DE10392426B4

DE10392426B4 - Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE10392426B4
Application number: DE10392426T
Authority: DE
Inventors: Mika Okumura; Makio Horikawa; Kimitoshi Satou
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Sonrai Memory Ltd Ie
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2023-01-30
Also published as: TWI230981B; WO2004068591A1; CN1643701A; CN100429791C; KR100617528B1; US20050227477A1; JPWO2004068591A1; US7094620B2; JP4276176B2; DE10392426T5; TW200415714A; KR20040105790A

Abstract

Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren, das folgende Schritte aufweist:
(a) Bilden einer Zwischenverbindung (61) in einer Oberfläche einer Isolierschicht (2), die auf einem Halbleitersubstrat (1) vorgesehen ist;
(b) selektives Entfernen der Isolierschicht (2) zum Bilden einer ersten Öffnung (80), die das Halbleitersubstrat (1) freilegt;
(c) nach dem Schritt (b) über der Isolierschicht (2) erfolgendes Bilden einer Opferschicht (4), die eine zweite Öffnung (81) aufweist, die einen zentralen Bereich der Zwischenverbindung (61) freilegt, sowie eine dritte Öffnung (83) aufweist, die die erste Öffnung (80) beinhaltet und größer ist als die erste Öffnung (80);
(d) Bilden eines leitfähigen Halbleiters (5) über der gesamten in dem Schritt (c) gebildeten Struktur;
(e) Bilden einer ersten Maske (301) auf dem leitfähigen Halbleiter (5);
(f) Ätzen des leitfähigen Halbleiters (5) unter Verwendung der ersten Maske (301) zum Bilden einer ersten Elektrode (51), die mit der Zwischenverbindung (61) verbunden ist;
(g) Bilden einer...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren, wobei photolithographische Techniken zur Anwendung gelangen, um beispielsweise Halbleitervorrichtungen herzustellen, die als Beschleunigungssensoren geeignet sind.
EINSCHLÄGIGER STAND DER TECHNIK
Die JP 2001-119 040 A offenbart einen Beschleunigungssensor, der einen beweglichen Bereich mit Streifenstruktur aufweist. Der Sensorelementbereich des Beschleunigungssensors hat eine bewegliche Elektrode als Teil der Streifenstruktur, eine erste und eine zweite feststehende Elektrode sowie eine feststehende Elektrode zum Aufheben von elektrostatischer Kraft.
Der Sensorelementbereich ist abgedeckt und durch einen Vertiefungsbereich eines Abdeckungssubstrats geschützt, während Elektrodenextraktionsbereiche, die durch Zwischenverbindungen mit den vier Elektroden verbunden sind, nicht von der Vertiefung des Abdeckungssubstrats abgedeckt sind.
Die Streifenstruktur eines Beschleunigungssensors wird gebildet, indem vorab eine Opferschicht zum Tragen von dieser gebildet wird, darauf eine leitfähige Schicht (zum Beispiel dotiertes Polysilizium) gebildet und strukturiert wird und anschließend die Opferschicht entfernt wird. Wenn nach der Bildung der leitfähigen Schicht eine Öffnung zum Herstellen eines Kontakts mit dem Siliziumsubstrat, auf dem sich die Streifenstruktur befindet, durch Anwendung von photolithographischen Techniken von derselben Seite aus wie die Streifenstruktur gebildet wird, ist es somit notwendig, daß der Photoresist eine Stufenhöhe in zufriedenstellender Weise abdeckt, die in etwa gleich der Summe aus der Dicke der leitfähigen Schicht und der Dicke der Opferschicht ist.
Die leitfähige Schicht an sich hat nun eine Dicke von ca. 3,5 bis 4,0 μm, und die Opferschicht hat eine Dicke von ca. 2,0 bis 2,5 μm, und somit übersteigt die Summe der beiden Dicken 5 μm. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, das Photoresist dick auszubilden, um eine solche Stufenhöhe in zufriedenstellender Weise abzudecken.
Im allgemeinen besteht jedoch bei einer dicken Ausbildung des Photoresists die Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Rissen. Um einen Photoresist dick auszubilden, ohne daß Risse entstehen, ist es daher wünschenswert, den Photoresist in einer Vielzahl von Beschichtungsschritten aufzubringen. Auch führt die Verwendung eines dicken Photoresists als Maske zum Ätzen zu einer Reduzierung der Ätzrate, so daß eine größere Anzahl von Ätzschritten erforderlich wird.
Die JP 8-274 066 A offenbart ein Verfahren zum Bilden einer Kontaktöffnung, die in ihrem oberen Bereich einen abgeschrägten Bereich aufweist. Die JP 5-190 690 A offenbart eine Technik zum Verbessern der Stufenabdeckung von Metallzwischenverbindungen, wobei mehrere Arten von Zwischenlagenschichten aufeinandergestapelt und plan ausgebildet werden, und wobei eine abgeschrägte Kontaktöffnung unter Verwendung von Unterschieden bei den Ätzraten der Schichten gebildet wird, um auf diese Weise die Schaffung einer Oberschicht-Metallzwischenverbindung zu erleichtern.
Aus der JP 2001-281 264 A ist es bekannt, bei der Herstellung eines Beschleunigungssensors mit einer feststehenden Elektrode und einer beweglichen Elektrode die Distanz zwischen diesen beiden Elektroden auf einen bestimmten Wert einzustellen, der 4 μm oder weniger beträgt.
Weiterhin ist aus der JP 2000-074768 A ein Beschleunigungssensor bekannt, der folgendes aufweist: ein Halbleitersubstrat; eine auf dem Halbleitersubstrat vorgesehene Isolierschicht; eine über der Isolierschicht vorgesehene feststehende Elektrode; und eine Substratelektrode in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat; wobei das Halbleitersubstrat einen Erhöhungsbereich in Berührung mit der Substratelektrode aufweist; wobei in der Isolierschicht eine obere Oberfläche des Erhöhungsbereichs freiliegt; und wobei die Substratelektrode mit dem Halbleitersubstrat auf der oberen Oberfläche des Erhöhungsbereiches in Kontakt steht.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe von Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren, insbesondere mit einer Technik zum Reduzieren einer Stufenhöhe, die von einem Photoresist während der Bildung einer Elektrode abzudecken ist, die mit einem Halbleitersubstrat verbunden ist, beispielsweise einem Siliziumsubstrat mit einem darauf befindlichen Beschleunigungssensor.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 1, 3, 8 und 12 anzugeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Verfahren sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein erstes Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung beinhaltet die Schritte (a) bis (i): In dem Schritt (a) wird eine Zwischenverbindung (61) in einer Oberfläche einer Isolierschicht (2) gebildet, die auf einem Halbleitersubstrat (1) vorhanden ist; in dem Schritt (b) wird die Isolierschicht selektiv entfernt, um eine erste Öffnung (80) zu bilden, die das Halbleitersubstrat freilegt.
In dem Schritt (c), der nach dem Schritt (b) ausgeführt wird, wird über der Isolierschicht eine Opferschicht (4) gebildet, die eine zweite Öffnung (81), die einen zentralen Bereich der Zwischenverbindung freilegt, sowie eine dritte Öffnung (83) aufweist, die die erste Öffnung beinhaltet und größer als die erste Öffnung ist; in dem Schritt (d) wird ein leitfähiger Halbleiter (5) über der gesamten in dem Schritt (c) gebildeten Struktur gebildet; in dem Schritt (e) wird eine Maske (301) auf dem leitfähigen Halbleiter gebildet.
