DE19508485A1

DE19508485A1 - Halbleitersensor

Info

Publication number: DE19508485A1
Application number: DE19508485A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Kano; Yukihiro Takeuchi; Takamoto Watanabe; Kenichi Ao; Masakazu Kanosue; Hirofumi Uenoyama
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2015-03-10
Also published as: DE19508485B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleitersen sor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Halbleitersensor, der eine physikalische Größe, wie zum Beispiel die Beschleunigung, den Gierungsbetrag, die Vibra tion oder dergleichen erfaßt.

In letzter Zeit ist die Anforderung nach einem Halblei ter-Beschleunigungssensor einer größeren Kompaktheit und mit geringeren Kosten gestiegen. In diesem Zusammenhang ist ein Halbleiter-Beschleunigungssensor des Differentialkapa zitätstyps, der polykristallines Silizium als eine Elek trode verwendet, in der PCT WO 92/03740 offenbart worden. Ein Sensor dieses Typs wird unter Bezugnahme auf die Fig. 29 und 30 beschrieben. Fig. 29 stellt eine Draufsicht des Sensors dar und Fig. 30 ist eine I-I-Schnittansicht von Fig. 29.

Ein bewegliches Teil 116 einer Träger- bzw. Ausleger struktur ist mit einem dazwischenliegenden vorbestimmten Spalt oberhalb eines Siliziumsubstrats 115 angeordnet. Das bewegliche Teil 116, das aus einem polykristallinen Silizi um-Dünnfilm besteht, weist Ankerbereiche bzw. Befestigungs bereiche 117, 118, 119 und 120, Trägerbereiche 121 und 122, einen Gewichtsbereich 123 und bewegliche Elektrodenbereiche 124 auf. Die Trägerbereiche 121 und 122 erstrecken sich aus den Ankerbereichen 117, 118, 119 und 120 des beweglichen Teils 116 heraus und der Gewichtsbereich 123 wird durch diese Trägerbereiche 121 und 122 getragen. Die beweglichen Elektrodenbereiche 124 sind auf diesem Gewichtsbereich 123 ausgebildet. Zwei feste Elektroden 125 sind auf dem Silizi umsubstrat 115 so angeordnet, daß sie bezüglich eines der beweglichen Elektrodenbereiche 124 gegenüberliegen. Demge mäß ist die Struktur bzw. der Aufbau so, daß in dem Fall, daß eine zu der Oberfläche des Siliziumsubstrats 115 (durch Y in Fig. 29 bezeichnet) parallele Beschleunigung auf tritt, eine elektrostatische Kapazität zwischen dem beweg lichen Elektrodenabschnitt 124 und den festen Elektroden 125 auf einer Seite ansteigt und auf der anderen abnimmt.

Wie in Fig. 31 gezeigt ist, wird bei der Herstellung dieses Sensors eine Opferschicht 126 aus einem Silizium oxidfilm oder dergleichen auf dem Siliziumsubstrat 115 aus gebildet und gleichzeitig dazu werden Durchgangslöcher 127 an Stellen in der Opferschicht 126 ausgebildet, welche An kerbereiche werden. Danach wird, wie in Fig. 32 gezeigt ist, ein polykristalliner Siliziumfilm, welcher das beweg liche Teil 116 wird, auf der Opferschicht 126 abgelagert und in dem spezifizierten Muster gebildet bzw. geformt. Im weiteren Verlauf wird, wie in Fig. 33 gezeigt ist, die Op ferschicht 126 unterhalb des beweglichen Teils 116 mit ei ner Ätzflüssigkeit weggeätzt und das bewegliche Teil 116 wird mit einem dazwischenliegenden vorbestimmten Spalt oberhalb des Siliziumsubstrats 115 angeordnet.

Jedoch wird, wie in Fig. 34 gezeigt ist, während einer Filmausbildung eine innere Spannung σ aus der Schnittstelle der Opferschicht 126 auf das bewegliche Teil 116, das aus einem polykristallinen Silizium-Dünnfilm besteht, ausgeübt und die innere Spannung σ ändert und erhöht sich stetig in der Richtung der Filmdicke. Daraus ergibt sich, daß in der Richtung der Filmdicke des beweglichen Teils 116 eine Ver teilung einer inneren Spannung existiert und das bewegliche Teil wird verformt bzw. verbogen bzw. gekrümmt. Das heißt, daß der bewegliche Elektrodenbereich 124, wie in Fig. 29 gezeigt ist, eine Auslegerstruktur annimmt, die den Ge wichtsbereich 123 als ein festes Ende verwendet, und der bewegliche Elektrodenbereich 124 wird aufgrund der Vertei lung der inneren Spannung, die in der Richtung der Film dicke existiert, verformt. Daraus ergibt sich, daß der be wegliche Elektrodenbereich 124 und die feste Elektrode 125 nicht mit großer Genauigkeit gegenüberliegend angeordnet werden können. Außerdem wird aufgrund der Verteilung der inneren Spannung in dem Gewichtsbereich 123 ebenso eine Krümmung bzw. Biegung erzeugt. Daraus ergibt sich, daß der bewegliche Elektrodenbereich 124, der aus diesem Gewichts bereich 123 hervorsteht, ebenso verschoben wird und daß der bewegliche Elektrodenbereich 124 und die feste Elektrode 125 nicht mit großer Genauigkeit gegenüberliegend angeord net werden können.

