半導体装置の製造方法
【課題】表面に凹凸部や可動部を有する半導体装置を、この凹凸部や可動部に固着、損傷を生じることなく製造する方法の提供。
【解決手段】半導体装置の凹凸部や可動部を液体処理し、この液体を純水で置換した後、純水を溶剤で置換し、この溶剤中に昇華性物質を含ませ、溶剤を蒸発して半導体装置の表面に昇華性物質を析出せしめ、この昇華性物質を昇華により除去することからなる。
【解決手段】半導体装置の凹凸部や可動部を液体処理し、この液体を純水で置換した後、純水を溶剤で置換し、この溶剤中に昇華性物質を含ませ、溶剤を蒸発して半導体装置の表面に昇華性物質を析出せしめ、この昇華性物質を昇華により除去することからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に凹凸部、或いは可動部を有する半導体装置の製造方法に係わり、特に表面の凹凸部、或いは稼働部に固着、損傷を生じることなく半導体装置を乾燥することができる、安価で信頼性の高い半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面に凹凸部や可動部を有する半導体装置においては、その製造工程において使用する純水などの液体の表面張力によって、乾燥時にスティッキングと呼ばれる可動部と固定部との、ないしは可動部と可動部との固着現象が発生し、半導体装置の歩留まりの低下原因となっている。
【０００３】
この固着現象は、例えば、図１のステンシルマスクにおいて固着が発生した場合の断面模式図、図２(ａ)の表面側から見た外観写真及び図２(ｂ)のこの外観写真で観察される固着状部分の模式的拡大図に示すような状態で発生する。図１に示すように、このステンシルマスクは、基板の表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層１０１、中間層としての埋込シリコン酸化膜層１０２及び基板の裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層１０３からなり、表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層１０１にはドライエッチングして形成された溝部１２２が設けられ、裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層１０３にはエッチングされて形成された開口部１４２が設けられている。図１に示すように、ステンシルマスクにおいて、粒子ビームの形状を整形するための梁部１６１が隣接する梁部１６１と固着している。また、図２(ａ)から明らかなように、３本ある梁部のうち写真の上から２本目と３本目の梁部が写真の右側で固着している様子が確認できる。この固着の状態を拡大して模式的に示すと、図２(ｂ)に示すように、２本目の梁部１６１と３本目の梁部１６１とが固着している。
【０００４】
上記のような固着現象の対策ではないが、基板の表面に付着する異物量の低減を目的として、表面に凹凸部又は可動部を有する半導体装置に昇華性物質の溶液をスピンコートし、一時的に保護膜を形成することが知られている(例えば、特許文献１参照)。この場合、製造プロセスにおいて半導体装置に昇華性物質の溶液をスピンコートすると、半導体装置の回転を開始すると共に半導体装置の表面の凹凸部又は可動部に付着している水分が回転による遠心力によって振り切られ、この時点で乾燥してしまう。従って、固着が発生する可能性のある部分に昇華性物質からなる保護膜を塗布・形成する前に半導体装置が乾燥してしまうため、この時点で半導体装置の凹凸部や可動部に固着(スティッキング)が発生する可能性がある。また、スピンコートする場合の回転速度によっては、発生する遠心力によって半導体装置表面の凹凸部や可動部が破損する可能性もある。
【０００５】
また、表面に凹凸部、若しくは可動部を有する半導体装置に水又は有機溶媒を塗布し、塗布した液滴を凍結した後、減圧下で凍結した物質を昇華することによるフリーズドライ法により、半導体装置表面の凹凸部や可動部を固着することなく乾燥することが知られている(例えば、非特許文献１参照)。この場合、有機溶媒を凍結した後は、有機溶媒が溶解しないで、かつ昇華することができる条件を維持する必要があるため、温度と圧力を制御するための高価な装置が必要であり、製造コスト上昇の原因となる。
【０００６】
さらに、表面に凹凸部や可動部を有する半導体装置を昇華性物質の溶融液に浸漬し、一時的に昇華性物質からなる保護膜を形成し、その後、昇華することにより保護膜を除去し、乾燥することが知られている(例えば、特許文献２参照)。この場合、表面に凹凸部や可動部を有する半導体装置を昇華性物質の溶融液に浸漬する際、短時間ではあるが、大気中で洗浄液槽から昇華性物質の溶融液槽に基板を移動する必要があり、この移動の間に基板が乾燥し、半導体装置の凹凸部や可動部に固着が発生する可能性がある。また、基板の一端が昇華性物質の高温の溶融液に接触すると基板の温度が上昇するため、この時点で昇華性物質に接触していない部分の乾燥が進む。従って、この溶融液に接触していない部分における半導体装置の凹凸部や可動部に固着が発生する可能性がある。
【特許文献１】特開昭６３−４１８５５号公報(特許請求の範囲)
【非特許文献１】ELECTROSTATIC PARALLELOGRAM ACTUATORS Transducers '91 (1991 International Conference on Solid-State Sensors and Actuators Digest of Technical Papers) pp. 63-66
【特許文献２】特開平９−１９０９９６号公報(特許請求の範囲、段落００２３及び段落００２４)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、上述の従来技術の問題点を解決することにあり、表面に凹凸部、或いは可動部を有する半導体装置の製造方法、特に表面の凹凸部又は可動部に固着、損傷を生じることなく半導体装置を乾燥することができる、安価で信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体装置の製造方法は、表面に凹凸部、或いは可動部を有する半導体装置の製造方法において、
【０００９】
(１)前記の凹凸部或いは可動部を液体で処理した後、この液体を純水で置換する工程、
【００１０】
(２)純水を溶剤によって置換する工程、
【００１１】
(３)昇華性物質を前記置換溶剤に混合・溶解する工程、又は昇華性物質を溶解した前記置換溶剤と同じ種類の溶剤若しくは昇華性物質を溶解した前記置換溶剤と混和しうる溶剤を前記置換溶剤に混合する工程、
【００１２】
(４)前記置換溶剤、前記置換溶剤と混和しうる溶剤を蒸発することによって前記半導体装置の表面に前記昇華性物質を析出せしめる工程、及び
【００１３】
(５)昇華により前記昇華性物質を除去する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００１４】
上記工程(１)〜(５)を含むことにより、乾燥工程において半導体装置の表面の凹凸部や可動部が液体の表面張力によって固着することを防止することができる。また、昇華性物質の溶液をスピンコートすることもないので、半導体装置を回転する必要もないため、遠心力によって半導体装置の表面の凹凸部や可動部が破損することもなく、かつ回転中に乾燥する恐れもない。さらに、半導体装置を液体で処理した後、大気中に取り出すことなく半導体装置の表面の凹凸部や可動部に昇華性物質を析出せしめるため、大気中で半導体装置の表面の凹凸部や可動部が乾燥して、固着が発生するということもない。
【００１５】
前記昇華性物質として、ナフタレン、ｐ−ジクロロベンゼン、テトラクロロジフルオロエタン及び樟脳から選ばれた少なくとも一種を用いることが好ましい。このような昇華性物質を用いることにより、常温、大気圧中で昇華することが可能になる。
【００１６】
