基板背面からアクセスされる、マイクロメカニカル技術によるメンブラン構造体の製造方法
本発明は、基板背面からアクセスされる、マイクロメカニカル技術によるメンブラン構造体の特に容易かつ低コストの方法を提案する。この方法はｐ型ドーピングされたＳｉ基板（１）から出発し、以下のプロセスステップを有する：すなわち、基板表面の、連続している少なくとも１つの格子状領域（２）をｎ型ドーピングするステップ、ｎ型ドーピングされた格子構造（２）の下の基板領域（５）を多孔性にエッチングするステップ、ｎ型ドーピングされた格子構造（２）の下の基板領域（５）内に空洞（７）を形成するステップ、ｎ型ドーピングされた格子構造（２）上に、第１の単結晶シリコンエピタキシャル層（８）を成長させるステップ、とを有している。本願発明は次のような特徴を有している。すなわち、ｎ型ドーピングされた格子構造（２）の少なくとも１つの開口部（６）を、開口部が成長する第１のエピタキシャル層（８）によって封鎖されず、空洞（７）へのアクセス開口部（９）を形成するように定め；空洞壁部上に酸化物層（１０）を形成し；空洞（７）への背面アクセス部（１３）を設け、ここで空洞壁部上の酸化物層（１０）を、エッチングストップ層として用い；酸化物層（１０）を空洞（７）の領域内で除去し、空洞（７）上に形成されているメンブラン構造体（１４）への背面アクセス部（１３）を生じさせる、ことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板背面からアクセスされる、マイクロメカニカル技術によるメンブラン構造体を製造する方法並びに相応する半導体デバイスに関する。
【０００２】
この方法はｐ型ドーピングされたＳｉ基板から出発し、以下のプロセスステップを有する：
・基板表面の、連続している少なくとも１つの格子状領域をｎ型ドーピングするステップ
・当該ｎ型ドーピングされた格子構造の下の基板領域を多孔性にエッチングするステップ
・前記ｎ型ドーピングされた格子構造の下の当該基板領域内に空洞を形成するステップ
・前記ｎ型ドーピングされた格子構造上に、単結晶シリコンエピタキシャル層を成長させるステップ、とを有している。
【０００３】
相対圧力測定ないしは差圧測定のためのセンサデバイスの製造時に、通常は、メンブラン構造に対して背面アクセス部が形成される。これによって、センサメンブラン両側に圧力を負荷することが可能になる。しかし、絶対圧力測定のためのセンサエレメントにも、特定の用途に対しては、センサメンブランに圧力をかけるために背面アクセス部が設けられる。これによって、いわゆる「厳しい環境」において絶対圧力センサを使用する場合には、チップ前面が測定媒体と接触することが回避される。
【０００４】
ＤＥ１０２００４０３６０３５Ａ１号には、メンブラン構造と、このメンブラン構造に対する背面アクセス部を有する半導体デバイスの製造方法が記載されている。この既知の方法は、ｐ型ドーピングされた単結晶のＳｉ基板から始まる。まずは、基板表面の連続している格子形状領域に、ｎ型ドーピングが施される。その後、このようにして生じたｎ型ドーピングされた格子構造の下の基板領域が多孔性にエッチングされる。ここでこのｎ型ドーピングされた格子構造は、このエッチングプロセスによって攻撃されない。これに続くエピタキシャルプロセスにおいて、閉鎖された単結晶Ｓｉエピタキシャル層が、ｎ型ドーピングされた格子構造上に形成される。
【０００５】
この既知の方法の第１の形態では、多孔性シリコンがこのエピタキシャルプロセスおよびさらなるテンパーステップの間に転位し、このｎ型ドーピングされた格子構造および成長したエピタキシャル層の下方に空洞が生じる。
【０００６】
既知の方法の第２の形態では、エピタキシャルプロセスの前に、ｎ型ドーピングされた格子構造の下に空洞が形成される。この形態では空洞壁部が（空洞壁部がエピタキシーの前に生じる限りでは）、熱による酸化によって、エピタキシャルプロセス中のシリコン材料の成長から防御される。相応するプロセスを実行することによって、エピタキシャル層は、格子構造上でラテラル方向にも成長する。従って、エピタキシャル層は格子開口部、ひいては空洞も閉鎖する。エピタキシャル層のこのような領域は空洞壁部をより完全なものにし、プロセス実行と相応に、酸化物によってコーティングされない。
【０００７】
既知の方法の第３の形態では、多孔性シリコンが、ｎ型ドーピングされた格子構造の下で酸化される。これによって、多孔性シリコンがエピタキシーの間に転位することが阻止される。空洞はここではエピタキシャル層の被着後にはじめて、多孔性の酸化ケイ素を溶出させることによって形成される。これは、後からエピタキシャル層内に設けられるアクセス開口部を介して行われるか、または、基板背面内のアクセスホールを介して行われる。このアクセスホールはその後、メンブラン構造体に対する背面アクセス部としても使用される。
【０００８】
発明の開示
本発明は、既知の方法を発展させることを提案する。これによって、簡単かつ低コストで、さらに正確な製造公差を維持しつつ、マイクロメカニカル技術によるデバイスを製造することができる。ここでこのデバイスはメンブラン構造体と、このメンブラン構造体への背面アクセス部とを備えている。
【０００９】
本発明の方法は次のような特徴を有している。すなわち、
・ｎ型ドーピングされた格子構造の少なくとも１つの開口部を、この開口部が成長する第１のエピタキシャル層によって封鎖されず、空洞へのアクセス開口部を形成するように定め；
・空洞壁部上に酸化物層を形成し；
・空洞への背面アクセス部を設け、ここで空洞壁部上の酸化物層をエッチングストップ層として用い；
・酸化物層を空洞の領域内で除去し、空洞上に形成されているメンブラン構造体への背面アクセス部を生じさせる。
【００１０】
本発明による方法は、有効であることが証明されている表面マイクロメカニカル技術プロセスブロックを、バルクシリコン用の、基板背面から始まる標準エッチング方法と相応に組み合わせることに基づいている。ここで、表面マイクロメカニカル技術によって形成された空洞壁部上の酸化物層は、バルクシリコンの加工時にエッチングストップ層として利用される。殊にメンブラン構造体は、下面に構成された酸化物層によって確実に、背面のエッチング攻撃から防御される。本発明による方法の各個別ステップは、既知の、良好に操作可能かつ良好にコントロール可能であり、従って全体的に低コストのプロセスシーケンスである。これに加えて本発明の方法は、メンブラン構造体の形状および大きさに関して、高い設計自由性を提供する。ここでこれは規定の厚さおよび規定の寸法によって製造される。これは、種々異なる用途に対するデバイス構造の最適化のために用いられる。
【００１１】
本発明の方法によって有利には、一貫して、規定の材料パラメータを有している単結晶のシリコンメンブランが形成される。このようなメンブランは、高い長時間安定性を特徴としており、回路素子のモノリシックな組み込みを可能にする。これは例えば、信号検出のためのピエゾ抵抗である。本発明による方法のプロセスステップはＣＭＯＳコンパチブルであるので、容易に、評価回路をモノリシックに組み込むプロセスシーケンスを加えることができる。
【００１２】
