薄膜構造體的製造方法
2023-05-02 14:46:41
專利名稱：薄膜構造體的製造方法
技術領域：
本發明涉及使用半導體加工技術形成的薄膜構造體的製造方法。
背景技術：
圖15是利用現有的薄膜構造體的製造方法形成的薄膜構造體101的剖面圖。薄膜構造體101具備支持部103與由支持部103支持的浮遊部105，使用導電材料形成於基片107上。浮遊體105與基片107留出規定間隔地配置，由支持部103的上部向外方伸出。
基片107具備基片主體111、第1絕緣膜113、配線115、第2絕緣膜117。第1絕緣膜113形成於基片主體111上。在第1絕緣膜113的表面上設置配線115，第1絕緣膜113的表面與配線115的表面大致平面化無高低差。第2絕緣部117覆蓋配線115與第1絕緣膜113的表面與側面。但第2絕緣膜117在配線115的表面上具有開口的孔部117a，在此，有選擇地露出配線115的表面。在配線115上，通過孔部117a形成支持部103。
圖10～圖14是順次表示現有的薄膜構造體的製造工序的剖面圖。首先準備基片107。但在此階段，在基片107上，第2絕緣膜117沒有孔部117a。然後，如圖11所示，在第2絕緣膜117上加工孔部117a，有選擇地露出配線115的表面。
其次在有選擇地露出的配線115的表面與第2絕緣膜117上，使犧牲膜121成模。由此獲得圖12所示的構造。然後由犧牲膜121的表面側進行幹蝕刻，分別在犧牲膜121上加工出開口121a，在第2絕緣膜117上加工出孔部117a以形成固定孔122，有選擇地露出配線115的表面。由此獲得圖13所示的構造。
接著如圖14所示，在犧牲膜121上，通過固定孔122而露出的基片107上使用導電材料形成薄膜層123。
其後，有選擇的除去薄膜層123，由此經過圖案形成的薄膜123的殘留部分即形成薄膜構造體101。接著除去犧牲膜121獲得圖15所示的構造。在薄膜層123的殘留部分之中，嵌入固定孔122內的部分成為支持部103，位於犧牲膜121上的部分成為浮遊部105。
在這樣的現有的製造方法中，犧牲膜最好以容易利用蝕刻除去的材料形成，例如採用氧化矽膜。另一方面，關於基片主體111，為了使用微細加工容易的半導體加工技術而採用矽基片。並且為了在矽基片上容易形成第1絕緣膜113，關於第1絕緣膜113也與犧牲膜121同樣採用氧化矽膜。
在利用蝕刻除去犧牲膜121時，為了不使第1絕緣膜113也被蝕刻，對於第2絕緣膜117來說採用對於氧化矽薄膜的蝕刻難以被蝕刻而且加工容易的材料，例如氮化矽膜。
但是，為形成固定孔122使用幹蝕刻，因而在幹蝕刻的位置錯位時，第2絕緣膜117有不充分覆蓋第1絕緣膜113的可能性。圖16是剖面圖，表示了在固定孔122向圖中左側錯移開口後，形成薄膜層123，進而將薄膜層123進行了圖案形成的狀態。由於固定孔122的位置錯位，在位置Q，在配線115的上方，第2絕緣膜117除去。因此在位置Q，第1絕緣膜113有不被第2絕緣膜117覆蓋的可能性。
對圖16所示的構造，進行犧牲膜121的蝕刻時，在蝕刻中所採用的蝕刻劑滲入到充填固定孔121的薄膜層123與第2絕緣層117之間，併到達第1絕緣層113的可能性升高。特別是在使用氮化矽膜形成第2絕緣117的情況下，其殘餘應力是拉伸方向，第2絕緣膜117從配線115的側面剝離變易。此剝離使犧牲膜121所用的蝕刻劑到達第1絕緣膜113，將第1絕緣膜進行蝕刻的可能性增高。