In dem Schritt (f) wird der leitfähige Halbleiter unter Verwendung der ersten Maske geätzt, um eine mit der Zwischenverbindung verbundene erste Elektrode (51) zu bilden; in dem Schritt (g) wird eine leitfähige Schicht (9) über der gesamten in dem Schritt (f) gebildeten Struktur gebildet; in dem Schritt (h) wird die leitfähige Schicht selektiv entfernt, um eine zweite Elektrode (90) in Verbindung mit dem Halbleitersubstrat in der ersten Öffnung zu bilden; und in dem Schritt (i) wird die Opferschicht entfernt.
Gemäß dem ersten Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren der Erfindung wird durch das Ausführen des Schrittes (b) vor dem Schritt (d) die Notwendigkeit eliminiert, einen dicken Photoresist als Ätzmaske für die erste Öffnung zu bilden.
Ein zweites Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung beinhaltet die Schritte (a) bis (i); in dem Schritt (a) wird eine Isolierschicht (2) auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats (1) gebildet, das einen lokal vorstehenden Erhöhungsbereich (1a) aufweist, wobei der Erhöhungsbereich in der Isolierschicht freiliegt; in dem Schritt (b) wird eine Zwischenverbindung (61) in einer Oberfläche der Isolierschicht (2) gebildet.
In dem Schritt (c) wird über der Isolierschicht eine Opferschicht (4) gebildet, die eine erste Öffnung (81), die einen zentralen Bereich der Zwischenverbindung freilegt, und eine zweite Öffnung (83) aufweist, die einen zentralen Bereich des Erhöhungsbereichs freilegt; in dem Schritt (d) wird ein leitfähiger Halbleiter (5) über der gesamten in dem Schritt (c) gebildeten Struktur gebildet; in dem Schritt (e) wird eine erste Maske (301) auf dem leitfähigen Halbleiter gebildet.
In dem Schritt (f) erfolgt ein Ätzen des leitfähigen Halbleiters unter Verwendung der ersten Maske, um eine mit der Zwischenverbindung verbundene erste Elektrode (51) zu bilden; in dem Schritt (g) wird eine leitfähige Schicht (9) über der gesamten in dem Schritt (f) gebildeten Struktur gebildet; in dem Schritt (h) wird die leitfähige Schicht selektiv entfernt, um eine zweite Elektrode (90) in Berührung mit dem Erhöhungsbereich zu bilden; und in dem Schritt (i) wird die Opferschicht entfernt.
Gemäß dem zweiten Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren der Erfindung wird keine Öffnung zum Bilden der zweiten Elektrode gebildet, so daß kein dicker Photoresist erforderlich ist.
Ein drittes Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung beinhaltet die Schritte (a) bis (i): In dem Schritt (a) wird eine Isolierschicht (2) auf einem Halbleitersubstrat (1) gebildet; in dem Schritt (b) wird über der Isolierschicht eine erste Opferschicht (4) gebildet, die eine erste Öffnung (83) aufweist; in dem Schritt (c) wird eine erste Elektrode (51, 53c) auf der Opferschicht gebildet; in dem Schritt (d) wird eine zweite Opferschicht (11) über der gesamten in dem Schritt (c) gebildeten Struktur gebildet; in dem Schritt (e) erfolgt ein Rückätzen zumindest von der zweiten Opferschicht.
In dem Schritt (f) wird die in dem Schritt (e) gebildete Struktur mit einem Photoresist (305) überdeckt, der eine zweite Öffnung (86) aufweist, die sich in die erste Öffnung hinein öffnet; in dem Schritt (g) wird die zweite Opferschicht unter Verwendung des Photoresist als Maske geätzt; in dem Schritt (h) wird eine zweite Elektrode (90) in Berührung mit dem Halbleitersubstrat in einem in dem Schritt (g) geöffneten Bereich gebildet; und in dem Schritt (i) werden die erste Opferschicht und die zweite Opferschicht entfernt.
Gemäß dem dritten Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren der Erfindung reduziert die zweite Opferschicht Oberflächenunebenheiten vor der Bildung der zweiten Elektrode, so daß die Notwendigkeit zu einem dicken Ausbilden des Photoresists eliminiert wird.
Ein viertes Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung beinhaltet die Schritte (a) bis (g): In dem Schritt (a) wird eine Isolierschicht (2) auf einem Halbleitersubstrat (1) gebildet; in dem Schritt (b) wird über der Isolierschicht eine erste Opferschicht (4) gebildet, die eine erste Öffnung (83) aufweist; in dem Schritt (c) werden auf der Opferschicht eine erste Elektrode (51, 53c) und ein Dummy- bzw. Pseudokörper (54) zwischen der ersten Elektrode und der ersten Öffnung gebildet.
In dem Schritt (d) wird ein Photoresist (307) auf der in dem Schritt (c) gebildeten Struktur gebildet, wobei der Photoresist eine zweite Öffnung (86) aufweist, die sich in die erste Öffnung hinein öffnet; in dem Schritt (e) erfolgt ein Ätzen der Isolierschicht unter Verwendung des Photoresists als Maske zum Freilegen des Halbleitersubstrats; in dem Schritt (f) wird eine zweite Elektrode (90) in Berührung mit dem freigelegten Halbleitersubstrat gebildet; und in dem Schritt (g) wird die Opferschicht entfernt.
Gemäß dem vierten Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren der Erfindung wird durch das Vorhandensein des Pseudokörpers eine Reduzierung der Photoresistschichtdicke in der ersten Öffnung unterdrückt, so daß die Notwendigkeit zum dicken Ausbilden des Photoresists eliminiert wird.
Diese und weitere Ziele, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung und den Begleitzeichnungen noch deutlicher.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Teils der Struktur eines Beschleunigungssensors, bei dem das Herstellungsverfahren gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung Anwendung finden kann;
2(a) und 2(b) Schnittdarstellungen entlang der Linie A-A bzw. der Linie B-B in 1;
3 bis 11 Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer Abfolge von Verfahrensschritten zum Herstellen des Beschleunigungssensors gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
12 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung eines Vorteils des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
13 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Teils der Struktur eines Beschleunigungssensors, bei dem das Herstellungsverfahren gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung Anwendung finden kann;
14(a) und 14(b) Schnittdarstellungen entlang der Linie E-E bzw. der Linie F-F in 13;
15 bis 23 Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer Abfolge von Verfahrensschritten zum Herstellen des Beschleunigungssensors gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
24 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung eines Teils der Struktur eines Beschleunigungssensors, bei dem das Herstellungsverfahren gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung Anwendung finden kann;
25 bis 34 Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer Abfolge von Verfahrensschritten zum Herstellen des Beschleunigungssensor gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
35 und 36 Schnittdarstellungen eines vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
37 eine Schnittdarstellung eines fünften bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung; und
38 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des fünften bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
1 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung eines Teils der Struktur eines Beschleunigungssensors, bei dem das Herstellungsverfahren gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung Anwendung linden kann. Die 2(a) und 2(b) zeigen Schnittdarstellungen entlang der Linie A-A bzw. der Linie B-B in 1. Ein Substrat 100 ist gebildet aus einem Halbleitersubstrat 1 und einer Isolierschicht 2 sowie einer Isolierschicht 3, die in dieser Reihenfolge darauf vorgesehen sind. Zum Beispiel werden Silizium, Siliziumoxid und Siliziumnitrid für das Halbleitersubstrat 1, die Isolierschicht 2 bzw. die Isolierschicht 3 verwendet.
Die Isolierschicht 3 weist eine Öffnung 31 auf, die eine Abschirmschicht 99 freilegt, und in der Öffnung 31 ist ein Massenkörper 53 vorgesehen. Der Massenkörper 53 weist bewegliche Elektroden 53a, einen stabförmigen Körper bzw. Stabkörper 53b sowie elastische Bereiche 53c auf. Der Stabkörper 53b ist an seinen beiden Enden an dem Substrat 100 festgelegt, und der übrige Teil des Stabkörpers 53b mit Ausnahme dieser Enden, die beweglichen Elektroden 53a und die elastischen Bereiche 53c sind in einem Abstand von der Isolierschicht hängend bzw. schwebend angeordnet. Es ist darauf hinzuweisen, daß 1 nur ein Ende des Stabkörpers 53b zeigt.