製造方法の他に、このようにして製造された、空洞上に単結晶のメンブラン構造を備えた半導体デバイスも権利範囲として請求される。この空洞は、ｐ型ドーピングされたＳｉ基板内に構成されており、背面アクセス部を有している。方法によって、メンブラン構造体はｎ型ドーピングされた格子構造を有する。この格子構造の上には、少なくとも１つの第１のエピタキシャル層が成長される。本発明の製造方法によってさらに、空洞のラテラル方向の拡がりはメンブラン構造体の下において、全面で、空洞壁部内の背面アクセス部の入口開口部よりも広い。この構造的な特徴は、本願発明で、空洞壁部上の酸化物層をエッチングストップ層として使用することから生じる。これは、背面アクセス部がトレンチング、ＫＯＨエッチングまたは別のエッチング方法によって形成されたか否かには関係しない。
【００１３】
上述のように、本発明による方法では、空洞壁部に酸化物層が設けられている。この酸化物層は本発明では、第１のエピタキシャル層がｎ型ドーピングされた格子構造上に成長した後にはじめて形成される。これらはともに、空洞に接しており、最下のメンブラン層を形成する。これに相応して、酸化物層はメンブラン下面を完全に覆う。基本的には本発明の枠内で、このために種々異なる酸化プロセスが使用される。従って、酸化物層は、空洞壁部上に、例えば、エピタキシャル層上に一致するように、酸化ケイ素を析出することによって形成される。ここで酸化ケイ素は、アクセス開口部を介してエピタキシャル層およびｎ型ドーピングされた格子構造内に侵入し、空洞内にも侵入し、空洞を覆う。しかし本発明による方法の特に有利な形態では、空洞壁部上の酸化物層が熱による酸化によって形成されてもよい。ここでこのために必要な酸素は、アクセス開口部を介してエピタキシャル層に達し、さらに空洞内のｎ型ドーピングされた格子構造に達する。
【００１４】
多くの用途で必要とされているように、閉鎖されたメンブラン構造が形成されるべき場合には、エピタキシャル層内のアクセス開口部が封鎖されなければならない。このために、酸化物層を形成する酸化プロセスが、アクセス開口部が酸化物栓によって閉鎖されるまで空洞壁部上で続けられる。熱による酸化の場合には、比較的、時間とエネルギーがかかる。本発明による方法の有利な形態ではアクセス開口部が、１つまたは複数の誘電性層、多結晶層またはエピタキシャル（シリコン）層をエピタキシャル層上に析出することによって閉鎖される。これは例えば、付加的な酸化物層である。
【００１５】
上述したように、一貫して単結晶性のシリコンメンブランは、その機械的な特性に関しても、回路素子の可能な組み込みに関しても有利である。従って、本発明による方法の有利な形態に相応して、第１のエピタキシャル層上に少なくとも１つのさらなるシリコンエピタキシャル層が形成される。このシリコンエピタキシャル層は、封鎖されたアクセス開口部を覆う。ここでプロセスパラメータは次のように選択される。すなわち、封鎖されたこのアクセス開口部上に多結晶性領域が生じるように選択される。この領域は、単結晶シリコンによって覆われる。またはこの封鎖されたアクセス開口部はラテラル方向で、単結晶シリコンによって覆われる。従って、このさらなるシリコンエピタキシャル層は一貫して単結晶性である。
【００１６】
本発明の別の形態では、高い設計自由性が利用され、ｎ型ドーピングされた格子構造内、およびその上に成長されたエピタキシャル層内のアクセス開口部が、空洞上のメンブラン領域内に配置されるのではなく、空洞に注ぐチャネル上に配置される。このためにまずは、多孔性にエッチングされた基板領域内のｎ型ドーピングされた格子構造の下方に、空洞と、この空洞に注ぐ少なくとも１つのチャネルが形成される。従って、少なくとも１つのアクセス開口部が、格子構造内に、チャネル上に配置される。これによって容易に、完全な、単結晶性メンブランが形成される。これを以降で、実施例に関連して再度、より詳細に説明する。
【００１７】
本発明による方法は、マイクロメカニカル技術による相対圧力センサおよび絶対圧力センサの製造に非常に良好に適しているだけでなく、例えば、マイクロメカニカル技術によるマイクロフォン素子の製造にも非常に良好に適している、ということを最後に指摘しておく。
【００１８】
上述したように、本願発明の示唆を有利に構成し、発展形成させる幾つかの方法がある。このために、独立請求項１に従属する請求項を参照されたい。またさらに、図面に基づいた、本発明の複数の実施例の後続の説明も参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１ａ〜１ｉは、製造中の第１のデバイス構造体の概略的な断面図に基づいて、本発明による方法の第１の形態の個々のステップを示している
【図２】図１ｆ〜ｇに示された第２のエピタキシャル層の成長の１つの形態を示している
【図３】図１に示された方法の１つの形態を示しており、ここでは第２のエピタキシャル層の成長が省かれる
【図４】図４ａ〜４ｃは、シリコン基板の相応する平面図によって、ｎ型ドーピングされた格子構造内の種々異なる孔配置を示している
【図５】ブランチチャネルを備えた空洞形成後のデバイス構造体の概略的な平面図および第１のエピタキシャル層の成長後のデバイス構造体の概略的な平面図を示しており、当該平面図は３つの切断軸Ａ、ＢおよびＣを有している
【図６】図６ａ〜６ｃはそれぞれ、第１のエピタキシャル層が成長した後の、切断軸Ａ、ＢおよびＣに沿った、図５に示されたデバイス構造体の断面図を示しており、
【図７】図７ａ〜７ｃはそれぞれ、酸化プロセス後の、切断軸Ａ、ＢおよびＣに沿った、図５に示されたデバイス構造体の断面図を示しており、
【図８】図８ａ〜８ｃはそれぞれ、酸化物層を表面除去した後の、切断軸Ａ、ＢおよびＣに沿った、図５に示されたデバイス構造体の断面図を示しており、
【図９】図９ａ〜９ｃはそれぞれ、第２のエピタキシャル層が成長した後の、切断軸Ａ、ＢおよびＣに沿った、図５に示されたデバイス構造体の断面図を示している。
【実施例】
【００２０】
本発明の実施例
基板背面からアクセスされる、マイクロメカニカル技術によって製造されたメンブラン構造体を製造するための本発明の方法は、ｐ型ドーピングされたＳｉ基板１から始まる。図１ａから１ｉに示された方法の形態でははじめに、ｎ型ドーピングされた、連続している（zusammenhaengender）格子形状構造領域２が、例えばインプランテーションまたは拡散によって、基板表面内に形成される。さらに、基板１のより深部に延在するｎ+ドーピングされた領域３が形成される。この領域は表面の格子形状領域２を取り囲む。このように準備された基板表面にはその後、ＳｉＮマスク４が設けられる。このマスクは、ｎ型ドーピングされた格子構造２の下方の基板領域５のラテラル方向の寸法を定める。後続の方法ステップ、例えば濃縮されたフッ酸内でのシリコンの陽極酸化において、基板領域５内のシリコンは多孔性にエッチングされる。ここでＳｉＮマスクは基板表面を保護する。これは殊に、例えば評価回路をモノリシックに組み立てるのに利用される、形成されるべきメンブランの周辺領域においてである。深い、側方のｎ+ドーピング部３は、このエッチンステップに対して、ラテラル方向のエッチングストップを形成する。ｎ型ドーピングされた格子構造２も攻撃されずに、後で行われるエピタキシーに対する基礎層として用いられる。図１ａは、基板領域５の多孔性エッチング後の加工処理されたシリコン基板１を示している。この図１ａからも、ｎ型ドーピングされた格子構造２の少なくとも１つの開口部６が、格子特性を定めるメッシュサイズよりも大きく設計されていることがわかる。このメッシュサイズは、メッシュが後続のエピタキシャルプロセスにおいて封鎖されるように選択されており、開口部６の大きさは次のように定められている。すなわち、この開口部が、成長したエピタキシャル層によって封鎖されずに、領域５へのアクセス開口部を形成するように定められている。