為解決這一問題，應將關於錯位的安全係數取大，還可考慮使固定孔122比配線115的尺寸小。但是固定孔122的尺寸減小時，會加大充填它的薄膜層123與配線115的接觸電阻，在電特性上不理想。
另外，在進行使配線115露出的幹蝕刻時，如圖13所示，在犧牲膜121上產生角122a。關於角122a，在形成固定孔122時所用的幹蝕刻的各向異性愈高，愈顯著地發生。然後如圖14所示，充填固定孔122並且形成覆蓋犧牲膜121的薄膜層123。因此如圖15所示，在薄膜構造體101上，在支持部103與浮遊部105之間產生入角131。在入角131應力集中，損壞薄膜構造體101的強度的可能性增高。
發明的公開本發明的目的在於提供一種不除去其他絕緣膜地除去犧牲膜的薄膜構造體的製造方法。另外目的還在於提供防止入角的發生，能製造強度高的薄膜構造體的薄膜構造體的製造方法。
本發明的薄膜構造體的製造方法的第1樣態具備(a)在第1絕緣膜(33)上有選擇地形成配線(43、45)的工序；(b)在前述配線上與前述第1絕緣膜上形成第2絕緣膜(47)的工序，該第2絕緣膜(47)具有有選擇地露出前述配線的孔部(47c)；(c)在前述第2絕緣膜上形成犧牲膜(51)的工序；(d)採用各向異性蝕刻，形成前述犧牲膜殘存在前述第1絕緣膜側的凹部(51c)的第1蝕刻工序；(e)採用各向同性蝕刻，除去殘存於前述凹部的前述第1絕緣膜側的前述犧牲膜，形成露出前述配線的固定孔(52)的第2蝕刻工序；(f)在前述固定孔與前述犧牲膜上以導電材料形成薄膜層(53)的工序；(g)以蝕刻除去前述犧牲膜的工序。
例如在第1蝕刻工序(d)中是採用幹蝕刻。
根據第1樣態，在第1蝕刻工序(d)中採用各向異性蝕刻，因而犧牲膜即使厚，也容易使固定孔的孔徑及相對於配線的固定孔的位置正確。另外，在第2蝕刻工序(e)中採用各向同性蝕刻，因而能除去在第1蝕刻工序中可能形成的犧牲膜的角。由此，能製造無入角、強度高的薄膜構造體。
本發明的薄膜構成體的製造方法的第2樣態是與第1樣態有關的薄膜構造體的製造方法，前述第2絕緣膜(47)覆蓋前述配線(45)的表面的緣部(45a)。
根據第2樣態，儘管在工序(g)中除去犧牲膜，也能降低其蝕刻劑滲入第2絕緣膜與第1絕緣膜之間的可能性。因此也降低連第1絕緣膜也被蝕刻的可能性。
本發明的薄膜構造體的製造方法的第3樣態是與第2樣態有關的薄膜構造體的製造方法，在前述工序(e)中，進行蝕刻是使用就前述犧牲膜而言的蝕刻率比前述第2絕緣膜還要高的蝕刻劑。例如前述第1絕緣膜(33)與前述犧牲膜(51)是使用氧化膜形成，前述第2絕緣膜(47)是使用氮化膜形成。
根據第3樣態，即使應該形成固定孔的位置錯位，也能降低第2絕緣膜被不需要地蝕刻的可能性。因此在工序(g)中，即使除去犧牲膜，也能降低連第1絕緣膜也被蝕刻的可能性。
在本發明中，例如前述配線(43、45)是用摻雜多晶矽形成。又例如前述薄膜層(53)是用摻雜多晶矽形成。
另外在本發明中，也可在前述工序(f)之後，前述工序(g)之前，還具備(h)對前述薄膜層(53)進行圖案形成的工序。
另外在本發明中，前述工序(e)能不用掩模地對前述犧牲膜進行蝕刻。
該發明的目的、特徵、局面與優點通過以下的詳細說明與附圖，會更加明確。
附圖的簡要說明圖1是表示能應用本發明的薄膜構造體的製造方法的半導體加速度傳感器的主要部的構成的平面圖。
圖2是圖1的A-A剖面圖。
圖3～圖9是表示圖2所示的構造的製造工序的剖面圖。