前記置換溶剤及びこの置換溶剤と混和し得る溶剤として、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール、ブタノール、アセトン、ベンゼン、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、ヘキサン、デカリン、テトラリン、酢酸、シクロヘキサノール、トルエン及びエーテルから選ばれた少なくとも一種を用いることが好ましい。このような溶剤を用いることにより、純水を溶剤で置換することが容易になると共に、溶剤中に前記昇華性物質を混合・溶解することが容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の半導体装置の製造方法によれば、水分(純水)を溶剤で置換した後、半導体装置を形成した基板を、大気中に暴露することなく、昇華性物質が溶解されている溶剤中に浸漬することができる。従って、基板を乾燥することなく、表面に凹凸部や可動部を有する半導体装置の表面を昇華性物質で保護することができるため、乾燥時に発生する液体の表面張力による半導体装置の表面の凹凸部や可動部の固着(スティッキング)を防止できるという効果を奏する。また、昇華性物質の溶液をスピンコートしないため、半導体装置を回転することがないので、遠心力によって半導体装置の表面の凹凸部や可動部が破損することもないという効果を奏する。
【００１８】
請求項２記載の半導体装置の製造方法によれば、前記昇華性物質として、ナフタレン、ｐ−ジクロロベンゼン、テトラクロロジフルオロエタン及び樟脳といった、常温、大気圧下で固体であり、かつ昇華性を有する物質から選ばれた少なくとも一種を用いることによって、この昇華性物質を半導体装置の表面の凹凸部や可動部に析出した際に、常温、大気圧下で昇華することが可能になるという効果を奏する。
【００１９】
請求項３記載の半導体装置の製造方法によれば、前記溶剤として、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール、ブタノール、アセトン、ベンゼン、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、ヘキサン、デカリン、テトラリン、酢酸、シクロヘキサノール、トルエン及びエーテルから選ばれた少なくとも一種を用いることによって、純水を溶剤で置換することが容易になると共に、溶剤中に前記昇華性物質を混合・溶解することが可能になるという効果を奏する。また、これらの溶剤は昇華性物質より低い温度で蒸発するため、半導体装置の表面の凹凸部や可動部に昇華性物質を析出せしめることが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
一般に、表面に凹凸部や可動部を有する半導体装置を製造する場合には、その凹凸部や可動部を形成する際に、エッチング処理やその後の洗浄処理が行われるが、これらのエッチング液や洗浄液(例えば、純水などや、洗剤、レジストの剥離剤(ＫＯＨ、ＴＭＡＨ(TetraMethyl Ammonium Hydroxide、(ＣＨ３)４ＮＯＨ))などのアルカリ性液体や有機系薬剤))などからなる液体を除去して乾燥することが必要になる。そのために、本発明では、凹凸部や可動部が前記液体で処理された後、この液体を除去して乾燥するために、この液体を純水で置換する工程、純水を溶剤で置換する工程、常温、常圧下では固体である昇華性物質を前記置換溶剤に混合・溶解する工程、又は常温、常圧下では固体である昇華性物質を溶解した溶剤(前記した溶剤の範囲に入れば良い)、若しくは昇華性物質を溶解した、前記置換溶剤と混合することができる溶剤(前記した溶剤の範囲に入れば良い)を前記置換溶剤に混合する工程、これらの溶剤を蒸発することによって半導体装置の表面に昇華性物質を析出する工程、及び昇華により昇華性物質を除去する工程とを含む半導体装置の製造方法を提供することによって、目的を達成している。すなわち、乾燥工程において半導体装置の表面の凹凸部や可動部が液体の表面張力によって固着することを防止すると共に、半導体装置の表面の凹凸部や可動部を破損せしめることもなく、さらには、大気中で半導体装置の表面の凹凸部や可動部が乾燥して、固着が発生するということもない。
【００２１】
本発明の半導体装置の製造方法において使用される基板は、通常半導体装置で用いる基板は全て使用でき、例えば、表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層と、中間層としての埋め込みシリコン酸化膜層と、裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層との３層で構成されているＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板、単結晶Ｓｉ基板、単結晶Ｇｅ基板、単結晶ＧａＡｓ基板、単結晶ＩｎＳｂ基板等を挙げることができる。
【００２２】
本発明の半導体装置製造方法の一実施の形態によれば、表面側Ｓｉ層と、中間層としてのリコン酸化膜層と、裏面側Ｓｉ層との３層で構成されている基板の表面側及び裏面側のＳｉ層の両面に、それぞれ、シリコン酸化膜を形成し、基板の表面側のシリコン酸化膜上に金属膜を形成し、次いで、フォトリソグラフィー技術を用いて、この金属膜に開口パターンを形成し、この開口パターンをマスクとして、基板の表面側のＳｉ層をエッチングして溝部を形成し、前記金属膜をエッチング除去し、基板の両面と前記溝部の側壁部とにシリコン酸化膜を形成した後、両面露光技術を用いて基板の裏面側のシリコン酸化膜に開口パターンを形成して裏面側のＳｉ層を露出せしめ、次いでアルカリ性エッチング液を用いて、前記露出した基板の裏面側のＳｉ層を結晶異方性エッチングして開口部を形成し、基板の表裏面にそれぞれ形成されているシリコン酸化膜及び前記溝部の側壁に形成されているシリコン酸化膜をエッチング除去し、その後純水で洗浄し、基板が浸漬されている純水を溶媒に置換し、この溶媒置換後、昇華性物質を前記置換溶剤に混合・溶解するか、又は昇華性物質を溶解した前記置換溶剤と同じ種類の溶剤若しくは昇華性物質を溶解した前記置換溶剤と混和しうる溶剤を前記置換溶剤に混合し、前記置換溶剤、前記置換溶剤と混和しうる溶剤を蒸発せしめることによって半導体装置の表面に昇華性物質を析出せしめ、昇華により昇華性物質を除去することにより半導体装置を製造することができ、これにより所期の目的を達成できる。この場合の昇華性物質及び溶剤は、前記した通りである。
【００２３】
本発明の半導体装置製造方法の別の実施の形態によれば、基板上に第１シリコン酸化膜、シリコン窒化膜と犠牲層となる第２シリコン酸化膜を順次形成し、フォトリソグラフィー技術を用いて、第２シリコン酸化膜に開口パターンを形成し、この開口パターンを形成した基板上に多結晶シリコン膜を形成し、次いで、フォトリソグラフィー技術を用いて、前記多結晶シリコン膜に可動部、梁部、アンカー部、開口部及び電極部を形成し、その後純水で洗浄し、基板が浸漬されている純水を溶媒に置換し、この溶媒置換後、昇華性物質を前記置換溶剤に混合・溶解するか、又は昇華性物質を溶解した前記置換溶剤と同じ種類の溶剤若しくは昇華性物質を溶解した前記置換溶剤と混和しうる溶剤を前記置換溶剤に混合し、前記置換溶剤、前記置換溶剤と混和しうる溶剤を蒸発せしめることによって半導体装置の表面に昇華性物質を析出せしめ、昇華により昇華性物質を除去することにより半導体装置を製造することができ、これにより所期の目的を達成できる。この場合の昇華性物質及び溶剤は、前記した通りである。
【００２４】
また、本発明の半導体装置製造方法を適用することによって、マイクロメカニカルスイッチ、振動ジャイロ、半導体圧力検出素子、ＭＥＭＳ共振器等の洗浄工程後の乾燥工程で純水、ＩＰＡなどの液体が乾燥する際にこれらの半導体装置を構成する薄膜構造体などが基板との間で構成する狭いギャップ部で、純水などの液体の表面張力に起因する力によって薄膜構造体と基板が付着するのを防止することができる。
【００２５】