Als gebräuchliches Mittel, um eine innere Spannung ei nes Filmstrukturkörpers wie diesen zu verringern, wird eine Langzeit-, Hochtemperatur-Hitzebehandlung auf den Filmstrukturkörper (zum Beispiel 24 Stunden bei 1150°C) an gewandt. Jedoch kann dieses Verfahren aufgrund von Ursa chen, wie zum Beispiel dem Zufügen einer Beschädigung auf Transistoren und ähnlich aufgebauten Peripheriestromkrei sen, die in der Peripherie bzw. Umgebung des beweglichen Teiles 116 auf dem Siliziumsubstrat 115 vorgesehen sind, nicht mit einem IC-Verfahren verbunden werden und eine An wendung in einem Halbleitersubstrat-Beschleunigungssensor, der mit Peripheriestromkreisen integriert ist, war nicht durchführbar.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors zu schaffen, welches eine Krümmung eines beweglichen Teils ei ner Trägerstruktur verringern kann.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleitersen sor, der ein Halbleitersubstrat und ein bewegliches Teil einer Trägerstruktur aufweist, die aus einem Dünnfilm be steht und mit einem dazwischenliegenden vorbestimmten Spalt oberhalb des Halbleitersubstrats so angeordnet ist, daß sie eine physikalische Größe aus Änderungen in dem beweglichen Teil, die eine Ausübung einer physikalischen Größe beglei ten, erfaßt, bei dem eine Opferschicht auf dem Halbleiter substrat ausgebildet ist und wenn ein Film eines bewegli chen Teils auf der Opferschicht ausgebildet wird, wird des sen Filmausbildung mit einer Aufteilung in viele Zeitpunkte durchgeführt. Außerdem wird die Opferschicht nach der Aus bildung des beweglichen Teils weggeätzt.

Des weiteren ist es möglich, eine eine innere Spannung abschwächende Schicht zwischen Filme des beweglichen Teils zu legen, wenn die Filmausbildung des beweglichen Teils in viele Durchgänge getrennt bzw. aufgeteilt wird. Die span nungsabschwächende Schicht initialisiert die innere Span nung wirkungsvoll und schwächt sie wirkungsvoll ab.

Genauer gesagt ist es mittels einem chemischen Nieder druck-Bedampfungsverfahren möglich, ein bewegliches Teil als einen polykristallinen Silizium-Dünnfilm auszubilden. Das heißt, daß es, nachdem polykristallines Silizium mit tels einer Silanzufuhr zu einem Ofen in einer vorbestimmten Dicke ausgebildet worden ist, möglich ist, die Silanzufuhr zu stoppen und einen Siliziumoxidfilm als eine eine innere Spannung abschwächende Schicht mittels einer O₂-Atmosphäre auszubilden und wiederum polykristallines Silizium mittels Silanzufuhr zu dem Ofen mit einer vorbestimmten Dicke aus zubilden.

Außerdem ist es mittels einem Ausglühen nach der Film ausbildung möglich, die eine innere Spannung abschwächende Schicht zu entfernen.

Gemäß experimentellen Ergebnissen ist bestimmt worden, daß, wenn der Film, welcher das bewegliche Teil wird, mit einer Aufteilung in viele Zeitpunkte ausgebildet wird, eine Spannungsverteilung aus der Opferschicht in den jeweiligen Schichten initialisiert und verringert wird. Des weiteren wird eine innere Spannung, die aus der Schnittstelle mit der Opferschicht erzeugt wird, wirkungsvoll in der eine in nere Spannung abschwächenden Schicht entspannt, wenn eine eine innere Spannung abschwächende Schicht, wie zum Bei spiel ein Oxid-Dünnfilm und so weiter, während einer Film ausbildung des beweglichen Teils ausgebildet wird. Daraus ergibt sich, daß eine innere Spannung in der Richtung der Filmdicke des beweglichen Teils verringert wird und eine Krümmung verhindert bzw. unterdrückt wird.