圖10～圖14是順次表示現有的薄膜構造體的製造工序的剖面圖。
圖15是用現有的薄膜構造體的製造方法形成的薄膜構造體的剖面圖。
圖16是表示現有的薄膜構造體的製造方法的問題的剖面圖。
實施發明的最佳形態圖1是表示能應用本發明的薄膜構造體的製造方法的半導體加速度傳感器100的主要部的構成的平面圖。又圖2是圖1的A-A剖面圖。半導體加速度傳感器100具備作為傳感器基片的基片1與形成於其基片1的上方(在圖1中紙面上方)，具有檢測加速度功能的傳感器部3。
如圖1所示，傳感器部3具備可動的質量體21，多個固定構造23與多根梁25。質量體21、固定構造23與梁25相當於本發明的薄膜構造體，用導電材料例如在多晶矽中摻雜不純物例如磷而成的摻雜多晶矽所形成。
質量體21具有沿著與要檢測的加速度的方向B垂直的方面C延伸的多數的可動電極部21a。固定構造23具備沿著方向C延伸設置的固定電極部23a與支持固定電極部23a的支持部23b。固定電極部23a沿著方向B互相留有規定間隔地設置。多數的固定構造23利用其支持部23b與配線43、45中之一連接。但是本發明的應用，不依靠固定構造23是否與配線43、45中之一連接。
如圖2所示，固定電極部23a由基片1留有規定間隔D地配置而浮遊。支持部23b在基片上，更具體講是在位置A-A與配線45連接。可動電極部21a也與固定電極部23a相同，與基片1留有規定間隔地配置。
梁25與質量體21整體形成，將質量體21懸架在基片1的上方。各梁25具備由基片1向上方突出的支持部25a，設置在質量體21的有關方向B的端緣的彈簧部25c，將支持部25a與彈簧部25c結合的結合部25b。彈簧部25c至少沿著方向B彈性地撓曲變形。因此，質量體21沿著方向B具有復原力並且能移動。支持部25a的一方在其下方與配線41連接。
固定電極部23a與可動電極部21a，有關方向B留有間隔地交互地配置。沿著方向B的加速度施加在加速度傳感器100上時，質量體21移動，可動電極部21a與固定電極部23a的距離變化。因此利用配線41、43、45由外部測定可動電極部21a與固定電極部23a形成的靜電容量，即能檢測所施加的加速度。
基片1如圖2所示，具備基片主體31、氧化膜23、配線43與45、氮化膜47。另外，如圖1所示還具備配線41。氧化膜33設置在基片主體31上。氧化膜33的表面是平坦面，配線41、43、45形成於氧化膜33上。例如氧化膜33的表面與配線41、43、45的表面是設定在同一平面上。
氮化膜47覆蓋配線41、43、45與氧化膜33的各表面與側面。但氮化膜47具有孔部47a、47b、47c，在各孔部中有選擇地露出配線41、43、45的表面。在圖2中圖示出支持部23b通過孔部47c與配線45連接的狀態。
同樣，支持部25a、支持部23b通過孔部47a、47b與配線41、43分別連接。再者，配線41在傳感器3的下方大範圍露出地形成。
圖3～圖9是按工序順序表示製造半導體加速度傳感器101的方法的剖面圖，表示相當於圖1的位置A-A的位置的剖面。
首先，準備基片主體31，在其上形成氧化膜33。例如基片主體31是用作為半導體的矽形成，氧化膜33是通過基片主體31的熱氧化形成。配線41、43、45例如能由以下的工序形成。首先在要形成配線41、43、45的範圍內在氧化膜33上設置凹部。將該凹部的深度程度的厚度的導電材料，例如使摻雜多晶矽成膜，並比凹部的寬度狹窄地進行圖案形成。通過此等處理，留下的摻雜多晶矽即成為配線41、43、45，它們有選擇地形成於氧化膜33上。其次在氧化膜33與配線41、43、45上形成氮化膜47，獲得圖3所示的構造。但是位置A-A上不存在配線41，因而配線41在圖3～圖8中未出現。