Die beweglichen Elektroden 53a erstrecken sich wie Zähne eines Kamms von dem Stabkörper 53b zwischen den beiden Enden desselben in bezug auf die Zeichnung in Querrichtung weg. Während auch die elastischen Bereiche 53c zwischen den beiden Enden des Stabkörpers 53b angeordnet sind und sich in bezug auf die Zeichnung in Querrichtung von dem Stabkörper 53b weg erstrecken, kehren diese unter Ausführung von Haarnadelkurven zu dem Stabkörper 53b zurück. Die elastischen Bereiche 53c sind zur einfachen Ausführung einer elastischen Verformung in Längsrichtung in bezug auf die Zeichnung in der Lage.
Beim Aufbringen einer externen Kraft bewegt sich der Stabkörper 53 somit in bezug auf die Zeichnung in Längsrichtung, doch wenn die externe Kraft aufgehoben wird, kehrt er aufgrund des Federvermögens der elastischen Bereiche 53c in die vorgegebene Position zurück. Die elastischen Bereiche 53c bewegen sich somit in der gleichen Weise. Beide Enden des Stabkörpers 53b können auf dem Substrat 100 außerhalb der Öffnung 31 fixiert sein.
Es ist eine Vielzahl von feststehenden Elektroden 51 und 52 in einander abwechselnder Weise in bezug auf die Zeichnung in Längsrichtung vorgesehen. Das eine Ende jeder Elektrode ist in der Öffnung 31 in einer Distanz von der Isolierschicht 2 schwebend angeordnet. Diese Enden der feststehenden Elektroden 51 und 52 sind in bestimmten Intervallen abwechselnd mit sowie zwischen die beweglichen Elektroden 53a greifend vorgesehen.
Die anderen Enden der feststehenden Elektroden 51 und 52 sind alle außerhalb der Öffnung 31 auf dem Substrat 100 festgelegt. Die feststehenden Elektroden 51, 52 und der Massenkörper 53 sind aus Polysilizium gebildet, das zum Beispiel mit demselben photolithographischen Verfahren gebildet wird.
Zum Schutz sind die feststehenden Elektroden 51 und 52 und der Massenkörper 53 mit einer Abdeckung überdeckt, die eine Aussparung aufweist (nicht gezeigt). Zum Verbinden der Abdeckung mit dem Substrat 100 ist eine Halbleiterschicht 50 auf der Isolierschicht 3 um die Öffnung 31 herum vorgesehen. Wenn die Abdeckung zum Beispiel aus Silizium hergestellt ist, ist die Halbleiterschicht 50 aus Polysilizium gebildet, das mit den feststehenden Elektroden 51, 52 und dem Massenkörper 53 in demselben photolithographischen Vorgang gebildet wird.
Die feststehenden Elektroden 51 sind durch eine Zwischenverbindung 61 miteinander verbunden, und die feststehenden Elektroden 52 sind durch eine Zwischenverbindung 62 miteinander verbunden. Die beweglichen Elektroden 53a sind durch den Stabkörper 53b mit einer Zwischenverbindung 63 verbunden. Die Zwischenverbindungen 61, 62 und die Abschirmschicht 99 sind auf der Oberseite der Isolierschicht 2 gebildet (auf der Seite, die mit der Isolierschicht 3 in Verbindung steht). Diese werden zum Beispiel aus Polysilizium in demselben photolithographischen Vorgang gebildet.
In der Isolierschicht 3 liegen die Zwischenverbindungen 61 und 62 frei. Die feststehenden Elektroden 51 und 52 bewegen sich nicht, selbst wenn sie einer externen Kraft ausgesetzt sind. Auf diese Weise ist es möglich, die Größe der externen Kraft auf der Basis der elektrostatischen Kapazität, die zwischen den feststehenden Elektroden 51 und den beweglichen Elektroden 53a auftritt, sowie der elektrostatischen Kapazität, die zwischen den feststehenden Elektroden 52 und den beweglichen Elektroden 53a auftritt, zu kennen.
Zum externen Detektieren der elektrostatischen Kapazitäten sind die Zwischenverbindungen 61 und 63 ferner mit externen Elektroden 91 bzw. 93 verbunden, die unter Zwischenanordnung der Halbleiterschicht 50 auf der der Öffnung 31 gegenüberliegenden Seite angeordnet sind. In gleicher Weise ist die Zwischenverbindung 62 mit einer externen Elektrode (nicht gezeigt) verbunden, die unter Zwischenanordnung der Halbleiterschicht 50 auf der der Öffnung 31 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
Weiterhin ist eine mit dem Halbleiter 1 verbundene Elektrode 90 auf der der Öffnung 31 über die Halbleiterschicht 50 hinweg gegenüberliegenden Seite vorgesehen. Die Elektrode 90 hat eine Funktion zum Messen oder zum externen Bestimmen des Potentials des Halbleitersubstrats 1. Sie wirkt zum Beispiel als Substratelektrode des Beschleunigungssensors.
Im folgenden wird eine Abfolge von Verfahrensschritten zum Herstellen des Beschleunigungssensors mit der vorstehend beschriebenen Struktur unter Bezugnahme auf die 3 bis 11 erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, daß die in jeder Darstellung mit (a) und (b) bezeichneten Figuren jeweils Schnittdarstellungen entlang der Linie A-A bzw. B-B in 1 zeigen.
Wie in 3 gezeigt, wird zuerst eine Isolierschicht 2 auf dem Halbleitersubstrat 1 gebildet. Dann werden die Oberflächenbereiche der Isolierschicht 2, in denen die Zwischenverbindung 61 und die Abschirmschicht 99 gebildet werden sollen, durch Ätzen entfernt; anschließend werden die Zwischenverbindung 61 und die Abschirmschicht 99 gebildet. Die Oberflächen der Zwischenverbindung 61 und der Abschirmschicht 99 sind nahezu bündig mit der Oberfläche der Isolierschicht 2. Es ist zwar in 3 nicht dargestellt, jedoch werden die Zwischenverbindungen 62 und 63 in ähnlicher Weise wie die Zwischenverbindung 61 und die Abschirmschicht 99 gebildet.
Wie in 4 gezeigt, wird die Isolierschicht 2 dann selektiv entfernt, um eine Öffnung 80 zu bilden, die das Halbleitersubstrat 1 freilegt. Die mit dem Halbleitersubstrat 1 in der Öffnung 80 verbundene Elektrode 90 wird später gebildet. Bei der in 4 gezeigten Struktur sind die Oberflächen der Isolierschicht 2, der Zwischen verbindung 61 und der Abschirmschicht 99 nahezu eben. Es ist zwar in 4 nicht dargestellt, jedoch sind auch die Oberflächen der Zwischenverbindungen 62 und 63 nahezu bündig mit der Oberfläche der Isolierschicht 2. Selbst ein dünner Photoresist, der als Ätzmaske zum Bilden der Öffnung 80 dient, kann somit in zufriedenstellender Weise die Oberflächen von diesen bedecken.
Zur Vermeidung von Rissen, die bei dicker Ausbildung des Photoresists wahrscheinlich sind, ist es wünschenswert, den Photoresist in einer Vielzahl von Beschichtungsschritten aufzubringen. Der Photoresist, der als Ätzmaske zum Bilden der Öffnung 80 verwendet wird, braucht nicht in mehreren Beschichtungsschritten aufgebracht zu werden. Weiterhin ist es möglich, eine Reduzierung bei der Ätzrate zu vermeiden, die bei Verwendung eines dicken Photoresists als Ätzmaske wahrscheinlich ist.