Dabei wird die innere Spannung in der gesamten Richtung der Dicke des Films, der als ein bewegliches Teil dient, entsprechend der größeren Anzahl von Aufteilungen in Film ausbildungsdurchgänge weiter verringert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeich nung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Halbleiter-Beschleuni gungssensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine entlang der Linie A-A in Fig. 1 genommene Schnittansicht;

Fig. 3 eine entlang der Linie B-B in Fig. 1 genommene Schnittansicht die;

Fig. 4 bis 17 Schnittansichten, die zum Be schreiben eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiter- Beschleunigungssensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dienen;

Fig. 18 eine erläuternde Darstellung, die zum Be schreiben eines Spannungszustands eines beweglichen Teils dient;

Fig. 19 eine erläuternde Darstellung, die zum Be schreiben eines Spannungszustands eines beweglichen Teils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dient;

Fig. 20 eine erläuternde Darstellung, die zum Be schreiben eines Spannungszustands eines beweglichen Teils gemäß einer beispielhaften Anwendung des ersten Ausfüh rungsbeispiels dient;

Fig. 21 eine Draufsicht eines Halbleiter-Beschleuni gungssensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 22 eine entlang der Linie C-C in Fig. 21 genom mene Schnittansicht;

Fig. 23 eine entlang der Linie D-D in Fig. 21 genom mene Schnittansicht;

Fig. 24 eine entlang der Linie E-E in Fig. 21 genom mene Schnittansicht;

Fig. 25 eine Draufsicht eines Halbleiter-Gierungsbe tragsensors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 26 eine entlang der Linie F-F in Fig. 25 genom mene Schnittansicht;

Fig. 27 eine entlang der Linie G-G in Fig. 25 genom mene Schnittansicht;

Fig. 28 eine entlang der Linie H-H in Fig. 25 genom mene Schnittansicht;

Fig. 29 eine Draufsicht eines Halbleiter-Beschleuni gungssensors, die zum Beschreiben des Stands der Technik dient;

Fig. 30 eine entlang der Linie I-I in Fig. 29 genom mene Schnittansicht die;

Fig. 31 bis 33 Schnittansichten, die zum Be schreiben eines Verfahrens zum Herstellen eines herkömmli chen Halbleiter-Beschleunigungssensors dienen; und

Fig. 34 eine erläuternde Darstellung, die zum Be schreiben eines Spannungszustands eines beweglichen Teils dient.

Ein erfindungsgemäßes spezifisches erstes Ausführungs beispiel wird im weiteren Verlauf unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 stellt eine Draufsicht eines Halbleiter-Be schleunigungssensors gemäß diesem Ausführungsbeispiel dar. Außerdem stellt Fig. 2 eine A-A-Schnittansicht von Fig. 1 dar und Fig. 3 stellt eine B-B-Schnittansicht von Fig. 1 dar.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Siliziumoxid film 2 auf einem Siliziumsubstrat 1 des p-Typs ausgebildet. Des weiteren wird ein Bereich einer länglichen Ausgestal tung, der keinen Siliziumoxidfilm 2 aufweist, d. h. ein Spalt 3, auf dem Siliziumsubstrat 1 des p-Typs ausgebildet (siehe Fig. 1). Ein Ende eines beweglichen Teils 4, das als eine Gateelektrode dient, wird auf den Siliziumoxidfilm 2 gestützt bzw. von ihm getragen. Dieses bewegliche Teil 4 nimmt eine Auslegerstruktur an, die sich aus dem Spalt 3 erstreckt, und ist oberhalb des Siliziumsubstrats 1 mit ei nem dazwischenliegenden vorbestimmten Spalt vorgesehen. Des weiteren besteht das bewegliche Teil 4 aus einem polykri stallinen Silizium-Dünnfilm, der sich linear in einer Band ausgestaltung erstreckt. Genauer gesagt besteht das beweg liche Teil 14 aus einem Ablagerungskörper einer ersten po lykristallinen Siliziumschicht 5 von 1 µm Dicke, einer Si liziumoxidfilmschicht 6, die als eine eine innere Spannung abschwächende Schicht dient, mit einer Dicke von mehreren Angström bis mehreren 10 Angström und einer zweiten poly kristallinen Siliziumschicht 7 von 1 µm Dicke. Außerdem werden das Siliziumsubstrat 1 des p-Typs und das bewegliche Teil 4 mittels dem Siliziumoxidfilm 2 isoliert.

Der Spalt 3 in einem unteren Abschnitt des beweglichen Teils 4 wird mittels einem Wegätzen eines Abschnitts des Siliziumoxidfilms 2, der als eine Opferschicht dient, aus gebildet. Zum Zeitpunkt dieses Ätzens dieser Opferschicht wird eine Ätzflüssigkeit, welche den Siliziumoxidfilm 2, welcher eine Opferschicht darstellt, wegätzt, ohne das be wegliche Teil 4 wegzuätzen, als die Ätzflüssigkeit verwen det.

