JPH03130655A - ウェーファ構造体中の窒化ボロン膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は小型装置、特に膜を含む積層構造体に関するも
のである。

［従来の技術］ 種々の機械的機能が能率よく発揮されるためには、装置
を小型化することが推奨されている。

か−る小型装置は、例えばに、Ｅ、Ｐｅｔｅｒｓｅｎが
、１９８２年５月”機械的作用物質としてのシリコン”
（Ｓｊｌｉｃｏｎ　ａｓ　ａ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　
Ｍａｔｅｒｉａｌ）なるタイトルで　Ｐｒｏｃ、　ＩＥ
ＥＥ誌７０巻４２０〜４５７真に記載したような集積電
気回路の製作技術を利用して製作できる。この要素装置
が適用される分野にはガスクロマトグラフィー分野があ
り、クロマトグラフィー用管、注入器、弁および検出器
が主としてシリコンウェーファ積層物からなる装置に組
み込まれる。前記論文ではガスの流れる装置内の管中に
置いたシリコン膜で薄いフィルムヒーターが支えられた
構造の加熱ワイヤー型検出器が紹介されている。これら
装置に用いる膜は剛性が強く、少なくとも若干柔軟性を
持ち、厳しい条件で使用する場合には熱安定性がよくな
ければならない。

別の論文ではソレノイド弁の紹介がある。か＼る系の改
良弁としては、Ｍ、Ｊ、ＺｄｅｂｌｉｃｋおよびＪ、Ｂ
。

Ａｎｇｅｌｌが、１９８７年”超小型電気式流体用弁”
（Ａ　Ｍｉｃｒｏｍｉｎｉａｔｕｒｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ−ｔｏ　ＦｌｕｉｄｉｃＶａｌｖｅ）なるタイトルで
Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ誌８７巻８２７〜８２９頁に記
載している。この弁は液体を封入した密閉された空洞を
利用している。空洞部の一側面が柔軟性のある膜で作ら
れていて、空気式ノズルを圧縮できる。液体が加熱され
て圧力が増加し、膜がノズルを押して弁が閉じる。

Ｐ　ｅｔｅｒｓｏｎの論文には窒化シリコンがマスク用
？ｌ質として紹介されている。また、Ｈ，Ｇｕｃｋｅｌ
＋　ｏ。

Ｋ、ＳｈｏｗｅｒＳ、Ｄ、Ｗ、ＢｕｒｎｓおよびＣ，Ｒ
，Ｒｕｔｉｇｌｉａｎｏが、１９８６年６月”歪みを補
償した低圧の化学的蒸気沈着法（ＬＰＧＶＤ）による窒
化シリコン膜の沈着技術およびその性質”なるタイトル
でＩＥＥＥ誌に固体感知器（Ｓｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　
５ｅｎｓｏｒｓ）の技術概説集（ダイジェスト）２〜５
頁の中で窒化シリコンを歪検出器として利用すること紹
介している。窒化シリコンのもつ問題点は熱膨張係数が
シリコンの約半分で歪力による破壊をうけ易いことであ
る。

化学的蒸気沈着法（ＣＶＤ）で沈着形成した窒化ボロン
をシリコンをエツチングする際のマスクとして用い、構
成成分として利用できることをり、Ｍａｙｄａｎ、　　
Ｇ、八、Ｃｏｑｕｉｎ、　　Ｈ，Ｊ、Ｌｅｖｉｎｓｔｅ
ｉｎ、　　Ａ、Ｋ。

５ｉｎｈａおよびり３Ｎ、に、Ｗａｎが、１９７９年”
Ｘ線リソグラフィーに使用する窒化ボロンマスクの構造
”なるタイトルで真空科学技術誌（Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ
。

Ｔｅｃｈｎｏｌ　）　１６巻６号１９５９頁に記載して
いる。沈着性窒化ボロンは一般にＢＮの分子組成である
。化学的過程で作られるので、水素を含んでいる。水素
化ＢＮは時間と温度のために経過と共に歪力が変化し破
壊し易くなる。

上記したような装置を製作する場合、特に小型化に進む
場合には、常により高い精度を保つことが目標を達成し
たことになる。流体を流す装置の場合には、円滑に角を
とった流路にすることが流れの抵抗を最小化するのに重
要であり、流路の断面全体にわたって、より精度のよい
調節をすることができる。しかしながら、エツチングを
マスクする慣用のマスク剤は異方性エツチングをおこな
った場合希望する形にならず、エツチングによって作ら
れた流路に不均一な面を生ずる傾向がある。

