子装置が蒸着ポ リシリコン膜上に形成される場合には、膜中の歪場の制御は膜上に形成される装 置の性能に極めて重要である。

同様に、ポリシリコン薄膜を使用する超小形機械構造物に関し、典型的にビーム のたわみ及びプレートのたわみの計算を伴なう超小形機械部品の設計は膜中のビ ルトイン（ｂｕｉｌｄ−ｉｎ）歪場、膜のヤング率、ポアソン比、及び引張強さ の如き機械的数値の正確な測定及び制御を必要とする。Ｘ線マスクブランク及び 種々の薄膜の実際の加工に使用されるような圧力変換器及び充分に支持されたプ レートに関する経験は、薄膜に関する支配的な機械的数値がビルトイン歪場であ るという結論に導く。また引張強さは重要であるが二次的であり、そしてヤング 率及びポアソン比の認識は、機械的装置の性能が例えば企業化調査よりむしろ特 別の装置設計に関して計算される場合に、必要とされる。

蒸着膜の超小形機械的性質に関するビルトイン歪場の効果は複雑であるが、ビー ム及び膜の如き自立微小構造に於いて容易に観察でき、しかも重要な結果を有す る。二重に支持されたビームはそれが充分長い場合、及び歪場が大きくてしかも 圧縮的である場合には、曲がる傾向があり、一方同じ圧縮的な場に於いて充分短 かいビームはまっすぐのままである。同様に端部で支持された充分大きな膜は、 それが充分大きなビルトイン圧縮歪を有する場合には、倒れる。

しかしながら、二重に支持されたビーム及び端部で支持された膜は、引張歪の状 態にある場合には非常に大きくつくることができる。何となれば、ビルトイン歪 はこれらの構造物をぴんと張って保つ傾向があるからである。このような歪場が 成る方法により製造された膜に固有である程度に、これらの歪場はうまく製造し 得る超小形機械構造物の寸法に制限を課する。このような構造物の潜在的な大き さを制限する他に、膜中で遭遇される歪場は圧力変換器またはマイクロホンとし て使用される薄膜の共振振動数の如き構造物の所望の機械的性質に影響し得る。

無定形及び多結晶質の両方のＬＰＧＶＤ蒸着シリコン膜は、蒸着された際に大き な圧縮、歪を示す、成る場合にはビルトイン歪である圧縮歪を焼なましにより極 めて低い水準に減少することが可能であった。バーベックら著、上記文献及びＲ ，Ｔ、ホウ（Ｒｏｂｅ）ら著、“多結晶質及び無定形のシリコン薄膜”　、Ｊ、 ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ　、５４＠、８号、１９８３年、４６７４〜４６ ７５年を参照のこと、しかしながら、焼なまし後でさえもこのような膜は従来引 張歪を示さなかった。

発明の要約 本発明に従って、均一な微粒子ポリシリコンが低圧化学蒸着法により、好ましく は無定形蒸着物から微粒子ポリシリコン蒸着物への転位が起こるほぼ５８０℃の 温度で、基材に蒸着される。極めて清浄で欠陥や汚染物のない基材（例えば単結 晶シリコン）上でこの温度で成長した膜は蒸着後に圧縮歪を示し、極めて均一な 微結晶粒子構造を示す、歪エネルギーは、ひき続いての焼なまし中の再結晶及び 粒子成長の原因となる。膜及び基材が欠陥のない場合には、３００人未満で１０ ０人程度に小さい平均粒径でもって極めて速い再結晶が焼なまし後に得ることが できる。これらの粒径は窒素中１１５０℃までの温度で数時間の焼なまし熱処理 後でさえもドーピング処理またはドーピング未処理の試料について著しく変化し ない、ｌｌ！の形態、その組織の機能は、本質的にプロセスに独立のものになる 。７．６ｃｍ（３インチ）の単一結晶シリコンウェーハ上に本発明に従って蒸着 された典型的なポリシリコン膜は、２００人未満の表面曇りでもって０．５ミク ロンの孔で５０個未満の欠陥をもたらす。

本発明に従って成長させられた微粒子は適当に焼なましされて圧縮的または引張 のいずれかである歪場を生じ得る。適当な焼なましサイクルを使用することによ り、微粒子ポリシリコン膜中の蒸着したままの圧縮歪を０．３％までの引張歪に 変換することが可能であり、０％未満の所望の引張歪の水準を得るために加工バ ラメーターの選択が可能である。かくして、ビーム中の圧縮歪場のために非常に 短かい長さで曲がる通常の方法で製造されたビームと対照的に、かなりの長さく 例えば１０００ミクロン以上）の自ようぶて非常に大きい面積で充分支持された 薄いダイヤフラム（例えば、２ミクロンの厚さ）が製造でき、これは引張歪の状 態にある。１ｃｍＸ１ｃ＋ｅ以上の横方向寸法を有するダイヤフラムがダイヤフ ラムの破損またはダイヤフラム膜中のピンホールもしくは亀裂の発生なしに形成 し得る。このようなダイヤフラムはＸ線マスク用の基礎として作用し得る。何と なれば、薄いポリシリコン膜はＸ線に対してしなり透明であり、Ｘ線の良好な吸 収剤である金の如き物質が所望のパターンでダイヤフラム上に置くことができる からである。ダイヤフラム中に所望の数及び形状の孔を形成するため、更に加工 工程が行なわれてダイヤフラムをパターン化し得る。多孔ダイヤフラムは、化学 蒸着物質で被覆されて準光学寸法（ｓｕｂｏｐｔｉｃａｌｄｉ＠ｅｎｓｉｏｎｓ ）を含む、ダイヤフラム中の開口部′のための調節可能な寸法を得ることができ 、あるいはダイヤフラムの仕上面のみに蒸着された、金の如き重物質で被覆され て例えばダイヤフラム中の孔部以外のダイヤフラムの全ての位置でＸ線を実質的 に吸収するＸ線吸収マスクをつくることができる。

本発明によるポリシリコンの蒸着は、蒸着物が約５８０℃以下で、好ましくは全 ′蒸着プロセス中に殆ど温度変化なしに５８０℃付近に保たれた温度で生じるこ とを必要とする。蒸着前の基材の清浄及びポリシリコン蒸着物を生成するための 化学蒸気の通用方法は、結晶の不均一な局所核形成をもたらすような汚染を避け るため注意して制御した条件下で行なわれる。このような局所核形成は表面中の 欠陥、表面汚染物、または蒸着の重要な相中の蒸着プロセス条件の乱れのために 生じ得る。適当な加工工程に従う場合には、所望のｔｍ節可能な歪の性質を有す るポリシリコン膜が単成長した酸化ケイ素の如き種々の基材に蒸着し得る。高温 焼なましサイクル（例えば１０５０℃以上）の通用は、一層長い焼なましサイク ルが使用されるにつれて次第に一層少ない歪場をもたらし、最終的に膜中に実質 的に零の歪を生じる。中間の焼なまし温度（約６５０℃〜９５０℃）は引張歪を 有する多結晶質シリコン膜をもたらし、−１約６００℃以下の温度での焼なまし は圧縮歪をもたらし、これは焼なましサイクルの長さにつれて減少する。

