JP2002264095A - Method of manufacturing on-insulator silicon and polysilicon wafer - Google Patents
Method of manufacturing on-insulator silicon and polysilicon waferInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、MEMS(マイク
ロ電子機械システム)、及び MOEMS(マイクロ光
電子機械システム)とも呼ばれる光 MEMを製造する
ための構造及び方法に関する。更に、本発明は、マイク
ロエレクトロニクスを光 MEMシステム内に統合する
ための1つの解決法についての要望をも指向している。
この要望は、特に通信及びスペクトル分析の分野におい
て強い。しかしながら、例えば、マイクロ流体アプリケ
ーション及びインクジェットプリンタのような他のアプ
リケーションにも適用性が見出される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure and a method for manufacturing an optical MEM, also called a MEMS (Micro Electro Mechanical System), and a MOEMS (Micro Opto Electro Mechanical System). Further, the present invention is directed to a need for a solution for integrating microelectronics into an optical MEM system.
This need is particularly strong in the fields of communications and spectral analysis. However, it finds applicability in other applications such as, for example, microfluidic applications and ink jet printers.
【0002】[0002]
【従来の技術】光 MEMS製造への現在の種々のアプ
ローチは、設計者が使用できる材料層の数及び型の柔軟
性が制限される傾向がある。詳述すれば、MOEMSの
重要な構造である鏡の場合、この分野において通常使用
されているマイクロ加工されたポリシリコンより機械的
に頑健であり、またそれらの機械的特性が一貫している
材料に対する要望が存在している。BACKGROUND OF THE INVENTION Various current approaches to optical MEMS fabrication tend to limit the number of material layers and mold flexibility available to designers. Specifically, the mirror, a key structure of MOEMS, is a material that is more mechanically robust and has more consistent mechanical properties than the micromachined polysilicon commonly used in the field. There is a demand for
【0003】Floydらの米国特許第6,014,240号には、単
結晶シリコン偏向鏡及び走査鏡を有するソリッドステー
ト走査システムと、光源とを統合することが開示されて
いる。分離した基体上にマイクロ電子機械システム及び
光放出器を分離したことによって、光源の取付けにフリ
ップチップ及びはんだバンプボンディング技術を使用す
ることができる。その後、分離した基体を互いに完全な
ウェーハに結合し、統合されたソリッドステート走査シ
ステムを形成する。US Pat. No. 6,014,240 to Floyd et al. Discloses the integration of a light source with a solid state scanning system having a single crystal silicon deflection mirror and scanning mirror. The separation of the microelectromechanical system and the light emitter on a separate substrate allows the use of flip chip and solder bump bonding techniques for light source mounting. Thereafter, the separated substrates are bonded together into a complete wafer to form an integrated solid state scanning system.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】マイクロ光機械システ
ムを構築するための構造的により頑健で、設計柔軟性が
より良好な改良されたプロセス方法に対する要望が存在
している。例えば、典型的な純ポリシリコンMEMSデ
バイス及び鏡の限界を打破するような、優れた平坦性
と、性能の一貫性とを有する鏡の構築を可能にすること
が望まれている。詳述すれば、単結晶シリコン構造の利
点を、伝統的なポリシリコンデバイス技術及び方法と共
に提供する技術に対する要望が存在している。CMOS
との両立性をより高めることも望ましい。それは、この
ようにすると、より大きいデバイス及び回路の複雑さが
可能になり、完全なMEMS解決に必要な種々の支持回
路の実現が高まるからである。つまり、これは、光ME
MSデバイスを成功させるのに要求される位置決めの正
確さを与えるフィードバック制御のための増幅器を、オ
ンボードにすることが可能になることを意味している。
従って、MEMS分野において現在解っているこの、及
び他の困難及び欠陥を、改良された光MEMS処理方法
を用いて解決することが望まれている。There is a need for improved process methods that are structurally more robust and have better design flexibility for building micro-opto-mechanical systems. For example, it would be desirable to be able to construct mirrors with excellent flatness and consistent performance, which would break the limits of typical pure polysilicon MEMS devices and mirrors. Specifically, a need exists for a technique that provides the advantages of a single crystal silicon structure along with traditional polysilicon device technologies and methods. CMOS
It is also desirable to further improve compatibility with. This is because this allows for greater device and circuit complexity and increases the implementation of the various support circuits required for a complete MEMS solution. That is, this is the optical ME
This means that the amplifier for feedback control, which gives the required positioning accuracy for a successful MS device, can be made on-board.