例えば、基板と、この基板上に所定ギャップをもって浮いた状態で機械的に変位可能に形成されたビームによって構成されるマイクロメカニカルスイッチの場合、基板とビーム(梁)が乾燥時の液体の表面張力に起因する力によって付着するのを防止することができるため、基板とビームの間隔をより狭めることが可能になるため、基板上に形成された駆動電極に印加するビーム駆動電圧を低減することも可能になる。
【００２６】
また、振動ジャイロの場合、基板から所定の狭いギャップで浮いた状態で機械的に変位可能に形成された多結晶シリコン薄膜振動子が、ギャップを形成するための犠牲層エッチング後の乾燥時に基板と多結晶シリコン薄膜振動子の間に存在する液体の表面張力で基板に固着するのを防止することが可能になる。この固着現象は液体の表面張力と共に薄膜構造体の機械的な強度に依存するため、薄膜構造体の面積が大きいほど剛性が低くなり、固着が発生しやすくなるため、従来は多結晶シリコン薄膜振動子の面積を大きくすることにより振動子の質量を大きくして振動ジャイロの角速度検出感度を向上することが難しかったが、本発明を用いることによって基板と多結晶シリコン薄膜振動子の乾燥時の固着を防止することが可能になったことにより、より大きな振動子を利用することも可能になり、したがって、振動ジャイロの角速度検出感度を向上することも可能になった。
【００２７】
また、振動型の半導体圧力検出素子の場合も、基板と振動子が犠牲層エッチング後の乾燥時に液体の表面張力によって固着するのを防止することが可能になるため、製造歩留まりを向上することが可能になる。
【００２８】
さらに、ＭＥＭＳ共振器の場合も、犠牲層エッチングやそれに伴う乾燥工程で発生する固着を防止することが可能になるため、機械的な剛性の低い大きな振動子を基板に対して近接して形成することができる。すなわち、機械的な剛性の低い大きな振動子を用いることによって、より低周波数の発振が可能になると共に、振動子と基板の間の距離を狭くすることが可能になるため、基板と振動子の間に働く静電気力を強くすることが可能になるため低電圧で共振器を駆動することが可能になる。
【００２９】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【実施例１】
【００３０】
本実施例では、本発明の製造方法に従ってステンシルマスクを製造した。この製造工程を図３(ａ)〜(ｉ)に示す。
【００３１】
基板としてＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板３を用いた(図３(ａ))。このＳＯＩ基板３は、表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層３０１と、中間層としての埋め込みシリコン酸化膜層３０２と、裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層３０３との３層で構成されている。
【００３２】
この多層構造のＳＯＩ基板３の表面側及び裏面側の両面に、それぞれ、熱酸化法によりシリコン酸化膜３１１ａ及び３１１ｂを形成すると共に、ＳＯＩ基板３の表面側のシリコン酸化膜３１１ａ上にスパッタ法、蒸着法等によりＣｒ膜３１２を形成した(図３(ｂ))。
【００３３】
次いで、一般のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置の製造に用いられるフォトリソグラフィー技術を用いて、Ｃｒ膜３１２に開口パターン３２１を形成した(図３(ｃ))。
【００３４】
Ｃｒ膜３１２に開口した開口パターン３２１をマスクとして、ＳＯＩ基板３の表面側のＳｉ層３０１をドライエッチングし、溝部３２２を形成した(図３(ｄ))。
【００３５】
Ｃｒ膜３１２をエッチ除去した後、ＳＯＩ基板３の両面とドライエッチングで形成された溝部３２２の側壁部とに熱酸化法によりシリコン酸化膜３３１を形成した(図３(ｅ))。この場合、溝部の側壁部には新たなシリコン酸化膜３３１が形成され、基板の両面等の予めシリコン酸化膜が形成されていた部分では、シリコン酸化膜が成長し、シリコン酸化膜が厚くなる。なお、Ｃｒ膜３１２のみをエッチ除去する代わりに、Ｃｒ膜３１２及びシリコン酸化膜３１１ａ。３１１ｂを全てエッチ除去した後、基板３の両面と溝部３２２の側壁部とに熱酸化法によりシリコン酸化膜３３１を形成してもよい。
【００３６】
次いで、両面露光技術を用いて、ＳＯＩ基板３の裏面側のシリコン酸化膜３１１ｂに開口パターン３４１を形成し、裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層３０３を露出せしめた(図３(ｆ))。
【００３７】
開口パターン３４１の形成後、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ等のアルカリ性エッチング液を用いて、で開口パターン３４１により露出したＳＯＩ基板３の裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層３０３を結晶異方性エッチングした(図３(ｇ))。この場合、ＳＯＩ基板３の表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層３０１及び溝部３２２はアルカリ性エッチング液によるエッチング速度の遅いシリコン酸化膜３１１ａ、３３１によって保護されているため、エッチングされない。一方、裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層３０３のシリコン酸化膜の開口パターン３４１では単結晶Ｓｉ(１００)層３０３が露出しているため、アルカリ性エッチング液によりエッチングされて、Ｓｉ(１１１)で構成される開口部３４２が形成された。
【００３８】
開口部３４２の形成後、ＳＯＩ基板３の表裏面にそれぞれ形成されているシリコン酸化膜３１１ａ(３３１)及び３１１ｂ(３３１)、並びにドライエッチングで形成された溝部３２２の側壁に形成されているシリコン酸化膜３３１を、緩衝フッ酸、希釈フッ酸などのシリコン酸化膜エッチング液でエッチング除去した。
【００３９】
次いで、純水で洗浄した。なお、ＳＯＩ基板３を純水で洗浄するにあたって、ＳＯＩ基板３の表面が乾燥しないように、エッチング液槽から純水槽にＳＯＩ基板３を速やかに移送することが重要である。この水洗は、ＳＯＩ基板３をエッチング液槽に浸漬したままエッチング液を純水で希釈することを繰り返すことによって、エッチング液を純水で置換することにより行っても良い。この場合には、ＳＯＩ基板３を全く大気に暴露することなく、純水で洗浄することが可能となり、従って半導体装置の表面の凹凸部や可動部に固着が発生することもない。
【００４０】
純水による洗浄後、ＳＯＩ基板３が浸漬されている純水をイソプロピルアルコール(ＩＰＡ)で希釈することを繰り返す等によってＩＰＡで置換した。なお、溶剤として、ＩＰＡの代わりに、メタノール、エタノール、ブタノール、アセトン、ベンゼン、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、ヘキサン、デカリン、テトラリン、酢酸、シクロヘキサノール、トルエン又はエーテルも利用することができる。
【００４１】
純水のＩＰＡ置換後、このＩＰＡに昇華性物質としてのナフタレンを溶解した。この場合、ＩＰＡにナフタレンを溶解したＩＰＡ溶液を滴下、混合しても良い。勿論、ナフタレンの代わりに、昇華性物質として、ｐ−ジクロロベンゼン、テトラクロロジフルオロエタン、樟脳を利用することも、また、溶剤として、ＩＰＡの代わりに上記溶剤を利用することもできる。
【００４２】
昇華性物質の添加後、ＩＰＡを蒸発せしめ、ナフタレン膜３５１をＳＯＩ基板３の表面に析出せしめた(図３(ｈ))。
【００４３】
ナフタレン膜の析出後、大気中でナフタレン膜３５１を昇華せしめ、梁部３６１を有するステンシルマスクを製造した(図３(ｉ))。かくして得られたステンシルマスクの梁部３６１同士の固着は生じなかった。
【実施例２】
【００４４】