焼なましされなかった膜は比較的大きい圧縮歪場を有する。対照的に、典型的に ６３５℃付近で行なわれる通常の蒸着方法に従って形成された粗大粒子ポリシリ コンは圧縮歪場のみを与え、これは焼なましの際に若干減少し得るが通常零まで 減少し得ない。

本発明の別の目的、特徴及び利点は、図面と合せて以下の詳細な説明により明瞭 になる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に従って、使用し得る低圧化学蒸着（ＬＰＧＶＤ）加工系の略 図である。

第２図は、幾つかの異なる焼なましサイクル後の本発明に従って形成されたポリ シリコン膜中の歪を示すグラフである。

第３図は、円柱形粒子ををする通常のＬＰＣＶＤポリシリコン構造の顕微鏡写真 である。

第４図は、本発明に従うで蒸着されたポリシリコン構造を示す顕微鏡写真であり 、実際に組織が微粒子ポリシリコン膜中に目視し得ない。

第５図〜第１０図は、本発明に従って形成されたポリシリコンダイヤプラムの加 工中の工程を示す、シリコン基材を通しての略断面図である。

第１１図及び第１２図は、ポリシリコンダイヤフラムの配列が第５図〜第１０図 の方法により形成されたシリコンウェーハの正面図及び背面図である。

第１３図〜第２１図は、孔部を存する本発明のポリシリコンダイヤフラムの加工 中の工程を示す、シリコン基材を通しての略断面図である。

第２２図〜第２３図は、第１３図〜第２１図の方法に従って形成された孔部を有 するポリシリコンダイヤフラムの配列を有するシリコンウェーハの正面図及び背 面図である。

第２４図〜第３３図は、多孔ポリシリコンダイヤフラムの加工及び調節された寸 法中への孔部の逆充填（ｂａｃｋ　ｆｉｌｌｉｎｇ）中の工程を示す、シリコン 基材を通しての略断面図である。

第３４図及び第３５図は、第２４図〜第３３図に示された方法に従つて形成され た逆充填孔部を有するポリシリコンダイヤフラムの配列ををするシリコンウェー ハの正面図及び青面図である。

第３６図は、ポリシリコン膜中の歪を測定するためにポリシリコン膜から形成し 得る歪測定用構造の配列のためのマスクである。

第３７図は第３６図の構造により歪を測定するのに使用される種々のリング厚さ に対するたわみ比のプロットである。

好ましい態様の説明 本発明は高品質のポリシリコン膜が蒸着用基材の調製、膜を形成する蒸着工程及 び蒸着膜の後蒸着加工に於ける適切な操作により得られることを可能にする。こ のような調製技術を用いて、所望のポリシリコン膜が単結晶シリコン基材、パタ ーン化シリコン基材、及び熱成長させられた酸化ケイ素に蒸着し得ることが示さ れた。加工のための調製に於いて、シリコン基材は前面、即ちポリシリコンが蒸 着される面で出来る限り接触されない、ウェーハはポリシリコン１着の前に極め て清浄な脱イオン水中のブリスフリンス（ｂｒｉｓｋ　ｒｉｎｓｅ）を含む、後 記されるプロセス（“Ｃ２”プロセスと称する）を用いて注意して清浄される。

清浄されたウェーハは、ウェーハ裏面で“テフロン”　（商標）ピンセントまた は真空バンドを用いて窒素で吹いて乾燥される。蒸着工程はウェーハの清浄直後 に行なわれる。Ｃ２清浄プロセスが酸化前に基材ウェーハに行なわれる場合には ポリシリコン膜は酸化直後の二酸化ケイ素上でこの方法で蒸着されてもよく、充 分乾燥した窒素焼きなましが湿った酸化物を充分乾燥するのに必要とされる。

本発明の典型的な蒸着方法に於いて、シリコン基材ウェーハは加工管中に上向き に取りつけられて、前部または後部と面する。

好ましくは、一対のダミイウエーハが加工すべきウェーハの前後に、全ウェーハ 間の０．３８３　（０，１５インチ）〜０．５１０（０，２インチ）の間隔で１ かれる。これらのウェーハは、管中の所定の場所で管と同心に１かれる。管は直 ちにポンプで下に送られ、窒素でパージされる。全てのガス配管及び上記の管は パージされ漏れについて調べられる。何となれば、過度の漏出量は不充分な蒸着 をもたらすことがわかったからである。シランが正圧である場合には、シランガ スが配管の部分中に保持されてもよい、シランガスは遅い通用速度で制御された 方法で通用され、加工管中にサージングされない、２０〜３０秒で、好ましくは 殆どまたは全く行過ぎ量なしに、操作点に達する。シランは減圧で所定期間（例 えば１分）にわたって定常的に通用されてポリシリコンの初期の単分子層が形成 することを可能にする。ついで、シラン流速が再度２０〜３０秒で行過ぎ量なし に定常的に上昇されて、蒸着速度を増大する。また所望により、窒素はシランと 一緒に注入してポンプを絞って管圧力を上昇させてもよい、窒素は管のガス入口 側よりむしろポンプで注入されることが好ましい、管圧力及びガス流速はドリフ トまたはサージングしないようにされる。蒸着後、シランガス流は出来るだけ早 く零に減少され、ウェーハが取り出される前に窒素パージングが終了される。Ｌ ＰＣＶＤ反応器の予備装置は、通常逆流を防止するために適度の窒素パージング を用いてポンプで吸引される。蒸着の前に、予備蒸着がクレードル及び加工管に ついて行なわれる。

蒸着されたポリシリコン膜を有するウェーハの焼なましは第二石英プロセス管中 で行なわれる。ウェーハは蒸着温度（例えば５８０℃）で管中に入れられ、所望 の焼なまし温度まで傾斜される。長い高温の焼なましは、次第に一層少ない歪場 をもたらす。

中間焼なまし温度は本発明に従って適切に形成された微粒子ポリシリコン膜に関 して引き伸ばしやすいポリシリコン膜をもたらす。

６００℃未満の温度での焼なましサイクルは圧縮歪を生じ、粒径は変化しない、 また、充分に焼なましされたポリシリコンは粒径変化を示さない、焼きなましの 前に、蒸着膜は比較的高い圧縮歪場を示し、焼なまし温度及びサイクルの長さの 選択は比較的大きな圧縮歪場から比較的大きな引張歪場まで、あるいは零歪場ま での膜中の最終的な歪を決定する。対照的に、典型的に６３５℃で蒸着された粗 大粒子ポリシリコンは、焼きなましの際に若干減少し得るが零歪または引張歪場 に減少し得ない圧縮歪場を与える。

