DE102017102545A1 - Halbleitervorrichtung, Drucksensor, Mikrofon, Beschleunigungssensor und Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

Halbleitervorrichtung, Drucksensor, Mikrofon, Beschleunigungssensor und Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtung Download PDF

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung (100) umfasst zumindest einen Aufhängungsbereich (111) einer Membranstruktur (110). Der Aufhängungsbereich (111) liegt lateral in einem ersten Bereich einer Oberfläche (121) eines Halbleitersubstrats (120). Zudem umfasst die Halbleitervorrichtung (100) einen Membranbereich (112) der Membranstruktur (110). Ein Hohlraum (130) ist vertikal zwischen dem Membranbereich (112) und zumindest einem Teil des Halbleitersubstrats (120) angeordnet. Zudem wird der erste Bereich der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) durch eine Oberfläche eines Abschirmdotierungsgebiets (122) des Halbleitersubstrats (120) gebildet. Ferner grenzt das Abschirmdotierungsgebiet (122) des Halbleitersubstrats (120) an ein benachbartes Dotierungsgebiet (123) an. Des Weiteren bildet das benachbarte Dotierungsgebiet (123) zumindest einen Teil der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) im Bereich des Hohlraums (130). Zudem weist das benachbarte Dotierungsgebiet (123) einen ersten Leitfähigkeitstyp auf und weist das Abschirmdotierungsgebiet (122) einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Beispiele beziehen sich auf Herstellungstechnologien für Halbleitervorrichtungen und insbesondere auf Halbleitervorrichtungen, einen Drucksensor, ein Mikrofon, einen Beschleunigungssensor und ein Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtung.
  • Hintergrund
  • Eine Halbleitervorrichtung (beispielsweise ein Drucksensor, ein Mikrofon oder ein Beschleunigungssensor) umfasst häufig eine Membran. Hierbei kann eine hohe mechanische Stabilität der Membran wünschenswert sein.
  • Zusammenfassung
  • Es kann daher einen Bedarf für verbesserte Konzepte für Halbleitervorrichtungen mit einer Membran geben, bei denen eine Verbesserung von elektrischen Eigenschaften, eine erhöhte Lebensdauer und/oder eine verbesserte Zuverlässigkeit ermöglicht werden.
  • Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der Ansprüche gedeckt werden.
  • Einige Beispiele beziehen sich auf eine Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung umfasst zumindest einen Aufhängungsbereich einer Membranstruktur. Der Aufhängungsbereich liegt lateral in einem ersten Bereich einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats. Zudem umfasst die Halbleitervorrichtung einen Membranbereich der Membranstruktur. Ein Hohlraum ist vertikal zwischen dem Membranbereich und zumindest einem Teil des Halbleitersubstrats angeordnet. Zudem wird der erste Bereich der Oberfläche des Halbleitersubstrats durch eine Oberfläche eines Abschirmdotierungsgebiets des Halbleitersubstrats gebildet. Ferner grenzt das Abschirmdotierungsgebiet des Halbleitersubstrats an ein benachbartes Dotierungsgebiet an. Zudem bildet das benachbarte Dotierungsgebiet zumindest einen Teil der Oberfläche des Halbleitersubstrats im Bereich des Hohlraums. Ferner weist das benachbarte Dotierungsgebiet einen ersten Leitfähigkeitstyp auf und weist das Abschirmdotierungsgebiet einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf.
  • Einige Beispiele beziehen sich auf eine Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung umfasst zumindest einen Aufhängungsbereich einer Membranstruktur. Der Aufhängungsbereich liegt lateral in einem ersten Bereich einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats. Zudem ist eine Isolationsschicht vertikal zwischen dem Aufhängungsbereich der Membranstruktur und dem ersten Bereich der Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet. Ferner umfasst die Halbleitervorrichtung einen Membranbereich der Membranstruktur. Ein Hohlraum ist vertikal zwischen dem Membranbereich und zumindest einem Teil des Halbleitersubstrats angeordnet. Zudem beträgt ein maximaler vertikaler Abstand von Punkten an einer dem Halbleitersubstrat zugewandten Randfläche des Hohlraums weniger als 10nm.
  • Einige Beispiele beziehen sich auf einen Drucksensor, ein Mikrofon oder einen Beschleunigungssensor mit einer Halbleitervorrichtung.
  • Einige Beispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtung. Das Verfahren umfasst Bilden einer Membranstruktur. Die Membranstruktur umfasst einen Membranbereich und zumindest einen Aufhängungsbereich. Zudem liegt der Aufhängungsbereich lateral in einem ersten Bereich einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats. Ferner umfasst das Verfahren Bilden eines Hohlraums vertikal zwischen dem Membranbereich und zumindest einem Teil des Halbleitersubstrats. Der erste Bereich der Oberfläche des Halbleitersubstrats wird durch eine Oberfläche eines Abschirmdotierungsgebiets des Halbleitersubstrats gebildet. Zudem grenzt das Abschirmdotierungsgebiet des Halbleitersubstrats an ein benachbartes Dotierungsgebiet an. Ferner bildet das benachbarte Dotierungsgebiet zumindest einen Teil der Oberfläche des Halbleitersubstrats im Bereich des Hohlraums. Des Weiteren weist das benachbarte Dotierungsgebiet einen ersten Leitfähigkeitstyp auf und weist das Abschirmdotierungsgebiet einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 einen schematischen Querschnitt einer Halbleitervorrichtung;
    • 2 einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung;
    • 3 einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung;
    • 4 einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung;
    • 5 einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung;
    • 6 einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung;
    • 7 eine schematische Aufsicht auf einen Teil einer weiteren Halbleitervorrichtung;
    • 8 einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung;
    • 9 einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung;
    • 10 einen schematischen Querschnitt eines Teils eines Drucksensors;
    • 11 einen schematischen Querschnitt eines Teils eines Mikrofons;
    • 12 einen schematischen Querschnitt eines Teils eines Beschleunigungssensors;
    • 13 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden einer Halbleitervorrichtung; und
    • 14 ein Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Bilden einer Halbleitervorrichtung.
  • Beschreibung
  • Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.
  • Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
  • Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.
  • Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „verkoppelt“ bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn zwei Elemente A und B durch ein „oder“ kombiniert werden, so sind darunter alle möglichen Kombination, zum Beispiel „nur A“, „nur B“ sowie „A und B“, zu verstehen. Eine alternative Formulierung für dieselbe Kombination ist „zumindest eines von A und B“. Gleiches gilt für Kombinationen von mehr als 2 Elementen.
  • Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ einer,“ „ eine“, „eines “ und „der, die, das“ auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z.B. „beinhaltet“, „beinhaltend“, aufweist“ und/oder „aufweisend“, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
  • Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z.B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, solange dies hierin nicht ausdrücklich anders definiert ist.
  • 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Halbleitervorrichtung 100. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst zumindest einen Aufhängungsbereich 111 einer Membranstruktur 110. Der Aufhängungsbereich 111 liegt lateral in einem ersten Bereich einer Oberfläche 121 eines Halbleitersubstrats 120. Zudem umfasst die Halbleitervorrichtung 100 einen Membranbereich 112 der Membranstruktur 110. Ein Hohlraum 130 ist vertikal zwischen dem Membranbereich 112 und zumindest einem Teil des Halbleitersubstrats 120 angeordnet. Ferner wird der erste Bereich der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 durch eine Oberfläche eines Abschirmdotierungsgebiets 122 des Halbleitersubstrats 120 gebildet. Des Weiteren grenzt das Abschirmdotierungsgebiet 122 des Halbleitersubstrats 120 an ein benachbartes Dotierungsgebiet 123 an. Zudem bildet das benachbarte Dotierungsgebiet 123 zumindest einen Teil der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 im Bereich des Hohlraums 130. Ferner weist das benachbarte Dotierungsgebiet 123 einen ersten Leitfähigkeitstyp auf und weist das Abschirmdotierungsgebiet 122 einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf.
  • Durch die unterschiedlichen Leitfähigkeitstypen des Abschirmdotierungsgebiets 122 und des benachbarten Dotierungsgebiets 123 kann an einem Übergang zwischen dem Abschirmdotierungsgebiet 122 und dem benachbarten Dotierungsgebiet 123 ein p-n-Übergang gebildet werden. Hierdurch kann an dem Übergang zwischen dem Abschirmdotierungsgebiet 122 und dem benachbarten Dotierungsgebiet 123 eine Sperrschicht erzeugt werden. Durch die erzeugte Sperrschicht kann eine elektrische Isolation des Aufhängungsbereichs 111 und damit der gesamten Membranstruktur 110 von weiteren Gebieten des Halbleitersubstrats 120 (beispielsweise von einem Gegenelektrodendotierungsgebiet des Halbleitersubstrats 120 oder von einem Bulk-Bereich des Halbleitersubstrats 120) bewirkt werden. Dadurch kann eine parasitäre Kapazität zwischen der Membranstruktur 110 und den weiteren Gebieten des Halbleitersubstrats 120 reduziert werden. Hierdurch kann eine Kapazität zwischen dem Membranbereich 112 und einem Gegenelektrodendotierungsgebiet des Halbleitersubstrats 120 mit einem verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis erfasst werden. Hierdurch kann die Membranstruktur 110 verbesserte elektrische Eigenschaften aufweisen. Hierdurch kann zudem ein zwischen der Membranaufhängung 111 und der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 liegendes strukturiertes Isolationselement (beispielsweise ein strukturiertes Dielektrikum) und damit eine Topographiestufe unterhalb der Membranstruktur 110 entfallen. Durch das Entfallen der Topographiestufe unterhalb der Membranstruktur 110 kann ein Übertragen der Topographiestufe auf den Membranbereich 112 der Membranstruktur 110 (beispielsweise während einer Abscheidung der Membranstruktur 110) vermieden werden. Hierdurch kann eine Beeinflussung mechanischer Eigenschaften der Membranstruktur 110 (beispielsweise Steifigkeit oder Eigenfrequenz des Membranbereichs 112) durch eine auf den Membranbereich 112 übertragene Topographiestufe vermieden werden. Hierdurch kann eine Schwankung eines Verhaltens von Halbleitervorrichtungen 100 innerhalb einer Produktionscharge reduziert und/oder strukturelle Schwachstellen in der Membranstruktur 110 vermieden und dadurch eine Ausbeute erhöht werden. Dadurch kann die Halbleitervorrichtung 100 kostengünstiger bereitgestellt werden. Zudem kann durch das Entfallen der auf den Membranbereich 112 übertragenen Topographiestufe ein Biegen des Membranbereichs 112 in Richtung der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 und damit ein Fixieren des Membranbereichs 112 an der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 während eines chemisch-mechanischen Polierens der Halbleitervorrichtung 100 vermieden werden. Hierdurch kann eine Ausbeute bei einem Herstellen der Halbleitervorrichtung 100 vergrößert werden. Dadurch kann die Halbleitervorrichtung 100 kostengünstiger bereitgestellt werden.