本実施例では、本発明の製造方法に従って、表面マイクロマシン技術を利用した加速度センサを製造した。この製造工程を図４(ａ)〜(ｇ)に示し、得られた加速度センサの平面図を図５に示す。
【００４５】
基板としてＳｉ基板４０１を用い、この基板４０１上に、熱酸化法でシリコン酸化膜４０２を形成し、次いでＣＶＤ法でシリコン窒化膜４０３と犠牲層となるシリコン酸化膜４０４とを形成した(図４(ａ))。
【００４６】
次いで、一般のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置の製造に用いられるフォトリソグラフィー技術を用いて、シリコン酸化膜４０４に開口パターン４０５を形成した(図４(ｂ))。なお、シリコン酸化膜４０４のエッチング法としては、緩衝フッ酸、希釈フッ酸などのエッチング液を用いるウェットエッチング技術や、ＣＦ４ガスなどのプラズマを用いるドライエッチング技術などを適宜選択して利用することができる。
【００４７】
開口パターン４０５を形成したＳｉ基板４０１上に多結晶シリコン膜４１０をＣＶＤ法で形成した(図４(ｃ))。
【００４８】
次いで、フォトリソグラフィー技術を用いて多結晶シリコン膜４１０に可動部４１１、梁部４１２、アンカー部４１３ａ、４１３ｂ、可動部４１１の下の犠牲層４０４をエッチングする時間を短縮するための開口部４１４、可動電極部４１５、固定電極部４２１を形成した(図４(ｄ)及び図５)。なお、多結晶シリコン膜４１０のエッチング法としては、ＣＦ４ガスなどのプラズマを用いるドライエッチング技術などを適宜用いることができる。
【００４９】
犠牲層であるシリコン酸化膜４０４を緩衝フッ酸、希釈フッ酸などのシリコン酸化膜エッチング液でエッチング除去した。
【００５０】
次いで、純水で洗浄した。なお、Ｓｉ基板４０１を純水で洗浄するにあたって、Ｓｉ基板４０１の表面を乾燥しないように、エッチング液槽から純水槽にＳｉ基板４０１を速やかに移送することが重要である。この水洗は、Ｓｉ基板４０１をエッチング液槽に浸漬したままエッチング液を純水で希釈することを繰り返すことによって、エッチング液を純水で置換することにより行っても良い。この場合には、Ｓｉ基板４０１を全く大気に暴露することなく、純水で洗浄することが可能となり、従って半導体装置の表面の凹凸部や可動部に固着が発生することもない。
【００５１】
純水による洗浄後、Ｓｉ基板４０１が浸漬されている純水をＩＰＡで希釈することを繰り返す等によってＩＰＡで置換した。なお、溶剤として、ＩＰＡの代わりに、メタノール、エタノール、ブタノール、アセトン、ベンゼン、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、ヘキサン、デカリン、テトラリン、酢酸、シクロヘキサノール、トルエン又はエーテルも利用することができる。
【００５２】
純水のＩＰＡ置換後、このＩＰＡに昇華性物質としてのナフタレンを溶解した。この場合、ＩＰＡにナフタレンを溶解したＩＰＡ溶液を滴下、混合しても良い。勿論、ナフタレンの代わりに、昇華性物質として、ｐ−ジクロロベンゼン、テトラクロロジフルオロエタン、樟脳を利用することも、また、溶剤として、ＩＰＡの代わりに上記溶剤を利用することもできる。
【００５３】
昇華性物質の添加後、ＩＰＡを蒸発せしめ、ナフタレン膜４５１ａをＳｉ基板４０１の表面に析出せしめた(図４(ｅ))。
【００５４】
ナフタレン膜４５１ａの析出後、大気中でナフタレン膜４５１ａを昇華せしめ(図４(ｆ))、加速度センサーを製造した。かくして得られた加速度センサにおいて、表面の凹凸部や可動部の固着は生じていなかった。
【００５５】
なお、図４(ｇ)に示したように、ＩＰＡを蒸発し、ナフタレン膜を析出せしめる工程において、半導体装置の表面の凹凸部や可動部が機械的に丈夫で、取り扱い時に発生する振動、加速度などによって破損する恐れがない場合は、固着を防止する目的で薄いナフタレン膜４５１ｂをＳｉ基板４０１の表面に析出せしめても良い。この場合、ナフタレン膜４５１ｂの厚さは、１分子層以上、好ましくは数分子層以上で、半導体装置の表面の凹凸部や可動部がお互いに直接的に接触しない間隔を保持できる厚さとする。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によれば、乾燥時に発生する液体の表面張力による半導体装置の表面の凹凸部や可動部の固着(スティッキング)を防止でき、また、半導体装置の表面の凹凸部や可動部が破損することもないので、本発明は、表面に凹凸部や可動部を有する半導体装置の分野で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】固着の発生したステンシルマスクの断面の模式図。
【図２】固着の発生を説明するための写真及び断面図であり、(ａ)は固着の発生したステンシルマスクの表面側から見た外観写真であり、(ｂ)は固着の状態を模式的に示す拡大断面図。
【図３】実施例１の製造工程を基板断面の模式図を用いて説明する製造工程図((ａ)〜(ｉ))。
【図４】実施例２の製造工程を基板断面の模式図を用いて説明する製造工程図((ａ)〜(ｇ))。
【図５】実施例２で得られた、加速度センサの模式的平面図。
【符号の説明】
【００５８】
１０１ 表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層 １０２ 埋込みシリコン酸化物層
１０３ 裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層 １２１ 開口パターン
１４２ 裏面開口部 １６１ 梁部
３ ＳＯＩ基板 ３０１ 表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層
３０２ 埋込みシリコン酸化物層 ３０３ 裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層
３１１ａ、３１１ｂ シリコン酸化膜 ３１２ Ｃｒ膜
３２１ 開口パターン ３２２ 溝部
３３１ 溝部側壁形成シリコン酸化膜 ３４１ 裏面シリコン酸化膜開口パターン
３４２ 裏面開口部 ３５１ ナフタレン膜
３６１ 梁部 ４０１ Ｓｉ基板
４０２ シリコン酸化膜 ４０３ シリコン窒化膜
４０４ シリコン酸化膜 ４０５ 開口パターン
４１０ 多結晶シリコン膜 ４１１ 可動部
４１２ 梁部 ４１３ａ、４１３ｂ アンカー部
４１４ 開口部 ４１５ 可動電極部
４２１ 固定電極部 ４５１ａ、４５１ｂ ナフタレン膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に凹凸部、或いは可動部を有する半導体装置の製造方法に係わり、特に表面の凹凸部、或いは稼働部に固着、損傷を生じることなく半導体装置を乾燥することができる、安価で信頼性の高い半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面に凹凸部や可動部を有する半導体装置においては、その製造工程において使用する純水などの液体の表面張力によって、乾燥時にスティッキングと呼ばれる可動部と固定部との、ないしは可動部と可動部との固着現象が発生し、半導体装置の歩留まりの低下原因となっている。
【０００３】
この固着現象は、例えば、図１のステンシルマスクにおいて固着が発生した場合の断面模式図、図２(ａ)の表面側から見た外観写真及び図２(ｂ)のこの外観写真で観察される固着状部分の模式的拡大図に示すような状態で発生する。図１に示すように、このステンシルマスクは、基板の表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層１０１、中間層としての埋込シリコン酸化膜層１０２及び基板の裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層１０３からなり、表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層１０１にはドライエッチングして形成された溝部１２２が設けられ、裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層１０３にはエッチングされて形成された開口部１４２が設けられている。図１に示すように、ステンシルマスクにおいて、粒子ビームの形状を整形するための梁部１６１が隣接する梁部１６１と固着している。また、図２(ａ)から明らかなように、３本ある梁部のうち写真の上から２本目と３本目の梁部が写真の右側で固着している様子が確認できる。この固着の状態を拡大して模式的に示すと、図２(ｂ)に示すように、２本目の梁部１６１と３本目の梁部１６１とが固着している。