【００２１】
このようなエピタキシャルプロセス前に、ＳｉＮマスク４は基板表面から除去される。さらにこの多孔性にエッチングされた基板領域５において、ｎ型ドーピングされた格子構造２の下方に、空洞７が形成される。このために、多孔性シリコンは例えばウェットケミカル方法で取り出される。しかし空洞７が、テンパーステップにおいて、多孔性シリコンを熱によって転位させることによって形成されてもよい。別のオプションは、開始と同時に、電解研磨によって１００％の多孔性を備えた多孔性シリコンを基板領域５内に形成することである。図１ｂは、このような開口部６が空洞７上の領域内に配置されていることを示している。
【００２２】
図１ｃは、ｎ型ドーピングされた格子構造２上の、第１の単結晶シリコンエピタキシャル層８の成長を示している。エピタキシャル層８の厚さは、格子構造２のメッシュサイズおよび開口部６のサイズに合わせられている。これは格子構造２のメッシュが覆われていることによって行われる。また開口部６は封鎖されず、この箇所で、アクセス開口部９がエピタキシャル層８内に形成される。
【００２３】
本発明では酸化物層１０が空洞壁部上に形成される。これは有利には熱を用いた酸化によって行われるが、エピタキシャル層８上に一致するように酸化ケイ素を析出することによって実現することもできる。この場合には酸化ケイ素はアクセス開口部９を介して空洞７内に侵入し、空洞を覆う。ここで示された実施例では（殊に図１ｄを参照）、酸化プロセスは、アクセス開口部９がふさがれ、空洞７が酸化物栓１１によって閉鎖されるまで続く。
【００２４】
その後、酸化物層１０は、第１のエピタキシャル層８の表面から除去され、これは図１ｅに示されている。このようにして開放された単結晶性の第１のエピタキシャル層８はここで、さらなるエピタキシャルプロセスに対する基礎層として利用される。
【００２５】
第１のエピタキシャル層８上にここで生じる第２の単結晶性エピタキシャル層１２の成長は、図１ｆおよび図１ｇに示されている。プロセスはここで次のように実行される。すなわち、酸化物栓１１上に多結晶シリコンが生じることが回避されるように実行される。酸化物栓１１はここでラテラル方向に単結晶で覆われる。図１ｆは、２つのシリコンフロントが酸化物栓１１上でぶつかる直前の時点での成長プロセスを示している。図１ｇは、完全なメンブラン厚さに達するまでのエピタキシャルプロセスの進行を示している。
【００２６】
この純粋な表面マイクロメカニカルステップの後に、基板背面が構造化される。これによって、空洞７への背面アクセス部１３が形成される。本発明ではこのために、エッチング方法、例えばトレンチまたはＫＯＨエッチングが使用される。ここでは空洞壁部上の酸化物層１０がエッチングストップ層として機能する。この実施例ではまずは、トレンチアクセス部１３１が形成される。このトレンチアクセス部のラテラル方向の拡がりは相応に、空洞７のラテラル方向の拡がりよりも狭い。従って酸化物層１０は、空洞上方の単結晶メンブラン１４の貫通エッチングに対する防御部としても用いられる。図１ｈは、トレンチプロセス後のデバイス構造体を示している。酸化物層１０はここではまだ存在している。酸化物層はさらなるプロセスステップにおいてようやく除去され、これによって背面アクセス部１３が最終的に開放される。これは基板背面から、例えばＨＦ気相エッチングによってまたはウェットケミカル方式で行われる。結果として生じたデバイス構造体１００が図１ｉに示されている。上述したように、メンブラン構造１４の下方の、空洞のラテラル方向の拡がりは、方法によって、全面で空洞壁部内への背面アクセス部１３の入口開口部よりも大きくなる。
【００２７】
図２は、図１ｆおよび１ｇに関連して説明された、第１のエピタキシャル層８の上に第２のエピタキシャル層１２を成長させるプロセス実行の１つの形態を示している。ここでは酸化物栓１１がラテラル方向で単結晶シリコンによって覆われるだけではなく、はじめに、第１のエピタキシャル層８上に単結晶シリコン１２が成長し、酸化物栓１１上に多結晶シリコン２２も成長する。しかしプロセスパラメータは次のように選択される。すなわち単結晶シリコンの成長速度が、多結晶シリコンの成長速度よりも速いように選択される。これによって、多結晶領域２２はエピタキシャル厚が増すとともに小さくなり、最後には完全に単結晶シリコンによって覆われる。これは図２に示されている。択一的に、熱による酸化物上（図１ｄ）にも、エピタキシャル基礎層として、完全に平らに多結晶Ｓｉ層（例えばスタートポリ（Start-Poly））が析出され、続いて、ホトリソグラフィ面上で、酸化物で構造化されてもよい。
【００２８】
図１および２に示されている第２のエピタキシャル層１２は、メンブラン封鎖を実現するために、かならずしも必要とされるわけではない。これは図３によって示されている。エピタキシャル層８内でのアクセス開口部９の封鎖はここで主に、誘電層または多結晶層によって形成される。すなわち、酸化物層１０ないしは酸化物栓１１によって行われる。これはここではシリコン−窒化物層３１によって補足される。これによって栓１１の長時間密度が高まり、酸化物をさらなるプロセス経過におけるエッチング攻撃から保護する。このような形態では、さらなるエピタキシャル層の成長は省かれる。
【００２９】
図４ａから図４ｃは、正方形のｎドーピングされた３つの格子構造４１、４２および４３における、３つの異なる孔配置を示している。後のメンブラン領域ないし空洞領域がそれぞれ破線４４によって示されている。格子メッシュ４５の大きさはそれぞれ次のように選択される。すなわち、これが後続のエピタキシャルプロセスにおいて単結晶で覆われ、これによって封鎖されるように選択される。これとは異なり、より大きい開口部４６はこのエピタキシャルプロセスの後でも、空洞に対するアクセス開口部を形成する。このアクセス開口部は、空洞壁部の酸化後でようやく封鎖される。格子メッシュ４５はここで示されているように正方形に配置されるだけではなく、例えば六角形、対角線状または中央対称に配置されてもよい。開口部４６の配置に対して、類似の自由性が当てはまる。ここでは開口部４６の数も、メンブランの大きさおよび幾何学形状に応じて選択可能である。有利には開口部４６はメンブランの角領域内に配置される。なぜならここでは有利な応力状態が生じているからである。別のメンブラン幾何学形状に対しても類似の考察が当てはまる。
【００３０】
図５〜９は、本発明による方法の１つの形態を示している。これは、図１ａ〜１ｉに示された形態とは実質的に、メンブランの形状ないしはアクセス開口部の配置において異なる。これは殊に図５によって示されている。これは、第１のエピタキシャル層が成長した後のデバイス構造体５００の概略的な平面図を示している。正方形のメンブラン領域は５０１で示されている。メンブラン領域５０１の下方には、シリコン基板内に空洞７が存在している。この空洞７には、漏斗状のブランチチャネル６０が注ぐ。これは空洞７とともに、ｎ型ドーピングされた格子構造の相応する構成およびその下に構成された多孔性のシリコン領域の相応する構成によって形成され、図６から図９に示されている。このブランチチャネル６０上のエピタキシャル層の領域には、参照番号５０２が付与されている。ここで示された実施例では、アクセス開口部５０３は、この領域５０２の拡張された終端部に配置されている。チャネル領域におけるアクセス開口部５０３のこのような配置の結果および利点を、図６から９の断面図Ａ、ＢおよびＣに基づいて説明する。