例えば、二酸化シリコンあるいは窒化ボロンをマスクと
して使用して＜ｉｏｏ＞面のシリコンウェーファをエツ
チングすると＜１１０＞およびく３１０〉面から別の方
向に傾いた面を持ってエツチングされ、上向きの角が現
れ、またそれと直角に交わる鋭い下向きの角ができる０
文献には、円滑な流路が記載しであるが、実際にはエツ
チングで作った流路や空洞は円滑なものではない。クロ
マトグラフ装置を操作した場合、下向きの鋭い角がある
と、角（富み）により滞る流れのためピークに歪みが生
ずる。

［発明が解決しようとする課Ｎ］ それゆえ本発明の目的は、小型装置で使用する積層構造
体を改良し、改良されたマスク層を持つ積層構造体を提
供し、積層構造体用に新規な膜物質を適用し、ガス流動
検出器、ガス用弁を含む小型の機械的装置を改良するこ
と、およびウェーノア上に新規な膜物質を形成する新し
い製造法を提供することにある。

本発明の今一つの目的はシリコンウェーノア上にマスク
を形成する新規な製造法を提供して、それによって改良
されたマスクを作り、成る種のエツチング剤に適したマ
スキングをするのに役立つ、ボロンを拡散して作った改
良された拡散層を提供し、シリコン表面に円滑に角をと
った流路を形成するのに役立つ異方性エツチングがおこ
なわれる製造法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 上記した、そして更にその他の目的は、ウェファ−メン
バーとそれと接着した膜とから構成された積層構造体を
用いて達成される。そしてその膜は実質上水素を含まな
い、８３Ｎの公称分子組成をもつ窒化ボロンよりなる。

好ましくはその積層構造体は機械装置の機械的機能を能
率的にするための部品を構成する。本発明の一態様では
、この積層構造体は少なくとも二枚のウェーファメンバ
ーを持ち、それらウェーファメンバーは積層されその間
に空洞をつ（る。そして窒化ボロン膜はその空洞にまで
及んでいて積層構造体の要素をなしている。このウェー
ファメンバーは一枚のシリコン結晶板で作られ、このシ
リコン結晶板に二酸化シリコンを接着媒体として沈着し
て窒化ボロン膜とウェーファメンバーとを接着すること
がより好ましい。これと同時に窒化ボロン膜は、ウェー
ファメンバーのエツチングをマスクするウェーファメン
バー上のマスク層となっている。

本発明の目的は更に、低圧の化学的蒸気沈着法によって
水素化された窒化シリコン膜をウェーファメンバー上に
沈着して、水素および酸素のない環境下でこの窒化ボロ
ンフィルムを充分高温に充分の時間加熱して、実質的に
水素を含まない公称分子組成がＢｔＮである窒化ボロン
に変質することによってウェーファメンバー上に窒化シ
リコン膜を形成する製造法によって達成される。

本発明の今一つの様相として、さきに述べたおよびその
他の目的が、シリコンウェーファメンバーの＜１００＞
面の指定した領域にボロンを拡散し、その指定した領域
をボロン拡散層が抵抗性を持っている指定のエツチング
剤で処理することにより、ウェーファメンバー上に平滑
な壁をもつ段を形成する製造法によって達成される。こ
れによりエツチングされなかったボロン拡散層はウェー
ファメンバー上にエツチングされたシリコンに隣接して
、実質上＜１００＞面に垂直な、平滑な壁を持った段を
形成する。この平滑な壁が、円滑に角のとれた縁取りを
持ち、流体が流れる流路の側面を形成する。

［実施例］ 以下に本発明を具体的引例を用いて説明するが、本発明
の精神と、請求項に記載した範囲の種々の変更や、修正
は等業者が容易に類推し得るところであり、それ数本発
明は請求項に記載した範囲以外に制限されないことは云
うまでもない。