  • Beispielsweise kann die Membranstruktur 110 eine Silizium (Si)-basierte Membranstruktur (beispielsweise basierend auf Polysilizium oder monokristallines Silizium) sein. Beispielsweise kann die Membranstruktur 110 eine monolithische Membranstruktur sein. Die Membranstruktur 110 kann beispielsweise den ersten Leitfähigkeitstyp oder den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen. Beispielsweise kann die Membranstruktur 110 eine mittlere Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1016 (oder mehr als 1*1017 oder mehr als 1*1018) Atomen pro cm3 und weniger als 1*1021 (oder weniger als 1*1020 oder weniger als 1*1019) Atomen pro cm3 aufweisen. Beispielsweise kann die Membranstruktur 110 eine Bor-dotierte (beispielsweise eine stark Bor-dotierte) Siliziummembranstruktur sein. Die Membranstruktur 110 kann eine einzige elektrisch leitfähige Schicht aufweisen. Optional kann auf oder unter dem Membranbereich 112 der Membranstruktur 110 eine weitere Schicht (beispielsweise eine Passivierungsschicht) angeordnet sein. Beispielsweise kann an einer dem Hohlraum 130 abgewandten Oberfläche der Membranstruktur 110 eine Siliziumnitridschicht liegen. Dadurch kann eine Passivierung der Membranstruktur 110 bewirkt werden. Beispielsweise kann eine laterale Abmessung (beispielsweise eine Breite) der Membranstruktur 110 oder des Membranbereichs 112 mehr als 1µm (oder mehr als 5µm, mehr als 8µm oder mehr als 10µm) und weniger als 50µm (oder weniger als 30µm, weniger als 20µm oder weniger als 14µm) betragen. Eine vertikale Abmessung (beispielsweise eine Dicke) des Membranbereichs 112 kann beispielsweise mehr als 10nm (oder mehr als 50nm oder mehr als 100nm) und weniger als 1µm (oder weniger als 500nm, weniger als 250nm oder weniger als 150nm) betragen. Beispielsweise kann eine laterale Abmessung (beispielsweise ein Breite) des Aufhängungsbereichs 111 mehr als 100nm (oder mehr als 500nm oder mehr als 1µm) und weniger als 15µm (oder weniger als 10µm oder weniger als 5µm) betragen. Eine vertikale Abmessung (beispielsweise eine Dicke) des Aufhängungsbereichs 111 kann beispielsweise mehr als 10nm (oder mehr als 50nm oder mehr als 100nm) und weniger als 1µm (oder weniger als 500nm, weniger als 250nm oder weniger als 150nm) betragen. Beispielsweise kann der Aufhängungsbereich 111 einen rechteckigen lateralen Querschnitt aufweisen. Der Aufhängungsbereich 111 kann beispielsweise den Hohlraum 130 von zumindest drei Seiten lateral umgeben.
  • Beispielsweise kann eine laterale Abmessung (beispielsweise eine Breite) des Hohlraums 130 mehr als 1µm (oder mehr als 5µm, mehr als 8µm oder mehr als 10µm) und weniger als 50µm (oder weniger als 30µm, weniger als 20µm oder weniger als 15µm) betragen. Eine vertikale Abmessung (beispielsweise eine Höhe) des Hohlraums 130 kann beispielsweise mehr als 10nm (oder mehr als 50nm oder mehr als 100nm) und weniger als 1µm (oder weniger als 500nm, weniger als 250nm oder weniger als 150nm) betragen. Beispielsweise kann in dem Hohlraum 130 ein vorbestimmtes Gasvolumen (beispielsweise ein vorbestimmtes Luftvolumen) eingeschlossen sein. Alternativ kann der Hohlraum 130 zu einer Umgebung der Halbleitervorrichtung 100 hin geöffnet sein. Beispielsweise kann die Membranstruktur 110 zumindest eine laterale Öffnung und/oder zumindest eine vertikale Öffnung aufweisen (beispielsweise zum Entfernen einer Opferschicht bei einem Bilden des Hohlraums 130).
  • Beispielsweise kann eine vertikale Abmessung (beispielsweise eine Dicke) des Abschirmdotierungsgebiets 122 mehr als 100nm (oder mehr als 200nm oder mehr als 500nm) und weniger als 10µm (oder weniger als 5µm oder weniger als 1µm) betragen. Eine laterale Abmessung (beispielsweise eine Breite) des Abschirmdotierungsgebiets 122 kann beispielsweise mehr als 100% (oder mehr als 105%, mehr als 110%, mehr als 125% oder mehr als 150%) einer lateralen Abmessung des Aufhängungsbereichs 111 betragen. Beispielsweise kann der Aufhängungsbereich 111 einen lateralen Abstand von mehr als 5nm (oder mehr als 10nm oder mehr als 25nm) zu zumindest einem Rand des Abschirmdotierungsgebiets 122 aufweisen. Dadurch können Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden.
  • Beispielsweise kann das Abschirmdotierungsgebiet 122 eine mittlere Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1016 Atomen pro cm3 (oder mehr als 1*1017 Atomen pro cm3 oder mehr als 1*1018 Atomen pro cm3) und weniger als 1*1021 Atomen pro cm3 (oder weniger als 1*1020 Atomen pro cm3 oder weniger als 1*1019 Atomen pro cm3) aufweisen.
  • Beispielsweise kann das Abschirmdotierungsgebiet 122 einen ersten Teilbereich mit einer mittleren Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1017 Atomen pro cm3 (oder mehr als 1*1018 Atomen pro cm3 oder mehr als 1*1019 Atomen pro cm3) und weniger als 1*1021 Atomen pro cm3 (oder weniger als 1*1020 Atomen pro cm3) und einen zweiten Teilbereich mit einer mittleren Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1016 Atomen pro cm3 (oder mehr als 5*1016 Atomen pro cm3) und weniger als 1*1018 Atomen pro cm3 (oder weniger als 5*1017 Atomen pro cm3) aufweisen. Der erste Teilbereich kann eine vertikale Abmessung von mehr als 50nm (oder mehr als 100nm, mehr als 150nm oder mehr als 200nm) aufweisen. Zudem kann der zweite Teilbereich eine vertikale Abmessung von mehr als 100nm (oder mehr als 250nm, mehr als 500nm oder mehr als 1000nm) aufweisen. Durch die im Vergleich zum ersten Teilbereich niedrigere Dotierstoffkonzentration des zweiten Teilbereichs kann der zweite Teilbereich kostengünstiger (beispielsweise durch Implantation) gebildet werden. Dadurch kann die Halbleitervorrichtung 100 kostengünstiger bereitgestellt werden. Beispielsweise kann ein maximaler vertikaler Abstand des zweiten Teilbereichs von der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 mehr als 200% (oder mehr als 300%, mehr als 400% oder mehr als 500%) eines maximalen vertikalen Abstands des ersten Teilbereichs von der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 betragen. Der zweite Teilbereich kann beispielsweise unterhalb des ersten Teilbereichs in dem Halbleitersubstrat 120 liegen. Beispielsweise kann der erste Teilbereich in Kontakt mit dem zweiten Teilbereich sein.
  • Beispielsweise kann das benachbarte Dotierungsgebiet 123 das Abschirmdotierungsgebiet 122 von drei Seiten umgeben. Das benachbarte Dotierungsgebiet 123 kann beispielsweise in Kontakt mit dem Abschirmdotierungsgebiet 122 sein und dadurch an das Abschirmdotierungsgebiet 122 angrenzen. Beispielsweise kann eine vertikale Abmessung des benachbarten Dotierungsgebiets 123 mehr als 100% (oder mehr als 200%, mehr als 300% oder mehr als 500%) einer lateralen Abmessung des Abschirmdotierungsgebiets 122 betragen. Beispielsweise kann das benachbarte Dotierungsgebiet eine mittlere Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1014 Atomen pro cm3 (oder mehr als 1*1015 Atomen pro cm3) und weniger als 1*1018 Atomen pro cm3 (oder weniger als 1*1017 Atomen pro cm3 oder weniger als 1*1016 Atomen pro cm3) aufweisen. Beispielsweise kann das benachbarte Dotierungsgebiet 123 ein Wannendotierungsgebiet (z. B. mit einer mittleren Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1016 Atomen pro cm3 und weniger als 1*1018 Atomen pro cm3) oder ein Bulkdotierungsgebiet des Halbleitersubstrats 120 sein. Das Bulkdotierungsgebiet kann beispielsweise über einen Rückseitenkontakt oder einen Vorderseitenanschluss auf ein Referenzpotential (z.B. Massepotential) gelegt werden.
  • Beispielsweise kann sich der Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 lateral von dem Hohlraum 130 bis maximal zu einem Rand des ersten Bereichs der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 erstrecken. Dadurch kann eine elektrische Isolation der Membranstruktur 110 von dem benachbarten Dotierungsgebiet 123 und damit von einem Bulk-Bereich des Halbleitersubstrats 120 verbessert werden. Beispielsweise kann ein lateraler Abstand von dem Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 zu dem Rand des ersten Bereichs der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 mehr als 5nm (oder mehr als 10nm oder mehr als 25nm) oder mehr als 1% (mehr als 5%, mehr als 10% oder mehr als 25%) einer lateralen Abmessung des ersten Bereichs der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 betragen. Der Rand des ersten Bereichs der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 kann beispielsweise lateral außerhalb des Hohlraums 130 liegen.
  • Beispielsweise kann der Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 lateral vollständig innerhalb des ersten Bereichs der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 angeordnet sein. Dadurch kann eine elektrische Isolation der Membranstruktur 110 von dem benachbarten Dotierungsgebiet 123 und damit von einem Bulk-Bereich des Halbleitersubstrats 120 verbessert werden.
  • Beispielsweise kann das benachbarte Dotierungsgebiet 123 das Abschirmdotierungsgebiet 122 innerhalb des Halbleitersubstrats 120 lateral vollständig umgeben. Dadurch kann die an dem Übergang zwischen dem Abschirmdotierungsgebiet 122 und dem benachbarten Dotierungsgebiet 123 erzeugte Sperrschicht das Abschirmdotierungsgebiet 122 lateral vollständig umgeben. Dadurch kann eine elektrische Isolation der Membranstruktur 110 von dem Bulk-Bereich des Halbleitersubstrats 120 verbessert werden. Beispielsweise kann das benachbarte Dotierungsgebiet 123 das Abschirmdotierungsgebiet 122 außerhalb des Hohlraums 130 lateral vollständig umgeben.
  • Beispielsweise kann ein maximaler vertikaler Abstand von Punkten an der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 im (gesamten) Bereich des Hohlraums 130 weniger als 10nm (oder weniger als 5nm oder weniger als 2nm) betragen. Dadurch kann ein Übertragen einer Topographiestruktur (beispielsweise einer Topographiestufe) auf den Membranbereich 112 der Membranstruktur 110 vermieden werden. Hierdurch können mechanische Eigenschaften der Membranstruktur 110 (beispielsweise Steifigkeit oder Eigenfrequenz des Membranbereichs 112) verbessert und/oder eingestellt werden.
  • Beispielsweise kann ein maximaler vertikaler Abstand von Punkten an einer Oberfläche des Membranbereichs 112 der Membranstruktur 110 in einem unbelasteten Zustand des Membranbereichs 112 der Membranstruktur 110 weniger als 10nm (oder weniger als 5nm oder weniger als 2nm) betragen. Dadurch kann der Membranbereich 112 eine hohe Steifigkeit aufweisen. Beispielsweise können in dem unbelasteten Zustand des Membranbereichs 112 ein Druck in dem Hohlraum 130 und damit auf eine dem Hohlraum 130 zugewandte Oberfläche des Membranbereichs 112 und ein auf eine dem Hohlraum abgewandte Oberfläche des Membranbereichs 112 wirkender Außendruck (beispielsweise ein auf die Halbleitervorrichtung 100 wirkender Atmosphärendruck) gleich sein. Die Oberfläche des Membranbereichs 112 der Membranstruktur 110 kann beispielsweise eine dem Hohlraum 130 zugewandte Oberfläche des Membranbereichs 112 oder eine dem Hohlraum 130 abgewandte Oberfläche des Membranbereichs 112 sein.
  • Beispielsweise kann ein zweiter Bereich der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 im Bereich des Hohlraums 130 durch ein Gegenelektrodendotierungsgebiet gebildet werden. Das Gegenelektrodendotierungsgebiet kann den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen. Dadurch kann eine Gegenelektrode für die Membranstruktur 110 effizient in das Halbleitersubstrat 120 integriert werden. Beispielsweise kann eine laterale Abmessung (beispielsweise eine Breite) des zweiten Bereichs der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 mehr als 30% (oder mehr als 50% oder mehr als 70%) und weniger als 99% (oder weniger als 95% oder weniger als 90%) einer lateralen Abmessung (beispielsweise einer Breite) des Hohlraums 130 betragen.