【００３１】
図６ａから６ｃは、図５と同じ方法段階におけるデバイス構造体５００を示している。すなわち、ｎ型ドーピングされた格子構造および基板表面上に第１のエピタキシャル層８が成長した後の方法段階である。単結晶格子構造の格子メッシュは、単結晶に覆われている。チャネル６０の漏斗形状終端部６１での開口部の領域においてのみ、アクセス開口部５０３がエピタキシャル層８内に形成されている。これは図６ａに示されている。チャネル６０の先細り領域６２において、残りのメンブラン領域におけるのと同様に、エピタキシャル層８は閉じている。これは図６ｂおよび図６ｃから明らかである。
【００３２】
図７ａから図７ｃは、酸化プロセス後の段階を示している。ここで、チャネル６０が先細り領域６２において閉鎖するまで、酸化物１０は均一の層厚で成長する。これは図７ｂに示されている。これによって、空洞内への酸素供給が中断される。従ってここでも、さらなる酸化物はこれ以上成長しない。しかしチャネル６０の漏斗形状終端部６１では、酸化物１０のさらなる成長が可能である。従って、チャネル６０は大きい領域上で完全に閉じる。これは図７ａおよび７ｃに示されている。
【００３３】
図８ａから８ｃには、酸化物層１０を表面除去した後のデバイス構造体５００が示されている。このために、ウェットケミカル方式のエッチングプロセス、気相エッチングまたは異方性のプラズマエッチングプロセスが使用される。エッチングされるべき表面酸化物層１０の厚さは、ふさがれるべきチャネル６０の長さよりも格段に短い。従ってここで示されている実施例では、酸化物層１０のエッチング時に、アクセス開口部５０３の領域内の酸化物のみが除去される。また、チャネル６０は引き続き封鎖されたままである。
【００３４】
最後に図９ａから９ｃは、第２の単結晶エピタキシャル層１２が成長した後のデバイス構造体５００を示している。このエピタキシャル層はメンブラン領域だけを完全に覆っているのでなく（図９ｃを参照）、アクセス開口部５０３を伴うチャネル領域６１も覆っている（図９ａを参照）。さらにチャネル領域６２も覆っている。これは図９ｃに示されている。酸化物１０はアクセス開口部５０３の全体領域において除去されているので、エピタキシャル層１２は、チャネル領域６１の単結晶底面上およびアクセス開口部５０３の側壁部上で成長することができる。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図１ｆ】
【図１ｇ】
【図１ｈ】
【図１ｉ】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板背面からアクセスされる、マイクロメカニカル技術によるメンブラン構造体を製造する方法並びに相応する半導体デバイスに関する。
【０００２】
この方法はｐ型ドーピングされたＳｉ基板から出発し、以下のプロセスステップを有する：
・基板表面の、連続している少なくとも１つの格子状領域をｎ型ドーピングするステップ
・当該ｎ型ドーピングされた格子構造の下の基板領域を多孔性にエッチングするステップ
・前記ｎ型ドーピングされた格子構造の下の当該基板領域内に空洞を形成するステップ
・前記ｎ型ドーピングされた格子構造上に、単結晶シリコンエピタキシャル層を成長させるステップ、とを有している。
【０００３】
相対圧力測定ないしは差圧測定のためのセンサデバイスの製造時に、通常は、メンブラン構造に対して背面アクセス部が形成される。これによって、センサメンブラン両側に圧力を負荷することが可能になる。しかし、絶対圧力測定のためのセンサエレメントにも、特定の用途に対しては、センサメンブランに圧力をかけるために背面アクセス部が設けられる。これによって、いわゆる「厳しい環境」において絶対圧力センサを使用する場合には、チップ前面が測定媒体と接触することが回避される。
【０００４】
ＤＥ１０２００４０３６０３５Ａ１号には、メンブラン構造と、このメンブラン構造に対する背面アクセス部を有する半導体デバイスの製造方法が記載されている。この既知の方法は、ｐ型ドーピングされた単結晶のＳｉ基板から始まる。まずは、基板表面の連続している格子形状領域に、ｎ型ドーピングが施される。その後、このようにして生じたｎ型ドーピングされた格子構造の下の基板領域が多孔性にエッチングされる。ここでこのｎ型ドーピングされた格子構造は、このエッチングプロセスによって攻撃されない。これに続くエピタキシャルプロセスにおいて、閉鎖された単結晶Ｓｉエピタキシャル層が、ｎ型ドーピングされた格子構造上に形成される。
【０００５】
この既知の方法の第１の形態では、多孔性シリコンがこのエピタキシャルプロセスおよびさらなるテンパーステップの間に転位し、このｎ型ドーピングされた格子構造および成長したエピタキシャル層の下方に空洞が生じる。
【０００６】
既知の方法の第２の形態では、エピタキシャルプロセスの前に、ｎ型ドーピングされた格子構造の下に空洞が形成される。この形態では空洞壁部が（空洞壁部がエピタキシーの前に生じる限りでは）、熱による酸化によって、エピタキシャルプロセス中のシリコン材料の成長から防御される。相応するプロセスを実行することによって、エピタキシャル層は、格子構造上でラテラル方向にも成長する。従って、エピタキシャル層は格子開口部、ひいては空洞も閉鎖する。エピタキシャル層のこのような領域は空洞壁部をより完全なものにし、プロセス実行と相応に、酸化物によってコーティングされない。
【０００７】
既知の方法の第３の形態では、多孔性シリコンが、ｎ型ドーピングされた格子構造の下で酸化される。これによって、多孔性シリコンがエピタキシーの間に転位することが阻止される。空洞はここではエピタキシャル層の被着後にはじめて、多孔性の酸化ケイ素を溶出させることによって形成される。これは、後からエピタキシャル層内に設けられるアクセス開口部を介して行われるか、または、基板背面内のアクセスホールを介して行われる。このアクセスホールはその後、メンブラン構造体に対する背面アクセス部としても使用される。
【０００８】
発明の開示
本発明は、既知の方法を発展させることを提案する。これによって、簡単かつ低コストで、さらに正確な製造公差を維持しつつ、マイクロメカニカル技術によるデバイスを製造することができる。ここでこのデバイスはメンブラン構造体と、このメンブラン構造体への背面アクセス部とを備えている。
【０００９】
本発明の方法は次のような特徴を有している。すなわち、
・ｎ型ドーピングされた格子構造の少なくとも１つの開口部を、この開口部が成長する第１のエピタキシャル層によって封鎖されず、空洞へのアクセス開口部を形成するように定め；
・空洞壁部上に酸化物層を形成し；
・空洞への背面アクセス部を設け、ここで空洞壁部上の酸化物層をエッチングストップ層として用い；
・酸化物層を空洞の領域内で除去し、空洞上に形成されているメンブラン構造体への背面アクセス部を生じさせる。
【００１０】