（実施例−１） 第１図には、膜（１２）がウェーファメンバー（工４）
上に形成された簡単な場合について、小型化された積層
構造体（１０）の一部を示した。

この膜は、好ましくはシリコン単結晶のウェーファメン
バー上に形成される。また、膜とウェーファとの間に中
間層（１６）が設けられてもよい。

この中間層は、二酸化シリコン、あるいは以下に示す如
く、膜物質を変質した物質である。

本発明に従って、膜は８３Ｎの公称分子組成をもつボロ
ン含量の多い実質的に水素を含まない窒化ボロンから形
成される。この膜は好ましくは低圧の化学的蒸気沈着法
によってウェーノア上に水素化された窒化シリコン膜を
沈着することよりなる製造法によって作られる。この膜
はＢＮＨ，の公称分子組成である。この膜は、水素およ
び酸素のない環境下でこの窒化ボロンフィルムを充分高
温に充分の時間加熱して、窒化ボロンフィルムを実質的
に水素を含まない公称分子組成がＢ、Ｈの一般的には、
ＢＮとＢ３Ｎとの間の組成の窒化ボロンに変質される。

処理に適した温度はおおよそ１０５０〜１１５０℃であ
り、処理時間は約１時間以上から例えば約１２時間であ
る。より好ましい条件は窒素気流中、あるいは真空下に
、１１００℃１４時間の処理が望ましい。得られた膜は
、適用の目的に応じ厚みは１と１５μ清の間の値である
。

最初に形成される水素化窒化ボロンフィルムは慣用のＢ
Ｎ型窒化ボロンの低圧の化学的蒸気沈着法（ＬＰＧＶＤ
　）によって沈着される。この沈着は（慣用のエツチン
グの場合と同様に）予め洗浄されたシリコンウェーノア
上に、窒素ガスをキャリヤーガスとして、５モルのアン
モニアと１モルのジボラン（Ｄｉｂｏｒａｎｅ）を含む
ガスを３４０℃で１０ないし２５時間反応して希望する
厚みになるように行われる。

窒化ボロン膜をシリコンに適用するのが特に有益である
、なぜなら機械的装置を製作する場合に支持体としてシ
リコンが普通よく使用されるからである。また、本発明
のボロンを多く含む窒化物は、熱膨張がシリコンに非常
によく適合しているので、温度が変動する条件で使用し
て、接合が剥がれない。

シリコン上に直接変質窒化ボロン膜を形成するとその工
程が一般にシリコンにボロンをドープした明確な中間層
（１６）を作ることになる。この場合ボーンの濃度は約
１０２１〜１０２２原子数／ｄである。この中間層は厚
さ０．１〜５０μｍで膜と非常によく接着する。

この変質窒化ボロン（Ｄｅｐｌｅｔｅｄ　ｂｏｒｏｎ　
ｎ１ｔｒｉｄｅ）中間層を使いたくなければ窒化ボロン
膜（１２）とシリコンウェーファメンバー（１４）の間
に二酸化シリコン膜を中間層（１６）として沈着形成す
るとよい、約１μ−の厚みのフィルムでボロンに対する
拡散防止に充分役立つ。この二酸化シリコン膜は最初に
形成される窒化ボロンの沈着に先立って形成する。この
酸化皮膜は通常の方法で、例えば、シリコンの表面を洗
浄し、空気あるいは酸素中でウェーファを１１００″Ｃ
で２時間加熱すればできる。ついで、上に述べた方法で
最初に形成される窒化ボロン層を沈着する。窒化ボロン
は酸化物とよく接着する。

（実施例−２） 本発明の一態様として、ウェーファと、ボロンに富む水
素を除去した窒化ボロンとの積層構造体は機械的機能を
能率よく発揮させる為の装置の部品として利用される。

この場合、構造体は少なくとも二枚のウェーファメンバ
ーを用いて、その間に空洞をつくる。そして窒化ボロン
膜はその空洞にまで及んでいて積層構造体の要素をなし
ている。

このウェーファメンバーは好ましくはシリコンで、いま
一つはシリコンでもよく、石英でもあるいはパイレック
ス（ＴＭ）のような高石英ガラスであってもよい。この
部品は動かない物でも、可動部分をもっていてもよく、
特に膜は、曲げあるいはその他の動きをする、動く部分
に用いられる。