Accordingly, it is desirable to address this and other difficulties and deficiencies currently known in the MEMS field with improved optical MEMS processing methods.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロデバ
イスの製造方法に関する。本方法は、第1のウェーハを
処理して、前記第1のウェーハの2つの面の少なくとも
一方上に、1つのパターン化され且つ平面化された半導
体層を配置する。次いで、単結晶シリコンの第2のウェ
ーハを、前記第1のウェーハ上の半導体層に結合する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a micro device. The method processes a first wafer and places a patterned and planarized semiconductor layer on at least one of two surfaces of the first wafer. Then, a second wafer of single crystal silicon is bonded to the semiconductor layer on the first wafer.
【0006】詳述すれば、本発明は、2つの面を有する
第1のウェーハを処理し、これら2つの面の少なくとも
一方に少なくとも1つのパターン化された半導体層を形
成させる方法に関する。次いで、2つの面を有する単結
晶シリコンの第2のウェーハを処理し、これらの面の少
なくとも一方に少なくとも1つのパターン化された半導
体層を形成させる。次に、前記単結晶シリコンの第2の
ウェーハの半導体面を前記第1のウェーハの半導体層上
に結合し、その後に単結晶シリコンの第2のウェーハを
薄くして適当なデバイス厚にする。最後に、MEMデバ
イスの典型的な準備シーケンスを使用して、薄くした第
2のウェーハのパターン化を遂行する。More specifically, the present invention relates to a method of processing a first wafer having two surfaces and forming at least one patterned semiconductor layer on at least one of the two surfaces. Then, a second wafer of single crystal silicon having two faces is processed to form at least one patterned semiconductor layer on at least one of these faces. Next, the semiconductor surface of the second single crystal silicon wafer is bonded onto the semiconductor layer of the first wafer, after which the second single crystal silicon wafer is thinned to an appropriate device thickness. Finally, patterning of the thinned second wafer is performed using a typical preparation sequence of MEM devices.
【0007】[0007]
【実施の形態】図1は、製造プロセスの好ましい実施の
形態における初期ステップを示している。第1のウェー
ハ100上に、窒化シリコン層110を堆積させる。第
1のウェーハ100は、好ましい実施の形態では単結晶
シリコンである。しかしながらウェーハ100は、例え
ば石英、ガラス、溶融シリカ、またはパイレックスTMか
らなることもできる。次いで、酸化シリコン層120を
窒化シリコン層110上に堆積させ、表面をエッチング
して凹み130を作る。この得られた表面上に、第1の
ポリシリコン層140を堆積させる。このように第1の
ポリシリコン層140を堆積させると、凹み130がポ
リシリコンで充填される。この充填された凹み130
は、その後に遊離ステップが遂行されると小さい突起に
なる。これらの小さい突起は、究極的にはデバイスの動
作の摩擦を減少させる。第1のポリシリコン層140
は、当分野においては十分に理解されている普通の方法
を使用してリトグラフ技法でパターン化され、エッチン
グされてヒンジ板142及び144、並びにスライダ1
46が形成される。FIG. 1 shows the initial steps in a preferred embodiment of the manufacturing process. On the first wafer 100, a silicon nitride layer 110 is deposited. First wafer 100 is single crystal silicon in a preferred embodiment. However, the wafer 100 can be made of, for example, quartz, glass, fused silica, or Pyrex ™ . Next, a silicon oxide layer 120 is deposited on the silicon nitride layer 110 and the surface is etched to form a depression 130. On the resulting surface, a first polysilicon layer 140 is deposited. When the first polysilicon layer 140 is deposited in this manner, the recess 130 is filled with polysilicon. This filled recess 130
Will become smaller projections if the release step is subsequently performed. These small protrusions ultimately reduce the friction of the operation of the device. First polysilicon layer 140
Are lithographically patterned and etched using common methods well understood in the art to provide hinge plates 142 and 144, and slider 1
46 are formed.
