JPH06232020A - 真空マイクロエレクトロニック・デバイスの製造方法 - Google Patents

真空マイクロエレクトロニック・デバイスの製造方法

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JPH06232020A
JPH06232020A JP5296228A JP29622893A JPH06232020A JP H06232020 A JPH06232020 A JP H06232020A JP 5296228 A JP5296228 A JP 5296228A JP 29622893 A JP29622893 A JP 29622893A JP H06232020 A JPH06232020 A JP H06232020A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 真空封入されたキャビティのある微細構造の
製造方法であり、シリコン素材の本体中にアルミニウム
で充填されたキャビティを形成するステップと、その構
造を加熱することにより、キャビティ中のアルミニウム
をシリコン・ウェファへ吸収させ、キャビティ中に真空
を残すステップとから構成される。実施例の１つでは、
キャビティは、シリコン・ウェファへエッチングで形成
され、アルミニウムを充填される。そのアルミニウム充
填キャビティの上に二酸化シリコン（シリカ）の層が形
成され、構造が加熱されて真空のキャビティが作られ
る。 【効果】 本発明に応じて、アルミニウムで充填された
キャビティを形成してから加熱によりアルミニウを周囲
の構造へ吸収させて真空を作り出すことにより、キャビ
ティ内の真空に製造課程で使用したガスが混入すること
がない。真空中の圧力も、従来の製造方法に比べて低く
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ・バキューム
・キャビティの製造方法に関するものであり、より詳し
くは、シリコン・ウェファ上に、マイクロ・バキューム
・キャビティを形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】真空チェンバもしくは、キャビティを含
むマイクロエレクトロニクス・デバイスには、現在、チ
ップ・デバイス上の白熱光源、センサ、真空ＦＥＴ、真
空チューブ等、数々の応用例がある。「ＶＡＣＵＵＭ−
ＳＥＡＬＤ ＳＩＬＩＣＯＮＭＩＣＲＯＭＡＣＨＩＮＥ
Ｄ ＩＮＣＡＮＤＥＳＣＥＮＴ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲ
ＣＥ」（Ｃ．Ｈ．Ｍａｓｔｒａｎｇｅｌｏ及びＲ．Ｓ．
Ｍｕｌｌｅｒ著、ＩＤＥＭ、１９８９年）の５０３〜５
０６ページに、真空封入されたシリコン・フィラメント
の白熱光について解説されている。この例では、窒化シ
リコンでドープ処理されたポリシリコン・フィラメント
・ウォータ（ｗａｔｅｒ）を、シリコン基板に真空封入
されたキャビティ中に閉じこめてある。このキャビティ
は、シリコン基板上に非等方的にエッチングされたＶ字
型の溝である。フィラメントを内部へ配置した後で、Ｖ
字溝の上の窒化シリコン・ウィンドウがキャビティを密
閉している。
【０００３】「ＭＩＣＲＯ−ＤＩＡＰＨＲＡＧＭ ＳＥ
ＮＳＯＲ」（Ｓ．Ｓｕｇｉｕａｍｅｔ ａｌ．著、ＩＤ
ＥＭ、１９８６年）の１８４〜１８５ページと、「ＦＡ
ＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ
ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＳＥＮＳＯＲ ＭＩＣＲＯＳＴ
ＲＵＣＴＵＲＥＳ」（Ｈ．Ｇｕｃｋｅｌ及びＤ．Ｗ．Ｂ
ｕｒｎｓ著、ＩＤＥＭ、１９８６年）の１７６〜１７９
ページで、マイクロチャネル・センサにおける真空キャ
ビティの利用について解説されている。ここでは、シリ
コン・ウェファ内にキャビティをエッチングし、隔壁で
覆い、封入し、キャビティ中に真空を作っている。「Ｔ
ＨＥ ＣＯＭＥＢＡＣＫ ＯＦ ＴＨＥ ＶＡＣＵＵＭ
ＴＵＢＥ：ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＶＥＲＩＳ
ＩＯＮＳ ＳＵＰＰＬＥＭＥＮＴ ＴＲＡＮＳＩＳＴＯ
ＲＳ？」（Ｋａｔｈｙ Ｓｋｉｄｍｏｒｅ著、Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、１
９８８年８月）の１５〜１７ページの例では、誘電性の
層をエッチングしてキャビティを作り、その内部へ金属
のエミッタを配し、そのエミッタ上に金属のゲートを形
成し、さらにキャビティの上に金属の陰極層を形成して
キャビティを封入してから、その内部に真空を作り出し
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のデバイス及び構
造の全てにおいて、キャビティが封入されてから、外部
の真空ポンプを用いて、真空を作り出している。一般的
に、外部の真空は、キャビティを封入する製造課程で生
じさせるので、キャビティ内の真空にはその製造課程で
使用したガスが混入しているし、真空中の圧力の低さ
も、その製造課程で用いられた程度の低さにすぎない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明が提供するのは、
チップや関連デバイス上の光源、センサ、トランジス
タ、真空チューブ等に使用される、真空封入されたキャ
ビティを含む微細構造の製造方法であり、シリコン・ウ
ェファに、必要な形状のキャビティをエッチングにより
形成する方法である。
【０００６】真空封入されたキャビティを持つ微細構造
の製造方法は、キャビティをアルミニウムで充填するス
テップと、アルミニウムを充填したキャビティを後から
封入するために酸化物もしくはそれに似たものの層で被
膜をかぶせるステップとが含まれる。
【０００７】真空封入されたキャビティを持つ微細構造
の製造方法には、アルミニウムを含む封入されたキャビ
ティを加熱することでアルミニウムを周囲の構造に吸収
させ、真空を作り出すステップがある。
【０００８】ウェファ内に真空封入されたキャビティを
持つ微細構造の製造方法では、キャビティは、光源セン
サ等のマイクロエレクトロニック・デバイスを実現する
ために、フィラメント、トランジスタ・エミッタ等を含
んでいる。
【０００９】
【実施例】図１、図２、図３、図４に示すのは、シリコ
ン・ウェファ中に形成された、様々な形状のキャビティ
の断面図である。図１のシリコン・ウェファ１０の表面
上には、任意で、酸化物もしくはＰＥＣＶＤ膜の層１２
が化学蒸着されている。酸化物もしくはＰＥＣＶＤの膜
にキャビティの形状に応じたパターンをつけ、従来のウ
ェット・エッチもしくはドライ・エッチにより切り出し
てキャビティを形成する。図２に示す別の方法では、酸
化物もしくはＰＥＣＶＤの層をかぶせるステップを用い
ずに、シリコン・ウェファの表面に直接パターンを付
け、それからエッチングにより望みの形状のキャビティ
を形成する。図３及び図４に示すように、キャビティを
持つ構造の最終的な応用に応じて、どのような形状のキ
ャビティでも形成することができる。
【００１０】図５に、さらに別の形状のキャビティをエ
ッチングにより形成したシリコン・ウェファ１０を示
す。
【００１１】本発明によると、図５の構造を、次いで、
アルミニウムの層１４で覆い、図６に示すようにキャビ
ティを充填する。次に、この分野では既知の技術によ
り、図７に示すようにアルミニウム層１４を平坦に削っ
てから、図８に示すように、その表面を薄い酸化膜１６
で覆う。
【００１２】図５、図６、図７、図８ではキャビティ中
にフィラメントやエミッタ等の他の構造が示されていな
いが、こうした構造は、キャビティをアルミニウムで充
填する前にキャビティ中に配置される。
【００１３】酸化膜で覆われ、アルミニウムを充填した
キャビティ構造は、次いで、加熱される。つまり、摂氏
５２５度以上で焼結（ｓｉｎｔｅｒ）されて、それによ
りキャビティ中のアルミニウムがシリコン・ウェファ中
に吸収され、図８に示すような真空のキャビティが得ら
れる。
【００１４】キャビティ形成のためにシリコン本体をエ
ッチングしてからアルミニウムで充填する代わりに、シ
リコン表面にある量のアルミニウムを蒸着しパターンを
付けてから、アルミニウムにシリコンを蒸着して、アル