【０００４】
上記のような固着現象の対策ではないが、基板の表面に付着する異物量の低減を目的として、表面に凹凸部又は可動部を有する半導体装置に昇華性物質の溶液をスピンコートし、一時的に保護膜を形成することが知られている(例えば、特許文献１参照)。この場合、製造プロセスにおいて半導体装置に昇華性物質の溶液をスピンコートすると、半導体装置の回転を開始すると共に半導体装置の表面の凹凸部又は可動部に付着している水分が回転による遠心力によって振り切られ、この時点で乾燥してしまう。従って、固着が発生する可能性のある部分に昇華性物質からなる保護膜を塗布・形成する前に半導体装置が乾燥してしまうため、この時点で半導体装置の凹凸部や可動部に固着(スティッキング)が発生する可能性がある。また、スピンコートする場合の回転速度によっては、発生する遠心力によって半導体装置表面の凹凸部や可動部が破損する可能性もある。
【０００５】
また、表面に凹凸部、若しくは可動部を有する半導体装置に水又は有機溶媒を塗布し、塗布した液滴を凍結した後、減圧下で凍結した物質を昇華することによるフリーズドライ法により、半導体装置表面の凹凸部や可動部を固着することなく乾燥することが知られている(例えば、非特許文献１参照)。この場合、有機溶媒を凍結した後は、有機溶媒が溶解しないで、かつ昇華することができる条件を維持する必要があるため、温度と圧力を制御するための高価な装置が必要であり、製造コスト上昇の原因となる。
【０００６】
さらに、表面に凹凸部や可動部を有する半導体装置を昇華性物質の溶融液に浸漬し、一時的に昇華性物質からなる保護膜を形成し、その後、昇華することにより保護膜を除去し、乾燥することが知られている(例えば、特許文献２参照)。この場合、表面に凹凸部や可動部を有する半導体装置を昇華性物質の溶融液に浸漬する際、短時間ではあるが、大気中で洗浄液槽から昇華性物質の溶融液槽に基板を移動する必要があり、この移動の間に基板が乾燥し、半導体装置の凹凸部や可動部に固着が発生する可能性がある。また、基板の一端が昇華性物質の高温の溶融液に接触すると基板の温度が上昇するため、この時点で昇華性物質に接触していない部分の乾燥が進む。従って、この溶融液に接触していない部分における半導体装置の凹凸部や可動部に固着が発生する可能性がある。
【特許文献１】特開昭６３−４１８５５号公報(特許請求の範囲)
【非特許文献１】ELECTROSTATIC PARALLELOGRAM ACTUATORS Transducers '91 (1991 International Conference on Solid-State Sensors and Actuators Digest of Technical Papers) pp. 63-66
【特許文献２】特開平９−１９０９９６号公報(特許請求の範囲、段落００２３及び段落００２４)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、上述の従来技術の問題点を解決することにあり、表面に凹凸部、或いは可動部を有する半導体装置の製造方法、特に表面の凹凸部又は可動部に固着、損傷を生じることなく半導体装置を乾燥することができる、安価で信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体装置の製造方法は、表面に凹凸部、或いは可動部を有する半導体装置の製造方法において、
【０００９】
(１)前記の凹凸部或いは可動部を液体で処理した後、この液体を純水で置換する工程、
【００１０】
(２)純水を溶剤によって置換する工程、
【００１１】
(３)昇華性物質を前記置換溶剤に混合・溶解する工程、又は昇華性物質を溶解した前記置換溶剤と同じ種類の溶剤若しくは昇華性物質を溶解した前記置換溶剤と混和しうる溶剤を前記置換溶剤に混合する工程、
【００１２】
(４)前記置換溶剤、前記置換溶剤と混和しうる溶剤を蒸発することによって前記半導体装置の表面に前記昇華性物質を析出せしめる工程、及び
【００１３】
(５)昇華により前記昇華性物質を除去する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００１４】
上記工程(１)〜(５)を含むことにより、乾燥工程において半導体装置の表面の凹凸部や可動部が液体の表面張力によって固着することを防止することができる。また、昇華性物質の溶液をスピンコートすることもないので、半導体装置を回転する必要もないため、遠心力によって半導体装置の表面の凹凸部や可動部が破損することもなく、かつ回転中に乾燥する恐れもない。さらに、半導体装置を液体で処理した後、大気中に取り出すことなく半導体装置の表面の凹凸部や可動部に昇華性物質を析出せしめるため、大気中で半導体装置の表面の凹凸部や可動部が乾燥して、固着が発生するということもない。
【００１５】
前記昇華性物質として、ナフタレン、ｐ−ジクロロベンゼン、テトラクロロジフルオロエタン及び樟脳から選ばれた少なくとも一種を用いることが好ましい。このような昇華性物質を用いることにより、常温、大気圧中で昇華することが可能になる。
【００１６】
前記置換溶剤及びこの置換溶剤と混和し得る溶剤として、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール、ブタノール、アセトン、ベンゼン、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、ヘキサン、デカリン、テトラリン、酢酸、シクロヘキサノール、トルエン及びエーテルから選ばれた少なくとも一種を用いることが好ましい。このような溶剤を用いることにより、純水を溶剤で置換することが容易になると共に、溶剤中に前記昇華性物質を混合・溶解することが容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の半導体装置の製造方法によれば、水分(純水)を溶剤で置換した後、半導体装置を形成した基板を、大気中に暴露することなく、昇華性物質が溶解されている溶剤中に浸漬することができる。従って、基板を乾燥することなく、表面に凹凸部や可動部を有する半導体装置の表面を昇華性物質で保護することができるため、乾燥時に発生する液体の表面張力による半導体装置の表面の凹凸部や可動部の固着(スティッキング)を防止できるという効果を奏する。また、昇華性物質の溶液をスピンコートしないため、半導体装置を回転することがないので、遠心力によって半導体装置の表面の凹凸部や可動部が破損することもないという効果を奏する。
【００１８】
請求項２記載の半導体装置の製造方法によれば、前記昇華性物質として、ナフタレン、ｐ−ジクロロベンゼン、テトラクロロジフルオロエタン及び樟脳といった、常温、大気圧下で固体であり、かつ昇華性を有する物質から選ばれた少なくとも一種を用いることによって、この昇華性物質を半導体装置の表面の凹凸部や可動部に析出した際に、常温、大気圧下で昇華することが可能になるという効果を奏する。
【００１９】