【0008】図2において、ポリシリコン140上と、
露出している酸化シリコン層120上とに酸化物層20
0が堆積される。この酸化物層200は、好ましい実施
の形態では化学・機械研磨(CMP)を使用して平面化
される。CMPを遂行することによって、ほぼ図2に示
すような構造が得られる。In FIG. 2, on polysilicon 140,
Oxide layer 20 on exposed silicon oxide layer 120
0 is deposited. This oxide layer 200 is planarized in a preferred embodiment using chemical mechanical polishing (CMP). By performing the CMP, a structure substantially as shown in FIG. 2 is obtained.
【0009】図3は、バイア300のエッチングが遂行
された後のウェーハ100を示している。好ましい実施
の形態においては、このエッチングは反応イオンエッチ
ングを用いて達成されるが、湿式エッチングも同様に使
用することができる。バイア300が窒化物層110に
達した時に、または第1のポリシリコン層140に達し
た時に、エッチングを停止させることができる。勿論、
これは、使用する限定用マスクの問題である。FIG. 3 shows the wafer 100 after the via 300 has been etched. In a preferred embodiment, this etching is accomplished using reactive ion etching, but wet etching can be used as well. Etching can be stopped when via 300 reaches nitride layer 110 or when first polysilicon layer 140 is reached. Of course,
This is a problem with the limiting mask used.
【0010】図4において、第2のポリシリコン層40
0をウェーハ上に堆積させ、バイア300を充填する。
次いで、好ましい実施の形態ではこの第2のポリシリコ
ン層400を化学・機械研磨し、平坦な表面を形成す
る。好ましい実施の形態では、残される第2のポリシリ
コン層400は、図5に示すようにバイア300内に見
出されるものだけである。代替実施の形態では若干のポ
リシリコン層400が残されるが、これは材料の純度、
従って以下に説明するプロセスステップによって製造さ
れるMEMS鏡の機械的平坦性及び頑健性との妥協であ
る。Referring to FIG. 4, a second polysilicon layer 40 is formed.
0 is deposited on the wafer and the via 300 is filled.
Next, in a preferred embodiment, the second polysilicon layer 400 is chemically and mechanically polished to form a flat surface. In the preferred embodiment, the only remaining second polysilicon layer 400 is that found in via 300 as shown in FIG. An alternative embodiment leaves some polysilicon layer 400, which is due to the material purity,
Therefore, it is a compromise between the mechanical flatness and robustness of the MEMS mirror manufactured by the process steps described below.
【0011】図5において、単結晶シリコン(SCS)
の第2のウェーハ500が、窒化シリコン層、酸化シリ
コン層、第1及び第2のポリシリコン層400上に、従
って処理済のウェーハ100に融着される。結合された
ウェーハは、BESOI(結合され、エッチバックされ
た絶縁体上シリコン)ウェーハにおける場合と殆ど同様
にエッチバックされ、適当なデバイス厚まで研磨されて
薄くされる(好ましくは、CMPによる)。BESOI
は当分野においては公知の技術である。例えば、本明細
書に参照されている1991年1月のJournal of the Elect
rochemical Society, Vol. 138, No. 1に所載のW.P. M
aszaraの論文“Silicon-On-Insulator by Wafer Bondin
g: A Review”を参照されたい。ウェーハ100とウェ
ーハ500とのこの融着により、好ましい実施の形態で
は、図5に示すようにSCS、ポリシリコン層、酸化シ
リコン層、及びSCSからなるサンドウィッチが形成さ
れる。しかしながら、2つのSCS層の間にサンドウィ
ッチされる中間層の順序、数、及び型は、他の実施の形
態では変化させることができ、これらは全て本発明の範
囲内に包含されることを理解されたい。In FIG. 5, single crystal silicon (SCS)
Is fused onto the silicon nitride layer, the silicon oxide layer, the first and second polysilicon layers 400, and thus to the processed wafer 100. The bonded wafer is etched back, much as in a BESOI (bonded and etched back silicon on insulator) wafer, and polished to a suitable device thickness and thinned (preferably by CMP). BESOI
Is a technique known in the art. For example, the Journal of the Elect of January 1991 referred to herein.