本発明による方法は、有効であることが証明されている表面マイクロメカニカル技術プロセスブロックを、バルクシリコン用の、基板背面から始まる標準エッチング方法と相応に組み合わせることに基づいている。ここで、表面マイクロメカニカル技術によって形成された空洞壁部上の酸化物層は、バルクシリコンの加工時にエッチングストップ層として利用される。殊にメンブラン構造体は、下面に構成された酸化物層によって確実に、背面のエッチング攻撃から防御される。本発明による方法の各個別ステップは、既知の、良好に操作可能かつ良好にコントロール可能であり、従って全体的に低コストのプロセスシーケンスである。これに加えて本発明の方法は、メンブラン構造体の形状および大きさに関して、高い設計自由性を提供する。ここでこれは規定の厚さおよび規定の寸法によって製造される。これは、種々異なる用途に対するデバイス構造の最適化のために用いられる。
【００１１】
本発明の方法によって有利には、一貫して、規定の材料パラメータを有している単結晶のシリコンメンブランが形成される。このようなメンブランは、高い長時間安定性を特徴としており、回路素子のモノリシックな組み込みを可能にする。これは例えば、信号検出のためのピエゾ抵抗である。本発明による方法のプロセスステップはＣＭＯＳコンパチブルであるので、容易に、評価回路をモノリシックに組み込むプロセスシーケンスを加えることができる。
【００１２】
製造方法の他に、このようにして製造された、空洞上に単結晶のメンブラン構造を備えた半導体デバイスも権利範囲として請求される。この空洞は、ｐ型ドーピングされたＳｉ基板内に構成されており、背面アクセス部を有している。方法によって、メンブラン構造体はｎ型ドーピングされた格子構造を有する。この格子構造の上には、少なくとも１つの第１のエピタキシャル層が成長される。本発明の製造方法によってさらに、空洞のラテラル方向の拡がりはメンブラン構造体の下において、全面で、空洞壁部内の背面アクセス部の入口開口部よりも広い。この構造的な特徴は、本願発明で、空洞壁部上の酸化物層をエッチングストップ層として使用することから生じる。これは、背面アクセス部がトレンチング、ＫＯＨエッチングまたは別のエッチング方法によって形成されたか否かには関係しない。
【００１３】
上述のように、本発明による方法では、空洞壁部に酸化物層が設けられている。この酸化物層は本発明では、第１のエピタキシャル層がｎ型ドーピングされた格子構造上に成長した後にはじめて形成される。これらはともに、空洞に接しており、最下のメンブラン層を形成する。これに相応して、酸化物層はメンブラン下面を完全に覆う。基本的には本発明の枠内で、このために種々異なる酸化プロセスが使用される。従って、酸化物層は、空洞壁部上に、例えば、エピタキシャル層上に一致するように、酸化ケイ素を析出することによって形成される。ここで酸化ケイ素は、アクセス開口部を介してエピタキシャル層およびｎ型ドーピングされた格子構造内に侵入し、空洞内にも侵入し、空洞を覆う。しかし本発明による方法の特に有利な形態では、空洞壁部上の酸化物層が熱による酸化によって形成されてもよい。ここでこのために必要な酸素は、アクセス開口部を介してエピタキシャル層に達し、さらに空洞内のｎ型ドーピングされた格子構造に達する。
【００１４】
多くの用途で必要とされているように、閉鎖されたメンブラン構造が形成されるべき場合には、エピタキシャル層内のアクセス開口部が封鎖されなければならない。このために、酸化物層を形成する酸化プロセスが、アクセス開口部が酸化物栓によって閉鎖されるまで空洞壁部上で続けられる。熱による酸化の場合には、比較的、時間とエネルギーがかかる。本発明による方法の有利な形態ではアクセス開口部が、１つまたは複数の誘電性層、多結晶層またはエピタキシャル（シリコン）層をエピタキシャル層上に析出することによって閉鎖される。これは例えば、付加的な酸化物層である。
【００１５】
上述したように、一貫して単結晶性のシリコンメンブランは、その機械的な特性に関しても、回路素子の可能な組み込みに関しても有利である。従って、本発明による方法の有利な形態に相応して、第１のエピタキシャル層上に少なくとも１つのさらなるシリコンエピタキシャル層が形成される。このシリコンエピタキシャル層は、封鎖されたアクセス開口部を覆う。ここでプロセスパラメータは次のように選択される。すなわち、封鎖されたこのアクセス開口部上に多結晶性領域が生じるように選択される。この領域は、単結晶シリコンによって覆われる。またはこの封鎖されたアクセス開口部はラテラル方向で、単結晶シリコンによって覆われる。従って、このさらなるシリコンエピタキシャル層は一貫して単結晶性である。
【００１６】
本発明の別の形態では、高い設計自由性が利用され、ｎ型ドーピングされた格子構造内、およびその上に成長されたエピタキシャル層内のアクセス開口部が、空洞上のメンブラン領域内に配置されるのではなく、空洞に注ぐチャネル上に配置される。このためにまずは、多孔性にエッチングされた基板領域内のｎ型ドーピングされた格子構造の下方に、空洞と、この空洞に注ぐ少なくとも１つのチャネルが形成される。従って、少なくとも１つのアクセス開口部が、格子構造内に、チャネル上に配置される。これによって容易に、完全な、単結晶性メンブランが形成される。これを以降で、実施例に関連して再度、より詳細に説明する。
【００１７】
本発明による方法は、マイクロメカニカル技術による相対圧力センサおよび絶対圧力センサの製造に非常に良好に適しているだけでなく、例えば、マイクロメカニカル技術によるマイクロフォン素子の製造にも非常に良好に適している、ということを最後に指摘しておく。
【００１８】
上述したように、本願発明の示唆を有利に構成し、発展形成させる幾つかの方法がある。このために、独立請求項１に従属する請求項を参照されたい。またさらに、図面に基づいた、本発明の複数の実施例の後続の説明も参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１ａ〜１ｉは、製造中の第１のデバイス構造体の概略的な断面図に基づいて、本発明による方法の第１の形態の個々のステップを示している
【図２】図１ｆ〜ｇに示された第２のエピタキシャル層の成長の１つの形態を示している
【図３】図１に示された方法の１つの形態を示しており、ここでは第２のエピタキシャル層の成長が省かれる
【図４】図４ａ〜４ｃは、シリコン基板の相応する平面図によって、ｎ型ドーピングされた格子構造内の種々異なる孔配置を示している
【図５】ブランチチャネルを備えた空洞形成後のデバイス構造体の概略的な平面図および第１のエピタキシャル層の成長後のデバイス構造体の概略的な平面図を示しており、当該平面図は３つの切断軸Ａ、ＢおよびＣを有している
【図６】図６ａ〜６ｃはそれぞれ、第１のエピタキシャル層が成長した後の、切断軸Ａ、ＢおよびＣに沿った、図５に示されたデバイス構造体の断面図を示しており、
【図７】図７ａ〜７ｃはそれぞれ、酸化プロセス後の、切断軸Ａ、ＢおよびＣに沿った、図５に示されたデバイス構造体の断面図を示しており、
【図８】図８ａ〜８ｃはそれぞれ、酸化物層を表面除去した後の、切断軸Ａ、ＢおよびＣに沿った、図５に示されたデバイス構造体の断面図を示しており、
【図９】図９ａ〜９ｃはそれぞれ、第２のエピタキシャル層が成長した後の、切断軸Ａ、ＢおよびＣに沿った、図５に示されたデバイス構造体の断面図を示している。
【実施例】
【００２０】
本発明の実施例