請求項３記載の半導体装置の製造方法によれば、前記溶剤として、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール、ブタノール、アセトン、ベンゼン、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、ヘキサン、デカリン、テトラリン、酢酸、シクロヘキサノール、トルエン及びエーテルから選ばれた少なくとも一種を用いることによって、純水を溶剤で置換することが容易になると共に、溶剤中に前記昇華性物質を混合・溶解することが可能になるという効果を奏する。また、これらの溶剤は昇華性物質より低い温度で蒸発するため、半導体装置の表面の凹凸部や可動部に昇華性物質を析出せしめることが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
一般に、表面に凹凸部や可動部を有する半導体装置を製造する場合には、その凹凸部や可動部を形成する際に、エッチング処理やその後の洗浄処理が行われるが、これらのエッチング液や洗浄液(例えば、純水などや、洗剤、レジストの剥離剤(ＫＯＨ、ＴＭＡＨ(TetraMethyl Ammonium Hydroxide、(ＣＨ３)４ＮＯＨ))などのアルカリ性液体や有機系薬剤))などからなる液体を除去して乾燥することが必要になる。そのために、本発明では、凹凸部や可動部が前記液体で処理された後、この液体を除去して乾燥するために、この液体を純水で置換する工程、純水を溶剤で置換する工程、常温、常圧下では固体である昇華性物質を前記置換溶剤に混合・溶解する工程、又は常温、常圧下では固体である昇華性物質を溶解した溶剤(前記した溶剤の範囲に入れば良い)、若しくは昇華性物質を溶解した、前記置換溶剤と混合することができる溶剤(前記した溶剤の範囲に入れば良い)を前記置換溶剤に混合する工程、これらの溶剤を蒸発することによって半導体装置の表面に昇華性物質を析出する工程、及び昇華により昇華性物質を除去する工程とを含む半導体装置の製造方法を提供することによって、目的を達成している。すなわち、乾燥工程において半導体装置の表面の凹凸部や可動部が液体の表面張力によって固着することを防止すると共に、半導体装置の表面の凹凸部や可動部を破損せしめることもなく、さらには、大気中で半導体装置の表面の凹凸部や可動部が乾燥して、固着が発生するということもない。
【００２１】
本発明の半導体装置の製造方法において使用される基板は、通常半導体装置で用いる基板は全て使用でき、例えば、表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層と、中間層としての埋め込みシリコン酸化膜層と、裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層との３層で構成されているＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板、単結晶Ｓｉ基板、単結晶Ｇｅ基板、単結晶ＧａＡｓ基板、単結晶ＩｎＳｂ基板等を挙げることができる。
【００２２】
本発明の半導体装置製造方法の一実施の形態によれば、表面側Ｓｉ層と、中間層としてのリコン酸化膜層と、裏面側Ｓｉ層との３層で構成されている基板の表面側及び裏面側のＳｉ層の両面に、それぞれ、シリコン酸化膜を形成し、基板の表面側のシリコン酸化膜上に金属膜を形成し、次いで、フォトリソグラフィー技術を用いて、この金属膜に開口パターンを形成し、この開口パターンをマスクとして、基板の表面側のＳｉ層をエッチングして溝部を形成し、前記金属膜をエッチング除去し、基板の両面と前記溝部の側壁部とにシリコン酸化膜を形成した後、両面露光技術を用いて基板の裏面側のシリコン酸化膜に開口パターンを形成して裏面側のＳｉ層を露出せしめ、次いでアルカリ性エッチング液を用いて、前記露出した基板の裏面側のＳｉ層を結晶異方性エッチングして開口部を形成し、基板の表裏面にそれぞれ形成されているシリコン酸化膜及び前記溝部の側壁に形成されているシリコン酸化膜をエッチング除去し、その後純水で洗浄し、基板が浸漬されている純水を溶媒に置換し、この溶媒置換後、昇華性物質を前記置換溶剤に混合・溶解するか、又は昇華性物質を溶解した前記置換溶剤と同じ種類の溶剤若しくは昇華性物質を溶解した前記置換溶剤と混和しうる溶剤を前記置換溶剤に混合し、前記置換溶剤、前記置換溶剤と混和しうる溶剤を蒸発せしめることによって半導体装置の表面に昇華性物質を析出せしめ、昇華により昇華性物質を除去することにより半導体装置を製造することができ、これにより所期の目的を達成できる。この場合の昇華性物質及び溶剤は、前記した通りである。
【００２３】
本発明の半導体装置製造方法の別の実施の形態によれば、基板上に第１シリコン酸化膜、シリコン窒化膜と犠牲層となる第２シリコン酸化膜を順次形成し、フォトリソグラフィー技術を用いて、第２シリコン酸化膜に開口パターンを形成し、この開口パターンを形成した基板上に多結晶シリコン膜を形成し、次いで、フォトリソグラフィー技術を用いて、前記多結晶シリコン膜に可動部、梁部、アンカー部、開口部及び電極部を形成し、その後純水で洗浄し、基板が浸漬されている純水を溶媒に置換し、この溶媒置換後、昇華性物質を前記置換溶剤に混合・溶解するか、又は昇華性物質を溶解した前記置換溶剤と同じ種類の溶剤若しくは昇華性物質を溶解した前記置換溶剤と混和しうる溶剤を前記置換溶剤に混合し、前記置換溶剤、前記置換溶剤と混和しうる溶剤を蒸発せしめることによって半導体装置の表面に昇華性物質を析出せしめ、昇華により昇華性物質を除去することにより半導体装置を製造することができ、これにより所期の目的を達成できる。この場合の昇華性物質及び溶剤は、前記した通りである。
【００２４】
また、本発明の半導体装置製造方法を適用することによって、マイクロメカニカルスイッチ、振動ジャイロ、半導体圧力検出素子、ＭＥＭＳ共振器等の洗浄工程後の乾燥工程で純水、ＩＰＡなどの液体が乾燥する際にこれらの半導体装置を構成する薄膜構造体などが基板との間で構成する狭いギャップ部で、純水などの液体の表面張力に起因する力によって薄膜構造体と基板が付着するのを防止することができる。
【００２５】
例えば、基板と、この基板上に所定ギャップをもって浮いた状態で機械的に変位可能に形成されたビームによって構成されるマイクロメカニカルスイッチの場合、基板とビーム(梁)が乾燥時の液体の表面張力に起因する力によって付着するのを防止することができるため、基板とビームの間隔をより狭めることが可能になるため、基板上に形成された駆動電極に印加するビーム駆動電圧を低減することも可能になる。
【００２６】
また、振動ジャイロの場合、基板から所定の狭いギャップで浮いた状態で機械的に変位可能に形成された多結晶シリコン薄膜振動子が、ギャップを形成するための犠牲層エッチング後の乾燥時に基板と多結晶シリコン薄膜振動子の間に存在する液体の表面張力で基板に固着するのを防止することが可能になる。この固着現象は液体の表面張力と共に薄膜構造体の機械的な強度に依存するため、薄膜構造体の面積が大きいほど剛性が低くなり、固着が発生しやすくなるため、従来は多結晶シリコン薄膜振動子の面積を大きくすることにより振動子の質量を大きくして振動ジャイロの角速度検出感度を向上することが難しかったが、本発明を用いることによって基板と多結晶シリコン薄膜振動子の乾燥時の固着を防止することが可能になったことにより、より大きな振動子を利用することも可能になり、したがって、振動ジャイロの角速度検出感度を向上することも可能になった。
【００２７】
また、振動型の半導体圧力検出素子の場合も、基板と振動子が犠牲層エッチング後の乾燥時に液体の表面張力によって固着するのを防止することが可能になるため、製造歩留まりを向上することが可能になる。
【００２８】
さらに、ＭＥＭＳ共振器の場合も、犠牲層エッチングやそれに伴う乾燥工程で発生する固着を防止することが可能になるため、機械的な剛性の低い大きな振動子を基板に対して近接して形成することができる。すなわち、機械的な剛性の低い大きな振動子を用いることによって、より低周波数の発振が可能になると共に、振動子と基板の間の距離を狭くすることが可能になるため、基板と振動子の間に働く静電気力を強くすることが可能になるため低電圧で共振器を駆動することが可能になる。
【００２９】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【実施例１】