Wie in 5 gezeigt, wird als nächstes die Isolierschicht 3 selektiv auf der Oberseite der in 4 gezeigten Struktur gebildet (d. h. auf der dem Halbleitersubstrat 1 entgegengesetzten Seite). Die Isolierschicht 3 überdeckt die Isolierschicht 2 in selektiver Weise.
Genauer gesagt, es bedeckt die Isolierschicht 3 zwar noch die Randflächen der in der Öffnung 80 freiliegenden Isolierschicht 2, jedoch ist ein zentraler Bereich der oberen Oberfläche der Zwischenverbindung 61 (im folgenden wird ein zentraler Bereich der oberen Oberfläche der Zwischenverbindung 61 oder einer beliebigen anderen Komponente einfach als "zentraler Bereich" bezeichnet) in der Isolierschicht 3 freigelegt, und auch ein zentraler Bereich des Halbleitersubstrats 1 in der Öffnung 80 liegt darin frei.
Die Isolierschicht 3 weist ferner die Öffnung 31 auf, in der die Abschirmschicht 99 freiliegt. Die Isolierschicht 3 wird über der gesamten Oberfläche der Struktur der 4 gebildet und dann durch Ätzen unter Verwendung eines Photoresists als Ätzmaske selektiv entfernt, um die in 5 dargestellte Struktur zu erzielen.
Die Stufenhöhe, die von dem als Ätzmaske dienenden Photoresist abzudecken ist, beträgt in etwa die Schichtdicke der Isolierschicht 2, so daß es nicht erforderlich ist, den Photoresist in einer Vielzahl von Beschichtungsschritten aufzubringen, und es wird keine Reduzierung der Ätzrate hervorgerufen. Die Isolierschicht 3 wird derart ausgebildet, daß sie die Ränder der Zwischenverbindung 61 und die Randbereiche des Halbleitersubstrats 1 in der Öffnung 80 überdeckt, um das Eindringen eines Ätzmittels zu verhindern, das zum Ätzen einer später beschriebenen Opferschicht verwendet wird, um auf diese Weise ein Ätzen der Isolierschicht 2 zu verhindern.
Wie in 6 gezeigt, wird als nächstes eine Opferschicht 4 selektiv auf der Oberseite der in 5 gezeigten Struktur gebildet. Genauer gesagt, es weist die Opferschicht 4 eine Öffnung 81 auf, die über der Zwischenverbindung 61 gebildet wird, um die Ränder der Isolierschicht 3 und den zentralen Bereich der Zwischenverbindung 61 freizulegen (wobei dies in ähnlicher Weise über den Zwischenverbindungen 62 und 63 erfolgt, obwohl dies in 6 nicht dargestellt ist).
Ferner besitzt die Opferschicht 4 eine Öffnung 82, die die Isolierschicht 3 in dem Bereich freilegt, in dem die Halbleiterschicht 50 in einem nachfolgenden Prozeß gebildet wird, sowie eine Öffnung 83, die die Isolierschicht 3 in einem Bereich freilegt, der die Öffnung 80 beinhaltet und größer als diese ist.
Die Opferschicht 4 wird über der gesamten Oberfläche der in 5 gezeigten Struktur gebildet und dann durch Ätzen unter Verwendung eines Photoresists als Ätzmaske selektiv entfernt, um die in 6 gezeigte Struktur zu erhalten. Da die Stufenhöhe, die von dem als Ätzmaske dienenden Photoresist abgedeckt werden muß, nur in etwa gleich der Schichtdicke der Isolierschicht 2 ist, ist es nicht erforderlich, den Photoresist in mehreren Schritten aufzubringen, und es tritt keine Reduzierung bei der Ätzrate auf.
Wie in 7 gezeigt, werden anschließend eine Schicht 5 aus dotiertem Polysilizium sowie eine Siliziumoxidschicht 301, die aus TEOS (Tetraethylorthosilikat: die Schicht wird im folgenden als "TEOS-Schicht" bezeichnet) gebildet ist, in dieser Reihenfolge auf der Oberseite der in 6 gezeigten Struktur stapelartig angeordnet. Anschließend wird ein Photoresist 302 auf die TEOS-Schicht 301 aufgebracht und strukturiert, so daß der Photoresist 302 in denjenigen Bereichen verbleibt, in denen die Halbleiterschicht 50, die feststehenden Elektroden 51, 52 sowie der Massenkörper 53 gebildet werden sollen. In der Nähe der Öffnung 80 ist die von dem Photoresist 302 abzudeckende Stufenhöhe in etwa gleich der Summe aus der Schichtdicke der Isolierschicht 2 sowie der Schichtdicke der Opferschicht 4.
Die Stufenhöhe, die von den Bereichen des Photoresist 302 abzudecken ist, die verbleiben sollten, ist jedoch nur in etwa gleich der Schichtdicke der Opferschicht 4, und somit werden nachfolgende Verfahrensschritte selbst dann nicht nachteilig beeinflußt, wenn die Stufenabdeckung in der Nähe der Öffnung 80 schlecht ist. Aus diesem Grund kann der Photoresist 302 dünn ausgebildet werden. Unter Verwendung des Photoresist 302 als Ätzmaske wird dann die TEOS-Schicht 301 geätzt und strukturiert (8).
Unter Verwendung der verbliebenen Bereiche der TEOS-Schicht 301 als Hartmaske wird dann die dotierte Polysiliziumschicht 5 geätzt, um die Halbleiterschicht 50 und die feststehende Elektrode 51 zu bilden, wie dies in 9 gezeigt ist. Dieser Ätzvorgang kann die Schichtdicke der TEOS-Schicht 301 möglicherweise zum Beispiel auf ca. 60% reduzieren. Es ist zwar in 9 nicht dargestellt, jedoch werden die feststehenden Elektroden 52 und der Massenkörper 53 in der gleichen Weise gebildet. In der Öffnung 83 liegt die Isolierschicht 3 frei, und in dieser liegt wiederum das Halbleitersubstrat 1 frei.
Wie in 10 gezeigt, wird als nächstes eine Metallschicht 9 über der gesamten in 9 dargestellten Struktur gebildet. Für die Metallschicht 9 wird zum Beispiel eine Al-Legierung verwendet, die Silizium enthält. In dem Bereich zum Bilden der Elektrode 90 bedeckt ein strukturierter Photoresist 303 die Metallschicht 9. Dieser muß nicht über der Opferschicht 4 gebildet werden, da die Elektrode 90 nur in der Öffnung 83 bleiben soll. Die von dem Photoresist 303 abzudeckende Stufenhöhe ist somit nur in etwa gleich der Schichtdicke der Isolierschicht 2, so daß die Notwendig keit zum Aufbringen des Photoresists in mehreren Beschichtungsschritten vermieden ist und auch eine Reduzierung bei der Ätzrate vermieden wird.
Anschließend wird die Metallschicht 9 durch Ätzen unter Verwendung des Photoresists 303 als Maske selektiv entfernt, um dadurch die Elektrode 90 in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 1 zu bilden, wie dies in 11 gezeigt ist. Anschließend werden die Opferschicht 4 und die TEOS-Schicht 301 durch Ätzen entfernt, um die in 2 dargestellte Struktur zu erzielen. Für das Ätzen der Opferschicht 4 wird zum Beispiel ein Naßätzvorgang unter Einsatz von HF verwendet.
12 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung eines Vorteils des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Wenn die Öffnung 80 zum Herstellen des Kontakts zwischen der Elektrode 90 und dem Halbleitersubstrat 1 nach der Bildung der Halbleiterschicht 50 und der feststehenden Elektroden (sowie der feststehenden Elektroden 52 und des Massenkörpers 53, obwohl dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist) gebildet wird, ist es notwendig, einen Photoresist 304 auszubilden, der den Bereich öffnet, in dem die Öffnung 80 gebildet werden soll.