本発明の動かない部分として利用する場合の一つの好ま
しい具体例として、ガスの熱伝導を測定する検出器があ
る。第２図には、Ｐｅｔｅｒｓｅｎの論文にある一般的
な型のガスの熱伝導検出器に使用する加熱ワイヤー型（
１８）を示した。検出器の空洞（２０）にはガス導入部
（２２）と吐出部（２４）がある。この空洞は相隣るウ
ェーファ（３０，３２）をエツチングして作った向かい
合ったくぼみで形成する。ガスの流れは矢印（３４゜３
６）で示した。通常、白金の薄膜あるいは類似の物質で
作る加熱用電気抵抗線（３８）を、水素を含有しないＢ
３Ｎ窒化ボロン製の例えば２〜３μｍの厚さの架橋（４
０）、上の曲がりくねった路に敷設する。この架橋が（
ぼみ（２６）と（２８）とを分離している。電流と電圧
を測定するための電気的接合部（４２，４４）を部品と
して敷設する。ガス流の熱伝導率に変化があると、薄膜
抵抗の抵抗変化として捉えられホイーストン（Ｗｈｅａ
ｔｓｔｏｎｅ）橋のような電圧測定で測定される。

（実施例−３） 可動製膜の応用を示す今一つ別の具体例としての膜を含
んだ機械的装置は流体弁である。第３図にこの弁（４６
）の−例を示す。積層構造体（５０）の中央層のウェー
ファ（４日）には底の層のウェーファ（５４）で閉じ込
めた第１の空洞（５２）がある。上部ウェーファ（５６
）には第１の空洞（５２）に隣接した第２の空洞（５８
）がある。水素を含まないＢ３Ｎ組成の膜（６０）が第
１と第２の空洞を分離する形で積層構造体（５０）の中
に敷設されている。変質（Ｄｅｐ　ｌｅ　Ｌｅｄ）窒化
ボロンあるいは二酸化シリコン製の今一つの層（６２）
があり、ウェーファ（４８）に窒化ボロンを接合するた
めに用いられている。弁を作動するためのアルミニウム
あるいは類似物質製の空気的加熱要素帯（６４）を底の
層のウェーファ（５４）上の空洞（５２）の部分に設け
る。そして、全装置を制御するための集積電気回路、と
じて組み込んである制御系（７０）で制御する電源（６
８）と、導線（６６）によって結合されている。上部空
洞（５８）は、上部のウェーファ（５６）から膜（６０
）に近接しているが少し離れている位置（７８）の表面
まで、突出している部分（７６）によって導入部（７２
）と流出部（７４）とに分離されている。ウェーファ（
５６）をエツチングして作った導入路（８０）は導入部
空洞へ、流出路（８２）は流出部空洞へ通じている。こ
の弁はまた、液体用にも利用できるであろう。

下部の空洞（５２）にはＺｄｂｅｌ　ｉｃｋ等が用いた
液体の塩化メチルのような媒体が充填しである。この液
は要素（６４）で加熱すると、好ましくは一部蒸発して
著しく膨張する。液体が膨張すると、膜（６０）を上部
空洞の方へ、点線（８４）で示すように広げ突出（７６
）の（７８）部で表面に接して、導入部（７４）を流出
部（７２）から遮断することになる。かくして膜が広が
らずに緩和している状態では、ガスは通路を流れ、加熱
要素に電流が流れると膜が広がってガス流を遮断するよ
うに働く。

（実施例−４） 本発明の積層構造体（８６）の更に別の様相は、第４図
に示されるようにウェーファメンバーにくぼみ（９２）
をエツチングによって作るときウェーファメンバー（９
０）の上のマスク（８８）として窒化ボロン膜を作る。

このための膜は比較的薄く、例えば１μｍでよい。シリ
カ層（９４）があっても、中間層としてボロンの拡散膜
（９４）があってもよいがシリカ遮蔽層があるので最小
限（０，５μ＋ｓ）作ればよい。次に膜が沈着され、変
質され、通常は例えばホトレジストでマスクされる。

この膜を、シリコンウェーファを侵さない例えば反応性
イオン源としてＣＦ、１０□（９６：４容量比）の、エ
ツチング剤で１００１１１ＴＯｒｒ、イオンガス流３０
ｃｃ／ｍｉｎ、　　１００Ｗａｔｔ　ＲＦの条件でエツ
チングして、指定の形に作像する。この窒化ボロンは普
通シリコンのエツチング環境では侵されない。

