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公開番号2025073095
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-12
出願番号2024185677
出願日2024-10-22
発明の名称メンブレンデバイスの製造
出願人エックス-ファブグローバルサービシーズゲーエムベーハー,X-FAB Global Services GmbH
代理人個人,個人,個人
主分類B81C 1/00 20060101AFI20250501BHJP(マイクロ構造技術)
要約【課題】半導体メンブレンデバイスのメンブレンを形成する方法を提供する。
【解決手段】本方法は、活性シリコン層6、埋め込み酸化物(BOX)層8、及びハンドルウェハ10を含むシリコンオンインシュレータ(SOI)基板4を提供することと、基板のメンブレン領域12を決定することと、メンブレン領域12の少なくとも一部においてBOX層8を局所的に除去することと、活性シリコン層6上に1つ以上の誘電体層13を提供することと、基板をエッチングして、メンブレン領域12に1つ以上の誘電体層を含むメンブレンを形成することと、を含み、エッチングは、エッチング領域を画定するエッチングマスクを使用して、ハンドルウェハ10及び活性シリコン層6を通る異方性エッチングを含み、エッチング領域は、メンブレン領域の少なくとも一部と重なる、方法。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
半導体メンブレンデバイスのメンブレンを形成する方法であって、前記方法は、
活性シリコン層、埋め込み酸化物（ＢＯＸ）層、及びハンドルウェハを含むシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板を提供することと、
前記基板のメンブレン領域を決定することと、
前記メンブレン領域の少なくとも一部において前記ＢＯＸ層を局所的に除去することと、
前記活性シリコン層上に１つ以上の誘電体層を提供することと、
前記基板をエッチングして、前記メンブレン領域に前記１つ以上の誘電体層を含む前記メンブレンを形成することと、を含み、前記エッチングは、エッチング領域を画定するエッチングマスクを使用して、前記ハンドルウェハ及び前記活性シリコン層を通る異方性エッチングを含み、前記エッチング領域は、前記メンブレン領域の少なくとも一部と重なる、方法。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記エッチング領域は、前記メンブレン領域よりも大きく、前記メンブレン領域の全体と重なる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記異方性エッチングは、ディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＢＯＸ層を局所的に除去する前記ステップは、前記メンブレン領域の全体において前記ＢＯＸ層を除去することを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ＢＯＸ層を局所的に除去する前記ステップは、前記メンブレン領域の一部から前記ＢＯＸ層を除去することを含み、前記エッチングするステップは、前記メンブレン領域内の前記活性シリコン層に含まれるシリコンを除去するための等方性エッチングを更に含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記メンブレン領域の周囲の前記活性シリコン層に酸化物バリアを形成するためのディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）を更に含み、前記酸化物バリアは、前記等方性エッチングを停止する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記メンブレン領域及び前記エッチング領域は、実質的に同心である、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記１つ以上の誘電体層上に圧電層を堆積させ、前記メンブレン領域を覆うことを更に含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記ＢＯＸ層を局所的に除去する前記ステップは、
前記メンブレン領域を画定する開口部を有するマスクを適用することと、
前記活性シリコン層及び前記ＢＯＸ層を貫通して前記ハンドルウェハまでエッチングすることと
を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記エッチングは、前記活性シリコン層及び前記ＢＯＸ層をそれぞれ除去するための２つの別個のエッチングステップを含む、請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、メンブレンデバイスの製造に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
微細加工されたメンブレンデバイスは、センサ技術（例えば、圧力センサ）、マイクロホン、トランスデューサ、及びアクチュエータなどの種々の異なる技術において使用されている。メンブレンの性能は、メンブレンの有効寸法及びその配置と他の設計特徴に対して非常に敏感である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
メンブレンデバイスを提供するための製造プロセスを改善することが引き続き必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の態様は、添付の特許請求の範囲に記載されるように、ＭＥＭＳメンブレンデバイスなどのメンブレンデバイスを作製する方法を提供する。
【０００５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