基板背面からアクセスされる、マイクロメカニカル技術によって製造されたメンブラン構造体を製造するための本発明の方法は、ｐ型ドーピングされたＳｉ基板１から始まる。図１ａから１ｉに示された方法の形態でははじめに、ｎ型ドーピングされた、連続している（zusammenhaengender）格子形状構造領域２が、例えばインプランテーションまたは拡散によって、基板表面内に形成される。さらに、基板１のより深部に延在するｎ+ドーピングされた領域３が形成される。この領域は表面の格子形状領域２を取り囲む。このように準備された基板表面にはその後、ＳｉＮマスク４が設けられる。このマスクは、ｎ型ドーピングされた格子構造２の下方の基板領域５のラテラル方向の寸法を定める。後続の方法ステップ、例えば濃縮されたフッ酸内でのシリコンの陽極酸化において、基板領域５内のシリコンは多孔性にエッチングされる。ここでＳｉＮマスクは基板表面を保護する。これは殊に、例えば評価回路をモノリシックに組み立てるのに利用される、形成されるべきメンブランの周辺領域においてである。深い、側方のｎ+ドーピング部３は、このエッチンステップに対して、ラテラル方向のエッチングストップを形成する。ｎ型ドーピングされた格子構造２も攻撃されずに、後で行われるエピタキシーに対する基礎層として用いられる。図１ａは、基板領域５の多孔性エッチング後の加工処理されたシリコン基板１を示している。この図１ａからも、ｎ型ドーピングされた格子構造２の少なくとも１つの開口部６が、格子特性を定めるメッシュサイズよりも大きく設計されていることがわかる。このメッシュサイズは、メッシュが後続のエピタキシャルプロセスにおいて封鎖されるように選択されており、開口部６の大きさは次のように定められている。すなわち、この開口部が、成長したエピタキシャル層によって封鎖されずに、領域５へのアクセス開口部を形成するように定められている。
【００２１】
このようなエピタキシャルプロセス前に、ＳｉＮマスク４は基板表面から除去される。さらにこの多孔性にエッチングされた基板領域５において、ｎ型ドーピングされた格子構造２の下方に、空洞７が形成される。このために、多孔性シリコンは例えばウェットケミカル方法で取り出される。しかし空洞７が、テンパーステップにおいて、多孔性シリコンを熱によって転位させることによって形成されてもよい。別のオプションは、開始と同時に、電解研磨によって１００％の多孔性を備えた多孔性シリコンを基板領域５内に形成することである。図１ｂは、このような開口部６が空洞７上の領域内に配置されていることを示している。
【００２２】
図１ｃは、ｎ型ドーピングされた格子構造２上の、第１の単結晶シリコンエピタキシャル層８の成長を示している。エピタキシャル層８の厚さは、格子構造２のメッシュサイズおよび開口部６のサイズに合わせられている。これは格子構造２のメッシュが覆われていることによって行われる。また開口部６は封鎖されず、この箇所で、アクセス開口部９がエピタキシャル層８内に形成される。
【００２３】
本発明では酸化物層１０が空洞壁部上に形成される。これは有利には熱を用いた酸化によって行われるが、エピタキシャル層８上に一致するように酸化ケイ素を析出することによって実現することもできる。この場合には酸化ケイ素はアクセス開口部９を介して空洞７内に侵入し、空洞を覆う。ここで示された実施例では（殊に図１ｄを参照）、酸化プロセスは、アクセス開口部９がふさがれ、空洞７が酸化物栓１１によって閉鎖されるまで続く。
【００２４】
その後、酸化物層１０は、第１のエピタキシャル層８の表面から除去され、これは図１ｅに示されている。このようにして開放された単結晶性の第１のエピタキシャル層８はここで、さらなるエピタキシャルプロセスに対する基礎層として利用される。
【００２５】
第１のエピタキシャル層８上にここで生じる第２の単結晶性エピタキシャル層１２の成長は、図１ｆおよび図１ｇに示されている。プロセスはここで次のように実行される。すなわち、酸化物栓１１上に多結晶シリコンが生じることが回避されるように実行される。酸化物栓１１はここでラテラル方向に単結晶で覆われる。図１ｆは、２つのシリコンフロントが酸化物栓１１上でぶつかる直前の時点での成長プロセスを示している。図１ｇは、完全なメンブラン厚さに達するまでのエピタキシャルプロセスの進行を示している。
【００２６】
この純粋な表面マイクロメカニカルステップの後に、基板背面が構造化される。これによって、空洞７への背面アクセス部１３が形成される。本発明ではこのために、エッチング方法、例えばトレンチまたはＫＯＨエッチングが使用される。ここでは空洞壁部上の酸化物層１０がエッチングストップ層として機能する。この実施例ではまずは、トレンチアクセス部１３１が形成される。このトレンチアクセス部のラテラル方向の拡がりは相応に、空洞７のラテラル方向の拡がりよりも狭い。従って酸化物層１０は、空洞上方の単結晶メンブラン１４の貫通エッチングに対する防御部としても用いられる。図１ｈは、トレンチプロセス後のデバイス構造体を示している。酸化物層１０はここではまだ存在している。酸化物層はさらなるプロセスステップにおいてようやく除去され、これによって背面アクセス部１３が最終的に開放される。これは基板背面から、例えばＨＦ気相エッチングによってまたはウェットケミカル方式で行われる。結果として生じたデバイス構造体１００が図１ｉに示されている。上述したように、メンブラン構造１４の下方の、空洞のラテラル方向の拡がりは、方法によって、全面で空洞壁部内への背面アクセス部１３の入口開口部よりも大きくなる。
【００２７】
図２は、図１ｆおよび１ｇに関連して説明された、第１のエピタキシャル層８の上に第２のエピタキシャル層１２を成長させるプロセス実行の１つの形態を示している。ここでは酸化物栓１１がラテラル方向で単結晶シリコンによって覆われるだけではなく、はじめに、第１のエピタキシャル層８上に単結晶シリコン１２が成長し、酸化物栓１１上に多結晶シリコン２２も成長する。しかしプロセスパラメータは次のように選択される。すなわち単結晶シリコンの成長速度が、多結晶シリコンの成長速度よりも速いように選択される。これによって、多結晶領域２２はエピタキシャル厚が増すとともに小さくなり、最後には完全に単結晶シリコンによって覆われる。これは図２に示されている。択一的に、熱による酸化物上（図１ｄ）にも、エピタキシャル基礎層として、完全に平らに多結晶Ｓｉ層（例えばスタートポリ（Start-Poly））が析出され、続いて、ホトリソグラフィ面上で、酸化物で構造化されてもよい。
【００２８】
図１および２に示されている第２のエピタキシャル層１２は、メンブラン封鎖を実現するために、かならずしも必要とされるわけではない。これは図３によって示されている。エピタキシャル層８内でのアクセス開口部９の封鎖はここで主に、誘電層または多結晶層によって形成される。すなわち、酸化物層１０ないしは酸化物栓１１によって行われる。これはここではシリコン−窒化物層３１によって補足される。これによって栓１１の長時間密度が高まり、酸化物をさらなるプロセス経過におけるエッチング攻撃から保護する。このような形態では、さらなるエピタキシャル層の成長は省かれる。
【００２９】