このようなエツチング剤には、ＥＤＰ　（エチレンジア
ミン−ピロカテコール）、苛性カリ（９０’Ｃ。

４０容量％）、およびＨＭＡ　（塩酸、硝酸および酢酸
の８：２：１混合物）等が挙げられる。

指定に従ってエツチングして膜に形付けをするのに上記
と違ったように実施してもよい。一つは、最初に形成さ
れるＢＮＨ，製の膜を、この膜が設けであるウェーファ
を膜と共に高温で適当な時間加熱処理する前に、ウェー
ファ表面の指定した領域から除去する方法である。この
膜を除去する工程は、選択的に窒化ボロン膜を意図して
残したい部分の上に慣用のフォトレジストのプレマスク
層を指定して塗布する、補助工程よりなっている。

（実施例−５） 本発明に使用する窒化ボロン膜を直径２．５ｃｍ、厚さ
２μｍに成型して、くり返し曲げテストをおこなった。

＋／−３μｍの振幅での振動曲げテストを６０億回おこ
なったが変化は認められず、いかなる著しい疲労（Ｗｏ
ｒｋ　ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）も認められない。この繰り
返しテストは、弁に対して通常の動作を１８８時間、１
週５日間の開閉を１０年問おこなった場合に相当する。

変質（↑ｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ）窒化ボロンは４００℃
を越える高温に長時間開いても熱的に安定で、約２×１
０　”ｄｙｎｅ／ｃｏ＋の低い歪力をも保持している。

この特性および膜の剛性は、既に上述した応用例におい
て、支持用の膜として、あるいは電気的に加熱するフィ
ルムに適用（Ｐｒｏｘｉｍａｔｅ）　Ｌ／て特に適して
いる。約０．５μｍ厚の膜上に敷設した白金フィルム製
フィラメントは今一つの例である。

（実施例−６） 上記した通り、清浄なシリコンの上に直接変質させた窒
化ボロン膜を形成すると、シリコンにボロンを拡散して
作った、例えばボロンをドープしたシリコンのようには
っきりした中間層（１８）（第１図）ができる。シリカ
の障害層がない場合、適当な加熱処理によって＜１００
＞面配列のシリコン中にボロンが拡散する速さは、少な
くとも２５分の間は、すなわち厚さ２５μｍの間は、１
分間に約１μｍ位の直線速度で拡散する。拡散する厚み
は更に５０μｍまでは進む思われる。本発明の実例に従
えば、この拡散膜は第２次マスク層として、あるいは、
完全にあるいは指定してＢ３Ｎ層を除去できる場合は第
１次マスクとして、あるいは以下に説明するように、こ
のシリコン使用の装置の主要部品として、便利に使用さ
れる。

エツチング剤に侵されない良好なマスクとして作用する
ためには、ボロンは少なくとも約１０１９原子／ｃ１１
３の濃度でシリコン中に存在する必要がある。しかし完
全にシリコンと置き代わってはならない。最高のボロン
濃度は純シリコンのシリコンの密度が６Ｘ１０”原子／
ｃｔａ”であるとして約ｌＸｌ０”位である。従って上
記推奨の条件で到達する濃度で、好ましい濃度は１０ｔ
２原子／ｃｍ’である。

ボロンを拡散して設けたマスク層は、水中にＥが３５．
１モル％、Ｄ−Ｐが３．７モル％そして水が６１．２％
の組成比の、エチレンジアミン−ピロカテコール（ＥＤ
Ｐ）ｌｆｆｉにピラジン２ｇを加えたエツチング剤を用
いた場合が特に効果的にマスクする。このエツチング剤
は約１１８℃で５分から１２０分間の条件で使用するの
が良い。シリコンをエツチングする速さは約２μｍ／分
である。

エツチングされ方を規定する形に合わせてマスクをする
のに特に適した方法は、ウェーファ表面に通常の方法、
すなわち１１００’Ｃで２時間空気あるいは酸素中で加
熱する方法で、酸素と選択的に接触させて、窒化ボロン
を沈着する前に、ウェーファ表面を指定された型に二酸
化シリコン膜を形成しておく方法である。かくしてボロ
ンの拡散は、指定された領域にあるシリカに妨害され、
シリコンにボロンのマスク層は表面の限定された部分に
のみ生成する。