WPM from rochemical Society , Vol. 138, No. 1
aszara's dissertation “Silicon-On-Insulator by Wafer Bondin
g: A Review ". Due to this fusion of wafer 100 and wafer 500, in a preferred embodiment, a sandwich of SCS, polysilicon layer, silicon oxide layer, and SCS is formed as shown in FIG. However, the order, number, and type of intermediate layers sandwiched between the two SCS layers can be varied in other embodiments, all of which are within the scope of the present invention. Please understand that.
【0012】例えば、代替実施の形態では、第2のウェ
ーハ500は、その表面上に酸化シリコン及びポリシリ
コンの種々の層を有することができ、この表面がウェー
ハ100に結合される。第2のウェーハ500が結合さ
れるウェーハ100の表面は、上述したようにポリシリ
コン及び酸化または窒化シリコン等のそれ自体の層を有
している。従って、これも多層サンドウィッチになって
いる。一方のウェーハ上に若干の層を設け、第2のウェ
ーハ上に若干の層を設けることは、中間層として実現す
るよりも本質的に平面度が高く、またそのトップ層とし
て単結晶シリコンが得られる結果として、設計の柔軟性
が大きくなる。このより大きい平面度によって、遂行さ
れるプロセスをより簡易化することができる。For example, in an alternative embodiment, the second wafer 500 can have various layers of silicon oxide and polysilicon on its surface, which is bonded to the wafer 100. The surface of the wafer 100 to which the second wafer 500 is bonded has its own layers, such as polysilicon and oxide or silicon nitride, as described above. Therefore, this is also a multilayer sandwich. Providing a few layers on one wafer and a few layers on a second wafer is inherently higher in flatness than being realized as an intermediate layer, and monocrystalline silicon is obtained as the top layer. The result is greater design flexibility. This greater flatness can further simplify the process performed.
【0013】処理済のウェーハ100に第2のウェーハ
500を結合すると、トップの単結晶シリコン層の下に
ポリシリコン及び絶縁体が埋没したカスタムウェーハを
構築することができる。これは、単結晶層の位置決めを
可能にしながら、しかも例えばマイクロヒンジ及びスラ
イダからなる表面マイクロ機械構造の形成を可能にする
という望ましい結果を達成する。更に、単結晶が最上部
にあるから、CMOSプロセスの統合はより直接的であ
る。[0013] When the second wafer 500 is bonded to the processed wafer 100, a custom wafer can be constructed with polysilicon and insulators buried under the top single crystal silicon layer. This achieves the desired result while allowing the positioning of the single crystal layer, but also allowing the formation of a surface micromechanical structure consisting of, for example, a micro hinge and a slider. Furthermore, integration of the CMOS process is more straightforward because the single crystal is on top.
【0014】中間層を間に挟んでウェーハ100及び5
00のような2つのウェーハを結合する方法は、当分野
に数多く存在している。好ましいアプローチは、シリコ
ン直接結合としても知られているシリコン融着である。
この型の結合は、当分野においては公知である。Wafers 100 and 5 with an intermediate layer interposed
There are many methods in the art for combining two wafers, such as 00. A preferred approach is silicon fusion, also known as direct silicon bonding.
This type of linkage is known in the art.
【0015】絶縁体上に単結晶シリコンを得るために、
いろいろなアプローチが使用されている。例えば、BE
SOI(結合され、エッチバックされた絶縁体上シリコ
ン)では、2つのウェーハが熱的に結合され、エッチン
グが遂行されて背面が除去され、所望の厚みのシリコン
デバイス層が形成される。その後の処理により、このポ
リシリコンのウェーハ上にCMOS層が形成されるが、
それによってポリシリコンが埋没する。本発明は、この
制限を打破し、CMOS層のトップ上にポリシリコン層
を設けることを企図している。In order to obtain single crystal silicon on an insulator,
Various approaches have been used. For example, BE
In SOI (bonded and etched back silicon on insulator), the two wafers are thermally bonded and etched to remove the backside, forming a silicon device layer of the desired thickness. Subsequent processing forms a CMOS layer on this polysilicon wafer,
Thereby, the polysilicon is buried. The present invention contemplates breaking this limitation and providing a polysilicon layer on top of the CMOS layer.