本発明を実施するのに使用し得るＬＰＣＶＤ系の略図が第１図に示されている。

ＬＰＣＶＤ管１０は榎準の外径１１０Ｄ、内径１０５日長さ１７８ａｍ（７０イ ンチ）の石英プロセス管である。

端部は特別な処理をａ・要としない、プロセス管はリンドバーグオメガ（Ｌｉｎ ｄｂｅｒｇ　Ｏ＋＊ｅｇａ）　　１３スタンク炉中に設置される。前ドア及び後 ドア１１及び１２はステンレス鋼からつくられ、二重０−リングシール及びアル ミニウム外部ナンドを有する。ドアは水冷される。ポンプ１３は、適当なトラン プ並びにプロセス管及び種々の供給配管からポンプへと戻ってリードする戻り系 １４中の窒孝パージを備えたレイホールドヘラウス（Ｌｅｙｂｏｌｄ　Ｈｅｒａ ｕｓ）　Ｄ　６０ＡＣメカニカル２一段ポンプである。加工管は１０００ミリト ルのバラトロン（Ｂａｒａｔｒｏｎ）ゲージ１５及びヘーステインダス（Ｂａｓ ｔｉｎｇｓ）熱電対ゲージ１６で監視される。

窒素は、パージング及び排気のため、及びポンプを絞るために窒素圧力タンク１ ７から利用し得る。シランはシラン圧力タンク１８から利用し得る。窒ｆ：流及 びシラン流はタイラン（丁ｙｌａｎ）　ＦＣ２６０質量流量調節器及び改良タイ ランタイマー（Ｔｙｍｅｒ）　１６シーケンサー（ｓｅｑｕｅｎｃｅｒ）　１９ で調節される。流量調節器は閉止弁から下流にある。シラン質量流量調節器のレ ンジは０〜１００ｓｃｃ−であり、窒素流量ｔｉｉ節器のレンジは０〜１０００ ｓｅｃ−である。

ｔＪ４節弁２１〜３９は種々のガス供給配管、ポンプ・アラ）　（ｐｕ＋ｍｐｏ ｕｔ）配管及びポンプ戻り配管に連結されて種々の流れ条件を調節する。シラン ガス配管２０はポンプ１３に直接排気し得る。シラン配管はサージングのない蒸 着サイクルの開始時にシランの遅く且つ調節された適用を可能にするように設定 され、また蒸着後の迅速な閉止のために設定される。

第１図の系を使用してポリシリコン蒸着を実施するための操作工程の順序は好ま しい運転操作として下記されるが、その他の型の装置及び系構造物が使用される 場合にはその他の操作が利用されることが明らかである。

：１！儂条件：ポリシリコン系管及び窒化物系管がポンプで吸引され、クレード ルが管中央にあり、系ｌ！節器は手動であり、パージＮ２はタイランタイマー１ ６で５０ｓｃｃ−にセントされる。管圧力は１３０ミリトル付近である。プログ ラマ−は自動方式であり工程０にある。それ故、弁２１．２２．２３．２４．２ ５．２７．２９．３８及び３９は開いている。その他の全ての弁は閉じられてい る。リンドバーグオメガ炉はプロセス管中で５８０”Ｃにセントされる。

段階０　窒化物系（閉じられた弁３９）は使用状態であってはならない、Ｎ２び ンｍＢＨ２４（’）圧力！；ｉ　１０．５　ｋｔ／　ａＪ（１５０ｐｓｉ）より 大きくなければならず、調整弁２５は１、０５　ｋｇ／　ａＪ　（１５ｐｓｉ） にセントされる。

ポンプケーシングへの窒素流（弁２８によりセントされる）は１／２１／分であ るべきであり１ｌｉｌ整弁は０．７０ｋｇ／ｃｄ　（１ｐｓｉ　）にセントされ る。適切な操作のために油循環器をチェックする。ＴＣゲージ弁２２を閉じる。

ポリシリコン系でゲート弁２１を閉じる。窒化物系でゲート弁３９を閉じる。全 てのガスは遮断されてなければならない、パージＮ２（弁２７．２８）をタイマ ー１６で２５０ｓｅｃ＠にセットする。調節器を１手動９外に切り換える。調節 器の全てのガススインチは切っているべきで“開始°ボタンを押す。

段階２　ガス抜きＮ２（弁２６）がオフに変り、パージＮ２（弁２７．２８）が オンになり、警報器が鳴ってオペレーターに管が開いていることを知らせる。

“警報終了”を押す。

前ドアを取りはずす。

クレードルを取りはずし基準ウェーハの約５ｎ前の各第ニスロット中にウェーハ を入れる。二つのグミイウェーハをプロセスウェーハの前後に置く。

押し棒上の適当なマークを用いてクレードルを管中央にもどす。

０−リング及び０−リング表面をチェックし前ドアを取り換える。

ゲート弁２１を徐々に開いて、系をポンプで吸引する。

１工程開始１を押す。

段階３　　Ｎ２を５分間パージする（弁２７．２８をオンにする）管圧力は約４ ４０ミリトルである。

段階４　　Ｎ２パージ（弁２７．２８をオンにする）及びシラン配管ポンプアウ ト（弁２９）を５分間オンにし、ついで停止する。

°警報終了１を押す。

“工程開始”を押す。

段階５　　Ｎ２パージ（弁２７）をオフにし、シラン配管ポンプアウト（弁２９ ）をオンにしベースラインまでポンプで吸引し、停止する。

“警報終了２を押す。

漏れチェックを行なう、ゲート弁２１を閉じ圧力上昇を１分間記録する。最小圧 力は１０ミリトル／分漏出量より少ない約１０ミリトルである。

日付、Ｎ２びん圧力、ウェーハの数及び位置、管の最小圧力及び漏出速度、管温 度、調節器センティング、ウェーハ同定及び運転時間を記録する。

ゲート弁２１を開く。

シラン調整弁３２及びＮ２パージ弁３０が閉じられていることを確め、調整弁を アウトに戻す。

運転時間をサムホイール（ｔｈｕｓｂｗｈｅｅｌ）でセットする。

上記の５工程を二重チェックする。

シランびん弁３１及び調整弁３２を開く。

調整弁を１．０５　ｋｇ／ｃｊ　（１５ｐｓｉ　）にセットする。

０工程開始９を押す。

段階６　“ソフト開始”弁３４をオンにする。シラン配管ポンプアウト弁２９が ２分間開く、ついでシラン流量調節弁３４が°ソフト開始°中にしっかりと閉じ られ、弁３３及び３５は閉じたままである。