ＥＰＤエッチンッグ剤は純シリコンをエツチングするが
、ボロンをドープしたシリコンはエツチングしない。更
に指定された型のボロン拡散層をもつシリコンを選択性
のあるエツチング剤でエツチングすると、充分に明確な
型の平滑な空洞や流路が作れる。ボロンの拡散する層は
＜１００＞面に配列されたシリコンウェーファの＜１１
１＞面に沿って形成される。この拡散に異方性があるこ
とが、制御によって実際に拡散を選択的におこなうこと
を可能にする。縁取りした型の中で、ＥＤＰエツチング
剤（あるいはその他の、同じく選択性をもつエツチング
剤）でエツチングすると、エツチングは従来の技術で起
こる大きくて鋭い角を持ったエツチングに比べて、小規
模の＜１１１＞結晶面が繋ぎ合わされてできた、円滑に
角のとれた内そりの、および外そりの曲線の集まりから
なる＜１１１＞面の集まりに沿って起こる。この効果は
、ガスや液を平坦に、全面を均一に流せるような小型の
流路をもつ装置を製作するのに特に役立つ。

（実施例−７） 第５図および第６図は上記の考え方に従って、流体を流
す、あるいは類似の装置に円滑な流路を作る方法を示し
ている。第５図では、二酸化シリコン膜（９８）をウェ
ーファメンバー（１０２）の清浄なく１００＞面（１０
０）上に指定した型（９９）に沈着する。窒化ボロン層
（１０４）を、ここに記述した方法で１１００″Ｃで生
成させる、そうするとボロン拡散１ｉｔ（１０６）が、
指定した型の部分すなわち二酸化シリコンが除去されな
い部分と対照的な部分である、窒化ボロンの下に形成さ
れ、その他の部分はドープされず残ってシリコン（１０
７）部分となる。窒化ボロンと二酸化シリコンを、少な
くとも指定した型の部分（９８）および都合よく、少な
くともボロンが拡散している層（１０６）の部分の画部
分にわたる指定領域（１０８）（すなわち、図では上面
の全体）において、それぞれＣＦ　ＪＯｚおよびＨＮＡ
のような一般的エッチング剤を用いて、除去する。ＢＮ
［は、若し他に部品を製作する計画がある場合には、残
す。

次に指定領域（１０８）を、ＥＤＰのような、ボロンが
拡散しているＮ（１０６）は侵さない、選定されたエツ
チング剤でエツチングする。第６図に示したように、指
定した型の部分（９９）には角のとれた縁取りをした部
分（１０９）を持ったＭＳ型“が現れる。エツチングさ
れない、ボロンが拡散している部分（１０６）は、ウェ
ーファメンバーのエツチングされた（すなわち、取り除
かれた）シリコンの領域と共に、シリコン領域に隣り合
っている＜１００＞面に実質的に垂直な、平滑な壁（１
１２）を持つ段（１１０）を形成する。薄い（２μｍ　
）ＢＮ層（１１４）は、少しく１μｍ幅）エツチングさ
れて後退して肩（１１６）が現れ、残る。第２の平滑な
壁（１１２”）がウェーフッ中のＳ型”の流路（９９）
のもう一つの面を形成する。この二つの壁（１１２）は
、丸みを持った縁取りに合わせて、平滑な丸みを持って
作られる。この縁取りを適当に選んで此処に記載した熱
伝導率検出器や流体用弁のような、流体を流す装置の流
路が作られ利用される。

窒化ボロン膜を使わないで、他の利用できる便利な方法
によって、シリコンの＜１１０＞面をマスクして、ボロ
ンの拡散層を作ることはできる。

しかしながら、水素を含まないＢ３Ｎを利用することは
至極適した方法である。

（その他の応用例） ガスクロマトグラフィーのような、流体と取り扱う装置
に加えて、本発明の一つ、あるいはそれ以上の具体例を
利用して他に多くの通用できる有用な応用があると信じ
られる。これら応用例には、シリコン蓄電装置、インク
ジェットの吹き出し口、光ファイバーの継ぎ手、レーザ
共鳴装置、熱電対による検出器、電圧測定機、圧力変換
器、ねじり棒および片持ち構造体、エレクトロン−ビー
ム／オプティカルプロジェクション組合せ装置、加速度
計用電気力学用スイッチおよび悠然プリンターヘッドの
ような装置を挙げることができる。