Der Photoresist 304 überdeckt die Isolierschicht 3 in der Öffnung 83 und überdeckt auch die Halbleiterschicht 50 sowie die feststehende Elektrode 51; die abzudeckende Stufenhöhe ist dann in etwa gleich der großen Summe aus der Dicke der Halbleiterschicht 50, der feststehenden Elektrode 51 (und somit der Dicke der dotierten Polysiliziumschicht 5) sowie der Dicke der Opferschicht 4, so daß eine dicke Ausbildung des Photoresist 304 erforderlich ist.
Durch ein dickes Ausbilden des Photoresists 304 kann es jedoch zur Entstehung von Rissen kommen, so daß mehrere Schritte zum Aufbringen des Photoresist erforderlich sind, um Risse zu vermeiden, wobei es ferner auch zu einer Reduzierung der Ätzrate kommen kann.
Im Gegensatz dazu bietet die Erfindung den Vorteil, daß keine dicke Ausbildung des Photoresists erforderlich ist, da die Öffnung 80 zum Bilden der Elektrode 90 gebildet wird, bevor die Opferschicht 4, die Halbleiterschicht 50 und die feststehenden Elektroden 51 gebildet werden.
Zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
13 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung eines Teils der Struktur eines Beschleunigungssensors, bei dem das Herstellungsverfahren gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung Anwendung finden kann. Die 14(a) und 14(b) zeigen Schnittdarstellungen entlang der Linie E-E bzw. F-F in 13. Die Linien E-E und F-F in 13 entsprechen den Linien A-A bzw. B-B in 1.
Während sich bei dem Beschleunigungssensor des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels die Elektrode 90 bis zum Erreichen des Halbleitersubstrats 1 durch die Isolierschicht 2 hindurch erstreckt, unterscheidet sich der Beschleunigungssensor dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels in charakteristischer Weise dadurch, daß sich das Halbleitersubstrat 1 durch die Isolierschicht 2 hindurch erstreckt.
Im folgenden wird eine Abfolge von Verfahrensschritten zum Herstellen des Beschleunigungssensors mit dieser Struktur unter Bezugnahme auf die 15 bis 23 beschrieben. Es ist darauf hinzuweisen, daß die in jeder Figur mit (a) und (b) bezeichneten Darstellungen jeweils Schnittdarstellungen entlang der Linien E-E bzw. F-F in 13 zeigen.
Wie in 15 gezeigt, wird als erstes ein Halbleitersubstrat 1 bereitgestellt. Das Halbleitersubstrat 1 weist einen lokal vorstehenden Erhöhungsbereich 1a an der Stelle auf, an der später die Elektrode 90 gebildet wird. Ein solcher Erhöhungsbereich 1a kann zum Beispiel durch Ausführen eines anisotropen Ätzvorgangs gebildet werden, wobei dieser Bereich für die Elektrode 90 durch eine Maske abgedeckt wird und somit die Dicke des unmaskierten Bereichs des Halbleitersubstrats 1 vermindert wird.
Wie in 16 gezeigt, wird als nächstes die Isolierschicht 2 auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 gebildet, auf dem der Erhöhungsbereich 1a vorhanden ist (wobei diese im folgenden als "Oberfläche" bezeichnet wird). Die Isolierschicht 2 ist in der Nähe des Erhöhungsbereichs 1a erhöht ausgebildet, wobei sie die Form des Erhöhungsbereichs 1a widerspiegelt.
Als nächstes erfolgt ein Rückätzen der Isolierschicht 2 zum Zweck der planen Ausbildung, so daß die obere Oberfläche des Erhöhungsbereichs 1a freigelegt wird. Anschließend werden die Oberflächenbereiche der Isolierschicht 2, in denen die Zwischenverbindung 61 und die Abschirmschicht 99 gebildet werden sollen, durch Ätzen entfernt, worauf die Bildung der Zwischenverbindung 61 und der Abschirmschicht 99 folgt. Die Oberflächen der Zwischenverbindung 61 und der Abschirmschicht 99 sind nahezu bündig mit der Oberfläche der Isolierschicht 2 ausgebildet.
Anschließend wird eine Isolierschicht 3 in selektiver Weise auf der Isolierschicht 2, der Zwischenverbindung 61 und der Abschirmschicht 99 gebildet. Im spezielleren weist die Isolierschicht 3 eine Öffnung 31 auf, die die Abschirmschicht 99 freilegt; zentrale Bereiche der Zwischenverbindung 61 und des Erhöhungsbereichs 1a werden ebenfalls freigelegt. Die Isolierschicht 3 wird über der gesamten Oberfläche der in 16 gezeigten Struktur gebildet und dann durch Ätzen unter Verwendung eines Photoresists als Maske selektiv entfernt, um auf diese Weise die in 17 gezeigte Struktur zu erhalten.
Wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, muß die Aufbringung dieses Photoresists nicht durch Wiederholen von mehreren Beschichtungsschritten erzielt werden, und es kommt auch zu einer Verminderung bei der Ätzrate. Es ist zwar in 17 nicht dargestellt, jedoch werden auch Zwischenverbindungen 62, 63 in der gleichen Weise wie die Zwischenverbindung 61 gebildet.
Wie in 18 gezeigt, wird als nächstes eine Opferschicht 4 selektiv auf der Oberseite der in 17 gezeigten Struktur gebildet. Im spezielleren beinhaltet die Opferschicht 4 eine Öffnung 81, die über der Zwischenverbindung 61 gebildet wird (und in ähnlicher Weise auch über den Zwischenverbindungen 62 und 63 gebildet wird, obwohl dies in 18 nicht dargestellt wird), um die Ränder der Isolierschicht 3 sowie den zentralen Bereich der Zwischenverbindung 61 freizulegen, eine Öffnung 82, durch die die Isolierschicht 3 in dem Bereich freigelegt wird, in dem später die Halbleiterschicht 50 zu bilden ist, sowie eine Öffnung 83, die den zentralen Bereich des Erhöhungsbereichs 1a sowie die den Erhöhungsbereich 1a umgebende Isolierschicht 3 freilegt.
Die Opferschicht 4 wird über der gesamten Oberfläche der in 17 gezeigten Struktur gebildet und dann durch Ätzen unter Verwendung eines Photoresists als Ätzmaske selektiv entfernt, um auf diese Weise die in 18 gezeigte Struktur zu erhalten. Wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, muß diese Ätzmaske nicht in mehreren Aufbringschritten aufgebracht werden, und es kommt zu keiner Reduzierung bei der Ätzrate.
Wie in 19 gezeigt, werden dann eine Schicht 5 aus dotiertem Polysilizium und eine TEOS-Schicht 301 in dieser Reihenfolge als Stapel auf die Oberseite der in 18 gezeigten Struktur aufgebracht. Anschließend wird ein Photoresist 302 auf die TEOS-Schicht 301 aufgebracht und strukturiert, so daß der Photoresist 302 in denjenigen Bereichen verbleibt, in denen die Halbleiterschicht 50, die feststehenden Elektroden 51, 52 sowie der Massenkörper 3 gebildet werden sollen.
Die Stufenabdeckung ist ohne Bedeutung, da die von dem Photoresist abzudeckende Stufenhöhe nur in etwa gleich der Schichtdicke der Opferschicht 4 ist, so daß der Photoresist 302 dünn ausgebildet werden kann. Unter Verwendung des Photoresists 302 als Ätzmaske wird dann die TEOS-Schicht 301 geätzt und strukturiert (20).