図４ａから図４ｃは、正方形のｎドーピングされた３つの格子構造４１、４２および４３における、３つの異なる孔配置を示している。後のメンブラン領域ないし空洞領域がそれぞれ破線４４によって示されている。格子メッシュ４５の大きさはそれぞれ次のように選択される。すなわち、これが後続のエピタキシャルプロセスにおいて単結晶で覆われ、これによって封鎖されるように選択される。これとは異なり、より大きい開口部４６はこのエピタキシャルプロセスの後でも、空洞に対するアクセス開口部を形成する。このアクセス開口部は、空洞壁部の酸化後でようやく封鎖される。格子メッシュ４５はここで示されているように正方形に配置されるだけではなく、例えば六角形、対角線状または中央対称に配置されてもよい。開口部４６の配置に対して、類似の自由性が当てはまる。ここでは開口部４６の数も、メンブランの大きさおよび幾何学形状に応じて選択可能である。有利には開口部４６はメンブランの角領域内に配置される。なぜならここでは有利な応力状態が生じているからである。別のメンブラン幾何学形状に対しても類似の考察が当てはまる。
【００３０】
図５〜９は、本発明による方法の１つの形態を示している。これは、図１ａ〜１ｉに示された形態とは実質的に、メンブランの形状ないしはアクセス開口部の配置において異なる。これは殊に図５によって示されている。これは、第１のエピタキシャル層が成長した後のデバイス構造体５００の概略的な平面図を示している。正方形のメンブラン領域は５０１で示されている。メンブラン領域５０１の下方には、シリコン基板内に空洞７が存在している。この空洞７には、漏斗状のブランチチャネル６０が注ぐ。これは空洞７とともに、ｎ型ドーピングされた格子構造の相応する構成およびその下に構成された多孔性のシリコン領域の相応する構成によって形成され、図６から図９に示されている。このブランチチャネル６０上のエピタキシャル層の領域には、参照番号５０２が付与されている。ここで示された実施例では、アクセス開口部５０３は、この領域５０２の拡張された終端部に配置されている。チャネル領域におけるアクセス開口部５０３のこのような配置の結果および利点を、図６から９の断面図Ａ、ＢおよびＣに基づいて説明する。
【００３１】
図６ａから６ｃは、図５と同じ方法段階におけるデバイス構造体５００を示している。すなわち、ｎ型ドーピングされた格子構造および基板表面上に第１のエピタキシャル層８が成長した後の方法段階である。単結晶格子構造の格子メッシュは、単結晶に覆われている。チャネル６０の漏斗形状終端部６１での開口部の領域においてのみ、アクセス開口部５０３がエピタキシャル層８内に形成されている。これは図６ａに示されている。チャネル６０の先細り領域６２において、残りのメンブラン領域におけるのと同様に、エピタキシャル層８は閉じている。これは図６ｂおよび図６ｃから明らかである。
【００３２】
図７ａから図７ｃは、酸化プロセス後の段階を示している。ここで、チャネル６０が先細り領域６２において閉鎖するまで、酸化物１０は均一の層厚で成長する。これは図７ｂに示されている。これによって、空洞内への酸素供給が中断される。従ってここでも、さらなる酸化物はこれ以上成長しない。しかしチャネル６０の漏斗形状終端部６１では、酸化物１０のさらなる成長が可能である。従って、チャネル６０は大きい領域上で完全に閉じる。これは図７ａおよび７ｃに示されている。
【００３３】
図８ａから８ｃには、酸化物層１０を表面除去した後のデバイス構造体５００が示されている。このために、ウェットケミカル方式のエッチングプロセス、気相エッチングまたは異方性のプラズマエッチングプロセスが使用される。エッチングされるべき表面酸化物層１０の厚さは、ふさがれるべきチャネル６０の長さよりも格段に短い。従ってここで示されている実施例では、酸化物層１０のエッチング時に、アクセス開口部５０３の領域内の酸化物のみが除去される。また、チャネル６０は引き続き封鎖されたままである。
【００３４】
最後に図９ａから９ｃは、第２の単結晶エピタキシャル層１２が成長した後のデバイス構造体５００を示している。このエピタキシャル層はメンブラン領域だけを完全に覆っているのでなく（図９ｃを参照）、アクセス開口部５０３を伴うチャネル領域６１も覆っている（図９ａを参照）。さらにチャネル領域６２も覆っている。これは図９ｃに示されている。酸化物１０はアクセス開口部５０３の全体領域において除去されているので、エピタキシャル層１２は、チャネル領域６１の単結晶底面上およびアクセス開口部５０３の側壁部上で成長することができる。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図１ｆ】
【図１ｇ】
【図１ｈ】
【図１ｉ】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板背面からアクセスされる、マイクロメカニカル技術によるメンブラン構造体を製造する方法であって、
当該方法はｐ型ドーピングされたＳｉ基板（１）から出発し、以下のプロセスステップを有する：すなわち、
・前記基板表面の、連続している少なくとも１つの格子状領域（２）をｎ型ドーピングするステップ
・当該ｎ型ドーピングされた格子構造（２）の下の基板領域（５）を多孔性にエッチングするステップ
・前記ｎ型ドーピングされた格子構造（２）の下の当該基板領域（５）内に空洞（７）を形成するステップ
・前記ｎ型ドーピングされた格子構造（２）上に、第１の単結晶シリコンエピタキシャル層（８）を成長させるステップ、とを有している形式の方法において、
・前記ｎ型ドーピングされた格子構造（２）の少なくとも１つの開口部（６）を、成長する前記第１のエピタキシャル層（８）によって当該開口部が封鎖されず、当該開口部が前記空洞（７）へのアクセス開口部（９）を形成するように定め；
・空洞壁部上に酸化物層（１０）を形成し；
・空洞（７）への背面アクセス部（１３）を設け、ここで前記空洞壁部上の酸化物層（１０）をエッチングストップ層として用い；
・前記酸化物層（１０）を前記空洞（７）の領域内で除去し、前記空洞（７）上に形成されているメンブラン構造体（１４）への背面アクセス部（１３）を生じさせる、
ことを特徴とする、基板背面からアクセスされる、マイクロメカニカル技術によるメンブラン構造を製造する方法。
【請求項２】
前記空洞壁部上の酸化物層（１０）を熱による酸化によって形成し、このために必要な酸素供給を、前記アクセス開口部（９）を介して行う、請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも、前記アクセス開口部（９）が封鎖されるまで、前記熱による酸化を続ける、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１のエピタキシャル層（８）上に、少なくとも１つの誘電層、多結晶層またはエピタキシャル層、殊に酸化物層を析出することによって前記アクセス開口部（９）を封鎖する、請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
前記第１のエピタキシャル層（８）上に、少なくとも１つのさらなるシリコンエピタキシャル層（１２）を形成し、当該シリコンエピタキシャル層は前記封鎖されたアクセス開口部（９）を覆う、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記封鎖されたアクセス開口部（９）上に多結晶領域（２２）が生じるように、前記さらなるシリコンエピタキシャル層（１２）を形成する際のプロセスパラメータを選択し、当該多結晶領域は単結晶シリコンによって覆われる、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記封鎖されたアクセス開口部（９）がラテラル方向で単結晶シリコンによって覆われ、前記さらなるシリコンエピタキシャル層（１２）が一貫して単結晶になるように、前記さらなるシリコンエピタキシャル層（１２）を形成する際のプロセスパラメータを選択する、請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記ｎ型ドーピングされた格子構造（２）の下に、前記多孔性にエッチングされた基板領域（５）内に、空洞（７）と、当該空洞（７）に注ぐ少なくとも１つのチャネル（６０）とを形成し、