  • Beispielsweise kann das benachbarte Dotierungsgebiet 123 an dem Gegenelektrodendotierungsgebiet angrenzen oder mit dem Gegenelektrodendotierungsgebiet in Kontakt sein. Dadurch kann an einem Übergang zwischen dem benachbarten Dotierungsgebiet 123 und dem Gegenelektrodendotierungsgebiet ein p-n-Übergang gebildet und dadurch eine Sperrschicht erzeugt werden. Hierdurch kann das Gegenelektrodendotierungsgebiet elektrisch von einem Bulk-Bereich des Halbleitersubstrats 120 und von dem Abschirmdotierungsgebiet 122 isoliert werden.
  • Beispielsweise kann das benachbarte Dotierungsgebiet 123 und/oder das Abschirmdotierungsgebiet 122 das Gegenelektrodendotierungsgebiet lateral an zumindest drei Seiten umgeben.
  • Beispielsweise kann das Gegenelektrodendotierungsgebiet eine mittlere Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1016 Atomen pro cm3 (oder mehr als 1*1017 Atomen pro cm3 oder mehr als 1*1018 Atomen pro cm3) und weniger als 1*1021 Atomen pro cm3 (oder weniger als 1*1020 Atomen pro cm3 oder weniger als 1*1019 Atomen pro cm3) aufweisen.
  • Beispielsweise kann das Gegenelektrodendotierungsgebiet einen ersten Teilbereich mit einer mittleren Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1017 Atomen pro cm3 (oder mehr als 1*1018 Atomen pro cm3 oder mehr als 1*1019 Atomen pro cm3) und weniger als 1*1021 Atomen pro cm3 (oder weniger als 1*1020 Atomen pro cm3) und einen zweiten Teilbereich mit einer mittleren Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1016 Atomen pro cm3 (oder mehr als 5*1016 Atomen pro cm3) und weniger als 1*1018 Atomen pro cm3 (oder weniger als 5*1017 Atomen pro cm3) aufweisen. Der erste Teilbereich kann eine vertikale Abmessung von mehr als 50nm (oder mehr als 100nm, mehr als 150nm oder mehr als 200nm) aufweisen. Zudem kann der zweite Teilbereich eine vertikale Abmessung von mehr als 100nm (oder mehr als 250nm, mehr als 500nm oder mehr als 1000nm) aufweisen. Durch die im Vergleich zum ersten Teilbereich niedrigere Dotierstoffkonzentration des zweiten Teilbereichs kann der zweite Teilbereich kostengünstiger (beispielsweise durch Implantation) gebildet werden. Dadurch kann die Halbleitervorrichtung 100 kostengünstiger bereitgestellt werden. Beispielsweise kann ein maximaler vertikaler Abstand des zweiten Teilbereichs von der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 mehr als 200% (oder mehr als 300%, mehr als 400% oder mehr als 500%) eines maximalen vertikalen Abstands des ersten Teilbereichs von der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 betragen. Der zweite Teilbereich kann beispielsweise unterhalb des ersten Teilbereichs in dem Halbleitersubstrat 120 liegen. Beispielsweise kann der erste Teilbereich in Kontakt mit dem zweiten Teilbereich sein.
  • Beispielsweise kann eine laterale Abmessung des Gegenelektrodendotierungsgebiets mehr als 30% (oder mehr als 50%, mehr als 75% oder mehr als 90%) einer lateralen Abmessung des Hohlraums 130 betragen. Dadurch kann eine Kapazität eines durch die Membranstruktur 110 (oder durch den Membranbereich 112) und das Gegenelektrodendotierungsgebiet gebildeten Kondensators optimiert werden. Beispielsweise kann eine vertikale Abmessung des Gegenelektrodendotierungsgebiets mehr als 100nm (oder mehr als 200nm oder mehr als 500nm) und weniger als 10µm (oder weniger als 5µm oder weniger als 1µm) betragen.
  • Beispielsweise kann das Abschirmdotierungsgebiet 122 durch das benachbarte Dotierungsgebiet 123 lateral von dem Gegenelektrodendotierungsgebiet separiert sein. Dadurch kann ein lateraler Querschluss in dem Halbleitersubstrat 120 zwischen der Membranstruktur 110 und dem Gegenelektrodendotierungsgebiet vermieden werden.
  • Beispielsweise kann ein Teilbereich des benachbarten Dotierungsgebiets 123 eine mittlere Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1016 Atomen pro cm3 (oder mehr als 1*1017 Atomen pro cm3 oder mehr als 1*1018 Atomen pro cm3) und weniger als 1*1021 Atomen pro cm3 (oder weniger als 1*1020 Atomen pro cm3 oder weniger als 1*1019 Atomen pro cm3) aufweisen.
  • Beispielsweise kann das benachbarte Dotierungsgebiet 123 einen ersten Teilbereich mit einer mittleren Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1017 Atomen pro cm3 (oder mehr als 1*1018 Atomen pro cm3, mehr als 1*1019 Atomen pro cm3 oder mehr als 5*1019 Atomen pro cm3) und weniger als 1*1021 Atomen pro cm3 (oder weniger als 5*1020 Atomen pro cm3) und einen zweiten Teilbereich mit einer mittleren Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1016 Atomen pro cm3 (oder mehr als 1 *1017) und weniger als 1*1018 Atomen pro cm3 aufweisen. Der erste Teilbereich kann eine vertikale Abmessung von mehr als 25nm (oder mehr als 50nm oder mehr als 100nm) aufweisen. Zudem kann der zweite Teilbereich eine vertikale Abmessung von mehr als 100nm (oder mehr als 250nm, mehr als 500nm oder mehr als 1000nm) aufweisen. Durch die im Vergleich zum ersten Teilbereich niedrigere Dotierstoffkonzentration des zweiten Teilbereichs kann der zweite Teilbereich kostengünstiger (beispielsweise durch Implantation) gebildet werden. Dadurch kann die Halbleitervorrichtung 100 kostengünstiger bereitgestellt werden. Beispielsweise kann ein maximaler vertikaler Abstand des zweiten Teilbereichs von der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 mehr als 200% (oder mehr als 300%, mehr als 400% oder mehr als 500%) eines maximalen vertikalen Abstands des ersten Teilbereichs von der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 betragen. Der zweite Teilbereich kann beispielsweise unterhalb des ersten Teilbereichs in dem Halbleitersubstrat 120 liegen. Beispielsweise kann der erste Teilbereich in Kontakt mit dem zweiten Teilbereich sein.
  • Beispielsweise kann ein vertikaler Abstand der Membranstruktur 110 von der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 an einem Durchführungsteil eines Rands der Membranstruktur 110 mehr als 50% (oder mehr als 60%, mehr als 70%, mehr als 80%, mehr als 90% oder mehr als 95%) eines vertikalen Abstands des Membranbereichs 112 der Membranstruktur 110 von der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 im Bereich des Hohlraums 120 in einem unbelasteten Zustand des Membranbereichs 112 der Membranstruktur 110 betragen. Dadurch kann eine parasitäre Kapazität zwischen dem Gegenelektrodendotierungsbereich und der Membranstruktur 110 im Bereich des Durchführungsteils reduziert werden.
  • Beispielsweise kann die Halbleitervorrichtung 100 ferner eine Kontaktierungsstruktur umfassen. Über die Kontaktierungsstruktur können unterschiedliche Spannungen an die Membranstruktur 110 und das Abschirmdotierungsgebiet 122 des Halbleitersubstrats 120 anlegbar sein. Dadurch können die Membranstruktur 110 und das Abschirmdotierungsgebiet 122 mit unterschiedlichen Spannungsquellen verbunden werden. Beispielsweise kann die Kontaktierungsstruktur einen ersten vertikalen Kontakt (beispielsweise ein Via) in Verbindung mit einer ersten lateralen strukturierten Metallschicht (beispielsweise einer lateralen Kupferschicht) zum Anlegen einer ersten Spannung an die Membranstruktur 110, einen zweiten vertikalen Kontakt (beispielsweise ein Via) in Verbindung mit einer zweiten lateralen strukturierten Metallschicht (beispielsweise einer lateralen Kupferschicht) zum Anlegen einer zweiten Spannung an das Abschirmdotierungsgebiet 122 und/oder einen dritten vertikalen Kontakt (beispielsweise ein Via) in Verbindung mit einer dritten lateralen strukturierten Metallschicht (beispielsweise einer lateralen Kupferschicht) zum Anlegen einer dritten Spannung an das Gegenelektrodendotierungsgebiet umfassen.
  • Beispielsweise kann die Halbleitervorrichtung ferner eine Steuerschaltung umfassen. Die Steuerschaltung kann ausgebildet sein, der Membranstruktur 110 und dem Abschirmdotierungsgebiet 122 des Halbleitersubstrats 120 die gleiche Spannung bereitzustellen. Beispielsweise kann ein identisches Spannungssignal angelegt werden, was jedoch in separaten Quellen erzeugt wird und einen anderen Bezugspunkt hat, als es für die Membran der Fall ist. Dadurch kann beispielsweise eine Minimierung von Beeinflussung des Messsignals der Membran durch das gleiche Signal im Gebiet Abschirmdotierungsgebiet 122 ermöglicht werden. Alternativ kann dieselbe Spannung von derselben Spannungsquelle an die Membranstruktur 110 und das Abschirmdotierungsgebiet 122 angelegt werden. Dadurch können parasitäre Kapazitäten zwischen der Membranstruktur 110 und dem Abschirmdotierungsgebiet 122 minimiert werden. Beispielsweise kann die Steuerschaltung elektrisch leitend mit der Kontaktierungsstruktur verbunden sein.
  • Beispielsweise kann die Steuerschaltung ausgebildet sein, zumindest dem Teilbereich des benachbarten Dotierungsgebiets 123 eine weitere Spannung bereitzustellen. Beispielsweise kann die weitere Spannung eine Referenzspannung (beispielsweise Masse) sein.
  • Beispielsweise kann die Steuerschaltung auf dem Halbleitersubstrat 120 gebildet sein. Alternativ kann die Steuerschaltung eine externe Steuerschaltung sein.
  • Beispielsweise kann die Halbleitervorrichtung 100 ferner eine Steuerschaltung umfassen. Die Steuerschaltung kann ausgebildet sein, der Membranstruktur 110 und dem Abschirmdotierungsgebiet 122 des Halbleitersubstrats 120 elektrische Signale mit derselben Signalform bereitzustellen. Dadurch kann eine Minimierung von parasitären Kapazitäten zwischen der Membranstruktur 110 und dem Abschirmdotierungsgebiet 122 des Halbleitersubstrats 120 erreicht werden. Zudem kann eine Verbesserung eines Signal-Rausch-Verhältnisses bei einer Erfassung einer Kapazität oder einer Änderung einer Kapazität eines durch die Membranstruktur 110 und das Gegenelektrodendotierungsgebiet gebildeten Kondensators erreicht werden. Beispielsweise kann die Signalform eine Sinuswellenspannung, eine Rechteckspannung oder ein Sägezahnspannung sein.
  • Beispielsweise kann der Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 an der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 in Kontakt mit dem Abschirmdotierungsgebiet 122 sein. Dadurch kann die Membranstruktur 110 direkt an der glatten Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats liegen. Dadurch kann ein Bilden von Topographiestufen in dem Membranbereich 112 der Membranstruktur 110 vermieden werden.
  • Alternativ kann eine erste Isolationsschicht vertikal zwischen dem Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 und dem Abschirmdotierungsgebiet 122 angeordnet sein. Beispielsweise kann die erste Isolationsschicht einen spezifischen (elektrischen) Widerstand von mehr als 1*106Ωcm (oder mehr als 1*108Ωcm, mehr als 1*1010Ωcm oder mehr als 1*1012Ωcm) aufweisen. Beispielsweise kann die erste Isolationsschicht zumindest eines von Siliziumnitrid, Siliziumoxid und Siliziumkarbid umfassen.