Unter Verwendung der verbliebenen TEOS-Schicht 301 als Hartmaske wird dann die Schicht 5 aus dotiertem Polysilizium geätzt, um die Halbleiterschicht 50 und die feststehende Elektrode 51 zu bilden, wie dies in 21 gezeigt ist. Durch diesen Ätzvorgang kann die Schichtdicke der TEOS-Schicht 301 möglicherweise zum Beispiel auf 60% reduziert werden. Es ist zwar in 21 nicht dargestellt, jedoch werden auch die feststehenden Elektroden 52 und der Massenkörper 53 in der gleichen Weise gebildet. In der Öffnung 83 liegt die Isolierschicht 3 frei, und in dieser liegt wiederum der zentrale Bereich des Erhöhungsbereichs 1a frei.
Wie in 22 gezeigt, wird anschließend eine Metallschicht 9 über der gesamten Oberfläche der in 21 dargestellten Struktur gebildet, wobei ein strukturierter Photoresist 303 die Metallschicht 9 an der Stelle bedeckt, an der die Elektrode 90 gebildet werden soll. Wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel erwähnt worden ist, muß der Photoresist 303 nicht in mehreren Aufbringschritten aufgebracht werden, und es entsteht keine Verminderung der Ätzrate.
Unter Verwendung des Photoresist 303 als Maske wird die Metallschicht 9 dann geätzt und selektiv entfernt, um die Elektrode 90 zu bilden, wie dies in 23 gezeigt ist. Anschließend werden die Opferschicht 4 und die TEOS-Schicht 301 durch Ätzen entfernt, um auf diese Weise die in 14 dargestellte Struktur zu erzielen.
Die Herstellung des Beschleunigungssensors, wie diese in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel veranschaulicht worden ist, beinhaltet somit nicht die Bildung einer Öffnung 80 zum Bilden der Elektrode 90, wobei dies von Vorteil ist, da kein dicker Photoresist erforderlich ist.
Drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
24 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie C-C in 1. In dieser Schnittdarstellung sind die bewegliche Elektrode 53a und der elastische Bereich 53c oberhalb der Öffnung 31 vorgesehen, in der die Abschirmschicht 99 freiliegt. Die Halbleiterschicht 50 ist in dem Bereich vorgesehen, in dem die Isolierschicht 3 vorhanden ist, und die Elektrode 90 erstreckt sich bis zum Erreichen des Halbleitersubstrats 1 durch die Isolierschicht 2 und die Isolierschicht 3 hindurch.
Im folgenden wird eine Abfolge von Verfahrensschritten zum Herstellen eines Beschleunigungssensors mit dieser Struktur unter Bezugnahme auf die 25 bis 33 erläutert. Dabei zeigt jede Figur eine Schnittdarstellung entlang der Linie C-C in 1.
Zuerst wird eine Isolierschicht 2 auf dem Halbleitersubstrat 1 gebildet. Als nächstes wird der Oberflächenbereich der Isolierschicht 2, in dem die Elektrode 90 gebildet werden soll, durch Ätzen entfernt, um dadurch einen Vertiefungsbereich 85 zu bilden. Dieser Ätzvorgang erfolgt in demselben Prozeß wie das Ätzen des Oberflächenbereichs der Isolierschicht 2, in dem die Abschirmschicht 99 gebildet werden soll, sowie der Oberflächenbereiche, in denen die Zwischenverbindungen 61, 62 und 63 gebildet werden sollen, obwohl dies in der Schnittdarstellung entlang der Linie C-C nicht dargestellt ist.
Anschließend wird die Abschirmschicht 99 gebildet, und auch die Zwischenverbindungen 61, 62 und 63 werden gebildet, obwohl dies in dem Schnitt C-C nicht dargestellt ist. Anschließend wird die die Öffnung 31 aufweisende Isolierschicht 3 gebildet. Während die Isolierschicht 3 die Isolierschicht 2 auch in dem Vertiefungsbereich 85 überdeckt, ist die Abschirmschicht 99 in der Öffnung 31 freigelegt. Anschließend wird die Opferschicht 4 selektiv gebildet, und danach werden die Halbleiterschicht 50, die feststehenden Elektroden 51, 52 und der Massenkörper 53 gebildet (25).
Es ist darauf hinzuweisen, daß die feststehenden Elektroden 51, 52 und der Stabkörper 53b des Massenkörpers 53 in der in 25 dargestellten Schnittdarstellung nicht gezeigt sind. Die Opferschicht 4 weist Öffnungen 82 und 83 auf. Die Halbleiterschicht 50 steht durch die Öffnung 82 hindurch mit der Isolierschicht 3 in Berührung, und in der Öffnung 83 liegt die Isolierschicht 3 in einem Bereich frei, der den Vertiefungsbereich 85 beinhaltet und größer als dieser ist.
Im folgenden wird eine neue Opferschicht 11 über der gesamten Oberfläche der in 25 dargestellten Struktur gebildet, um die in 26 dargestellte Struktur zu erhalten. Die Opferschicht 11 wird derart ausgebildet, daß sie selbst in kleine Vertiefungen der darunter liegenden Struktur hineingeht. Zum Beispiel wird eine Siliziumoxidschicht als Opferschicht 11 verwendet; wünschenswerterweise wird eine PSG-Schicht (eine Schicht aus Phosphorsilikatglas) oder eine BPSG-Schicht (eine Schicht aus Borphosphorsilikatglas) verwendet.
Der Grund für die Verwendung derartiger Schichten besteht darin, daß diese eine Verarbeitung bei niedriger Temperatur, eine einfache Bildung einer großen Schichtdicke sowie eine Spannungsreduzierung ermöglichen. Es erfolgt ein Rückätzen der Opferschicht 11, so daß diese die Opferschicht 4 und die Isolierschicht 3 noch überdeckt und die oberen Oberflächen der Halbleiterschicht 50, der feststehenden Elektroden 52, 52 sowie des Massenkörpers 53 freilegt; auf diese Weise erhält man die in 27 dargestellte Struktur.
Anschließend wird ein Photoresist 305 über der gesamten Oberfläche der in 27 gezeigten Struktur aufgebracht. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Photoresist 305 zum Bilden einer Öffnung 86 strukturiert wird, die sich in den Vertiefungsbereich 85 hinein öffnet (28). Da die Opferschicht 11 in der Öffnung 83 verbleibt, ist die von dem Photoresist 305 abzudeckende Stufenhöhe geringer als in dem Fall, in dem die Opferschicht 11 nicht vorhanden ist. Dies erlaubt eine dünnere Ausbildung des Photoresists 305.
Unter Verwendung des Photoresists 305 als Ätzmaske wird die Opferschicht 11 dann geätzt, um die Opferschicht 11 in der Öffnung 86 zu entfernen. Das heißt, in der Öffnung 86 läßt die Opferschicht 11 die Isolierschicht 3 in einem Bereich freiliegen, der kleiner ist als der Vertiefungsbereich 85 (29).
Anschließend werden unter Verwendung des Photoresists 305 als Ätzmaske die Isolierschicht 3 und die Isolierschicht 2 selektiv geätzt, wie dies in 30 gezeigt ist, um dadurch das Halbleitersubstrat 1 in einer Öffnung 87 freizulegen: wie die Öffnung 86 öffnet sich auch die Öffnung 87 in die Öffnung 85 hinein. Wie in 31 gezeigt, wird dann eine Metallschicht 9 über der gesamten Oberfläche ausgebildet, und dadurch gelangt die Metallschicht 9 mit dem Halbleitersubstrat 1 in Kontakt, das in der Öffnung 87 freiliegt.
Wie in 32 gezeigt, wird dann eine Ätzmaske unter Verwendung des Photoresists 306 gebildet, wobei diese die Metallschicht 9 außerhalb der Öffnung 86 und der Öffnung 87 und zum Beispiel außerhalb der Öffnung 85 überdeckt. Unter Verwendung des Photoresists 306 als Ätzmaske wird die Metallschicht 9 dann geätzt, um die Elektrode 90 zu bilden, wie dies in 33 gezeigt ist. Anschließend werden die Opferschichten 4, 11 und die TEOS-Schicht 301 entfernt, um dadurch die in 24 gezeigte Struktur zu erhalten.