少なくとも１つのアクセス開口部（５０３）を前記格子構造内で、前記チャネル（６０）上に配置する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
半導体デバイスであって、
ｐ型ドーピングされたＳｉ基板内の空洞上の、マイクロメカニカル技術によって製造されたメンブラン構造体と、空洞への背面アクセス部とを備えており、
前記メンブラン構造体はｎ型ドーピングされた格子構造を含んでおり、当該格子構造上に少なくとも１つの第１のエピタキシャル層が成長されており、
前記メンブラン構造体の下の前記空洞のラテラル方向の拡がりは、全面で、前記空洞壁部における背面アクセス部の入口開口部よりも広い形式のものにおいて、
前記ｎ型ドーピングされた格子構造の開口部は、前記格子特性を定めるメッシュサイズよりも大きい
ことを特徴とする半導体デバイス。
【請求項１】
基板背面からアクセスされる、マイクロメカニカル技術によるメンブラン構造体を製造する方法であって、
当該方法はｐ型ドーピングされたＳｉ基板（１）から出発し、以下のプロセスステップを有する：すなわち、
・前記基板表面の、連続している少なくとも１つの格子状領域（２）をｎ型ドーピングするステップ
・当該ｎ型ドーピングされた格子構造（２）の下の基板領域（５）を多孔性にエッチングするステップ
・前記ｎ型ドーピングされた格子構造（２）の下の当該基板領域（５）内に空洞（７）を形成するステップ
・前記ｎ型ドーピングされた格子構造（２）上に、第１の単結晶シリコンエピタキシャル層（８）を成長させるステップ、とを有している形式の方法において、
・前記ｎ型ドーピングされた格子構造（２）の少なくとも１つの開口部（６）を、成長する前記第１のエピタキシャル層（８）によって当該開口部が封鎖されず、当該開口部が前記空洞（７）へのアクセス開口部（９）を形成するように定め；
・空洞壁部上に酸化物層（１０）を形成し；
・空洞（７）への背面アクセス部（１３）を設け、ここで前記空洞壁部上の酸化物層（１０）をエッチングストップ層として用い；
・前記酸化物層（１０）を前記空洞（７）の領域内で除去し、前記空洞（７）上に形成されているメンブラン構造体（１４）への背面アクセス部（１３）を生じさせる、
ことを特徴とする、基板背面からアクセスされる、マイクロメカニカル技術によるメンブラン構造を製造する方法。
【請求項２】
前記空洞壁部上の酸化物層（１０）を熱による酸化によって形成し、このために必要な酸素供給を、前記アクセス開口部（９）を介して行う、請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも、前記アクセス開口部（９）が封鎖されるまで、前記熱による酸化を続ける、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１のエピタキシャル層（８）上に、少なくとも１つの誘電層、多結晶層またはエピタキシャル層、殊に酸化物層を析出することによって前記アクセス開口部（９）を封鎖する、請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
前記第１のエピタキシャル層（８）上に、少なくとも１つのさらなるシリコンエピタキシャル層（１２）を形成し、当該シリコンエピタキシャル層は前記封鎖されたアクセス開口部（９）を覆う、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記封鎖されたアクセス開口部（９）上に多結晶領域（２２）が生じるように、前記さらなるシリコンエピタキシャル層（１２）を形成する際のプロセスパラメータを選択し、当該多結晶領域は単結晶シリコンによって覆われる、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記封鎖されたアクセス開口部（９）がラテラル方向で単結晶シリコンによって覆われ、前記さらなるシリコンエピタキシャル層（１２）が一貫して単結晶になるように、前記さらなるシリコンエピタキシャル層（１２）を形成する際のプロセスパラメータを選択する、請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記ｎ型ドーピングされた格子構造（２）の下に、前記多孔性にエッチングされた基板領域（５）内に、空洞（７）と、当該空洞（７）に注ぐ少なくとも１つのチャネル（６０）とを形成し、
少なくとも１つのアクセス開口部（５０３）を前記格子構造内で、前記チャネル（６０）上に配置する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
半導体デバイスであって、
ｐ型ドーピングされたＳｉ基板内の空洞上の、マイクロメカニカル技術によって製造されたメンブラン構造体と、空洞への背面アクセス部とを備えており、
前記メンブラン構造体はｎ型ドーピングされた格子構造を含んでおり、当該格子構造上に少なくとも１つの第１のエピタキシャル層が成長されており、
前記メンブラン構造体の下の前記空洞のラテラル方向の拡がりは、全面で、前記空洞壁部における背面アクセス部の入口開口部よりも広い形式のものにおいて、
前記ｎ型ドーピングされた格子構造の開口部は、前記格子特性を定めるメッシュサイズよりも大きい
ことを特徴とする半導体デバイス。
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図９ｃ】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図９ｃ】
【公表番号】特表２０１１−５２４８１７（Ｐ２０１１−５２４８１７Ａ）
【公表日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１２９０８（Ｐ２０１１−５１２９０８）
【出願日】平成２１年４月２１日（２００９．４．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５４６９８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１４９９８０
【国際公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２１日（２００９．４．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５４６９８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１４９９８０
【国際公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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