【００３０】
本実施例では、本発明の製造方法に従ってステンシルマスクを製造した。この製造工程を図３(ａ)〜(ｉ)に示す。
【００３１】
基板としてＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板３を用いた(図３(ａ))。このＳＯＩ基板３は、表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層３０１と、中間層としての埋め込みシリコン酸化膜層３０２と、裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層３０３との３層で構成されている。
【００３２】
この多層構造のＳＯＩ基板３の表面側及び裏面側の両面に、それぞれ、熱酸化法によりシリコン酸化膜３１１ａ及び３１１ｂを形成すると共に、ＳＯＩ基板３の表面側のシリコン酸化膜３１１ａ上にスパッタ法、蒸着法等によりＣｒ膜３１２を形成した(図３(ｂ))。
【００３３】
次いで、一般のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置の製造に用いられるフォトリソグラフィー技術を用いて、Ｃｒ膜３１２に開口パターン３２１を形成した(図３(ｃ))。
【００３４】
Ｃｒ膜３１２に開口した開口パターン３２１をマスクとして、ＳＯＩ基板３の表面側のＳｉ層３０１をドライエッチングし、溝部３２２を形成した(図３(ｄ))。
【００３５】
Ｃｒ膜３１２をエッチ除去した後、ＳＯＩ基板３の両面とドライエッチングで形成された溝部３２２の側壁部とに熱酸化法によりシリコン酸化膜３３１を形成した(図３(ｅ))。この場合、溝部の側壁部には新たなシリコン酸化膜３３１が形成され、基板の両面等の予めシリコン酸化膜が形成されていた部分では、シリコン酸化膜が成長し、シリコン酸化膜が厚くなる。なお、Ｃｒ膜３１２のみをエッチ除去する代わりに、Ｃｒ膜３１２及びシリコン酸化膜３１１ａ。３１１ｂを全てエッチ除去した後、基板３の両面と溝部３２２の側壁部とに熱酸化法によりシリコン酸化膜３３１を形成してもよい。
【００３６】
次いで、両面露光技術を用いて、ＳＯＩ基板３の裏面側のシリコン酸化膜３１１ｂに開口パターン３４１を形成し、裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層３０３を露出せしめた(図３(ｆ))。
【００３７】
開口パターン３４１の形成後、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ等のアルカリ性エッチング液を用いて、で開口パターン３４１により露出したＳＯＩ基板３の裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層３０３を結晶異方性エッチングした(図３(ｇ))。この場合、ＳＯＩ基板３の表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層３０１及び溝部３２２はアルカリ性エッチング液によるエッチング速度の遅いシリコン酸化膜３１１ａ、３３１によって保護されているため、エッチングされない。一方、裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層３０３のシリコン酸化膜の開口パターン３４１では単結晶Ｓｉ(１００)層３０３が露出しているため、アルカリ性エッチング液によりエッチングされて、Ｓｉ(１１１)で構成される開口部３４２が形成された。
【００３８】
開口部３４２の形成後、ＳＯＩ基板３の表裏面にそれぞれ形成されているシリコン酸化膜３１１ａ(３３１)及び３１１ｂ(３３１)、並びにドライエッチングで形成された溝部３２２の側壁に形成されているシリコン酸化膜３３１を、緩衝フッ酸、希釈フッ酸などのシリコン酸化膜エッチング液でエッチング除去した。
【００３９】
次いで、純水で洗浄した。なお、ＳＯＩ基板３を純水で洗浄するにあたって、ＳＯＩ基板３の表面が乾燥しないように、エッチング液槽から純水槽にＳＯＩ基板３を速やかに移送することが重要である。この水洗は、ＳＯＩ基板３をエッチング液槽に浸漬したままエッチング液を純水で希釈することを繰り返すことによって、エッチング液を純水で置換することにより行っても良い。この場合には、ＳＯＩ基板３を全く大気に暴露することなく、純水で洗浄することが可能となり、従って半導体装置の表面の凹凸部や可動部に固着が発生することもない。
【００４０】
純水による洗浄後、ＳＯＩ基板３が浸漬されている純水をイソプロピルアルコール(ＩＰＡ)で希釈することを繰り返す等によってＩＰＡで置換した。なお、溶剤として、ＩＰＡの代わりに、メタノール、エタノール、ブタノール、アセトン、ベンゼン、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、ヘキサン、デカリン、テトラリン、酢酸、シクロヘキサノール、トルエン又はエーテルも利用することができる。
【００４１】
純水のＩＰＡ置換後、このＩＰＡに昇華性物質としてのナフタレンを溶解した。この場合、ＩＰＡにナフタレンを溶解したＩＰＡ溶液を滴下、混合しても良い。勿論、ナフタレンの代わりに、昇華性物質として、ｐ−ジクロロベンゼン、テトラクロロジフルオロエタン、樟脳を利用することも、また、溶剤として、ＩＰＡの代わりに上記溶剤を利用することもできる。
【００４２】
昇華性物質の添加後、ＩＰＡを蒸発せしめ、ナフタレン膜３５１をＳＯＩ基板３の表面に析出せしめた(図３(ｈ))。
【００４３】
ナフタレン膜の析出後、大気中でナフタレン膜３５１を昇華せしめ、梁部３６１を有するステンシルマスクを製造した(図３(ｉ))。かくして得られたステンシルマスクの梁部３６１同士の固着は生じなかった。
【実施例２】
【００４４】
本実施例では、本発明の製造方法に従って、表面マイクロマシン技術を利用した加速度センサを製造した。この製造工程を図４(ａ)〜(ｇ)に示し、得られた加速度センサの平面図を図５に示す。
【００４５】
基板としてＳｉ基板４０１を用い、この基板４０１上に、熱酸化法でシリコン酸化膜４０２を形成し、次いでＣＶＤ法でシリコン窒化膜４０３と犠牲層となるシリコン酸化膜４０４とを形成した(図４(ａ))。
【００４６】
次いで、一般のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置の製造に用いられるフォトリソグラフィー技術を用いて、シリコン酸化膜４０４に開口パターン４０５を形成した(図４(ｂ))。なお、シリコン酸化膜４０４のエッチング法としては、緩衝フッ酸、希釈フッ酸などのエッチング液を用いるウェットエッチング技術や、ＣＦ４ガスなどのプラズマを用いるドライエッチング技術などを適宜選択して利用することができる。
【００４７】
開口パターン４０５を形成したＳｉ基板４０１上に多結晶シリコン膜４１０をＣＶＤ法で形成した(図４(ｃ))。
【００４８】
次いで、フォトリソグラフィー技術を用いて多結晶シリコン膜４１０に可動部４１１、梁部４１２、アンカー部４１３ａ、４１３ｂ、可動部４１１の下の犠牲層４０４をエッチングする時間を短縮するための開口部４１４、可動電極部４１５、固定電極部４２１を形成した(図４(ｄ)及び図５)。なお、多結晶シリコン膜４１０のエッチング法としては、ＣＦ４ガスなどのプラズマを用いるドライエッチング技術などを適宜用いることができる。
【００４９】
犠牲層であるシリコン酸化膜４０４を緩衝フッ酸、希釈フッ酸などのシリコン酸化膜エッチング液でエッチング除去した。
【００５０】
次いで、純水で洗浄した。なお、Ｓｉ基板４０１を純水で洗浄するにあたって、Ｓｉ基板４０１の表面を乾燥しないように、エッチング液槽から純水槽にＳｉ基板４０１を速やかに移送することが重要である。この水洗は、Ｓｉ基板４０１をエッチング液槽に浸漬したままエッチング液を純水で希釈することを繰り返すことによって、エッチング液を純水で置換することにより行っても良い。この場合には、Ｓｉ基板４０１を全く大気に暴露することなく、純水で洗浄することが可能となり、従って半導体装置の表面の凹凸部や可動部に固着が発生することもない。