管圧力はベースライン圧力より上にサージングまたは上昇してはならない。

段階７　少量のシランが３ｓｃｃ−で】、７分間流れる（弁３３．３４．３５を オンにする）　（読取りが５　ｓｅｃｍにセットされる）′。

シラン流に関し０．６の修正率に留意する。

段階８　多量のシランが４８ｓｅｃｍ　（読取りが８０ｓｃｃ鋼にセントされる ）で流れる（弁３３．３４．３５をオンにする）。

シラン調整弁圧力が１．０５　ｋ／ａＪ　（１５ｐｓｉ　）以上であることを確 める。

流量調整弁３４が所望の流量に達しない場合には増加する。所望によりインジェ クター窒素を加える（弁３６．３７）、操作点はベースライン圧力より３００ミ リドル高い。

操作圧力を記録する。

管圧力を監視する時以外はバラトロンゲージ弁２３を閉じる。

（４２，２ｋｇ／ａｉ　（６００ｐｓｉ　）のびん圧力について約１０分間）、 シランびん圧力を記録する。

窒素焼なまし管を所望の温度（５８０℃）にセントする。

段階９　シラン配管ポンプアウト弁２９が開き、弁３３及び３５が閉じ、ＬＰＣ ＶＤ管１０を５分間ポンプで吸引する。

窒素インジェクター弁３６が閉じられる。

段階１０　Ｎ２パージ（弁２７．２８が開く）及びシラン配管が５分間ポンプア ウトされる（弁２９が開り）。

シラン調整弁３２を閉じ、ｔＪ４整弁をバンクアウトし、びん弁３１をしっかり と閉じる。

段階１１　　ベースラインにポンプで吸引する。

“警報終了９を押す。

ゲート弁２１を閉じることにより後蒸着圧力及び管漏出速度を記録する。

ゲート弁２１は閉じたままである。

°工程開始”を押す。

段１１１２Ｎ２パージ（弁２７．２８が開く）を１分間行ない、停止する。

“警報終了°及び“工程開始”を押す。

段階１３　　系を排気する（弁２６が開り）。

段階１４　　ガス抜きＮ２（弁２６）が閉じられ、Ｎ２パージ（弁２７．２８が 開く）がオンに変わり、警報が鳴る。

°警報終了゛を押す。

ウェーハを降す。

クレードルを管中央に戻す。

ドアを交換する。

ゲート弁２１を開き、系をポンプで吸引する。

窒化物系ゲート弁３９を開く。

°リセット”を押す。

調節器を“手動′に切り換える。

バージＮ２（弁２７．２８）にスイッチを入れ、５０ｓｃｃ＠に戻す。

タイマー１６プログラムエ程は、以下のとおりである。

１．０．４分間排気する。

２、　Ｎ２パージを０．１分間オンにし、停止する。

３．５分間Ｎ２バージを行なう。

４．５分間Ｎ２バージを行ない、シラン配管をポンプアウトし、停止する。

５、　ガスをオフにし、シラン配管ポンプアウトを０゜１分間オンにし、停止す る。

６、　ソフトを開始し、シラン配管ポンプアウトを０．２分間行なう。

７、少量のシランを１．７分間流す（またＴＷスイッチをオンにセントする） ８、多量のシランを流し、サムホイールにより読み取る。

９、　シラン配管を０．５分間ポンプアウトする。

１０、Ｎ２パージ及びシラン配管ポンプアウトを５分間行なう。

１１、ガスをオフにし、シラン配管ポンプアウトを０．１分間オンにし、停止す る。

１２、Ｎ２バージを０．１分間行ない、停止する。

１３．０．４分間排気する。

１４、Ｎ２バージを０．１分間行ない、停止する。プログラムはここで終了する 。

１５、Ｎ２バージを５分間行ない、停止する。

１６、Ｎ２バージを５分間行ない、停止する。

１７、Ｎ２バージを５分間行ない、停止する。

幾つかの物質加工及び装置に関連する因子は、高品質の微粒子ポリシリコンの成 長に有害であることが示されたし、あるいはそうであると考えられる。これらの 因子は以下に検討される。

物質に関連する項目に関し、包装またほのこ引きからの初期の残渣は注意して清 浄される必要がある。出発物質は掻ききず及び欠陥のないものである必要がある 。

操作に関して、ウェーハは、それらが傷つけられないか、あるいは汚れた表面と 接触して置かれないようにして取り扱われる必要がある。金属製ピンセットは許 されず、テフロン製ピンセントは清浄される必要がある０石英製のホルダー及び ボートは基材を傷つけてはならない、清浄サイクルは表面汚染物を完全に除去す る必要がある。再生可能な表面を生じるには、希フン化水素酸（ＨＦ）中の最終 エツチングが推奨される。脱イオン水中の最終リンスはあち立ちがよく、しかも 充分でなければならない、最終の吹き出しくｂｌｏｗｏｆｆ）乾燥は完全なもの でなければならない、ポリシリコンが熱酸化物に蒸着される場合には酸化物は酸 化温度で窒素中で充分に焼なましされてウェーハ及び酸化物を充分に乾燥する必 要がある。蒸着中の操作温度は充分に速い蒸着速度による微粒子成長のためには ５８０℃に出来る限り近い温度に留まる必要がある。半径方向の均一性のために は、低い操作圧力が蒸着中に望ましい、ソフト開始は初期の膜が成長し凝集する 時間を与えるために好ましい、系の管及びガス配管は蒸着の直前にパージまたは 排気されて空気及びその他のガスを追い出した状態に保つ必要がある。

わずかな程度の温度の変動であっても不充分な膜が形成されることをひき起こす ことがあるので、注意して制御する必要がある機械及び系に関連した項目は温度 の不安定性を含む、炉調節器は温度行き過ぎを防止するために正確に操作する必 要がある。ガス圧力のサージング、例えば調整弁調節によるガス圧力のサージン グはポリシリコンをもろくするので、圧力の不安定性は最小にされる必要がある 。漏れ、特に大気漏れ及びドアシール中の漏れがあってはならない、ガス配管中 の酸素は排除される必要がある。

ポンプからの油蒸気の逆流は防止される必要がある。系はウェーハに沈降し得る 二酸化ケイ素またはその他のフレーク物質を含まないものである必要がある。ド アシール、例えば０−リングは、漏出、ガス発生または劣化してはならない。