（発明の効果） 実質上水素を含まない、Ｂ３Ｎの公称分子組成をもつ窒
化ボロンよりなる膜を付属部品として持つウェーファメ
ンバーを含む積層構造体。この積層構造体は機械装置の
機械的機能を能率的にするための部品を構成する。かか
る積層構造体の一態様として、少なくとも二枚のウェー
ファメンバーを持ち、それらウェーファメンバーは積層
されその間に空洞をつくる。そして窒化ボロン膜はその
空洞にまで及んでいて積層構造体の要素をなしているよ
うな態様の積層構造体であり、加熱要素の支持体、ある
いはガスの弁等として利用される。

本発明の今一つの効果として、シリコンウェーファメン
バーの＜１００＞面の指定した領域にボロンを拡散し、
その指定した領域をボロン拡散層が抵抗性を持っている
指定のエツチング剤で処理することにより、ウェーファ
メンバーのエツチングされたシリコンの領域と共に、シ
リコン領域に隣り合っている＜１００＞面に実質的に垂
直な、平滑な壁（１１２）を持つ段（１１０）を形成し
、この段が流体が流れる流路の側面を形成する。かかる
流路を適当に選んで熱伝導率検出器や流体用弁のような
、流体を流す装置の流路として利用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層構造体の断面図である。 第２図は本発明に用いたガス用の熱伝導率検出器の説明
用透視図である。 第３図は本発明に用いたガス用の弁の断面図である。 第４図は本発明によるマスク層を設けた積層構造体の断
面図である。 第５図は本発明の製造方法によって作られた段を積層構
造状態で説明するための断面図である。 第６図は本発明の製造方法によって作られた小型装置の
一部の透視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｂ＿３Ｎなる公称組成を持ち、実質的に水素を含ま
   ない窒化ボロンにより作られた膜を付属膜として持つウ
   ェーファメンバーで構成された積層構造体。 ２、機械的機能を能率的に発揮せしめるため機械的装置
   に設備する請求項１、に記載の構造体。 ３、少なくとも２枚のウェーファメンバーよりなり、該
   ウェーファメンバーがその間に空洞を形成するように積
   層してなる物体であり、該空洞にまで及ぶ窒化ボロン膜
   を該構造体の部品として含む、請求項２、に記載の構造
   体。 ４、構造体を含んでいる機械装置はガスの熱伝導率を測
   定するための検出器であり、該装置の部品にはガスが通
   過できるように空洞があり、該空洞を過って窒化ボロン
   膜が架橋を作って敷設されており、該装置には更に該架
   橋に支えられて薄いフィルムよりなる抵抗体が敷設され
   ており、これに電流を流して加熱し、電圧を測定してガ
   スの熱伝導率の測定ができる、該装置の部品を構成する
   請求項３、に記載の構造体。 ５、構造体を含んでいる機械装置は流体用弁であり、構
   造体は流体が通過できるように空洞を持つ部品を含んで
   おり、該空洞を過って窒化ボロン膜が敷設されており、
   該装置には空洞を通って流体が流れるのを止めるために
   、空洞中にある窒化ボロン膜を広げる拡張手段を備えて
   いる、該装置の部品を構成する請求項３、に記載の構造
   体。 ６、空洞が窒化ボロン膜によって第１の空洞と第２の空
   洞に分割されており、該第２の空洞は流体が通過でき、
   第１の空洞には熱的に膨張する媒体が詰めてあり、該媒
   体を加熱して膨張させる加熱手段を持っている拡張手段
   があり、該拡張手段は媒体を加熱して膨張させると膜が
   第２の空洞の方へ広がって第２の空洞を通る流体の流れ
   を止める、請求項５、に記載の構造体。 ７、窒化ボロン膜が、ウェーファメンバーのエッチング
   をマスクする、該ウェーファメンバー上のマスク層を構
   成する請求項１、に記載の構造体。 ８、ウェーファメンバーがシリコン単結晶で作られてい
   る請求項１、に記載の構造体。 ９、沈着二酸化シリコンフィルムが窒化ボロン膜とウェ
   ーファメンバーとの間の結合層である請求項８、に記載