メンブレンデバイスの概略断面図を示す。
別のメンブレンデバイスの概略断面図を示す。
更なるメンブレンデバイスの概略断面図を示す。
更なるメンブレンデバイスの概略断面図を示す。
メンブレンデバイスのアレイを含む装置の概略断面図を示す。
メンブレンデバイスを形成する方法のステップを示す。
メンブレンデバイスを形成する方法のステップを示す。
メンブレンデバイスを形成する方法のステップを示す。
メンブレンデバイスを形成する方法のステップを示す。
メンブレンデバイスを形成する方法のステップを示す。
更なるメンブレンデバイスの概略断面図を示す。
メンブレンデバイスを形成する別の方法のステップを示す。
メンブレンデバイスを形成する別の方法のステップを示す。
メンブレンデバイスを形成する別の方法のステップを示す。
メンブレンデバイスを形成する別の方法のステップを示す。
メンブレンデバイスを形成する別の方法のステップを示す。
メンブレンデバイスを形成する別の方法のステップを示す。
メンブレンデバイスを形成する方法の一部のステップを示す。
メンブレンデバイスを形成する方法の一部のステップを示す。
メンブレンデバイスを形成する方法の一部のステップを示す。
メンブレンデバイスを形成する方法の一部のステップを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、活性シリコン層６と、埋め込み酸化物（ＢＯＸ）層８と、ハンドルウェハ１０（シリコンを含む）と、を含むＳＯＩ基板４を含むメンブレンデバイス２を示す。メンブレン１２は、１つ以上の誘電体層（典型的にはＳｉＯ
２
）１３から形成され、活性シリコン層６内の開口部によって画定される。メンブレンを形成するために、ＢＯＸ層８のエッチングのタイプを変更して、基板を裏面（ハンドルウェハ１０の側）からエッチングすることができる。裏面エッチングを前面特徴と位置合わせすることは困難であり得、これは、メンブレン場所の公差を増加させる。破線１４は、意図された／公称メンブレン面積を示し、それによって、（実際の）メンブレン１２は、これらの公差に起因して公称メンブレン面積からオフセットされる。更に、ハンドルウェハ１０は、比較的大きい厚さ（例えば、＞４００μｍ）を有し、小さい側壁角度であっても、最終メンブレン寸法に有意な影響を及ぼし、それによって、公差を増加させ得る。
【０００８】
図２は、ＳＯＩ基板４を備えるメンブレンデバイス２を示す。異なる図における類似又は同等の特徴は、理解を助けるために同じ参照番号を与えられており、例示された実施形態を限定することを意図するものではない。図１とは異なり、メンブレン１２は公称メンブレン面積と一致する。裏面からのメンブレンエッチングは依然としてオフセットされるが、ＢＯＸ層８は、メンブレンエッチングの前に局所的に除去されており、メンブレン領域を画定するエッチングマスクとして使用される。図２は、メンブレンデバイス２の断面を示し、メンブレン１２の形状は、典型的には、メンブレン直径を有する円形である。幅及び長さを有する長方形など、メンブレン１２の他の形状も可能である。
【０００９】
ＢＯＸ層８は、例えば、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）プロセスにおいてハンドルウェハコンタクト（ＨＷＣ）モジュール（例えば、以下の図９Ａ～図９Ｄに示されるステップなどの一連のステップを含むモジュールである）を使用して、前面から正確に除去することができる。ＨＷＣモジュールは、活性シリコン層６とその下のハンドルウェハ１０との間に小さな接触領域を形成するために、ＳＯＩ基板を処理するときに使用することができる。ＨＷＣモジュールは、ＢＯＸ層８にわたる絶縁破壊挙動を変化させるために、高電圧（ＨＶ）デバイスを作製するときに使用されてきた。ＨＷＣモジュールは、ＣＭＯＳプロセスの開始時に、活性シリコン層６がポピュレートされる前に（すなわち、活性シリコン層６が半導体デバイスを作製するためにドープされる前に）、及びバックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）処理の前に適用され、それによって、活性シリコン層６は、活性シリコン層６への電気的接続を提供するための１つ以上の金属層と、金属層を絶縁及び分離するための誘電体層とによって覆われる。ＨＷＣモジュールは、典型的には、２つのエッチングステップと、それに続くエピタキシャルシリコン成長ステップと、を含み、活性シリコン層６が開口部内でハンドルウェハ１０と直接接触するように、ＢＯＸ層８内に開口部を提供する。図示されるメンブレンデバイス２を作製するために、ＨＷＣモジュールは、メンブレン面積を画定する、はるかに大きい開口部を作製するために使用される。ＨＷＣモジュールは、適合される必要はなく、基板４上に１つ以上のＨＶトランジスタを作製する場合にも依然として使用することができる。
【００１０】
ＢＯＸ層８はメンブレン領域において局所的に除去されているため、シリコン選択性である単一の異方性エッチングを用いてメンブレン１２を形成することができる。すなわち、図１に示すデバイスの製造とは異なり、ＢＯＸ層８に到達した後にエッチングを変更して二酸化シリコンを除去し、次に再び変更して活性シリコン層６をエッチングする必要はない。代わりに、単一のエッチング（例えば、ＤＲＩＥ、ディープ反応性イオンエッチング）を使用して、ハンドルウェハ１０及び活性シリコン層６の両方を完全に貫通してエッチングすることができる。エッチングは、１つ以上の誘電体層（例えば、酸化物）を含むメンブレン１２上で停止する。一実施形態では、メンブレン１２は、エッチング停止層として使用することができる金属層を含む。この場合、ＳｉＯ
２
エッチングは、Ｓｉエッチングの後に実行され、したがって、あまり有利ではない可能性がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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