本明細書中で°Ｃ２”清浄サイクルと称される好ましい清浄サイクルは、ウェー ハを適当に清浄するのに使用されることが好ましい、清浄サイクルは１６０〜１ ８０℃で３分間の硫酸中の第−浴、１６０〜１８０℃で３分間のｇ酸中の第二浴 、ついで１５分間の脱イオン水中のリンスを含む、その後、脱イオン水り０部対 フン化水素酸１部の好ましい比でもってフン化水素酸エツチングが２分間行なわ れる。この後に、脱イオン水中のリンスが１５分間行なわれる。この後に、水酸 化アンモニウム、過酸化水素及び脱イオン水（１部対１部対６部）の７５〜８０ ℃で１分間の浴が行なわれる。この後に、１５分間の脱イオン水中のリンスつい で脱イオン水り０部対フフ化水素酸１部の比のフン化水素酸中の２分間のエツチ ングが行なわれる。この後に、速い流速でのポリシリコン蒸着のために、脱イオ ン水中の３０分間の最終リンスが行なわれる。

脱イオン水系は、蒸留、その後の脱イオン化ついで分子量１０００の力７トオフ による限外濾過からなることが好ましい。

系の管材料は１００％のＰＦＡポリテトラフルオロエチレン（テフロン）である ことが好ましい、得られる水の抵抗率は１Ｂ、８Ｘグオームーロより大きいこと が好ましい。

本発明の加工技術に従って形成されるポリシリコン膜中に存在する歪が測定でき 、焼なまし時間及び温度の如き異なる加工条件による歪の変化が測定できる。歪 は例えば第３６図に示されたようなシリコンウェーハの上に蒸着されたポリシリ コンから形成された歪測定用構造物を使用することにより測定し得る０例えば、 Ｈ，グンケル（Ｇｕｃｋｅｌ）ら著、“微粒子ポリシリコン及び平面圧力変換器 へのその適用”Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ“　８７、第４凹面体センサー及びアク チニエータの国際会議、東京、日本、１９８７年６月、２７７〜２８１頁、Ｈ， グンケルら著、°ポリシリコンへの通用によるｉｓ中の機械的歪の測定に関する 簡単な技術”、Ｊｏｕｒｎａｌｃ）ｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ、　５ ７巻、５号、１９８５年３月１日、１６７１〜１６７５頁を参照のこと。

自立ビームの診断構造物が基材表面に形成される。所定の圧縮歪場に間し、両端 部で基材に固定された自立ビームのビーム座屈は、臨界長さＬｃｒより長い全て のビームについて生じる。ビームビームの座圧に関してオイラー（Ｅｕｌｅｒ） 判定規準を用いて、歪場は次式で表わされる。

ε−−（１／３）（πｔ／ｌ、ｃｒ）”（式中、εは歪場（圧縮の場合は負であ る）であり、ｔはビームの厚さである）引張歪場を測定するために、第３６図の 下２列に示されるように、リングを横切るビームを備えたリング構造物が使用さ れる。これらの構造物の夫々に関し、ビーム幅は一定に保たれるが、リングの半 径従ってビームの長さは変化される。引張下で、リングは大きさが減少し、ビー ムの座屈をもたらし、これが歪場を生じる。

Ｃ−−（πｔ／Ｒｃ、）”／　１２　ｇ　（Ｒｃｒ）（式中、Ｒｃｒは座屈の際 の重心の臨界リング半径であり、ｇ（ＲｃＪは９０°離れたリングの二つの位置 のたわみ比である）たわみ比関数ｇ　（ＲｃＪが、異なるリングの厚さに関して 第３７図にプロットされて示されている。関数ｇ　（Ｒ〜）は負であり、か（し てとができる、このような診断構造物を用いて、蒸着フィルムが圧縮または引張 のいずれの状態にあるかを測定すること、並びに診断構造物の配列のうちどれが 座屈を示すかに応じて圧縮または引張のいずれかの歪場の大きさを測定すること が可能になる。

本発明の方法の例として、数個の７．６Ｃ：ａ（３インチ）の単結晶シリコンウ ェーハはウェーハの表面上に±０．０２ミクロンの均一性で約２．０２ミクロン の深さまで上記の方法に従って蒸着されたポリシリコンを有していた。アルファ ーステップ・プロフィロメーター（Ａｌｐｈａ−５ｔｅｐ　Ｐｒｏｆｉｌｏｓｅ ｔｅｒ）を使用して、１５ミクロンの走査長さで、粗度ＴＩＲは２０人に等しい ことがわかり、そしてＲＡ−５であることがわかった。蒸着速度は、注入窒素を 用いて５８０℃、３ミリトル、４８ｓｃｅ−シランで５０人／分であり、注入窒 素を用いないで５８０℃、約１００ミリトル、６０ｓｃｃ−のシランで４５人／ 分であった。ついで、診断構造物をつくるためにパターン化された膜中の蒸着さ れたポリシリコンを存するウェーハは、６００℃、６５０℃、７００℃、８５０ ℃、９５０℃、１０５０℃及び１１５０℃で酸素を含まない窒素雰囲気中で３０ 分から１８０分まで時間の長さを変えて焼なましにかけた。焼なまし時間の関数 として種々の温度に於ける種々のウェーハに関する歪測定の結果が第２図に示さ れる０図示されるように、焼なましを行なわないで歪場は最初に圧縮性であり、 ６００℃の焼なまし温度では経時的に徐々に減少するが圧縮性のままである。

１０５０℃以上の高い焼なまし温度では、ポリシリコン膜は３０分の非常に短い 焼なまし時間の後に殆ど零の歪を示し、同温度で一層長い期間の焼なましにかけ られると実際に歪場を示さないことを続ける。６００℃と１０５０℃との中間温 度、即ち約り５０℃〜約９５０℃の温度に関し、歪場は焼なまし温度が上昇され るにつれて一般に零歪に向って減少する引張歪場と逆に作用することが観察され る。かくして、最大及び最小の圧縮値または引張値の間の圧縮または引張のいず れかの所望の歪の水準が選択でき、且つ零歪場を含む所望の圧縮または引張の歪 場を有する膜を生じる適当な焼なましサイクル及び温度を見つけることができる ことがわかる。

通常のポリシリコン膜及び本発明に従って成長させられた微粒子ポリシリコン膜 の粒子構造物間の対比が第３図及び第４図に示されている。第３図は６４０℃で 蒸着された円柱形粒子を示す。

この粗大粒子ポリシリコンは圧縮歪場を有し、これは焼なましの際に若干減少す るが高温でさえも零に減少し得ない、第４図に示された微粒子ポリシリコン膜構 造物は上記の如く５８０℃で本発明に従って蒸着されたものであり実際に組織（ ｔｅｘｔｕｒｅ）を全く示さない、このような材料は一般に３００人未満の平均 粒径を有し、１００人程度に小さい粒径をもつ材料を得ることができる。その粒 径は窒素中で１１５０℃程度に高い温度で数時間の熱処理後であってもドーピン グ処理またはドーピング未処理の試料について有意に変化しないことがわかった 。