【0016】本発明が解決しようとしているMEMSと
CMOS(回路)プロセスとの統合には、1つの問題が
付随する。その問題とは、CMOSプロセスを単結晶シ
リコン上に構築する必要があること、またCMOSプロ
セスが如何なるMEMS処理からも汚染されてはならな
いことである。最初に標準表面マイクロ加工プロセスを
使用する第1のアプローチではSCS表面はポリシリコ
ンによってカバーされているから、CMOS層を構築す
るためには、MEMS処理の終わりに“窓”を開いてS
CSまで到達させる必要がある。これは、MEMSデバ
イスがともかくも十分にパッシベート(保護)されてい
ることをも必要とする。代替として、先ずCMOS層を
構築し、次いでMEMS処理を行うことができる。これ
は、MEMS処理によってCMOS性能が損なわれない
場合に限って遂行されるが、典型的なCMOSデバイス
熱予算制約が与えられている場合には達成困難である。
従って“MEMSが先”か、“CMOSが先”かを選択
しなければならないが、両アプローチ共問題を有してい
る。本発明は、全てのパターン化されたMEMSデバイ
ス層のトップ上に単結晶シリコンを設け、必然的にME
MSデバイス層をカバーするという例である。その結
果、付加的なパッシベーションは不要になり、典型的な
好ましい実施の形態のMEMSデバイスを完成させるた
めには、それの上にさらなるポリシリコンまたは金属C
MOSステップを実行する必要があるだけである。勿
論、1つのステップは、それに後続する如何なるCMO
Sデバイス処理とも両立可能である。CMOSデバイス
処理に引き継がれ、それによって電気回路とMEMSデ
バイスとの望ましい統合を達成するこの能力は、本発明
の重要な貢献である。One problem is associated with the integration of MEMS and CMOS (circuit) processes that the present invention seeks to solve. The problem is that the CMOS process must be built on single crystal silicon, and that the CMOS process must not be contaminated from any MEMS processing. In the first approach, which first uses a standard surface micromachining process, the SCS surface is covered by polysilicon, so to build the CMOS layer, open a "window" at the end of the MEMS process and
It is necessary to reach CS. This also requires that the MEMS device is somehow well passivated. Alternatively, the CMOS layer can be built first, followed by MEMS processing. This is accomplished only if the MEMS process does not compromise CMOS performance, but is difficult to achieve given typical CMOS device thermal budget constraints.
Therefore, one must choose between "MEMS first" and "CMOS first", but both approaches have problems. The present invention provides single crystal silicon on top of all patterned MEMS device layers,
This is an example of covering the MS device layer. As a result, no additional passivation is required and additional polysilicon or metal C on top of it to complete the typical preferred embodiment MEMS device.
It is only necessary to perform a MOS step. Of course, one step is any CMO that follows
Compatible with S device processing. This ability to be taken over by CMOS device processing, thereby achieving the desired integration of electrical circuits and MEMS devices, is an important contribution of the present invention.
【0017】上述した最初の2つのウェーハに、付加的
な単結晶ウェーハを結合して多重単結晶層を形成させ、
それによって設計の柔軟性を更に向上させることができ
ない理由は存在しない。このような付加的なウェーハ結
合は、本発明では明らかに予測されることである。多重
単結晶シリコン層はパターン化することができ、これら
のSCS層の間に幾つもの他の半導体層(これらの層も
パターン化されている)を有している。“半導体層”と
は、一般的な概念として、半導体処理に典型的に使用さ
れている例えば、金属及びシリサイドのような導体、酸
化物及び窒化物のような絶縁体を含む材料からなること
を意味しており、半導電特性を有する材料だけに限定さ
れるものではない。実際に、処理がより困難である場
合、ポリシリコンを全く含まず、全体が多重パターン化
単結晶シリコンウェーハをスタックして作られた構造を
構築することが可能である。これは、ポリシリコンを用
いて種々のMEMS構造を構築する場合に伴う材料の信
頼性の問題の全てを潜在的に排除する。多重単結晶シリ
コン層は、それらが、回路を必要としている場所に密着
させて回路を支持し、垂直対水平集積によって長い配線
経路の問題を回避できるようにすることからも望まし
い。The first two wafers described above are combined with an additional single crystal wafer to form a multiple single crystal layer,
There is no reason why the design flexibility cannot be further improved. Such additional wafer bonding is clearly anticipated in the present invention. The multiple single crystal silicon layers can be patterned and have several other semiconductor layers (these layers are also patterned) between these SCS layers. The term “semiconductor layer” generally refers to a material typically used in semiconductor processing, including, for example, metals and conductors such as silicides, and insulators such as oxides and nitrides. This means that the material is not limited to a material having semiconductive properties. In fact, if processing is more difficult, it is possible to build a structure that is entirely made of stacked multi-patterned single crystal silicon wafers without any polysilicon. This potentially eliminates all of the material reliability issues associated with building various MEMS structures using polysilicon. Multiple single-crystal silicon layers are also desirable because they allow the circuit to be in close contact with where it is needed to support the circuit and avoid the problem of long wiring paths by vertical versus horizontal integration.