  • Beispielsweise kann im Bereich des Hohlraums 130 eine zweite Isolationsschicht an der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 oder an einer Oberfläche des Membranbereichs 112 der Membranstruktur 110 liegen. Dadurch kann ein Querschluss bei einem Kontakt zwischen dem Membranbereich 112 der Membranstruktur 110 und der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 bei einer Auslenkung des Membranbereichs 112 der Membranstruktur 110 vermieden werden. Die Oberfläche des Membranbereichs 112 der Membranstruktur 110 kann eine dem Hohlraum 130 zugewandte Oberfläche des Membranbereichs 112 der Membranstruktur 110 sein. Beispielsweise können die erste Isolationsschicht und die an der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 liegende zweite Isolationsschicht eine durchgehende Isolationsschicht bilden.
  • Beispielsweise kann ein Gebiet, welches den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, ein p-dotiertes Gebiet sein (beispielsweise verursacht durch Einbringen von Aluminiumionen oder Borionen) oder ein n-dotiertes Gebiet (beispielsweise verursacht durch Einbringen von Phosphorionen oder Arsenionen) sein. Folglich gibt der zweite Leitfähigkeitstyp ein entgegengesetzt n-dotiertes oder p-dotiertes Gebiet an. Mit anderen Worden kann der erste Leitfähigkeitstyp eine p-Dotierung anzeigen und der zweite Leitfähigkeitstyp kann eine n-Dotierung anzeigen oder umgekehrt. Beispielsweise kann eine mittlere Dotierstoffkonzentration eines Gebiets eine gemessene Anzahl von Dotieratomen pro Volumeneinheit gemittelt über das Gebiet sein.
  • Beispielsweise kann das Halbleitersubstrat 120 ein Silizium (Si)-basiertes Halbleitersubstrat sein. Alternativ kann das Halbleitersubstrat 120 ein Siliziumkarbid (SiC)-basiertes Halbleitersubstrat, ein Galliumarsenid (GaAs)-basiertes Halbleitersubstrat oder ein Galliumnitrid (GaN)-basiertes Halbleitersubstrat sein. Das Halbleitersubstrat 120 kann beispielsweise ein Halbleiterwafer oder eine Halbleiterscheibe sein.
  • Beispielsweise kann eine vertikale Richtung, eine vertikale Abmessung oder eine Dicke senkrecht zu der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 und eine laterale Richtung oder eine laterale Abmessung parallel zu der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 gemessen werden. Beispielsweise kann die Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 eine Vorderseite des Halbleitersubstrats 120 sein. Eine Vorderseite des Halbleitersubstrats 120 kann beispielsweise eine Oberfläche des Halbleitersubstrats 120 sein, auf welcher komplexere Strukturen hergestellt werden sollen als auf einer Rückseite des Halbleitersubstrats 120, da Prozessparameter (beispielsweise eine Temperatur) und eine Behandlung der Rückseite eingeschränkt sein können, wenn bereits Strukturen auf der Vorderseite gebildet wurden.
  • Beispielsweise kann die Halbleitervorrichtung 100 ein Drucksensor, ein Ultraschallsensor, ein Ultraschallwandler, ein Gassensor, ein Mikrofon, ein Beschleunigungssensor, ein Mikro-Elektro-Mechanisches-System (MEMS)-Bauelement oder ein Mikromessgerät mit beweglicher Membrankonstruktion sein.
  • 2 zeigt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung 200. Die Halbleitervorrichtung 200 kann ähnlich wie die in Zusammenhang mit der 1 beschriebene Halbleitervorrichtung 100 ausgebildet sein. Die Halbleitervorrichtung 200 umfasst ein Halbleitersubstrat 120. An einer Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 liegt eine Isolationsschicht 210. Die Isolationsschicht 210 bedeckt die Oberfläche 121 vollständig. Beispielsweise kann die Isolationsschicht 210 ein Dielektrikum umfassen. Die Isolationsschicht 210 ist zudem frei von Strukturierungen und/oder Topologien. Zudem umfasst die Halbleitervorrichtung 200 eine an der Isolationsschicht 210 liegende Membranstruktur 110 mit einem Aufhängungsbereich 111 und einem Membranbereich 112. Ferner ist ein Hohlraum 130 vertikal zwischen der Membranstruktur 110 und dem Halbleitersubstrat 120 angeordnet. Beispielsweise kann der Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 lateral in einem durch ein nicht abgebildetes Abschirmdotierungsgebiet 122 gebildeten ersten Teil der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 liegen.
  • 2 zeigt ein Beispiel einer flachen Membran aufgrund der Aufhängung an dem Substrat ohne strukturiertes Dielektrikum. Beispielsweise kann ein Profil des Membranbereichs 112 (beispielsweise einer freistehenden Membran) unabhängig von einer möglichen Oberflächenstufe der Isolationsschicht 210 (beispielsweise eines dielektrischen Materials) sein. Daher kann eine Stabilität des Membranbereichs 112 (beispielsweise einer Membran) durch den gesamten Fertigungsablauf deutlich erhöht und die sich ergebende Ausbeute auf Waferebene zusätzlich gesteigert werden. Ferner kann in diesem Beispiel ein effektives elektrisches Isolationskonzept ermöglicht werden, sodass eine ausreichende Isolation von elektrischem Potential ohne Verankerung auf Dielektrika erreicht wird. Zusätzlich kann durch dieses Konzept eine Reduzierung einer parasitären Kapazität und eines Leckstroms der Membranstruktur 110 (beispielsweise eines Membranbauelements) in Bezug auf das Halbleitersubstrat 120 erreicht werden.
  • Beispielsweise kann die Membranstruktur 110 oder der Membranbereich 112 (beispielsweise eine Membran) an dem Halbleitersubstrat 120 (beispielsweise einem aktiven Siliziummaterial) aufgehängt werden. Eine dünne Schicht von dielektrischem Material (beispielsweise Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziumoxid (SiO2) oder Siliziumkarbid (SiC)) mit einer Dicke von ca. 10nm bis 80nm kann als elektrische Isolation zwischen dem Halbleitersubstrat 120 und der Membranstruktur 110 dienen. Dadurch kann sich bei einem konformen Membranabscheidungsprozess ein Membranbereich 112 mit einer flachen Struktur ohne jegliche Topologie ergeben. Folglich kann eine mechanische Stabilität des Membranbereichs 112 in Bezug auf Biegen erhöht und eine Auswirkung bestimmter Prozessschritte (beispielsweise chemisch-mechanisches Polieren (CMP)) reduziert werden.
  • 2 zeigt ein Beispiel einer optionalen ganzflächigen Isolationsschicht 210 auf der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 (beispielsweise einer Substratoberfläche). Beispielsweise kann die Membranstruktur 110 (beispielsweise eine mikromechanische Membran) auf das Halbleitersubstrat 120 (beispielsweise ein aktives Substrat) aufgebracht werden. Beispielsweise kann im Bereich des Aufhängungsbereichs 111 (beispielsweise einer Membranaufhängung) die Isolationsschicht 210 (beispielsweise ein Dielektrikum) entfallen.
  • 2 zeigt ein Beispiel einer Membran ohne Topologie. Beispielsweise können flache Grabenoxide durch die Isolationsschicht 210 (beispielsweise dünne dielektrische Schichten) ersetzt werden.
  • Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 2 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1) oder nachfolgend (beispielsweise 3-14) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
  • 3 zeigt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung 300. Die Halbleitervorrichtung 300 kann ähnlich wie die in Zusammenhang mit der 1 beschriebene Halbleitervorrichtung 100 ausgebildet sein. Die Halbleitervorrichtung 300 umfasst ein Halbleitersubstrat 120. An einer Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 liegt eine strukturierte Isolationsschicht 210. Die strukturierte Isolationsschicht 210 bedeckt die Oberfläche 121 mit Ausnahme eines Bereichs 310 der Oberfläche. Beispielsweise kann die strukturierte Isolationsschicht 210 ein Dielektrikum umfassen. Zudem umfasst die Halbleitervorrichtung 300 eine Membranstruktur 110 mit einem Aufhängungsbereich 111 und einem Membranbereich 112. Der Aufhängungsbereich 111 ist in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 120 in dem Bereich 310 der Oberfläche 121. Ferner ist ein Hohlraum 130 vertikal zwischen der Membranstruktur 110 und dem Halbleitersubstrat 120 angeordnet. Beispielsweise kann der Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 lateral in einem durch ein nicht abgebildetes Abschirmdotierungsgebiet 122 gebildeten ersten Teil der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 liegen.
  • 3 zeigt ein Beispiel einer optionalen strukturierten Isolationsschicht 210 auf der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 (beispielsweise einer Substratoberfläche).
  • Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 3 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-2) oder nachfolgend (beispielsweise 4-14) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
  • 4 zeigt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung 400. Die Halbleitervorrichtung 400 kann ähnlich wie die in Zusammenhang mit der 1 beschriebene Halbleitervorrichtung 100 ausgebildet sein. Die Halbleitervorrichtung 400 umfasst ein Halbleitersubstrat 120. Zudem umfasst die Halbleitervorrichtung 400 eine Membranstruktur 110 mit einem Aufhängungsbereich 111 und einem Membranbereich 112. Der Aufhängungsbereich 111 ist in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 120. Ferner ist ein Hohlraum 130 vertikal zwischen der Membranstruktur 110 und dem Halbleitersubstrat 120 angeordnet. Zudem liegt eine Isolationsschicht 210 an einer dem Hohlraum 130 zugewandten Oberfläche des Membranbereichs 112. Beispielsweise kann die Isolationsschicht 210 ein Dielektrikum umfassen. Beispielsweise kann der Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 lateral in einem durch ein nicht abgebildetes Abschirmdotierungsgebiet 122 gebildeten ersten Teil der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 liegen.
  • 4 zeigt ein Beispiel einer optionalen Isolationsschicht 210 an einer Membranunterseite im Bereich des Hohlraums 130. Beispielsweise kann die Isolationsschicht 210 einen spezifischen Widerstand von mehr als 1*106 Ωcm oder von mehr als 1*1012Ωcm aufweisen. Beispielsweise kann sich in dem Bereich des Aufhängungsbereichs 111 (beispielsweise einer Membranauflage) ein Abschirmdotierungsgebiet 122 befinden. Beispielsweise kann eine Breite des Abschirmdotierungsgebiets 122 größer sein als eine Breite des Aufhängungsbereichs 111, um eine Kompensation von Fertigungstoleranzen zu erreichen.
  • Beispielsweise zeigt 4 eine Halbleitervorrichtung 400 umfassend eine Membranstruktur 110. Die Membranstruktur 110 weist zumindest einen Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 auf. Der Aufhängungsbereich 111 ist lateral in einem ersten Bereich einer Oberfläche 121 eines Halbleitersubstrats 120 angeordnet. Ferner umfasst die Membranstruktur 110 einen Membranbereich 112. Ein Hohlraum 130 ist vertikal zwischen dem Membranbereich 112 und zumindest einem Teil des Halbleitersubstrats 120 angeordnet. Der Aufhängungsbereich begrenzt den Hohlraum (zumindest an einer Seite des Hohlraums) lateral. Ferner umfasst die Halbleitervorrichtung 400 eine Isolationsschicht 210, die an einer (dem Hohlraum zugewandten) Oberfläche des Membranbereichs 112 der Membranstruktur 110 angeordnet ist. Ferner weist die Isolationsschicht 210 eine auf den Hohlraum begrenzte laterale Ausdehnung auf.
  • Ein vertikaler Abstand zwischen dem Membranbereich 112 und der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 kann beispielweise deutlich größer (z.B. mehr als doppelt so groß, mehr als 5 mal so groß oder mehr als 10 mal so groß) sein wie ein vertikaler Abstand zwischen dem Aufhängungsbereich 111 und der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120.
  • Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 4 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-3) oder nachfolgend (beispielsweise 5-14) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
  • 5 zeigt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung 500. Die Halbleitervorrichtung 500 kann ähnlich wie die in Zusammenhang mit der 1 beschriebene Halbleitervorrichtung 100 ausgebildet sein. Die Halbleitervorrichtung 500 umfasst ein Halbleitersubstrat 120. An einer Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 liegt eine Isolationsschicht 210. Die Isolationsschicht 210 bedeckt die Oberfläche 121 vollständig. Beispielsweise kann die Isolationsschicht 210 ein Dielektrikum umfassen. Die Isolationsschicht 210 ist frei von Strukturierungen und/oder Topologien. Zudem umfasst die Halbleitervorrichtung 500 eine an der Isolationsschicht 210 liegende Membranstruktur 110 mit einem Aufhängungsbereich 111 und einem Membranbereich 112. Ferner ist ein Hohlraum 130 vertikal zwischen der Membranstruktur 110 und dem Halbleitersubstrat 120 angeordnet. Ferner liegt der Aufhängungsbereich 111 lateral in einem durch ein Abschirmdotierungsgebiet 122 gebildeten ersten Bereich der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats. Zudem ist in dem Bereich des Hohlraums 130 ein zweiter Teil der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 durch einen Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 gebildet. Lateral zwischen dem Abschirmdotierungsgebiet 122 und dem Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 liegt ein Teilbereich 125 eines benachbarten Dotierungsgebiets 123. Das benachbarte Dotierungsgebiet 123 ist durch ein Bulkdotierungsgebiet des Halbleitersubstrats 120 gebildet.
  • Beispielsweise kann das Abschirmdotierungsgebiet 122, das Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 und/oder der Teilbereich 125 des benachbarten Dotierungsgebiets 123 Implantationsgebiete sein. Das Abschirmdotierungsgebiet 122 und das Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 können beispielsweise während eines Implantationsschrittes in dem Halbleitersubstrat gebildet werden. Alternativ kann das Abschirmdotierungsgebiet 122, das Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 und/oder der Teilbereich 125 des benachbarten Dotierungsgebiets 123 durch Diffusion gebildet werden.
  • 5 zeigt ein Beispiel eines Dotierungsschemas eines verbesserten Membranaufhängungsansatzes. Beispielsweise kann die Membranstruktur 110 (beispielsweise eine Membran) ein elektrisches Potential tragen während ein Bereich des Halbleitersubstrats 120 unter der Membranstruktur 110 (beispielsweise das Gegenelektrodendotierungsgebiet 124) das Gegenpotential trägt. Der Bereich kann durch einen Implantationsprozess mit entgegengesetzter Ladung in Bezug auf die Dotierung des Halbleitersubstrats 120 (p-Implantation gegen n-Halbleitersubstrat oder n-Implantation gegen p-Halbleitersubstrat) definiert werden. Das Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 kann eine Dotierungskonzentration von 1018 Atomen pro cm3 oder höher (beispielsweise bis zu 1021 Atomen pro cm3) aufweisen. Eine Isolation zwischen dem Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 (beispielsweise einem implantierten Bereich) und dem umgebenden Halbleitersubstrat 120 kann durch einen p-n-Übergang erreicht werden, der durch das Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 und eine zweite Implantation, den Teilbereich 125 des benachbarten Gebiets 123, gebildet wird. Daher kann für den Teilbereich 125 des benachbarten Gebiets 123 die entgegengesetzte Dotierstoffladung im Vergleich zu dem Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 mit einer Konzentration von 1*1018 Atomen pro cm3 oder höher (beispielsweise bis zu 1*1021 Atomen pro cm3) verwendet werden. Für ein reduziertes Leck kann ein Abstand mit intrinsischer Dotierungskonzentration des Halbleitersubstrats 120 mit einer Konzentration von ca. 1015 bis 1016 Atomen pro cm3 zwischen dem Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 und dem Teilbereich 125 des benachbarten Gebiets 123 angeordnet sein, wie in 5 gezeigt. Um die elektrische Kapazität der Membranstruktur 110 in Bezug auf das Halbleitersubstrat 120 zu minimieren, kann ein (optionales) Abschirmdotierungsgebiet 122 an dem Aufhängungsbereich 111 (beispielsweise an Aufhängungsseiten) der Membranstruktur 110 eingeführt werden. Der Dotierstofftyp und die Konzentration können ähnlich zu denen des Gegenelektrodendotierungsgebiets 124 sein. Die elektrische Isolation von dem Abschirmdotierungsgebiet 122 in Bezug auf das Halbleitersubstrat 120 kann ähnlich erreicht werden wie bei dem Gegenelektrodendotierungsgebiet 124, wobei ein p-n-Übergang mit einem optionalen, intrinsisch dotierten Abstand dazwischen gebildet werden kann. Beispielsweise kann der Teilbereich 125 des benachbarten Gebiets 123 durch Implantationen von geringerer Dosis der gleichen Ladung und einer Konzentration zwischen denjenigen des Gegenelektrodendotierungsgebiets 124 und des Teilbereichs 125 des benachbarten Gebiets 123 unterstützt werden, um einen Leckstrom weiter zu unterdrücken.
  • 5 zeigt ein Beispiel eines Implantationsschemas. Beispielsweise kann ein Bilden von p-n-Übergängen zum Erreichen einer elektrischen Isolierung an Aufhängungsseiten der Membranstruktur 110 oder einer Membran (umgekehrt vorgespannt) erreicht werden. Das Implantationsschema kann beispielsweise durch Implantationsprozesse (p / n), welche typischerweise bei einer Complementary-metal-oxide-semiconductor (CMOS)-Produktion verwendet werden, erzeugt werden. Dadurch kann eine parasitäre Kapazität reduziert und ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden.
  • Beispielsweise kann das Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 ein Implantationsgebiet sein, welches eine aktive Elektrode in dem Halbleitersubstrat bildet. Der Teilbereich 125 des benachbarten Dotierungsgebiets 124 kann beispielsweise ein Implantationsgebiet sein, welches zum Abschirmen dient (beispielsweise System-Masse). Beispielsweise kann das Abschirmdotierungsgebiet 122 ein Implantationsgebiet für Isolierung und Reduzierung einer parasitären Kapazität sein.
  • Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 5 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-4) oder nachfolgend (beispielsweise 6-14) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
  • 6 zeigt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung 600. Die Halbleitervorrichtung 600 kann ähnlich wie die in Zusammenhang mit der 5 beschriebene Halbleitervorrichtung 500 ausgebildet sein. Bei der Halbleitervorrichtung 600 ist das Abschirmdotierungsgebiet 122 in einen ersten Teilbereich 610 und einen darunter liegenden zweiten Teilbereich 620 unterteilt. Zudem ist das Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 in einen ersten Teilbereich 630 und einen darunter liegenden zweiten Teilbereich 640 aufgeteilt. Ferner ist der Teilbereich 125 des benachbarten Gebiets 123 in einen ersten Teilbereich 650 und einen darunter liegenden zweiten Teilbereich 660 aufgeteilt.
  • Beispielsweise können die Teilbereiche 610 und 630 eine Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1017 Atomen pro cm3 und weniger als 1*1021 Atomen pro cm3 aufweisen. Die Teilbereiche 610 und 630 können beispielsweise eine Dotierstoffkonzentration von typischerweise 1*1020 Atomen pro cm3 aufweisen. Beispielsweise können die Teilbereiche 610 und 630 eine Implanttiefe von weniger als oder gleich 200nm aufweisen.
  • Beispielsweise können die Teilbereiche 620 und 640 eine Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1016 Atomen pro cm3 und weniger als 1*1018 Atomen pro cm3 aufweisen. Die Teilbereiche 620 und 640 können beispielsweise eine Dotierstoffkonzentration von typischerweise 1*1017 Atomen pro cm3 aufweisen. Beispielsweise können die Teilbereiche 620 und 640 eine Implanttiefe von weniger als oder gleich 1000nm aufweisen. Die Teilbereiche 620 und 640 können beispielsweise optional sein.
  • Beispielsweise kann der Teilbereich 650 eine Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1017 Atomen pro cm3 und weniger als 1*1021 Atomen pro cm3 aufweisen. Der Teilbereich 650 kann beispielsweise eine Dotierstoffkonzentration von typischerweise 1*1020 Atomen pro cm3 aufweisen. Beispielsweise kann der Teilbereich 650 eine Implanttiefe von weniger als oder gleich 100nm aufweisen.
  • Beispielsweise kann der Teilbereich 660 eine Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1016 Atomen pro cm3 und weniger als 1*1018 Atomen pro cm3 aufweisen. Der Teilbereich 660 kann beispielsweise eine Dotierstoffkonzentration von typischerweise 5*1017 Atomen pro cm3 aufweisen. Beispielsweise kann der Teilbereich 660 eine Implanttiefe von weniger als oder gleich 1000nm aufweisen. Der Teilbereich 660 kann beispielsweise optional sein.
  • Beispielsweise ist der erste Teilbereich 650 des benachbarten Dotierungsgebiet vertikal zwischen der Oberfläche des Halbleitersubstrats 120 und dem zweite Teilbereich 660 des benachbarten Dotierungsgebiets angeordnet. Ferner ist beispielsweise der Teilbereich 650 des benachbarten Dotierungsgebiets und der zweite Teilbereich 660 des benachbarten Dotierungsgebiet lateral zwischen dem Abschirmdotierungsgebiet und einem Gegenelektrodendotierungsgebiet angeordnet. Dadurch kann beispielsweise eine laterale elektrische Isolation zwischen dem Abschirmdotierungsgebiet und dem Gegenelektrodendotierungsgebiet verbessert werden.
  • Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 6 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-5) oder nachfolgend (beispielsweise 7-14) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
  • 7 zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Teil einer weiteren Halbleitervorrichtung 700. Die Halbleitervorrichtung 700 kann ähnlich wie die in Zusammenhang mit der 1 beschriebene Halbleitervorrichtung 100 oder ähnlich wie die in Zusammenhang mit der 6 beschriebene Halbleitervorrichtung 600 ausgebildet sein. Die Halbleitervorrichtung 700 umfasst ein Halbleitersubstrat mit dem Abschirmdotierungsgebiet 122, dem Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 und einem Teilbereich 125 des benachbarten Gebiets 123. Der Teilbereich 125 des benachbarten Gebiets 123 kann beispielsweise in die Teilbereiche 650 und 660 aufgeteilt sein. Ferner ist in der 7 der Hohlraum 130 unterhalb des Membranbereichs 112 der Membranstruktur 110 abgebildet. Zudem weist die Membranstruktur 110 einen Rand mit einem Durchführungsteil 710 in dem Aufhängungsbereich 111 auf. Der Hohlraum 130 erstreckt sich in den Bereich des Durchführungsteils 710.
  • 7 zeigt ein Beispiel einer lateralen Durchführung des Gegenelektrodendotierungsgebiets 124 im Bereich eines Zugangs zur Entfernung einer Opferschicht. Beispielsweise kann durch einen Hohlraum oberhalb des lateralen Durchkontakts oder im Bereich des Durchführungsteils 710 eine parasitäre Kapazität zwischen dem Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 und der Membranstruktur 110 reduziert werden. Der Hohlraum oberhalb des lateralen Durchkontakts oder im Bereich des Durchführungsteils 710 kann beispielsweise optional und für eine laterale Durchführung nicht erforderlich sein. Beispielsweise kann der Teilbereich 125 des benachbarten Gebiets 123 zur lateralen Schirmung vorhanden sein.
  • Beispielsweise kann eine elektrische Kontaktierung durch vertikale VIA Strukturen erfolgen. Ein Membrankontakt kann beispielsweise im Bereich des Aufhängungsbereichs 111 (beispielsweise einer Membranauflage) liegen. Beispielsweise kann eine oberflächige, laterale Durchführung vorliegen. Alternativ kann unter Nutzung von alternativen Implantationen eine laterale Durchführung in tieferen Ebenen des Halbleitersubstrats ermöglicht werden. Hierzu kann ein oberflächennaher Implant mit einer Tiefe von ca. 100nm oder ein tiefer Alternativprozess mit einer Tiefe von ca. 600nm durchgeführt werden.