其次利用蝕刻有選擇地除去氮化膜47，在氮化膜47上形成孔部47c，獲得圖4所示的構造。根據後述的理由，孔部47c最好覆蓋配線45的表面的緣部45a。孔部47a、47b也能同樣地形成。
在通過孔部47c露出的配線45的表面上與氮化膜47上形成犧牲膜51，獲得圖5所示的構造。犧牲膜51例如用氧化膜、PSG(phosphosilicate glass)膜或BPSG(boro-phospho silicate glass)膜形成。
接著，在需要形成支持部25a、23b的位置上，對犧牲膜施以幹蝕刻，將其一部有選擇地除去。在位置A-A，形成需要與配線45連接的支持部23b，因而在圖6中不是在配線43的上方，而是在配線45的上方形成凹部51c。在凹部51c的下方(氧化膜33側)，犧牲膜51以厚度d(＞0)殘留。即在本發明中，對犧牲膜51的幹蝕刻是使犧牲膜殘留而終了。這樣的幹蝕刻是以進行了圖案形成的保護膜(resist)(未予圖示)作為掩模，並能通過控制蝕刻時間來實行。通過上述幹蝕刻的凹部51c的周圍產生角51b。角51b是上述幹蝕刻的各向異性愈高愈顯著的發生。
其次對殘留在凹部51c的下方的犧牲膜51進行溼蝕刻。例如該溼蝕刻是以在凹部51c開口的進行了圖案形成的保護膜(未予圖示)作為掩模來進行。由此，如圖7所示，將露出配線45的固定孔52開口。在孔部47a、47b也同樣地進行以形成固定孔。
在進行上述溼蝕刻時，由於其過蝕刻，角51b也被除去。角51b是該溼蝕刻的各向同性愈高愈能顯著地除去。犧牲膜51例如是以氧化膜形成，因而所進行的溼蝕刻最好是採用就氧化膜而言的蝕刻率比氮化膜還要高的蝕刻劑。因此，即使在除去殘留凹部51c的下方的犧牲膜51的掩模上發生錯位，也能避免向氮化膜47進行過蝕刻。
或該溼蝕刻也可不用掩模地進行。這是由於殘留在凹部51c的下方的犧牲膜51的膜厚比其他位置的犧牲膜51的膜厚還薄，因而即使形成固定孔52，在配線45的上方以外處，也能使犧牲膜51殘留。
接著，如圖8所示，在殘存的犧牲膜51與通過固定孔52露出的基片1上形成薄膜層53。例如薄膜層53的膜厚比犧牲膜51的膜厚還厚。在這種情況下，固定孔52由薄膜層53充填。
接著，如圖9所示，將薄膜層53有選擇地除去而進行圖案形成，由薄膜層53的殘留部分形成質量體21、梁25與固定電極23。為了這樣的目的，薄膜層53是使用導電材料例如摻雜多晶矽而形成。嵌入固定孔52內的部分的薄膜層53成為支持部23b，位於犧牲膜51上的部分的薄膜層53成為固定電極部23a。支持部25a、質量體21、彈簧部25c、結合部25b也同樣地由薄膜層53形成。
其後，將犧牲膜51除去，獲得圖1與圖2所示的構造。
如上所述，根據本發明，例如在位置A-A，將固定孔52開口使配線45露出時，使用第1與第2蝕刻工序。即作為第1蝕刻工序是採用幹蝕刻，形成犧牲膜51殘存在下方(氧化膜33側)的凹部51c(圖6)。這時，採用各向異性高的幹蝕刻時，即使犧牲膜51厚，也容易使固定孔52的孔徑與相對於配線45的固定孔52的位置正確。
作為第2蝕刻工序是除去殘存在凹部51c下方的犧牲膜51。由此，與在氮化膜47上預先開口的孔部47c相結合形成固定孔52(圖7)。在第1蝕刻工序中可能形成的角51b能在第2蝕刻工序中通過採用各向同性高的溼蝕刻除去。