【0018】図6において、単結晶シリコン層500か
ら離散した形状への、または副部分へのパターン化が遂
行される。これは、結合された単結晶シリコン層500
内までバイア600をRIEエッチングすることによっ
て達成される。次いで、酸化物が堆積され、フィールド
酸化物610が成長される。このステップにより、バイ
ア600も酸化物で充填される。In FIG. 6, patterning of the single crystal silicon layer 500 into discrete shapes or sub-portions is performed. This is because the combined single crystal silicon layer 500
This is achieved by RIE etching the via 600 down. The oxide is then deposited and the field oxide 610 is grown. This step also fills via 600 with oxide.
【0019】図7において、第3のレベルのポリシリコ
ン層700を堆積させ、パターン化する。代替実施の形
態では、代わりに金属700を設けることができる。何
れの型の材料の場合も、パターン化された形状は図7に
700で示されているようにされる。Referring to FIG. 7, a third level polysilicon layer 700 is deposited and patterned. In an alternative embodiment, metal 700 can be provided instead. For either type of material, the patterned shape is as shown at 700 in FIG.
【0020】図8において酸化物エッチングが遂行さ
れ、残されていた酸化物層120、200、及び610
が本質的に除去される。これにより、図8に示すよう
に、マイクロ機械デバイス(例示形態を示す)が遊離さ
れる。静止ヒンジ800は、ポリシリコン400及び単
結晶シリコン500からなる。ピボットヒンジ810及
び820は、第1のポリシリコン140、SCS50
0、及び第3のレベルのポリシリコン/リフトオフ金属
700からなる。鏡板830は単結晶シリコン500か
らなり、その反射品質を高めるためにその表面に付着さ
せた金または白金のような金属の薄い層を有することも
できる。最後に、スライダ840は、第2のポリシリコ
ン400及び単結晶シリコン500からなる。当分野に
精通していれば、他の配列も可能であることは明白であ
ろう。In FIG. 8, an oxide etch has been performed and the remaining oxide layers 120, 200 and 610 have been etched.
Is essentially eliminated. This releases the micromechanical device (shown in exemplary form), as shown in FIG. The stationary hinge 800 is made of polysilicon 400 and single crystal silicon 500. The pivot hinges 810 and 820 are connected to the first polysilicon 140, SCS50.
0 and third level polysilicon / lift-off metal 700. The head plate 830 is made of single crystal silicon 500 and may have a thin layer of a metal such as gold or platinum attached to its surface to enhance its reflection quality. Finally, the slider 840 is composed of the second polysilicon 400 and the single crystal silicon 500. It will be apparent to one skilled in the art that other arrangements are possible.
【0021】図9は、図8に断面で示したマイクロ機械
デバイスの例の斜視図である。図には、静止ヒンジ80
0、ピボットヒンジ810及び820、並びに鏡板83
0が示されている。好ましい1つの実施の形態では、鏡
板830の反射特性を高めるために薄い金属層900が
付着されている。FIG. 9 is a perspective view of an example of the micromechanical device shown in cross section in FIG. In the figure, a stationary hinge 80 is shown.
0, pivot hinges 810 and 820, and end plate 83
0 is shown. In one preferred embodiment, a thin metal layer 900 is applied to enhance the reflective properties of the head 830.