本発明を用いて製造し得る通用構造物の例を、以下に示す。

まず、端部のみで支持されたポリシリコンダイヤフラム（これは圧力センサーダ イヤフラム及びＸ線マスクの基礎を含む種々の目的に有用である）が、第５図〜 第１２図に示された製造順序によりつくられる。単結晶（ｌ　ＯＯ）シリコン４ ０の最初の基材ウェーハが用意され、歪補償窒化ケイ素の層４１及び４２が、第 ５図に示されるように、ＬＰＧＶＤ蒸着による通常の方法で両方の表面上に２． ５００人の深さまで蒸着された。窒化ケイ素層の歪補償は１着中のガス比の選択 により行ない得る０Ｍ、セキモトら著、“窒化ケイ素単一層Ｘ線マスク″Ｊｏｕ ｒｎａｌ　ｏｒ　Ｖａｃｕｕｍ　ＳｃｉｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２１巻 、４号、１９８２年１１月り１２月、１０１７〜１０２１頁を参照のこと、この 場合には、若干引張性の窒化ケイ素膜が好ましい、ついで、上記のポリシリコン 蒸着操作に従って、窒化ケイ素が第６図に示されたようにポリシリコンの膜４３ 及び４４で２．０ミクロンの深さまで被覆された。ここで基材は、ポリシリコン 膜が蒸着される表面を与える窒化物層４１及び４２を有する基材としてシリコン ウェーハ４０を構成した。ついで、第７図に示されるように窒化ケイ素の付加的 な層４５及び４６がポリシリコン層の上に２５００人の深さまでＬＰＧＶＤ蒸着 され、焼なましサイクルが上記のようにして行なわれてポリシリコン膜を低い引 張歪場に入れた。ついで、第８図に示されるように、ウェーハ４０の裏面が正方 形の領域４７中の窒化物層４２及び４６並びにポリシリコン層４４を適当なエツ チング剤（窒化ケイ素用にはＨＦ並びに窒化ケイ素及びポリシリコン用にはＣＦ 、プラズマエツチング）で除去することによりパターン化してＩＣＩＸＩＣＩＩ ＋より若干大きい正方形の領域４７を開ける。ついで、第９図に示されるように 、パターン化ウェーハはエチレンジアミンピロカテコール（ＥＤＰと称する）を 用いて異方性エツチングにかけて基材の単結晶シリコン４０をエツチングし、各 エツチングは窒化ケイ素層４１で停止して、層４１に底をつけるキャビティの境 界を形成する傾斜壁部４８を残す。ついで、ウェーハは濃ＨＦ中に浸漬されて露 出窒化ケイ素を除去し露出されたポリシリコン層４３を残し、第１０図に示され た、ポリシリコン膜中のダイヤフラム５０を形成した。−例として、第１１図は 形成された３×３の配列のＩｃｍＸ１ａｉのダイヤフラム５０（２ミクロンの厚 さ）を有するウェーハ４０の前面を示し、そして第１２図はダイヤフラム５０と ダイヤフラムを形成するキャビティを形成する傾斜スライド壁部４８とを有する ウェーハの裏面を示す。ダイヤフラム５０は圧力センサーダイヤフラム及びＸ線 ブランクの如き目的に有用である。ポリシリコンの２ミクロンの厚さのダイヤフ ラムはシンクロトロンＸ線に対して約６６％の透過率を示し、良好な熱安定性を 示す。また、ダイヤフラムは例えばポリシリコンダイヤフラム上に形成された絶 縁性窒化ケイ素層の上にピエゾ抵抗性ポリシリコン抵抗体の完全ブリッジを形成 することによりマイクロフォンを製造するのに使用し得る。

第４３図〜第２３図に示されたようにして、多孔ポリシリコンダイヤフラムまた はプレートが同様の加工工程を用いて製造し得る。第１３図に示されたように、 単結晶シリコンのウェーハ６０は２５００人の深さまで蒸着された窒化ケイ素の 最初の層６１及び６２を有し基材を形成し、ついで第１４図に示されたように上 記の本発明の加工工程を用いてポリシリコン層６３及び６４が窒化物層の上に２ ミクロンの深さまで形成される。第１５図に示されるように、Ｅビームエバポレ ーター（またスパッタリング系が使用し得る）を使用して、クロムの層６５が基 材の前面のポリシリコンロ３の上に１２００人の深さまで蒸着される。ついで、 第１６図に示されるように、フォトレジストＦｉ６６がパターン中のクロム層６ ５の上に適用され、エツチング剤がクロムに通用されてクロム中に開口部６７を 残す、フォトレジストの除去後に、第１７図に示されるように、ポリシリコンが 垂直壁ポリシリコンエツチングを適用することによりエツチングされてポリシリ コン層６３の連結部分間に穴６７を残す、ついで、第１８図に示されるようムこ 、クロムがストリンピングされ、２５００人の深さの窒化ケイ素の層がポリシリ コンの上にＬＰＧＶＤ蒸着され、ついで上記のように焼なましサイクルが通用さ れて小さい引張歪場を有するポリシリコン膜を与える。

ついで、第１９図に示されるように、ウェーハの裏面が上記のようにしてパター ン化されて第２０図に示されるような開放領域７１を残し、異方性エツチング剤 （ＥＤＰ）が適用されて単結晶シリコン基材６０をエツチングして窒化ケイ＄Ｊ Ｉ６１で終わるキャビティを形成し、傾斜キャビティ側壁７２を残す、ついで、 第２１図に示されるように、窒化ケイ素は窒化ケイ素エツチング剤（ＩＨＦ）を 用いて除去されてウェーハの上面にポリシリコンのＷＸ６３を残し正方形のダイ ヤフラム７３を形成する。このようにして、直径約４ミクロンの開口部６７を有 し、１平方〔当り約３百万個のこれらの開口部６７を有する一辺が約１３のダイ ヤフラムが形成される。第２２図は大きさが非常に拡大された開口部６７を有す る３×３個の配列のダイヤフラム７３を有するウェーハの前面を示し、第２３図 は形成されたダイヤフラム７３を有するウェーハ６０の裏面を示し、ダイヤフラ ムを形成するキャビティの傾斜側壁７２を示す０図示されていないが、ポリシリ コン層６３の露出表面は蒸着された金属（例えばクロムまたは金）の層を有して もよく、金属は露出した対向する表面のみに蒸着しダイヤフラム中の開口部６７ の表面には蒸着しない、金及びクロムの６７の領域のみで被覆ポリシリコンダイ ヤフラム中を通過することを可能にし、六６７ではＸ線は本質的に妨害されない 。勿論、穴６７は一層複雑な外形を有してもよく、所望のＸ線マスクパターンが ダイヤフラム中の開口部により形成されることを可能にし得る。