【００５１】
純水による洗浄後、Ｓｉ基板４０１が浸漬されている純水をＩＰＡで希釈することを繰り返す等によってＩＰＡで置換した。なお、溶剤として、ＩＰＡの代わりに、メタノール、エタノール、ブタノール、アセトン、ベンゼン、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、ヘキサン、デカリン、テトラリン、酢酸、シクロヘキサノール、トルエン又はエーテルも利用することができる。
【００５２】
純水のＩＰＡ置換後、このＩＰＡに昇華性物質としてのナフタレンを溶解した。この場合、ＩＰＡにナフタレンを溶解したＩＰＡ溶液を滴下、混合しても良い。勿論、ナフタレンの代わりに、昇華性物質として、ｐ−ジクロロベンゼン、テトラクロロジフルオロエタン、樟脳を利用することも、また、溶剤として、ＩＰＡの代わりに上記溶剤を利用することもできる。
【００５３】
昇華性物質の添加後、ＩＰＡを蒸発せしめ、ナフタレン膜４５１ａをＳｉ基板４０１の表面に析出せしめた(図４(ｅ))。
【００５４】
ナフタレン膜４５１ａの析出後、大気中でナフタレン膜４５１ａを昇華せしめ(図４(ｆ))、加速度センサーを製造した。かくして得られた加速度センサにおいて、表面の凹凸部や可動部の固着は生じていなかった。
【００５５】
なお、図４(ｇ)に示したように、ＩＰＡを蒸発し、ナフタレン膜を析出せしめる工程において、半導体装置の表面の凹凸部や可動部が機械的に丈夫で、取り扱い時に発生する振動、加速度などによって破損する恐れがない場合は、固着を防止する目的で薄いナフタレン膜４５１ｂをＳｉ基板４０１の表面に析出せしめても良い。この場合、ナフタレン膜４５１ｂの厚さは、１分子層以上、好ましくは数分子層以上で、半導体装置の表面の凹凸部や可動部がお互いに直接的に接触しない間隔を保持できる厚さとする。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によれば、乾燥時に発生する液体の表面張力による半導体装置の表面の凹凸部や可動部の固着(スティッキング)を防止でき、また、半導体装置の表面の凹凸部や可動部が破損することもないので、本発明は、表面に凹凸部や可動部を有する半導体装置の分野で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】固着の発生したステンシルマスクの断面の模式図。
【図２】固着の発生を説明するための写真及び断面図であり、(ａ)は固着の発生したステンシルマスクの表面側から見た外観写真であり、(ｂ)は固着の状態を模式的に示す拡大断面図。
【図３】実施例１の製造工程を基板断面の模式図を用いて説明する製造工程図((ａ)〜(ｉ))。
【図４】実施例２の製造工程を基板断面の模式図を用いて説明する製造工程図((ａ)〜(ｇ))。
【図５】実施例２で得られた、加速度センサの模式的平面図。
【符号の説明】
【００５８】
１０１ 表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層 １０２ 埋込みシリコン酸化物層
１０３ 裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層 １２１ 開口パターン
１４２ 裏面開口部 １６１ 梁部
３ ＳＯＩ基板 ３０１ 表面側の単結晶Ｓｉ(１００)層
３０２ 埋込みシリコン酸化物層 ３０３ 裏面側の単結晶Ｓｉ(１００)層
３１１ａ、３１１ｂ シリコン酸化膜 ３１２ Ｃｒ膜
３２１ 開口パターン ３２２ 溝部
３３１ 溝部側壁形成シリコン酸化膜 ３４１ 裏面シリコン酸化膜開口パターン
３４２ 裏面開口部 ３５１ ナフタレン膜
３６１ 梁部 ４０１ Ｓｉ基板
４０２ シリコン酸化膜 ４０３ シリコン窒化膜
４０４ シリコン酸化膜 ４０５ 開口パターン
４１０ 多結晶シリコン膜 ４１１ 可動部
４１２ 梁部 ４１３ａ、４１３ｂ アンカー部
４１４ 開口部 ４１５ 可動電極部
４２１ 固定電極部 ４５１ａ、４５１ｂ ナフタレン膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹凸部、或いは可動部有する半導体装置の製造方法において、
(１)前記の凹凸部或いは可動部を液体で処理した後、この液体を純水で置換する工程、 (２)純水を溶剤によって置換する工程、
(３)昇華性物質を前記置換溶剤に混合・溶解する工程、又は昇華性物質を溶解した、前記置換溶剤と同じ種類の溶剤若しくは昇華性物質を溶解した、前記置換溶剤と混和しうる溶剤を前記置換溶剤に混合する工程、
(４)前記置換溶剤、前記置換溶剤と混和しうる溶剤を蒸発することによって前記半導体装置の表面に前記昇華性物質を析出せしめる工程、及び
(５)昇華により前記昇華性物質を除去する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記昇華性物質が、ナフタレン、ｐ−ジクロロベンゼン、テトラクロロジフルオロエタン及び樟脳から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記置換溶剤及びこの置換溶剤と混和し得る溶剤が、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール、ブタノール、アセトン、ベンゼン、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、ヘキサン、デカリン、テトラリン、酢酸、シクロヘキサノール、トルエン及びエーテルから選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
表面に凹凸部、或いは可動部有する半導体装置の製造方法において、
(１)前記の凹凸部或いは可動部を液体で処理した後、この液体を純水で置換する工程、 (２)純水を溶剤によって置換する工程、
(３)昇華性物質を前記置換溶剤に混合・溶解する工程、又は昇華性物質を溶解した、前記置換溶剤と同じ種類の溶剤若しくは昇華性物質を溶解した、前記置換溶剤と混和しうる溶剤を前記置換溶剤に混合する工程、
(４)前記置換溶剤、前記置換溶剤と混和しうる溶剤を蒸発することによって前記半導体装置の表面に前記昇華性物質を析出せしめる工程、及び
(５)昇華により前記昇華性物質を除去する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記昇華性物質が、ナフタレン、ｐ−ジクロロベンゼン、テトラクロロジフルオロエタン及び樟脳から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記置換溶剤及びこの置換溶剤と混和し得る溶剤が、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール、ブタノール、アセトン、ベンゼン、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、ヘキサン、デカリン、テトラリン、酢酸、シクロヘキサノール、トルエン及びエーテルから選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１０６３８（Ｐ２００８−１０６３８Ａ）
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７９７８０（Ｐ２００６−１７９７８０）
【出願日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【出願人】（０００１０１７１０）アルバック成膜株式会社 (39)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【出願人】（０００１０１７１０）アルバック成膜株式会社 (39)
【Ｆターム（参考）】
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