34 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Modifizierung dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels. Es ist auch wünschenswert, nach dem Rückätzen der Opferschicht 11 ferner eine SOG-Schicht 12 zu bilden, um die Eindellung der Opferschicht 11 auszufüllen. Dies führt zu einer weiteren Reduzierung der Stufenhöhe, die von dem später aufgebrachten Photoresist 305 abzudecken ist.
Gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden somit Oberflächenunebenheiten an der Opferschicht 11 vor der Bildung der Elektrode 90 reduziert, wobei dies von Vorteil ist, da der Photoresist 305 nicht dick ausgebildet werden muß.
Die Öffnung 87 wird durch selektives Ätzen der Isolierschicht 3 und der Isolierschicht 2 gebildet, und die Bildung der Öffnung 87 führt zu einem Freilegen des Halbleitersubstrats 1 an der Stelle, an der dieses mit der Elektrode 90 in Kontakt tritt. Dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel ist somit selbst dann anwendbar, wenn der Vertiefungsbereich 85 nicht zuvor gebildet wird. Ein zuvor erfolgendes Bilden des Vertiefungsbereichs 85 ist jedoch wünschenswert, um das Ätzausmaß der Isolierschicht 2 während der Bildung der Öffnung 87 zu vermindern.
Viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
35 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels, und zwar entsprechend 25 des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels. Gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird während der Bildung der Halbleiterschicht 50, der feststehenden Elektroden 51, 52 und des Massenkörpers 53 bei dem in dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahren ein Dummy- bzw. Pseudokörper gebildet. Der Pseudokörper 54 muß nicht zur Funktion des Beschleunigungssensors beitragen.
Der Pseudokörper 54 wird auf der Opferschicht 4 zwischen der Öffnung 83 und der feststehenden Elektrode 51, dem Massenkörper 53 und der Halbleiterschicht 50 vorgesehen. Im Gegensatz zu der Halbleiterschicht 50, den feststehenden Elektroden 51, 52 sowie dem Massenkörper 53 muß er jedoch an keiner Stelle mit der Isolierschicht 2 oder der Isolierschicht 3 in Berührung stehen. Aus diesem Grund kann er in Berührung mit der Opferschicht 4 vorgesehen werden und während des späteren Entfernens der Opferschicht 4 zusammen mit der Opferschicht 4 entfernt werden.
36 zeigt eine Struktur, bei der ein Photoresist 307 mit einer strukturierten Öffnung 86 in der in 35 gezeigten Struktur gebildet wird. Der Pseudokörper 54 ist näher als die feststehende Elektrode 51, der Massenkörper 53 und die Halbleiterschicht 50 an der Stelle angeordnet, an der die Elektrode 90 gebildet wird (in 36 handelt es sich um die Position, an der der Vertiefungsbereich 85 gebildet ist). Im Vergleich zu den Strukturen ohne Pseudokörper 54 reduziert das Vorhandensein des Pseudokörpers 54 somit nachteilige Einflüsse auf den Beschleunigungssensor, die hervorgerufen würden, wenn die Dicke des Photoresists 307 in der Nähe der Ausbildungsstelle der Elektrode 90 vermindert ist.
Ferner tritt selbst dann kein Problem auf, wenn der Pseudokörper 54 aufgrund einer schlechten Stufenabdeckung des Photoresists 307 nicht abgedeckt wird. Das heißt, im Gegensatz zu der Halbleiterschicht 50 beeinträchtigt der Pseudokörper 54 die Konfiguration des Beschleunigungssensors selbst dann nicht, wenn er nicht von dem Photoresist 307 abgedeckt wird und aus diesem Grund geätzt wird.
Unter Verwendung des Photoresists 307 als Maske werden anschließend die Isolierschicht 3 und die Isolierschicht 2 zum Freilegen des Halbleitersubstrats 1 geätzt. Anschließend wird eine Metallschicht 9 über der gesamten Oberfläche aufgebracht und selektiv geätzt, um dadurch die Elektrode 90 in Kontakt mit dem freiliegenden Halbleitersubstrat 1 zu bilden, woraufhin das Entfernen der Opferschicht 4 folgt.
Dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel ist somit dahingehend vorteilhaft, daß der Photoresist 307 nicht dick ausgebildet werden muß.
Fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
37 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie D-D in 1 während des in 36 gezeigten Verfahrensschrittes. Die Isolierschicht 2, die Abschirmschicht 99, die Isolierschicht 3 und die Opferschicht 4 sind in dieser Reihenfolge als Stapel auf dem Halbleitersubstrat 1 angeordnet, wobei die feststehenden Elektroden 51, 52, der elastische Bereich 53c und die beweglichen Elektroden 53a auf der Opferschicht 4 gebildet sind.
Es ist darauf hinzuweisen, daß der Pseudokörper 54 in der Schnittdarstellung der 37 nicht dargestellt ist. Die Darstellung veranschaulicht einen Vorgang, bei dem der Photoresist 307 dünn ausgebildet wird und die Oberfläche des Photoresists 307 Unebenheiten aufweist, die die Formgebung der feststehenden Elektroden 51, 52, des elastischen Bereichs 53c sowie der beweglichen Elektroden 53a wiederspiegeln.
Wenn der Photoresist 307 derart dünn ist, dann ist der Photoresist 307 an den Schultern J der feststehenden Elektroden 51, 52, des elastischen Bereichs 53c und der beweglichen Elektroden 53a, d. h. an den Rändern J der oberen Oberflächen der feststehenden Elektroden 51, 52, des elastischen Bereichs 53c und der beweglichen Elektroden 53a, am dünnsten ausgebildet.
Es ist jedoch möglich, eine dünne Ausbildung des Photoresists 307 an den Schultern J durch Reduzieren der Distanz d oder der Distanzen zwischen den feststehenden Elektroden 51, 52 und den beweglichen Elektroden 53a sowie der Distanzen zwischen den beweglichen Elektroden 53a und den elastischen Bereichen 53c zu verhindern.
38 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Relation zwischen der Schichtdicke t des Photoresists 307 an der Schulter J und der Distanz d, wobei die Höhe h der feststehenden Elektroden 51, 52, der elastischen Bereiche 53c und der beweglichen Elektroden 53a mit 3,5 μm gewählt ist.
Die Kreise, Quadrate und Dreiecke veranschaulichen jeweils Werte, die man erzielt, wenn der ebene Bereich des Photoresists 307 eine Schichtdicke von 2,5 um, 3,0 μm bzw. 3,5 μm aufweist. Im allgemeinen zeigt in den ebenen Bereichen der in einem einzigen Aufbringschritt gebildete Photoresist 307 eine Schichtdicke von 3,5 μm oder weniger.
In Anbetracht der Tatsache, daß beim späteren Entfernen der Isolierschichten 2 und 3 ein Trockenätzvorgang zum Einsatz kommt, werden andererseits ca. 500 nm des Photoresists 307 mit Ausnahme in dem Bereich in der Nähe des Pseudokörpers 54 benötigt. Aus 38 ist daher zu schließen, daß die Distanz d wünschenswerterweise 4 μm oder weniger beträgt.
Ein Vorgeben der Distanz zwischen den feststehenden Elektroden und den beweglichen Elektroden (einschließlich der elastischen Bereiche) mit 4 μm oder weniger bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel führt somit zu dem Vorteil, daß selbst der Photoresist 307 mit geringer Dicke eine gute Stufenabdeckung schaffen kann und es nicht notwendig ist, den Photoresist 307 in mehreren, separaten Aufbringschritten aufzubringen. Wie bei dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Ausbildung des Pseudokörpers 54 auch bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wünschenswert, obwohl dies in 37 nicht dargestellt ist.