ミニウムを充填したキャビティを製造してもよい。それ
から、この構造を加熱すると、アルミニウムがシリコン
へ吸収されて真空を作り出す。
【００１５】
【発明の効果】本発明に応じて、アルミニウムで充填さ
れたキャビティを形成してから加熱によりアルミニウを
周囲の構造へ吸収させて真空を作り出すことにより、キ
ャビティ内の真空に製造課程で使用したガスが混入する
ことがない。真空中の圧力も、従来の製造方法に比べて
低くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によりシリコン・ウェファ中に形成され
た、様々な形状のキャビティの断面図である。
【図２】本発明によりシリコン・ウェファ中に形成され
た、様々な形状のキャビティの断面図である。
【図３】本発明によりシリコン・ウェファ中に形成され
た、様々な形状のキャビティの断面図である。
【図４】本発明によりシリコン・ウェファ中に形成され
た、様々な形状のキャビティの断面図である。
【図５】シリコン・ウェファ中に配置されシリコン層で
封入された、アルミニウムで充填されているキャビティ
の製造課程を示す断面図である。
【図６】シリコン・ウェファ中に配置されシリコン層で
封入された、アルミニウムで充填されているキャビティ
の製造課程を示す断面図である。
【図７】シリコン・ウェファ中に配置されシリコン層で
封入された、アルミニウムで充填されているキャビティ
の製造課程を示す断面図である。
【図８】シリコン・ウェファ中に配置されシリコン層で
封入された、アルミニウムで充填されているキャビティ
の製造課程を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ シリコン・ウェファ １２ 酸化物もしくはＰＥＣＦＤの層 １４ アルミニウムの層 １６ 酸化膜 １８ 真空のキャビティ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クロード・ジョンソン、ジュニア アメリカ合衆国10598 ニューヨーク州、 ヨークタウン、パイン・グルーブ 2460

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】真空キャビティを組み込んだ微細構造の製
    造方法であり、 ステップ１ アルミニウムを充填したキャビティをシ
    リコン素材の本体に形成するステップと、 ステップ２ 前記アルミニウムを充填したキャビティ
    があり、酸化物の層をつけた前記シリコン・ウェファを
    加熱することにより、該キャビティ中の該アルミニウム
    を該シリコン・ウェファへ吸収させ、該キャビティ中に
    真空を残すステップとから構成される、前記製造方法。
  2. 【請求項２】前記ステップ１が、シリコン・ウェファの
    表面へキャビティをエッチングし、該キャビティをアル
    ミニウムで充填し、それから該シリコン・ウェファ表面
    とアルミニウムを充填した該キャビティとの上に酸化物
    の層を蒸着することを含む、請求項１に記載の微細構造
    の製造方法。
  3. 【請求項３】前記ステップ１で、前記エッチングに先立
    ち、前記シリコン・ウェファ上に絶縁性の材質の薄い層
    を蒸着することを特徴とする、請求項２に記載の微細構
    造の製造方法。
  4. 【請求項４】前記ステップ１で、前記キャビティをアル
    ミニウムで充填するのに先立ち、前記シリコン・ウェフ
    ァ内の該キャビティ中に機能素子を配置することを特徴
    とする、請求項２に記載の微細構造の製造方法。
  5. 【請求項５】前記ステップ１で、シリコン表面上にアル
    ミニウムの物体を形成し、該アルミニウム物体の周りに
    シリコンを全体的に蒸着することを特徴とする、請求項
    １に記載の微細構造の製造方法。 【０００１】
JP5296228A 1992-12-24 1993-11-26 真空マイクロエレクトロニック・デバイスの製造方法 Expired - Lifetime JPH07105318B2 (ja)

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