また、上記のポリシリコンダイヤフラム中に良く形成された高密度の開口部は、 このようなダイヤフラムが濾過目的に利用されることを可能にする。何となれば ポリシリコン中の穴の大きさは非常に狭い範囲で形成されており、精密に制御さ れたフィルターの孔径を与えるからである。

準光学的な大きさの孔を有するポリシリコンプレートを形成するためのダイヤフ ラム製造技術の別の拡張が、第２４図〜第３５図に示されている。加工技術の多 くは上記のものと本質的に同じである０本発明に従って、単結晶シリコンの最初 の基材ウェーハ８０はその上に蒸着された窒化ケイ素の層８１及び８２（第２４ 図）、続いてポリシリコン膜８３及び８４の蒸着物（第２５図）を存する。クロ ムの層８５が一つのポリシリコン層８３を上に蒸着され（第２６図）、ついでフ ォトレジストがパターン８６中で通用され、エツチング剤が使用されてフォトレ ジストパターンにより露出された領域中のクロム層を除去する（第２７図）、つ いで、第２８図に示されるように、垂直壁ポリシリコンエツチングが使用されて 露出領域中のポリシリコンを除去し、ついでクロムがストリフピングされ、窒化 ケイ素の層８７がが露出ポリシリコン層８３の全てに通用され、また窒化ケイ素 の層８８がウェーハの裏面に形成される（第２９図）、ついでウェーハ裏面がエ ツチングされて開放領域８９を形成しく第３０図）、ついで窒化ケイ素層８１で 終わる異方性エツチング剤が適用されて、第３１図に示されるように傾斜側壁９ ０を有するキャビティを残す、ついで、第３２図に示されるように窒化ケイ素層 が除去されて、露出されたポリシリコン１１８３を残し、ついで窒化ケイ素の層 ９１及び９２が露出表面の全てに蒸着されて、窒化ケイ素の外層９１により被覆 されたポリシリコンの内膜８３からなるキャビティの上にダイヤフラム９３を残 す、低圧化学蒸着により適用される窒化ケイ素は所望の深さをもつように選択し 得るので、開口部９４０幅は準光学寸法を含む所望の寸法に調節することができ 、これらの準光学寸法はレジストパターンを形成するために光学的方法を用いて 形成し得る寸法よりもかなり小さい、ウェーハ８０の上に形成された３×３個の 配列のダイヤフラム９３の正面図が第３４図に示されており、そのウェーハの背 面図が第３５図に示されており、その図面はダイヤフラム９３とダイヤフラムの 下にあるキャビティを形成する側壁９０を示す。

本発明は例示として本明細書に記載された特別の方法及び構造物に限定されるも のではなく、請求の範囲に入るようなそれらの改良形態を全て包含することが理 解される。

ＦＩＧ、　３ 浮・書（内容に変更なし） ＦＩＧ、５ 〜４＃（内容にに更なし） 浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 浄１！Ｆ（内容に変更なし） ＦＩＧ、　２４　　　　　８２ 浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　３４　　　　　　　ＦＩＧ、　３５浄書（内容に変更なし） ストレイン６歪計断マスク ＦＩＧ、　３６ 手続補正書く方式） ％式％ ２、発明の名称　　ポリシリコン薄膜法及びその生成物３、補正をする者 事件との関係　　８願人 ５、補正命令の日付　　　自　　発 国際調査報告 −１１ｍ−ｈａｍａｗ−ａ＋−ｍｓ、ＰＣ−、、／’０５８Ｒ１０４３３４