   の構造体。 １０、窒化ボロン膜とウェーファメンバーとの間に沈着
   され、ボロンがドープされているシリコンで作られてい
   る中間層を含む請求項８、に記載の構造体。 １１、低圧の化学的蒸気沈着法によって水素化された窒
   化シリコン膜をウェーファメンバー上に沈着して、水素
   および酸素のない環境下でこの窒化ボロンフィルムを充
   分高温に充分の時間加熱して、実質的に水素を含まない
   窒化ボロンに窒化ボロン膜を変質する製造法によって窒
   化ボロン膜を形成する請求項１、に記載の構造体。 １２、加熱温度が約１０５０℃と１１５０℃の間、時間
   が約１時間を超える、請求項１１、に記載の構造体。 １３、低圧の化学的蒸気沈着法によって水素化された窒
   化シリコン膜をウェーファメンバー上に沈着して、水素
   および酸素のない環境下でこの窒化ボロンフィルムを充
   分高温に充分の時間加熱して、実質的に水素を含まない
   公称分子組成がＢ＿３Ｎである窒化ボロンに窒化ボロン
   膜を変質する製造法によって窒化ボロン膜を形成するこ
   とよりなるウェーファメンバー中に積層構造体形成する
   製造方法。 １４、ウェーファメンバー中に空洞を形成し、空洞中に
   及ぶ窒化ボロン幕が構造体の部品を提供する、請求項１
   ３、に記載の製造方法。 １５、加熱温度が約１０５０℃と１１５０℃の間、時間
   が約１時間を超える、請求項１３、に記載の製造方法。 １６、ウェーファメンバーが単結晶シリコンで作られて
   いる、請求項１３、に記載の製造方法。 １７、水素化窒化ボロン膜を沈着する前にウェーファメ
   ンバー上に二酸化シリコン膜を沈着する、請求項１３、
   に記載の製造方法。 １８、二酸化シリコン膜を沈着することで、ウェーファ
   膜の＜１００＞面上に、指定の型どりをし、この指定し
   た型どりとは対象的な型の窒化ボロン膜の下にボロンの
   拡散層を形造る。そしてボロン拡散層を含む指定領域に
   ある窒化ボロンおよび二酸化シリコン膜をエッチングし
   て取り去り、ボロン拡散層は侵さない、選択性のあるエ
   ッチング剤で指定領域をエッチングすることにより、該
   ボロン拡散層が、ウェーファメンバー中のエッチングさ
   れたシリコンと隣合って、＜１００＞面に実質的に垂直
   な平滑な壁を持つ段を形造る。 １９、指定の型どりが、なめらかに縁取りされていて、
   平滑な壁が、この縁取りに相応する平滑な曲がりを持っ
   て生成する、請求項１８、に記載の製造方法。 ２０、選択性のあるエッチング剤がエチレンジアミン−
   ピロカテコールである請求項１８、に記載の製造方法。 ２１、拡散層のボロンが１０＾１＾９から１０＾２＾３
   原子／ｃｍ＾３の間の量で存在する、請求項１８、に記
   載の製造方法。 ２２、ウェーファメンバー中に、平滑な壁を持つ段を形
   成する製造方法にあって、シリコンウェーファメンバー
   の＜１００＞表面の指定領域の一部分にボロンを拡散し
   てボロン拡散層を形成し、ボロン拡散層は侵さない、選
   択性のあるエッチング剤で指定領域をエッチングするこ
   とにより、該ボロン拡散層が、ウェーファメンバー中の
   エッチングされたシリコンと隣合って、＜１００＞面に
   実質的に垂直な平滑な壁を持つ段を形造る、ウェーファ
   メンバー中に平滑な壁を持つ段を形成する製造方法。 ２３、指定領域が角のとれた縁取りを持っていて、該縁
   取りに沿って平滑な壁が円滑な曲がりを示す、請求項２
   ２、に記載の製造方法。 ２４、選択性のあるエッチング剤がエチレンジアミン−
   ピロカテコールである請求項２２、に記載の製造方法。 ２５、拡散層のボロンが１０＾１＾９から１０＾２＾３
   原子／ｃｍ＾３の間の量で存在する、請求項２２、に記
   載の製造方法。 ２６、請求項２２、あるいは請求項２３、あるいは請求
   項２４、に記載の製造方法によって形成された、平滑な
   壁を持つ段をその中に有するウェーファメンバーを含む
   小型装置。２７、ウェーファメンバー中の流体の流れる
   流路の側面が平滑な壁である、請求項２６、に記載の装
   置。