在第2蝕刻工序中，能採用關於氧化膜的蝕刻率比氮化膜還高的蝕刻劑。因此在第2工序中即使蝕刻位置錯位，氮化膜47被過蝕刻的可能性也能顯著地低。而且孔部47c，由於覆蓋配線45的表面的緣部45a，在進行除去犧牲膜51的蝕刻時(圖9、圖2)，其蝕刻劑滲入氮化膜47與氧化膜33之間的可能性顯著地減少。即由於除去犧牲膜51的蝕刻連氧化膜33也進行蝕刻的可能性也顯著地減少。
再者，在第2工序中，由於除去角51b，在背景技術中所介紹的入角(內角)131形成於薄膜構造體上的情形也不存在。因此，能製造強度高的薄膜構造體。
已詳細說明了該發明，但上述說明，在全部局面中只是例示，該發明並不限定於此。未例示的無數的變形例，可不脫離本發明的範圍地設定。
權利要求
1.一種薄膜構造體的製造方法，其特徵在於具備(a)在第1絕緣膜(33)上有選擇地形成配線(43、45)的工序；(b)在前述配線上與前述第1絕緣膜上形成第2絕緣膜(47)的工序，該第2絕緣膜(47)具有有選擇地露出前述配線的孔部(47c)；(c)在前述第2絕緣膜上形成犧牲膜(51)的工序；(d)採用各向異性蝕刻，形成前述犧牲膜殘存在前述第1絕緣膜側的凹部(51c)的第1蝕刻工序；(e)採用各向同性蝕刻，除去殘存於前述凹部的前述第1絕緣膜側的前述犧牲膜，形成露出前述配線的固定孔(52)的第2蝕刻工序；(f)在前述固定孔與前述犧牲膜上以導電材料形成薄膜層(53)的工序；(g)以蝕刻除去前述犧牲膜的工序。
2.按權利要求1所述薄膜構造體的製造方法，其特徵在於，採用幹蝕刻作為前述工序(d)的各向異性蝕刻。
3.按權利要求1所述薄膜構造體的製造方法，其特徵在於前述第2絕緣膜(47)覆蓋前述配線(45)的表面的緣部(45a)。
4.按權利要求3所述薄膜構造體的製造方法，其特徵在於在前述工序(e)中，進行蝕刻是使用就前述犧牲膜而言的蝕刻率比前述第2絕緣膜還高的蝕刻劑。
5.按權利要求4所述薄膜構造體的製造方法，其特徵在於前述第1絕緣膜(33)與前述犧牲膜(51)是使用氧化膜形成，前述第2絕緣膜(47)是使用氮化膜形成。
6.按權利要求1所述薄膜構造體的製造方法，其特徵在於前述配線(43、45)是使用摻雜多晶矽形成。
7.按權利要求1所述薄膜構造體的製造方法，其特徵在於前述薄膜層(53)是使用摻雜多晶矽形成。
8.按權利要求1所述薄膜構造體的製造方法，其特徵在於在前述工序(f)之後，前述工序(g)之前，還具備(h)對前述薄膜層(53)進行圖案形成的工序。
9.按權利要求1所述薄膜構造體的製造方法，其特徵在於前述工序(e)是不用掩模地進行對於前述犧牲膜的蝕刻。
全文摘要
本發明的主要目的在於提供一種不除去其他絕緣膜地除去犧牲膜的薄膜構造體的製造方法。為達到上述目的，在形成將配線(45)的表面開口的固定孔(52)時，對犧牲膜(51)採用2個蝕刻工序。在第1蝕刻工序一面將犧牲膜(51)殘留，一面在配線(45)的上方以具有各向異性的幹蝕刻將犧牲膜(51)部分地除去。在第2蝕刻工序以具有各向同性的溼蝕刻將殘留在配線(45)的上方的犧牲膜(51)除去。
文檔編號H01L29/66GK1468450SQ01816686
公開日2004年1月14日 申請日期2001年8月1日 優先權日2001年8月1日
發明者奧村美香, 堀川牧夫, 石橋清志, 夫, 志 申請人:三菱電機株式會社