  • Beispielsweise kann die Membranstruktur 110 und/oder der Membranbereich 112 eine beliebige Form und/oder ein beliebiges Aspektverhältnis aufweisen. Die Membranstruktur 110, der Membranbereich 112, das Abschirmdotierungsgebiet 122, das Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 und/oder der Teilbereich 125 des benachbarten Gebiets 123 kann beispielsweise eine beliebige Geometrie und/oder Positionierung aufweisen.
  • Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 7 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-6) oder nachfolgend (beispielsweise 8-14) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
  • 8 zeigt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung 800. Die Halbleitervorrichtung 800 kann ähnlich wie die in Zusammenhang mit der 5 beschriebene Halbleitervorrichtung 500 ausgebildet sein. An dem Teilbereich 125 des benachbarten Gebiets 123 und an dem Halbleitersubstrat 120 ist ein Spannungssignal U1 angelegt. Zudem ist an dem Abschirmdotierungsgebiet 122 ein Spannungssignal U2 angelegt. Ferner ist an dem Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 ein Spannungssignal U3 angelegt. Des Weiteren ist an der Membranstruktur 110 ein Spannungssignal U4 angelegt.
  • 8 zeigt ein Beispiel einer Kontaktierung. Beispielsweise können, um Anforderungen für eine Isolation zu erfüllen, als Betriebsmodus bei einem durch ein p-dotiertes Bulkdotierungsgebiet (beispielsweise ein Substrat) gebildeten benachbarten Dotierungsgebiet 123 oder einem durch einen p-dotierten Wannenimplant gebildeten benachbarten Dotierungsgebiet 123 die Spannungssignale als U1 ≤ U3 und U1 ≤ U2 gewählt werden. Beispielsweise können, um Anforderungen für eine Isolation zu erfüllen, als Betriebsmodus bei einem durch ein n-dotiertes Bulkdotierungsgebiet (beispielsweise ein Substrat) gebildeten benachbarten Dotierungsgebiet 123 oder einem durch einen n-dotierten Wannenimplant gebildeten benachbarten Dotierungsgebiet 123 die Spannungssignale als U1 ≥ U3 und U1 ≥ U2 gewählt werden.
  • Beispielsweise kann in dem Fall U2 = U4 eine Minimierung von parasitären Kapazitäten erreicht werden. Beispielsweise kann in dem Fall, dass das Spannungssignal U2 die gleiche Signalform wie das Spannungssignal U4 aufweist ohne Beeinflussung einer nachfolgenden Signalverarbeitung eine Minimierung parasitärer Kapazitäten und ein Verbesserung eine Signal-Rauschverhältnis erreicht werden.
  • Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 8 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-7) oder nachfolgend (beispielsweise 9-14) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
  • 9 zeigt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Halbleitervorrichtung 900. Die Halbleitervorrichtung 900 umfasst zumindest einen Aufhängungsbereich 111 einer Membranstruktur 110. Der Aufhängungsbereich 111 liegt lateral in einem ersten Bereich einer Oberfläche 121 eines Halbleitersubstrats 120. Zudem ist eine Isolationsschicht 210 vertikal zwischen dem Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 und dem ersten Bereich der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 angeordnet. Ferner umfasst die Halbleitervorrichtung 900 einen Membranbereich 112 der Membranstruktur 110. Ein Hohlraum 130 ist vertikal zwischen dem Membranbereich 112 und zumindest einem Teil des Halbleitersubstrats 120 angeordnet. Zudem beträgt ein maximaler vertikaler Abstand von Punkten an einer dem Halbleitersubstrat 120 zugewandten Randfläche des Hohlraums 130 weniger als 10nm (oder weniger als 5nm oder weniger als 2nm).
  • Durch die vertikal zwischen dem Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 und dem ersten Bereich der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 angeordnete Isolationsschicht 210 kann eine elektrische Isolation der Membranstruktur 110 von weiteren Gebieten des Halbleitersubstrats 120 (beispielsweise von einem Gegenelektrodendotierungsgebiet des Halbleitersubstrats 120 oder von einem Bulk-Bereich des Halbleitersubstrats 120) bewirkt werden. Dadurch kann eine parasitäre Kapazität zwischen der Membranstruktur 110 und den weiteren Gebieten des Halbleitersubstrats 120 reduziert werden. Hierdurch kann eine Kapazität zwischen dem Membranbereich 112 und einem Gegenelektrodendotierungsgebiet des Halbleitersubstrats 120 mit einem verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis erfasst werden. Hierdurch kann die Membranstruktur 110 verbesserte elektrische Eigenschaften aufweisen. Zudem kann dadurch, dass der maximale vertikale Abstand von Punkten an der dem Halbleitersubstrat 120 zugewandten Randfläche des Hohlraums 130 weniger als 10nm beträgt, eine Topographiestufe unterhalb der Membranstruktur 110 entfallen. Durch das Entfallen der Topographiestufe unterhalb der Membranstruktur 110 kann ein Übertragen der Topographiestufe auf den Membranbereich 112 der Membranstruktur 110 (beispielsweise während einer Abscheidung der Membranstruktur 110) vermieden werden. Hierdurch kann eine Beeinflussung mechanischer Eigenschaften der Membranstruktur 110 (beispielsweise Steifigkeit oder Eigenfrequenz des Membranbereichs 112) durch eine auf den Membranbereich 112 übertragene Topographiestufe vermieden werden. Hierdurch können eine Schwankung eines Verhaltens von Halbleitervorrichtungen 900 innerhalb einer Produktionscharge reduziert und/oder strukturelle Schwachstellen in der Membranstruktur 110 vermieden und dadurch eine Ausbeute erhöht werden. Dadurch kann die Halbleitervorrichtung 900 kostengünstiger bereitgestellt werden. Zudem kann durch das Entfallen der auf den Membranbereich 112 übertragenen Topographiestufe ein Biegen des Membranbereichs 112 in Richtung der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 und damit ein Fixieren des Membranbereichs 112 an der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 während eines chemisch-mechanischen Polierens der Halbleitervorrichtung 900 vermieden werden. Hierdurch kann eine Ausbeute bei einem Herstellen der Halbleitervorrichtung 900 vergrößert werden. Dadurch kann die Halbleitervorrichtung 900 kostengünstiger bereitgestellt werden.
  • Beispielsweise kann eine laterale Abmessung der dem Halbleitersubstrat 120 zugewandte Randfläche des Hohlraums 130 mehr als 90% (oder mehr als 95% oder mehr als 99%) einer lateralen Abmessung des Hohlraums 130 betragen. Die dem Halbleitersubstrat 120 zugewandte Randfläche des Hohlraums 130 kann beispielsweise dieselben geometrischen Abmessungen aufweisen wie ein lateraler Querschnitt des Hohlraums 130 im Bereich eines Übergangs zwischen dem Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 und der Isolationsschicht 210. Beispielsweise kann die dem Halbleitersubstrat 120 zugewandte Randfläche des Hohlraums 130 durch eine der Membranstruktur 110 oder dem Hohlraum 130 zugewandte Oberfläche 211 der Isolationsschicht 210 gebildet sein. Die Isolationsschicht 210 kann beispielsweise die Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 im Bereich des Hohlraums 130 vollständig bedecken.
  • Beispielsweise kann die Membranstruktur 110 wie die im Zusammenhang mit der 1 beschriebene Membranstruktur ausgebildet sein. Das Halbleitersubstrat 120 kann beispielsweise wie das im Zusammenhang mit der 1 beschrieben Halbleitersubstrat ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Isolationsschicht 210 wie die im Zusammenhang mit der 1 oder wie die im Zusammenhang mit der 2 beschriebene Isolationsschicht ausgebildet sein.
  • Beispielsweise kann die Halbleitervorrichtung 900 ein Drucksensor, ein Ultraschallsensor, ein Ultraschallwandler, ein Gassensor, ein Mikrofon, ein Beschleunigungssensor, ein Mikro-Elektro-Mechanisches-System (MEMS)-Bauelement oder ein Mikromessgerät mit beweglicher Membrankonstruktion sein.
  • Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 9 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-8) oder nachfolgend (beispielsweise 10-14) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
  • 10 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teils eines Drucksensors 1000. Der Drucksensor 1000 umfasst eine Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung kann wie die in Zusammenhang mit der 1 beschriebene Halbleitervorrichtung 100 oder wie die in Zusammenhang mit der 9 beschriebene Halbleitervorrichtung 900 ausgebildet sein. Zudem umfasst ein Halbleitersubstrat 120 des Drucksensors 1000 ein Gegenelektrodendotierungsgebiet 124. Ein Membranbereich 112 einer Membranstruktur 110 des Drucksensors 1000 und das Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 können beispielsweise einen Kondensator bilden. Durch Ausübung eines Drucks auf den Membranbereich 112 kann dieser verformt und dadurch eine Kapazität des Kondensators verändert werden. Durch Erfassen der Kapazität oder einer Änderung der Kapazität des Kondensators kann der auf den Membranbereich 112 ausgeübte Druck bestimmt werden. Beispielsweise kann der Drucksensor 1000 eine Auswertschaltung zum Bestimmen des ausgeübten Drucks auf Basis der erfassten Kapazität oder der erfassten Änderung der Kapazität umfassen.
  • Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 10 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-9) oder nachfolgend (beispielsweise 11-14) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
  • 11 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teils eines Mikrofons 1100. Das Mikrofon 1100 umfasst eine Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung kann wie die in Zusammenhang mit der 1 beschriebene Halbleitervorrichtung 100 oder wie die in Zusammenhang mit der 9 beschriebene Halbleitervorrichtung 900 ausgebildet sein. Zudem umfasst ein Halbleitersubstrat 120 des Mikrofons 1100 ein Gegenelektrodendotierungsgebiet 124. Ein Membranbereich 112 einer Membranstruktur 110 des Mikrofons 1100 und das Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 können beispielsweise einen Kondensator bilden. Bei Auftreffen von Schallwellen auf den Membranbereich 112 kann dieser verformt und dadurch eine Kapazität des Kondensators verändert werden. Durch Erfassen der Kapazität oder einer Änderung der Kapazität des Kondensators kann die auf den Membranbereich 112 ein elektrisches Signal erzeugt werden, welches die auftreffenden Schallwellen repräsentiert. Beispielsweise kann das Mikrofon 1100 eine Auswertschaltung zum Bestimmen des elektrischen Signals auf Basis der erfassten Kapazität oder der erfassten Änderung der Kapazität umfassen.
  • Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 11 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-10) oder nachfolgend (beispielsweise 12-14) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
  • 12 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teils eines Beschleunigungssensors 1200. Der Beschleunigungssensor 1200 umfasst eine Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung kann wie die in Zusammenhang mit der 1 beschriebene Halbleitervorrichtung 100 oder wie die in Zusammenhang mit der 9 beschriebene Halbleitervorrichtung 900 ausgebildet sein. Zudem umfasst ein Halbleitersubstrat 120 des Beschleunigungssensors 1200 ein Gegenelektrodendotierungsgebiet 124. Ein Membranbereich 112 einer Membranstruktur 110 des Beschleunigungssensors 1200 und das Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 können beispielsweise einen Kondensator bilden. Bei einer Beschleunigung des Beschleunigungssensors 1200 kann der Membranbereich 112 der Membranstruktur 110 verformt und dadurch eine Kapazität des Kondensators verändert werden. Durch Erfassen der Kapazität oder einer Änderung der Kapazität des Kondensators kann die Beschleunigung des Beschleunigungssensors 1200 bestimmt werden. Beispielsweise kann der Beschleunigungssensor 1200 eine Auswertschaltung zum Bestimmen der Beschleunigung auf Basis der erfassten Kapazität oder der erfassten Änderung der Kapazität umfassen.
  • Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 12 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-11) oder nachfolgend (beispielsweise 13-14) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
  • 13 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1300 zum Bilden einer Halbleitervorrichtung. Das Verfahren 1300 umfasst Bilden 1310 einer Membranstruktur 110. Die Membranstruktur 110 umfasst einen Membranbereich 112 und zumindest einen Aufhängungsbereich 111. Zudem liegt der Aufhängungsbereich 111 lateral in einem ersten Bereich einer Oberfläche 121 eines Halbleitersubstrats 120. Ferner umfasst das Verfahren 1300 Bilden 1320 eines Hohlraums 130 vertikal zwischen dem Membranbereich 112 und zumindest einem Teil des Halbleitersubstrats 120. Der erste Bereich der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 wird durch eine Oberfläche eines Abschirmdotierungsgebiets 122 des Halbleitersubstrats 120 gebildet. Zudem grenzt das Abschirmdotierungsgebiet 122 des Halbleitersubstrats 120 an ein benachbartes Dotierungsgebiet 123 an. Ferner bildet das benachbarte Dotierungsgebiet 123 zumindest einen Teil der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 im Bereich des Hohlraums 130. Des Weiteren weist das benachbarte Dotierungsgebiet 123 einen ersten Leitfähigkeitstyp auf und weist das Abschirmdotierungsgebiet 122 einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf.
  • Durch die unterschiedlichen Leitfähigkeitstypen des Abschirmdotierungsgebiets 122 und des benachbarten Dotierungsgebiets 123 kann an einem Übergang zwischen dem Abschirmdotierungsgebiet 122 und dem benachbarten Dotierungsgebiet 123 ein p-n-Übergang gebildet werden. Hierdurch kann an dem Übergang zwischen dem Abschirmdotierungsgebiet 122 und dem benachbarten Dotierungsgebiet 123 eine Sperrschicht erzeugt werden. Durch die erzeugte Sperrschicht kann eine elektrische Isolation des Aufhängungsbereichs 111 und damit der gesamten Membranstruktur 110 von weiteren Gebieten des Halbleitersubstrats 120 (beispielsweise von einem Gegenelektrodendotierungsgebiet 124 des Halbleitersubstrats 120 oder von einem Bulk-Bereich des Halbleitersubstrats 120) bewirkt werden. Dadurch kann eine parasitäre Kapazität zwischen der Membranstruktur 110 und den weiteren Gebieten des Halbleitersubstrats 120 reduziert werden. Hierdurch kann eine Kapazität zwischen dem Membranbereich 112 und einem Gegenelektrodendotierungsgebiet des Halbleitersubstrats 120 mit einem verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis erfasst werden. Hierdurch kann die Membranstruktur 110 verbesserte elektrische Eigenschaften aufweisen. Hierdurch kann zudem ein zwischen der Membranaufhängung 111 und der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 liegendes strukturiertes Isolationselement (beispielsweise ein strukturiertes Dielektrikum) und damit eine Topographiestufe unterhalb der Membranstruktur 110 entfallen. Durch das Entfallen der Topographiestufe unterhalb der Membranstruktur 110 kann ein Übertragen der Topographiestufe auf den Membranbereich 112 der Membranstruktur 110 (beispielsweise während einer Abscheidung der Membranstruktur 110) vermieden werden. Hierdurch kann eine Beeinflussung mechanischer Eigenschaften der Membranstruktur 110 (beispielsweise Steifigkeit oder Eigenfrequenz des Membranbereichs 112) durch eine auf den Membranbereich 112 übertragene Topographiestufe vermieden werden. Hierdurch können eine Schwankung eines Verhaltens von Halbleitervorrichtungen innerhalb einer Produktionscharge reduziert und/oder strukturelle Schwachstellen in der Membranstruktur 110 vermieden und dadurch eine Ausbeute erhöht werden. Dadurch kann die Halbleitervorrichtung kostengünstiger gebildet werden. Zudem kann durch das Entfallen der auf den Membranbereich 112 übertragenen Topographiestufe ein Biegen des Membranbereichs 112 in Richtung der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 und damit ein Fixieren des Membranbereichs 112 an der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 während eines chemisch-mechanischen Polierens der Halbleitervorrichtung vermieden werden. Hierdurch kann eine Ausbeute bei dem Bilden der Halbleitervorrichtung vergrößert werden. Dadurch kann die Halbleitervorrichtung kostengünstiger gebildet werden.
  • Beispielsweise kann das Bilden 1310 der Membranstruktur 110 ein Abscheiden einer Opferschicht (beispielsweise einer Kohlenstoffschicht) und einer Halbleiterschicht (beispielsweise einer Bor-dotierten Siliziumschicht) und ein Strukturieren der abgeschiedenen Halbleiterschicht umfassen. Die Membranstruktur 110 kann beispielsweise monolithisch gebildet werden. Das Bilden 1320 des Hohlraums 130 kann beispielsweise ein Entfernen der Opferschicht unterhalb des Membranbereichs 112 der Membranstruktur 110 durch Ätzung umfassen. Beispielsweise kann die Membranstruktur 110 eine laterale und/oder eine vertikale Öffnung zum Entfernen der Opferschicht aufweisen.
  • Beispielsweise kann die in Zusammenhang mit der 1 beschriebene Halbleitervorrichtung 100 mittels des Verfahrens 1300 gebildet werden.
  • Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 13 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-12) oder nachfolgend (beispielsweise 14) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
  • 14 zeigt ein Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens 1400 zum Bilden einer Halbleitervorrichtung. Das Verfahren 1400 umfasst Bilden 1410 einer Membranstruktur 110. Die Membranstruktur 110 umfasst einen Membranbereich 112 und zumindest einen Aufhängungsbereich 111. Zudem liegt der Aufhängungsbereich 111 lateral in einem ersten Bereich einer Oberfläche 121 eines Halbleitersubstrats 120. Ferner ist eine Isolationsschicht 210 vertikal zwischen dem Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 und dem ersten Bereich der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 angeordnet. Des Weiteren umfasst das Verfahren 1400 Bilden 1420 eines Hohlraums 130 vertikal zwischen dem Membranbereich 112 und zumindest einem Teil des Halbleitersubstrats 120. Ein maximaler vertikaler Abstand von Punkten an einer dem Halbleitersubstrat 120 zugewandten Randfläche des Hohlraums 130 beträgt weniger als 10nm (oder weniger als 5nm oder weniger als 2nm).
  • Durch die vertikal zwischen dem Aufhängungsbereich 111 der Membranstruktur 110 und dem ersten Bereich der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 angeordnete Isolationsschicht 210 kann eine elektrische Isolation der Membranstruktur 110 von weiteren Gebieten des Halbleitersubstrats 120 (beispielsweise von einem Gegenelektrodendotierungsgebiet des Halbleitersubstrats 120 oder von einem Bulk-Bereich des Halbleitersubstrats 120) bewirkt werden. Dadurch kann eine parasitäre Kapazität zwischen der Membranstruktur 110 und den weiteren Gebieten des Halbleitersubstrats 120 reduziert werden. Hierdurch kann eine Kapazität zwischen dem Membranbereich 112 und einem Gegenelektrodendotierungsgebiet des Halbleitersubstrats 120 mit einem verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis erfasst werden. Hierdurch kann die Membranstruktur 110 verbesserte elektrische Eigenschaften aufweisen. Zudem kann dadurch, dass der maximale vertikale Abstand von Punkten an der dem Halbleitersubstrat zugewandten Randfläche des Hohlraums 130 weniger als 10nm beträgt, eine Topographiestufe unterhalb der Membranstruktur 110 entfallen. Durch das Entfallen der Topographiestufe unterhalb der Membranstruktur 110 kann ein Übertragen der Topographiestufe auf den Membranbereich 112 der Membranstruktur 110 (beispielsweise während einer Abscheidung der Membranstruktur 110) vermieden werden. Hierdurch kann eine Beeinflussung mechanischer Eigenschaften der Membranstruktur 110 (beispielsweise Steifigkeit oder Eigenfrequenz des Membranbereichs 112) durch eine auf den Membranbereich 112 übertragene Topographiestufe vermieden werden. Hierdurch können eine Schwankung eines Verhaltens von Halbleitervorrichtungen 100 innerhalb einer Produktionscharge reduziert und/oder strukturelle Schwachstellen in der Membranstruktur 110 vermieden und dadurch eine Ausbeute erhöht werden. Dadurch kann die Halbleitervorrichtung kostengünstiger gebildet werden. Zudem kann durch das Entfallen der auf den Membranbereich 112 übertragenen Topographiestufe ein Biegen des Membranbereichs 112 in Richtung der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 und damit ein Fixieren des Membranbereichs 112 an der Oberfläche 121 des Halbleitersubstrats 120 während eines chemisch-mechanischen Polierens der Halbleitervorrichtung vermieden werden. Hierdurch kann eine Ausbeute bei dem Bilden der Halbleitervorrichtung vergrößert werden. Dadurch kann die Halbleitervorrichtung kostengünstiger gebildet werden.
  • Beispielsweise kann das Bilden 1410 der Membranstruktur 110 ein Abscheiden einer Opferschicht (beispielsweise einer Kohlenstoffschicht) und einer Halbleiterschicht (beispielsweise einer Bor-dotierten Siliziumschicht) und ein Strukturieren der abgeschiedenen Halbleiterschicht umfassen. Die Membranstruktur 110 kann beispielsweise monolithisch gebildet werden. Das Bilden 1420 des Hohlraums 130 kann beispielsweise ein Entfernen der Opferschicht unterhalb des Membranbereichs 112 der Membranstruktur 110 durch Ätzung umfassen. Beispielsweise kann die Membranstruktur 110 eine laterale und/oder eine vertikale Öffnung zum Entfernen der Opferschicht aufweisen.
  • Beispielsweise kann die in Zusammenhang mit der 9 beschriebene Halbleitervorrichtung 900 mittels des Verfahrens 1400 gebildet werden.
  • Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 14 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-13) oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
  • Einige Ausführungsformen beziehen sich auf eine monolithisch integrierte Membrankonstruktion mit verbesserter mechanischer Stabilität.
  • Gemäß einem Aspekt können bei einem monolithisch integrierten Ansatz mechanische und elektrische Teile auf einem gemeinsamen Stück Halbleitersubstrat oder Silizium integriert sein. Dabei kann ein höherer Grad von Miniaturisierungskostenreduzierung aufgrund der Handhabung von nur einem Chip erreicht werden.
  • Gemäß einem Aspekt kann bei einem Bilden einer Halbleitervorrichtung eine zusätzliche Belastung des MEMS-Herstellungsablaufes aufgrund von FEOL-Einschränkungen auftreten.
  • Gemäß einem Aspekt können Drucksensoren großvolumige Produkte für Automobil- und Verbraucheranwendungen sein. Eine fortschreitende Miniaturisierung kann zu Systemen mit kleinsten Abmessungen im Bereich von wenigen 10 Mikrometern führen. Diese Bauelemente können eine exzellente Empfindlichkeit hinunter bis zu Pascalwerten aufweisen. Andererseits können kleine Störungen der druckempfindlichen Membran zu erstaunlichen Messfehlern führen. Diese Abweichungen können von der Integrationstechnologie herrühren, bei welcher eine bestimmte Topologie nicht vollständig unterdrückt wird. Diese topologischen Effekte können durch konforme Abscheidungsprozesse auf die Membran übertragen werden und folglich das mechanische Verhalten des Bauelements beeinflussen.
  • Gemäß einem Aspekt kann mittels der Halbleitervorrichtung die Integration von Drucksensoren in Mobiltelefone, tragbare Geräte, Fahrräder, Drohnen oder autonome Fahrzeuge unterstützt werden. Höhenbegrenzungen können heutzutage deutlich unter 10 Millimeter und in naher Zukunft kontinuierlich reduziert werden. Das Erhöhen der Stabilität der freistehenden Membran kann die Leistungsfähigkeit erheblich steigern und das Signal-Rausch-Verhältnis (englisch „signal noise ratio“, SNR) solcher Bauelemente reduzieren, was eine verbesserte Höhenauflösung und Temperaturstabilität erlauben kann.
