KR20000057143A - 마이크로 공학적 기능 엘리먼트의 제조 방법 - Google Patents

마이크로 공학적 기능 엘리먼트의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로 공학적 기능 엘리먼트의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법에서는, LPCVD(Low pressure chemical vapor deposition)을 이용하여 폴리 실리콘으로 이루어진 기능 엘리먼트(4)상에 산화물 또는 질화물로 이루어진 층을 5 nm 내지 50 nm 두께의 보호층(6)으로서 데포짓한다.

Description

마이크로 공학적 기능 엘리먼트의 제조 방법 {PROCESS FOR MANUFACTURING MICROMECHANICAL FUNCTIONAL ELEMENTS}
구조화에 의해 마이크로 공학적 컴포넌트, 예를 들어 박막 구조물 또는 브릿지 구조물용 기능 엘리먼트를 형성하는 마이크로 공학적 기능층은 압력 스트레스, 즉 본래의 압력 스트레스를 받지 않아야 한다. 상기 층에서의 압력 스트레스는, 기능 엘리먼트에서 굴곡을 형성한다. 즉, 해당 구조물이 평평하게 유지되지 않는다. 폴리 실리콘 구조물, 즉 다결정 실리콘 박막에서의 본래의 압력 스트레스 형성에 대한 원인은 고온 열처리 단계에서 폴리 실리콘에 접하는 고도핑 재료로부터의 도펀트 확산에 있다.
본 발명은, 마이크로 공학 컴포넌트에 사용되는 마이크로 공학적 기능 엘리먼트에서 본래의 스트레스를 제어하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 보호층이 제공되기 전, 기판위에 제공된 박막을 도시하며,
도 2는 보호층이 제공된 후, 기판위에 제공된 박막을 도시한다.
본 발명의 목적은, 폴리 실리콘층에서 압력 스트레스가 형성되지 않는, 폴리 실리콘으로 이루어진 마이크로 공학적 기능 엘리먼트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제 1항의 특징부를 갖는 방법에 의해 달성된다. 추가 실시예는 종속항에서 다루어진다.
본 발명에 따른 방법에서, LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 폴리 실리콘층의 표면상에 얇은 보호층을 제공함으로써, 기능 엘리먼트용으로 제공된 폴리 실리콘층으로의 도펀트 확산이 방지된다. 상기 보호층의 재료 및 그것의 두께는, 실제 공정 온도에서 차단될 도펀트에 대한 확산 길이가 보호층의 두께보다 작도록 선택된다. 따라서, 도펀트가 차단층 전체를 통해 이동하고 폴리 실리콘층에 도달하는 것이 방지된다. 도펀트의 확산 길이는 현재 온도에 달려있다. 확산 길이는 L = (D·t)-1/2이다. 확산 상수(확산 계수)(D)는 온도에 달려있다. 확산 길이는 높은 온도에서 더 크다. 따라서, 형성될 컴포넌트의 열적 부하가 클 때 보호층 또는 차단층은 이에 상응하게 더 두껍게 제공되어야 한다.
도 1은, 폴리 실리콘으로 이루어진 박막(4) 아래에 중공부(3)가 존재하는, 기판(1)상의 보조층(2)을 도시한다. 중공부(3)를 에칭하기 위해 박막층(4)에 에칭 개구(5)가 형성된다. 박막층(4)은, 통상적으로 용량성 측정을 위해 도전적으로 도핑되는 폴리 실리콘으로 이루어진다. 상기 박막층상에는 통상적인 공정 단계에서, 바람직하게 BPSG(붕소인실리케이트글라스)인 차단층 또는 패시베이션이 제공된다. 상기 재료는, 높은 온도에서 실행되는 후속 공정 단계에서 붕소 및 인이 BPSG로부터 박막층(4)의 폴리 실리콘으로 확산되도록, 고도핑된다. 이것은 박막에서 높은 압력 스트레스를 일으킨다. 폴리 실리콘으로의 도펀트 확산은 중공부(3) 측면의 박막 하부면에서도 이루어진다. 즉, BPSG의 제공시 상기 재료 부분이 에칭 개구(5)를 통해 박막(4)의 하부면, 즉 중공부(3)에 접하는 표면에 도달하는 것이 억제될 수 없다. 다른 도핑 재료, 특히 폴리 실리콘상에 데포짓된 반도체 도핑 재료의 사용시 상응하는 어려움이 생긴다.
본 발명에 따른 방법은, LPCVD를 이용하여 폴리 실리콘으로 이루어지고 구조화된 기능 엘리먼트의 상부에 데포짓된 층이 에칭되어 노출된 그것의 하부면에도 제공되고 그곳에서 충분한 보호층을 형성하는 것을 토대로 한다. 또한, LPCVD를 사용함으로써, 기판에 접하하고 에칭되어 노출된 폴리 실리콘 구조물의 하부면에 얇은 보호층에 의한 완전한 커버가 제공될 수 있다. 보호층의 재료로는 예를 들어 질화물이 사용되며, 실리콘상에 형성된 마이크로 공학적 컴포넌트의 경우에는, 특히 실리콘 질화물(Si3N4)이 사용된다. 실리콘 산화물을 LPCVD를 이용하여 보호층으로서 데포짓하는 것도 가능하다. 보호층(6)은 도 2에 도시된 것과 같이 박막(4)의 모든 표면상에 데포짓된다. 따라서 하부면으로부터 박막 상부면에 제공된 도핑재의 확산에 대한 보호층이 형성된다. 질화물층은 예를 들어 5 nm 내지 50 nm의 두께로 데포짓된다. 바람직하게 상기 층은 가능한 얇게 데포짓되지만, 적어도 추구된 차단 효과가 충분하게 이루어질 정도로 두꺼워야 한다. 따라서 층두께는 바람직하게 약 10 nm 내지 20 nm의 범위 이다. 비소, 인 및 붕소와 같은 도펀트의 확산은 약 20 nm 두께의 질화물층으로 충분히 억제될 수 있다. 폴리 실리콘층이 노출된 마이크로 공학적 엘리먼트, 예를 들어 캡슐로 싸인 가속 센서의 가동성 엘리먼트의 커버로 사용되면, 상기 가동성 엘리먼트는 데포짓된 보호층에 의해 덮힌다. 따라서, 본 발명에 따른 방법을 사용할 때, 데포짓된 보호층이 마이크로 공학적 컴포넌트의 노출된 모든 폴리 실리콘 부분의 하부면 및 상부면을 덮고 이에 따라 그 후 데포짓된, 도핑 재료로 이루어진 층으로부터의 확산에 대해 완전히 보호된다.
본 발명에 의해, 폴리 실리콘층에서 압력 스트레스가 형성되지 않는, 폴리 실리콘으로 이루어진 마이크로 공학적 기능 엘리먼트의 제조 방법이 제공된다.