【0022】最後に図10は、これも図8に断面で示し
たマイクロ機械デバイスの例の斜視図である。図には、
第2のポリシリコン400及び単結晶シリコン500か
らなるピン1000が示されている。また、第1のポリ
シリコン140からなるスライダ1001も示されてい
る。矢印1002は、スライダ1001の走行方向を示
している。勿論、MEMSの分野に精通していれば、図
示したステープルヒンジ及びスライダは、上述した方法
を使用して実現することができる他の多くのMEMS構
造の2つの例に過ぎないことが理解されよう。以上のよ
うに、光MEM鏡を製造する方法例が提供されている。Finally, FIG. 10 is a perspective view of an example of a micromechanical device, also shown in cross section in FIG. In the figure,
A pin 1000 made of second polysilicon 400 and single crystal silicon 500 is shown. Also, a slider 1001 made of the first polysilicon 140 is shown. An arrow 1002 indicates the traveling direction of the slider 1001. Of course, those familiar with the field of MEMS will appreciate that the staple hinges and sliders shown are only two examples of many other MEMS structures that can be implemented using the methods described above. . As described above, an example of a method for manufacturing an optical MEM mirror has been provided.
【図1】第1のレベルのポリシリコンを堆積させた半導
体ウェーハの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor wafer having a first level of polysilicon deposited thereon.
【図2】付加的な酸化物層を得るために、さらなる処理
を行った後の図1の半導体ウェーハの断面図である。2 is a cross-sectional view of the semiconductor wafer of FIG. 1 after further processing to obtain an additional oxide layer.
【図3】図2に示す半導体ウェーハに、バイア開口を設
けるためにさらなる処理を行った後の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view after further processing has been performed on the semiconductor wafer shown in FIG. 2 to provide via openings.
【図4】図3に示す半導体ウェーハに、第2のレベルの
ポリシリコン層を設けるためにさらなる処理を行った後
の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor wafer shown in FIG. 3 after further processing to provide a second level polysilicon layer.
【図5】図4に示す半導体ウェーハに、結合された第2
のウェーハを設けるためにさらなる処理を行った後の断
面図である。FIG. 5 shows a second semiconductor wafer bonded to the semiconductor wafer shown in FIG. 4;
FIG. 11 is a cross-sectional view after performing further processing to provide the wafer of FIG.
【図6】図5に示す半導体ウェーハに、トポグラフィの
エッチングを遂行し、酸化物を更に堆積させるためにさ
らなる処理を行った後の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the semiconductor wafer shown in FIG. 5 after a topographic etch has been performed and further processing has been performed to further deposit oxide.
【図7】図6に示す半導体ウェーハに、第3のレベルの
ポリシリコン層を設けるためにさらなる処理を行った後
の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the semiconductor wafer shown in FIG. 6 after further processing to provide a third level polysilicon layer.
【図8】図7に示す半導体ウェーハに、酸化物解放エッ
チングを遂行するためにさらなる処理を行った後の断面
図である。8 is a cross-sectional view of the semiconductor wafer shown in FIG. 7 after further processing to perform oxide release etching.
【図9】図8に断面図で示すデバイスの斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of the device shown in cross section in FIG.
【図10】図8に断面図で示すデバイスの概要斜視図で
ある。FIG. 10 is a schematic perspective view of the device shown in cross section in FIG.
100 第1の層 110 窒化シリコン層 120 酸化シリコン層 130 凹み 140 第1のポリシリコン層 142、144 ヒンジ板 146 スライダ 200 第2の酸化物層 300 バイア 400 第2のポリシリコン層 500 第2のウェーハ 600 バイア 610 フィールド酸化物 700 第3のポリシリコン層(または、金属層) 800 静止ヒンジ 810、820 ピボットヒンジ 830 鏡板 840 スライダ 900 金属層 1000 ピン 1001 スライダ 1002 スライダの走行方向 REFERENCE SIGNS LIST 100 first layer 110 silicon nitride layer 120 silicon oxide layer 130 recess 140 first polysilicon layer 142, 144 hinge plate 146 slider 200 second oxide layer 300 via 400 second polysilicon layer 500 second wafer 600 Via 610 Field oxide 700 Third polysilicon layer (or metal layer) 800 Static hinge 810, 820 Pivot hinge 830 End plate 840 Slider 900 Metal layer 1000 Pin 1001 Slider 1002 Slider running direction
Claims (8)
つの面の少なくとも一方の上に少なくとも1つのパター
ン化されて且つ平面化された半導体層を設けるステップ
と、 単結晶シリコンの第2のウェーハを、前記第1のウェー
ハ上の前記半導体層に結合させるステップと、 を含むことを特徴とする方法。1. A method of manufacturing a micro device, comprising: processing a first wafer having two faces;
Providing at least one patterned and planarized semiconductor layer on at least one of the two surfaces; bonding a second wafer of single crystal silicon to the semiconductor layer on the first wafer A method comprising the steps of:
厚みを得るステップを更に含むことを特徴とする請求項
1に記載の方法。2. The method of claim 1, further comprising the step of thinning said second wafer to obtain a suitable thickness.