  • Gemäß einem Aspekt kann zum Bilden der Halbleitervorrichtung ein Verankerungsansatz der durch Druck beeinflussten Membran auf der aktiven Siliziumoberfläche verwendet werden, bei welchem tiefe Dielektrika, beispielsweise flache Grabenoxide (englisch „shallow trench isolation“, STI), entfallen können. Zusätzlich kann ein Implantationsschema eingeführt werden, welches die Minimierung von Leckstrom und parasitären Kapazitäten erlauben kann, wodurch das Sensorverhalten folglich verbessert werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt können Messwerte der Kapazität zwischen Membran und Gegenelektrode (beispielsweise der Halbleitervorrichtung) einen reduzierten Kapazitätswert verglichen mit herkömmlichen Entwürfen zeigen.
  • Gemäß einem Aspekt kann ein Aufhängungskonzept (beispielsweise der Membranstruktur) durch ein mittels einem Rasterelektronenmikroskop (englisch „scanning electron microscope“, SEM) erzeugtes Top-Down-Bild detektiert werden.
  • Gemäß einem Aspekt können Implantationsprofile und Dotierstofftyp (beispielsweise n-gegen p-Implantation) durch Abbilden mittels Rasterkapazitätsmikroskopie (englisch „scanning capacitance mapping“, SCM) und/oder Abbilden mittels Rastermikroskopie des Ausbreitungswiderstandes (englisch „scanning spreading resistance mapping“, SSRM) detektiert und/oder vermessen werden.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
  • Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
  • Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen. Der Datenträger kann ein digitales Speichermedium, ein magnetisches Speichermedium, beispielsweise eine Diskette, ein Magnetband, oder eine Festplatte, oder optisch auslesbares digitales Speichermedium sein. Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
  • Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Es versteht sich daher, dass der Fachmann verschiedene Anordnungen ableiten kann, die, obwohl sie nicht ausdrücklich hier beschrieben oder dargestellt sind, die Grundsätze der Offenbarung verkörpern und in ihrem Wesen und Schutzbereich enthalten sind. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich nur Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen, und sollen als ohne Begrenzung solcher besonders aufgeführten Beispiele und Bedingungen dienend aufgefasst werden. Weiterhin sollen alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung wie auch besondere Beispiele derselben deren Entsprechungen umfassen.
  • Ein Blockschaltbild kann beispielsweise eine konzeptmäßige Ansicht einer beispielhaften Schaltung darstellen, die die Grundsätze der Offenbarung verkörpern. Auf ähnliche Weise versteht es sich, dass alle Ablaufdiagramme, Flussdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor ausdrücklich dargestellt ist. Die in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarten Verfahren können mittels einer Vorrichtung durchgeführt werden, welche Mittel zum Durchführen jedes der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.
  • Weiterhin versteht es sich, dass die Offenbarung vielfacher, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Handlungen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden sollten. Durch die Offenbarung von vielfachen Handlungen oder Funktionen werden diese daher nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Handlungen oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Weiterhin kann in einigen Beispielen eine einzelne Handlung mehrere Teilhandlungen einschließen oder in diese aufgebrochen werden. Solche Teilhandlungen können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieser Einzelhandlung bilden, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.
  • Weiterhin sind die nachfolgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Wenn jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine besondere Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs einschließen können. Diese Kombinationen werden hier vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims (21)

  1. Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800), umfassend: zumindest einen Aufhängungsbereich (111) einer Membranstruktur (110), wobei der Aufhängungsbereich (111) lateral in einem ersten Bereich einer Oberfläche (121) eines Halbleitersubstrats (120) liegt; und einen Membranbereich (112) der Membranstruktur (110), wobei ein Hohlraum (130) vertikal zwischen dem Membranbereich (112) und zumindest einem Teil des Halbleitersubstrats (120) angeordnet ist; wobei der erste Bereich der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) durch eine Oberfläche eines Abschirmdotierungsgebiets (122) des Halbleitersubstrats (120) gebildet wird, wobei das Abschirmdotierungsgebiet (122) des Halbleitersubstrats (120) an ein benachbartes Dotierungsgebiet (123) angrenzt, wobei das benachbarte Dotierungsgebiet (123) zumindest einen Teil der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) im Bereich des Hohlraums (130) bildet, und wobei das benachbarte Dotierungsgebiet (123) einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweist und das Abschirmdotierungsgebiet (122) einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist.
  2. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei sich der Aufhängungsbereich (111) der Membranstruktur (110) lateral von dem Hohlraum (130) bis maximal zu einem Rand des ersten Bereichs der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) erstreckt.
  3. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Aufhängungsbereich (111) der Membranstruktur (110) lateral vollständig innerhalb des ersten Bereichs der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) angeordnet ist.
  4. Halbleitervorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das benachbarte Dotierungsgebiet (123) das Abschirmdotierungsgebiet (122) innerhalb des Halbleitersubstrats (120) lateral vollständig umgibt.
  5. Halbleitervorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das benachbarte Dotierungsgebiet (123) ein Wannendotierungsgebiet oder ein Bulkdotierungsgebiet des Halbleitersubstrats (120) ist.
  6. Halbleitervorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein maximaler vertikaler Abstand von Punkten an der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) im Bereich des Hohlraums (130) weniger als 10nm beträgt.
  7. Halbleitervorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das benachbarte Dotierungsgebiet (123) einen ersten Teilbereich (650) mit einer mittleren Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1017 Atomen pro cm3 und weniger als 1*1021 Atomen pro cm3 und einen zweiten Teilbereich (660) mit einer mittleren Dotierstoffkonzentration von mehr als 1*1016 Atomen pro cm3 und weniger als 1*1018 Atomen pro cm3 aufweist, wobei der erste Teilbereich (650) eine vertikale Abmessung von mehr als 50nm aufweist, und wobei der zweite Teilbereich (660) eine vertikale Abmessung von mehr als 100nm aufweist, wobei der erste Teilbereich (650) des benachbarten Dotierungsgebiet (123) vertikal zwischen der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) und dem zweiten Teilbereich (660) des benachbarten Dotierungsgebiet (123) angeordnet ist, wobei der Teilbereich (650) des benachbarten Dotierungsgebiet (123) und der zweite Teilbereich (660) des benachbarten Dotierungsgebiet (123) lateral zwischen dem Abschirmdotierungsgebiet (122) und einem Gegenelektrodendotierungsgebiet (124) angeordnet ist.
  8. Halbleitervorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein zweiter Bereich der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) im Bereich des Hohlraums (130) durch ein Gegenelektrodendotierungsgebiet (124) gebildet wird, und wobei das Gegenelektrodendotierungsgebiet (124) den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist.
  9. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei eine laterale Abmessung des Gegenelektrodendotierungsgebiets (124) mehr als 30% einer lateralen Abmessung des Hohlraums (130) beträgt.
  10. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei das Abschirmdotierungsgebiet (122) durch das benachbarte Dotierungsgebiet (123) lateral von dem Gegenelektrodendotierungsgebiet (124) separiert ist.
  11. Halbleitervorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein vertikaler Abstand der Membranstruktur (110) von der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) an einem Durchführungsteil (710) eines Rands der Membranstruktur (110) mehr als 50% eines vertikalen Abstands des Membranbereichs (112) der Membranstruktur (110) von der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) im Bereich des Hohlraums (130) in einem unbelasteten Zustand des Membranbereichs (112) der Membranstruktur (110) beträgt.
  12. Halbleitervorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Kontaktierungsstruktur, wobei über die Kontaktierungsstruktur unterschiedliche Spannungen an die Membranstruktur (110) und das Abschirmdotierungsgebiet (122) des Halbleitersubstrats (120) anlegbar sind.
  13. Halbleitervorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Steuerschaltung, wobei die Steuerschaltung ausgebildet ist, der Membranstruktur (110) und dem Abschirmdotierungsgebiet (122) des Halbleitersubstrats (120) die gleiche Spannung bereitzustellen.
  14. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner umfassend eine Steuerschaltung, wobei die Steuerschaltung ausgebildet ist, der Membranstruktur (110) und dem Abschirmdotierungsgebiet (122) des Halbleitersubstrats (120) elektrische Signale mit derselben Signalform bereitzustellen.
  15. Halbleitervorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Aufhängungsbereich (111) der Membranstruktur (110) an der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) in Kontakt mit dem Abschirmdotierungsgebiet (122) ist.
  16. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei eine Isolationsschicht (210) vertikal zwischen dem Aufhängungsbereich (111) der Membranstruktur (110) und dem Abschirmdotierungsgebiet (122) angeordnet ist.
  17. Halbleitervorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Bereich des Hohlraums (130) eine Isolationsschicht (210) an der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) oder an einer Oberfläche des Membranbereichs (112) der Membranstruktur (110) liegt.
  18. Halbleitervorrichtung (900), umfassend: zumindest einen Aufhängungsbereich (111) einer Membranstruktur (110), wobei der Aufhängungsbereich (111) lateral in einem ersten Bereich einer Oberfläche (121) eines Halbleitersubstrats (120) liegt, und wobei eine Isolationsschicht (210) vertikal zwischen dem Aufhängungsbereich (111) der Membranstruktur (110) und dem ersten Bereich der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) angeordnet ist; und einen Membranbereich (112) der Membranstruktur (110), wobei ein Hohlraum (130) vertikal zwischen dem Membranbereich (112) und zumindest einem Teil des Halbleitersubstrats (120) angeordnet ist; wobei ein maximaler vertikaler Abstand von Punkten an einer dem Halbleitersubstrat (120) zugewandten Randfläche des Hohlraums (130) weniger als 10nm beträgt.
  19. Drucksensor (1000), Mikrofon (1100) oder Beschleunigungssensor (1200) mit einer Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
  20. Halbleitervorrichtung (400), umfassend: zumindest einen Aufhängungsbereich (111) einer Membranstruktur (110), wobei der Aufhängungsbereich (111) lateral in einem ersten Bereich einer Oberfläche (121) eines Halbleitersubstrats (120) liegt; einen Membranbereich (112) der Membranstruktur (110), wobei ein Hohlraum (130) vertikal zwischen dem Membranbereich (112) und zumindest einem Teil des Halbleitersubstrats (120) angeordnet ist, wobei der Aufhängungsbereich (111) den Hohlraum (130) lateral begrenzt; und wobei eine Isolationsschicht (210) an einer Oberfläche des Membranbereichs (112) der Membranstruktur (110) angeordnet ist, wobei die Isolationsschicht (210) eine auf den Hohlraum begrenzte laterale Ausdehnung aufweist.
  21. Verfahren (1300) zum Bilden einer Halbleitervorrichtung, umfassend: Bilden (1310) einer Membranstruktur (110), wobei die Membranstruktur (110) einen Membranbereich (112) und zumindest einen Aufhängungsbereich (111) umfasst, und wobei der Aufhängungsbereich (111) lateral in einem ersten Bereich einer Oberfläche (121) eines Halbleitersubstrats (120) liegt; und Bilden (1320) eines Hohlraums (130) vertikal zwischen dem Membranbereich (112) und zumindest einem Teil des Halbleitersubstrats (120); wobei der erste Bereich der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) durch eine Oberfläche eines Abschirmdotierungsgebiets (122) des Halbleitersubstrats (120) gebildet wird, wobei das Abschirmdotierungsgebiet (122) des Halbleitersubstrats (120) an ein benachbartes Dotierungsgebiet (123) angrenzt, wobei das benachbarte Dotierungsgebiet (123) zumindest einen Teil der Oberfläche (121) des Halbleitersubstrats (120) im Bereich des Hohlraums (130) bildet, und wobei das benachbarte Dotierungsgebiet (123) einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweist und das Abschirmdotierungsgebiet (122) einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist.
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