Claims

Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren, das folgende Schritte aufweist: (a) Bilden einer Zwischenverbindung (61) in einer Oberfläche einer Isolierschicht (2), die auf einem Halbleitersubstrat (1) vorgesehen ist; (b) selektives Entfernen der Isolierschicht (2) zum Bilden einer ersten Öffnung (80), die das Halbleitersubstrat (1) freilegt; (c) nach dem Schritt (b) über der Isolierschicht (2) erfolgendes Bilden einer Opferschicht (4), die eine zweite Öffnung (81) aufweist, die einen zentralen Bereich der Zwischenverbindung (61) freilegt, sowie eine dritte Öffnung (83) aufweist, die die erste Öffnung (80) beinhaltet und größer ist als die erste Öffnung (80); (d) Bilden eines leitfähigen Halbleiters (5) über der gesamten in dem Schritt (c) gebildeten Struktur; (e) Bilden einer ersten Maske (301) auf dem leitfähigen Halbleiter (5); (f) Ätzen des leitfähigen Halbleiters (5) unter Verwendung der ersten Maske (301) zum Bilden einer ersten Elektrode (51), die mit der Zwischenverbindung (61) verbunden ist; (g) Bilden einer leitfähigen Schicht (9) über der gesamten in dem Schritt (f) gebildeten Struktur; (h) selektives Entfernen der leitfähigen Schicht (9) zum Bilden einer zweiten Elektrode (90) in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat (1) in der ersten Öffnung (80); und (i) Entfernen der Opferschicht (4).
Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei zwischen dem Schritt (b) und dem Schritt (c) ferner der Schritt (j) ausgeführt wird, in dem eine Isolierschicht (3) gebildet wird, in der der zentrale Bereich der Zwischenverbindung (61) und ein zentraler Bereich der ersten Öffnung (80) freiliegen, wobei in der Opferschicht (4) Randbereiche der Isolierschicht (2) auf der Zwischenverbindung (61) freiliegen.
Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren, das folgende Schritte aufweist: (a) Bilden einer Isolierschicht (2) auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats (1), das einen lokal vorstehenden Erhöhungsbereich (1a) aufweist, der von der Isolierschich (2) freiliegt, (b) Bilden einer Zwischenverbindung (61) in einer Oberfläche der Isolierschicht (2); (c) über der Isolierschicht (2) erfolgendes Bilden einer Opferschicht (4), die eine erste Öffnung (81) aufweist, in der ein zentraler Bereich der Zwischenverbindung (61) freiliegt, sowie eine zweite Öffnung (83) aufweist, in der ein zentraler Bereich des Erhöhungsbereichs (1a) freiliegt; (d) Bilden eines leitfähigen Halbleiters (5) über der gesamten in dem Schritt (c) gebildeten Struktur; (e) Bilden einer ersten Maske (301) auf dem leitfähigen Halbleiter (5); (f) Ätzen des leitfähigen Halbleiters (5) unter Verwendung der ersten Maske (301) zum Bilden einer ersten Elektrode (51), die mit der Zwischenverbindung (61) verbunden ist; (g) Bilden einer leitfähigen Schicht (9) über der gesamten in dem Schritt (f) gebildeten Struktur; (h) selektives Entfernen der leitfähigen Schicht (9) zum Bilden einer zweiten Elektrode (90) in Kontakt mit dem Erhöhungsbereich (1a); und (i) Entfernen der Opferschicht (4).
Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt (a) den Schritt (a-1) aufweist, in dem der Erhöhungsbereich (1a) auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) gebildet wird.
Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, bei dem weiterhin zwischen dem Schritt (b) und dem Schritt (c) der Schritt (j) ausgeführt wird, in dem eine Isolierschicht (3) gebildet wird, in der der zentrale Bereich der Zwischenverbindung (61) und der zentrale Bereich des Erhöhungsbereichs (1a) freiliegen, wobei in der Opferschicht (4) Randbereiche der Isolierschicht (2) über der Zwischenverbindung (61) und über dem Erhöhungsbereich (1a) freiliegen.
Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 3, wobei der Schritt (e) folgende Schritte aufweist: (e-1) Bilden einer Oxidschicht auf dem leitfähigen Halbleiter (5); (e-2) Bilden eines Photoresists (302), der einen Bereich überdeckt, in dem die erste Elektrode (51) zu bilden ist; und (e-3) Ätzen der Oxidschicht unter Verwendung des Photoresists (302) als zweite Maske zum Bilden der ersten Maske (301).
Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Zwischenverbindung (61) eine Oberfläche aufweist, die nahezu bündig mit der Oberfläche der Isolierschicht (3) ist.
Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren, das folgende Schritte aufweist: (a) Bilden einer Isolierschicht (2) auf einem Halbleitersubstrat (1); (b) über der Isolierschicht (2) erfolgendes Bilden einer ersten Opferschicht (4), die eine erste Öffnung (83) aufweist; (c) Bilden einer ersten Elektrode (51, 53c) auf der ersten Opferschicht (4); (d) Bilden einer zweiten Opferschicht (11) über der gesamten in dem Schritt (c) gebildeten Struktur; (e) Rückätzen von zumindest der zweiten Opferschicht (11); (f) Bedecken der in dem Schritt (e) gebildeten Struktur mit einem Photoresist (305), der eine zweite Öffnung (86) aufweist, die sich in die erste Öffnung hinein öffnet; (g) Ätzen der zweiten Opferschicht (11) unter Verwendung des Photoresists (305) als Maske; (h) Bilden einer zweiten Elektrode (90) in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat (1) in einem in dem Schritt (g) geöffneten Bereich; und (i) Entfernen der ersten Opferschicht (4) und der zweiten Opferschicht (11).
Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt (e) den Schritt (e-1) aufweist, in dem eine Isolierschicht (12) über der gesamten Oberfläche nach dem Rückätzen der zweiten Opferschicht (11) gebildet wird.
Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt (h) folgende Schritte aufweist: (h-1) Ätzen der Isolierschicht (2) in dem in dem Schritt (g) geöffneten Bereich zum Freilegen des Halbleitersubstrats (1); (h-2) Bilden einer leitfähigen Schicht (9) über der gesamten in dem Schritt (h-1) gebildeten Struktur; und (h-3) selektives Entfernen der leitfähigen Schicht (9) zum Bilden der zweiten Elektrode (90).
Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1, 3 und 8, wobei die erste Elektrode (51, 53c) die Funktion einer feststehenden Elektrode eines Beschleunigungssensors hat und die zweite Elektrode (90) die Funktion einer Substratelektrode des Beschleunigungssensors hat.
Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren, das folgende Schritte aufweist: (a) Bilden einer Isolierschicht (2) auf einem Halbleitersubstrat (1); (b) über der Isolierschicht (2) erfolgendes Bilden einer Opferschicht (4), die eine erste Öffnung (83) aufweist; (c) auf der Opferschicht (4) erfolgendes Bilden einer ersten Elektrode (51, 53c) und eines Pseudokörpers (54) zwischen der ersten Elektrode (51, 53c) und der ersten Öffnung (83); (d) Bilden eines Photoresists (307) auf der in dem Schritt (c) gebildeten Struktur, wobei der Photoresist eine zweite Öffnung (86) aufweist, die sich in die erste Öffnung (83) hinein öffnet; (e) Ätzen der Isolierschicht (2) unter Verwendung des Photoresists (307) als Maske zum Freilegen des Halbleitersubstrats (1); (f) Bilden einer zweiten Elektrode (90) in Kontakt mit dem freiliegenden Halbleitersubstrat (1); und (g) Entfernen der Opferschicht (4).