磨を使用して達成されることを特徴とする請求項2に記
載の方法。3. The method of claim 2, wherein said thinning is accomplished using chemical mechanical polishing.
理し、少なくとも1つの付加的な半導体層を設けるステ
ップを更に含むことを特徴とする請求項3に記載の方
法。4. The method of claim 3, further comprising treating an exposed surface of the second wafer to provide at least one additional semiconductor layer.
の面の少なくとも一方の上に少なくとも1つの第1ウェ
ーハパターン化半導体層を設けるステップと、 2つの面を有する単結晶シリコンの第2のウェーハを処
理し、これらの2つの面の少なくとも一方の上に少なく
とも1つの第2ウェーハパターン化半導体層を設けるス
テップと、 前記単結晶シリコンの第2のウェーハの半導体面を、前
記第1のウェーハの半導体層上に結合するステップと、 適当なデバイス厚まで前記第2のウェーハを薄くするス
テップと 前記薄くした第2のウェーハをパターン化するステップ
と、を含むことを特徴とする方法。5. A method of manufacturing a micro device, comprising: processing a first wafer having two surfaces and providing at least one first wafer patterned semiconductor layer on at least one of the two surfaces. Processing a second wafer of single crystal silicon having two surfaces and providing at least one second wafer patterned semiconductor layer on at least one of these two surfaces; Bonding a semiconductor surface of a second wafer onto a semiconductor layer of the first wafer; thinning the second wafer to a suitable device thickness; and patterning the thinned second wafer. And a step.
理し、少なくとも1つの付加的な半導体層を設けるステ
ップを更に含むことを特徴とする請求項5に記載の方
法。6. The method of claim 5, further comprising treating an exposed surface of the second wafer to provide at least one additional semiconductor layer.
化物遊離エッチングを遂行するステップを更に含むこと
を特徴とする請求項6に記載の方法。7. The method of claim 6, further comprising performing an oxide liberation etch to liberate the MEM device.
の面の少なくとも一方の上に少なくとも1つの第1ウェ
ーハパターン化半導体層を設けるステップと、2つの面
を有する単結晶シリコンの第2のウェーハを処理し、こ
れらの2つの面の少なくとも一方の上に少なくとも1つ
の第2ウェーハパターン化半導体層を設けるステップ
と、 前記単結晶シリコンの第2のウェーハの半導体面を、前
記第1のウェーハの半導体層上に結合するステップと、 適当なデバイス厚まで前記第2のウェーハを薄くするス
テップと前記薄くした第2のウェーハをパターン化する
ステップと、 単結晶シリコンの第3のウェーハを、前記パターン化さ
れ且つ薄くされた第2のウェーハに結合するステップ
と、を含むことを特徴とする方法。8. A method of manufacturing a microdevice, comprising: processing a first wafer having two surfaces and providing at least one first wafer patterned semiconductor layer on at least one of the two surfaces. Treating a second wafer of single-crystal silicon having two faces and providing at least one second wafer-patterned semiconductor layer on at least one of these two faces; Bonding a semiconductor surface of a second wafer onto a semiconductor layer of the first wafer; thinning the second wafer to a suitable device thickness; and patterning the thinned second wafer. Bonding a third wafer of single crystal silicon to the patterned and thinned second wafer; Wherein the containing.
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2001
- 2001-11-13 JP JP2001346897A patent/JP2002264095A/en not_active Abandoned
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