Claims (45)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）ポリシリコンを蒸着し得る表面を有する基材を用意する工程、 （ｂ）ポリシリコンの結晶粒子の核形成が生じ得る欠陥及び汚染物を本質的に含 まないように基材表面を調製する工程、（ｃ）蒸着膜が実質的に均一な微細な粒 径を有するような条件下で実質的に５８０℃以下でシランを分解することにより ポリシリコンを基材の表面に膜の形態で蒸着する工程、及び（ｄ）ポリシリコン 膜が焼なまし温度及び時間に基いて選ばれた引張または圧縮または零の歪の水準 にあるように選択された温度で選択された時間にわたって蒸着ポリシリコン膜を 焼なましする工程 を含むことを特徴とする、選択された機械的性質を有するポリシリコン膜の製造 方法。
2. ２．ポリシリコンの平均粒径が焼なまし工程後に３００Ａ未満であるような条件 下で蒸着工程が行なわれる請求の範囲１項記載の方法。
3. ３．平均粒径が焼なまし工程後に約１００Ａであるような条件下てポリシリコン の蒸着工程が行なわれる請求の範囲１項記載の方法。
4. ４．基材が単結晶シリコンを含む請求の範囲１項記載の方法。
5. ５．基材が車結晶シリコンの上に形成された窒化ケイ素の層を含み、且つポリシ リコンの蒸着工程が窒化ケイ素層の露出表面の上にポリシリコンを膜の状態で蒸 着するように行なわれる請求の範囲４項記載の方法。
6. ６．ポリシリコン膜が焼なまし後に引張歪の状態にあるように約６５０℃〜９５ ０℃の温度で焼なまし工程が行なわれる請求の範囲１項記載の方法。
7. ７．ポリシリコン膜が焼なまし後に引張歪の状態にあるように約７００℃〜８５ ０℃で少なくとも３０分間で焼なまし工程が行なわれる請求の範囲１項記載の方 法。
8. ８．焼なまし温度が約６００℃であり、焼なまし時間が零歪と蒸着した際の歪と の間の所望の圧縮歪の水準をポリシリコン腹中に生じるように選択される請求の 範囲１項記載の方法。
9. ９．焼なまし工程中の焼なまし温度が少なくとも約１０５０℃であり、焼なまし 後にポリシリコン腹中に得られる歪が実質的に零である請求の範囲２項記載の方 法。
10. １０．（ａ）形成された無定形または多結晶質のシリコンの焼なましされていな い腹であって、膜が屍焼なましされた場合に結晶の平均粒径が約３００Ａ以下で あるような構造を有する膜を有する基材を用意する工程、及び （ｂ）所望の圧縮歪または引張歪または零歪の水準を腹中に生じるように選ばれ た温度及び時間で膜及び基材を加熱することにより膜を焼なましする工程 を含むことを特徴とする、歪が調節されたポリシリコン膜の製造方法。
11. １１．焼なまし温度が約６００℃であり、焼なまし暗間が所望の圧縮歪の水準を 生じるように選ばれる請求の範囲１０項記載の方法。
12. １２．焼なまし温度が約６５０℃である請求の範囲１０項記載の方法。
13. １３．焼なまし温度が約６５０℃〜約９５０℃であり、ポリシリコン腹中の所望 の歪が引張歪である請求の範囲１０項記載の方法。
14. １４．焼なまし温度が少なくとも約１０５０℃であり、膜中の所望の歪が実質的 に零である請求の範囲１０記載の方法。
15. １５．加熱による膜の焼なまし工程が基材及び膜の温度を約５８０℃から所望の 焼なまし温度に定常速度で選ばれた期間にわたって上昇させ、ついで基材及び膜 を所望の焼なまし温度で少なくとも３０分間の焼なまし時間にわたって保持する ことにより行なわれる請求の範囲１０項記載の方法。
16. １６．加熱による膜の焼なまし工程が実質的に窒素からなる雰囲気中で膜を加熱 することにより行なわれる請求の範囲１０記載の方法。
17. １７．基材に少なくとも一部支持されたポリシリコンの膜であって、平均粒径約 ３００Ａ未満の均一な結晶粒子、約１００Åｒｍｓ未満の粗度、及び零の内部歪 または内部引張歪を有する膜を含むことを特徴とする、シリコン構造物。
18. １８．膜の厚さが約０．５〜１０ミクロンである請求の範囲１７項記載のシリコ ン構造物。
19. １９．膜の厚さが約２ミクロンである請求の範囲１７項記載のシリコン構造物。
20. ２０．膜が基材により支持されないで包囲された部分であって引張歪の状態にあ る部分を有する請求の範囲１７記載のシリコン構造物。
21. ２１．基材により支持されていない膜の部分が少なくとも０．５ｃｍの直径であ る請求の範囲２０項記載のシリコン構造物。
22. ２２．基材により支持されていない膜の部分が約１ｃｍ×ｌｃｍの横方向の寸法 である請求の範囲２０記載のシリコン構造体。
23. ２３．基材により支持されていない膜の部分がその中に穴を有している請求の範 囲２０項記載のシリコン構造物。
24. ２４．穴が実質的に正方形てある請求の範囲２３項記載のシリコン構造物。
25. ２５．穴が実質的に長方形である請求の範囲２３項記載のシリコン構造物。
26. ２６．腹中の穴の内表面を含む膜の上に蒸着された窒化ケイ素の層を穴に一部近 いが完全には近くない位置に含み、選ばれた寸法の開口部を膜及び蒸着層の中に 残す請求の範囲２３項記載のシリコン構造物。
27. ２７．膜及び蒸着層中の開口部が準光学的な寸法を有する請求の範囲２６項記載 のシリコン構造物。
28. ２８．膜を支持する基材が単結晶シリコンのベース及びベースの−表面上の窒化 ケイ素の層、窒化ケイ素層で支持されたポリシリコン膜を含む請求の範囲２０項 記載のシリコン構造物。
29. ２９．（ａ）単結晶シリコンのベースを含み、上面を有する基材であって、その 中に開口部を有する基材、及び（ｂ）基材の上面で支持され基材中の開口部をス パンするポリシリコンの膜であって、少なくとも約１ミクロンの開口部より上の 厚さを有し且つ平均的３００Ａ未満の大きさの微細な均一の結晶粒子の大きさを 有し、且つ開口部をスパンする膜の部分中に引張歪を有する膜 を含むことを特徴とする、Ｘ線マスク構造物。
30. ３０．膜の厚さが約１〜１０ミクロンである請求の範囲２９項記載のＸ線マスク 構造物。
31. ３１．膜の厚さが約２ミクロンである請求の範囲２９項記載のＸ線マスク構造物 。
32. ３２．基材中の開口部及び膜の開口部をスパンする部分が少なくとも約１ｃｍ× １ｃｍの寸法である請求の範囲２９項記載のＸ線マスク構造物。
33. ３３．基材中の開口部をスパンする膜の部分がその中に形成された穴を有する請 求の範囲２９項記載のＸ線マスク構造物。
34. ３４．穴が実質的に正方形である請求の範囲３３項記載のＸ線マスク構造物。
35. ３５．穴が実量的に長方形である請求の範囲３３項記載のＸ線マスク構造物。
36. ３６．膜中の穴の内表面を含む膜の上に蒸着された窒化ケイ素の層を穴に一部近 いが完全には近くない位置に含み、選ばれた寸法の開口部を膜及び蒸着層の中に 残す請求の範囲３３項記載のＸ線マスク構造物。
37. ３７．膜及び素着層中の開口部が準光学的な寸法を有する請求の範囲３６項記載 のＸ線マスク構造物。
38. ３８．膜を支持する基材が単結晶シリコンのベース及びベースの一表面上の窒化 ケイ素の層、窒化ケイ素層の上面で支持されたポリシリコン膜を含む請求の範囲 ２９項記載のＸ線マスク構造物。
39. ３９．（ａ）平行な前面及び裹面を有する単結晶シリコンのベースの前面の上に 窒化ケイ素を一層として蒸着する工程、（ｂ）蒸着されたポリシリコンが実質的 に均一で微細な構造を有するような条件下で実質的に５８０℃以下でシランの分 解により窒化ケイ素層の表面の上にポリシリコンを膜の状態で蒸着する工程、 （ｃ）基材の前面の上に蒸着されたポリシリコン膜の上に窒化ケイ素の別の層を 蒸着する工程、 （ｄ）蒸着ポリシリコン膜中の歪が零歪または引張歪である選ばれた歪であるよ うな温度及び時間で基材及びその上に蒸着された膜を焼なましする工程、 （ｅ）ダイヤフラムの所望の領域となるポリシリコン膜の下にある領域中の基材 の裏面で基材の単結晶シリコンを露出する工程、（ｆ）基材の裏面の露出領域を 異方的にエッチングし、ついで基材の前面上に蒸着された窒化ケイ素層のエッチ ングを終了してポリシリコン膜を含む独立ダイヤフラムを得る工程を含むことを 特徴とする、薄いポリシリコンダイヤフラムの製造方法。
40. ４０．ポリシリコン膜から露出窒化ケイ素層を除去してポリシリコン膜をダイヤ フラムとして残す付加的な工程を含む請求の範囲３９項記載の方法。
41. ４１．ポリシリコンの結晶粒子が焼なましの後に約３００Ａ未満の平均大きさを 有するような条件下で、ポリシリコン膜の蒸着工程が行なわれる請求の範囲３９ 項記載の方法。
42. ４２．ポリシリコンを膜の状態で蒸着する工程は、焼なまし後のポリシリコンの 平均大きさが約１００Ａであるような条件下で行なわれる請求の範囲３９項記載 の方法。
43. ４３．前記焼なまし工程を、少なくとも約６５０℃で行なう請求の範囲３９項記 載の方法。
44. ４４．焼なまし温度が約６５０℃〜約９５０℃であり、これによりポリシリコン 膜中の歪は引張歪である請求の範囲３９項記載の方法。
45. ４５．焼なまし工程に於いて、焼きなまし温度少なくとも約１０５０℃であり、 これによりポリシリコン膜中に得られる歪は実質的に零である請求の範囲３９項 記載の方法。