Claims (5)

  1. LPCVD을 이용하여 폴리 실리콘으로 이루어진 기능 엘리먼트상에 산화물 또는 질화물로 이루어진 층을 5 nm 내지 50 nm 두께의 보호층으로서 데포짓하는 마이크로 공학적 컴포넌트의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    층 형태의 구조물을 갖는 기능 엘리먼트를 미리 제조하고 양 측면을 적어도 부분적으로 에칭하여 노출시키며,
    보호층을 데포짓하여, 기능 엘리먼트 표면의 노출된 모든 부분을 상기 보호층으로 덮는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    실리콘 질화물로 이루어진 보호층을 10 nm 내지 20 nm의 두께로 데포짓하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    보호층을 데포짓한 후 도핑 재료를 제공하며,
    상기 재료로 이루어진 도펀트가 기능 엘리먼트로 확산되는 것을 지속적으로 차단하기 위해, 보호층의 두께를 충분히 크게 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능 엘리먼트를 압력 센서의 박막으로서 제공하며,
    상기 박막을 보조층상에 제공하고,
    박막에 형성된 에칭 호울에 의해 박막 아래에서 상기 보조층을 제거하여, 중공부를 형성하며,
    중공부가 외부로 차단되기 전에 보호층을 데포짓함으로써, 박막의 에칭 호울을 통하여 중공부를 향한 보호층의 박막 측면을 데포짓하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1019990704414A 1996-11-22 1997-11-18 마이크로 공학적 기능 엘리먼트의 제조 방법 KR20000057143A (ko)

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