Demgemäß wird ein Zwischenschicht-Isolationsfilm 8 auf dem Siliziumoxidfilm 2 angeordnet und über ein Kontaktloch 9 ist darüber ein Aluminiumdraht 10 zum Zwecke eines elek trischen Verbindens mit dem beweglichen Teil 4 angeordnet.

In Fig. 3 werden feste Elektroden 11 und 12, die aus einem Störstellen-Diffusionsbereich auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 des p-Typs bestehen, beiden leiten des beweglichen Teils 4 entsprechend ausgebildet. Diese festen Elektroden 11 und 12 werden mittels einem Einführen von Störstellen des n-Typs in das Siliziumsubstrat 1 des p-Typs mittels einem Ionenimplantationsverfahren oder dergleichen ausgebildet.

Außerdem werden, wie in Fig. 1 gezeigt ist, Leiter 13 und 14, die aus einem Störstellen-Diffusionsbereich beste hen, auf dem Siliziumsubstrat 1 des p-Typs ausgebildet. Die Leiter 13 und 14 werden mittels einem Einführen von Stör stellen des n-Typs in das Siliziumsubstrat 1 des p-Typs mittels einem Ionenimplantationsverfahren oder dergleichen ausgebildet. Demgemäß sind die feste Elektrode 11 und der Leiter 13 bzw. die feste Elektrode 12 und der Leiter 14 elektrisch verbunden.

Des weiteren ist der Leiter 13 über ein Kontaktloch 15 elektrisch an einen Aluminiumleiter 16 angeschlossen. Au ßerdem ist der Leiter 14 über ein Kontaktloch 17 an einen Aluminiumleiter 18 angeschlossen. Demgemäß sind die Alumi niumleiter 16, 18 und 10 an einen peripheren Stromkreis an geschlossen, der innerhalb des gleichen Substrats ausgebil det ist.

Des weiteren ist eine Inversionsschicht 19 zwischen den festen Elektroden 11 und 12 auf dem Siliziumsubstrat 1 des p-Typs ausgebildet. Diese Inversionsschicht 19 wird mittels einem Anlegen von Spannung an das bewegliche Teil (Ausleger) 4 erzeugt.

Die Funktionsweise des Halbleiter-Beschleunigungssen sors wird als nächstes unter Bezugnahme auf Fig. 3 be schrieben.

Wenn eine Spannung zwischen dem beweglichen Teil 4, das als eine Gateelektrode dient, und dem Siliziumsubstrat 1 und zwischen den festen Elektroden 11 und 12 angelegt wird, wird die Inversionsschicht 19 ausgebildet und ein Strom fließt zwischen den festen Elektroden 11 und 12. In dem Fall, bei dem der Beschleunigungssensor einer Beschleuni gung unterworfen wird und das bewegliche Teil 4 in der in der Darstellung gezeigten Richtung Z verschoben wird, steigt die Trägerkonzentration der Inversionsschicht 19 aufgrund einer Änderung in der Feldstärke an und der Strom steigt. Auf diese Weise kann der Beschleunigungssensor mit tels einer Erhöhung oder Verringerung im Strombetrag eine Beschleunigung erfassen.

Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Beschleunigungssensors, der auf diese Weise auf gebaut ist, unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 17 be schrieben. Darin ist der Ausbildungsbereich des beweglichen Teils (Erfassungsbereich) auf der linken Seite der jeweili gen Darstellungen gezeigt und ein Transistor, der einen Teil eines peripheren Stromkreises bildet, ist auf der rechten Seite dargestellt.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird ein Siliziumsubstrat 20 des p-Typs hergestellt und durchläuft ein photolithogra phisches Verfahren und Diffusionsbereiche 21, 22, 23, 24, welche die Source/Drain-Leiterbereiche eines Ausbildungsbe reiches eines beweglichen Teils (Erfassungsbereichs) und eines peripheren Stromkreises werden, werden mittels einem Ionenimplantationsverfahren oder dergleichen ausgebildet.

Demgemäß wird, wie in es Fig. 5 gezeigt ist, ein Sili ziumoxidfilm 25, von welchem ein Teil eine Opferschicht wird, in dem Ausbildungsbereich des beweglichen Teils (Erfassungsbereich) ausgebildet. Außerdem ist es ebenso möglich, einen Siliziumoxidfilm 25 auf dem gesamten Substrat auszubilden und danach den Siliziumfilm eines Be reiches, an dem sich der Ausbildungsbereich des Transistors des peripheren Stromkreises befindet, wegzuätzen.

Des weiteren wird, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, ein Gateoxidfilm 26 mittels einer Gateoxidation in dem Ausbil dungsbereich des Transistors des peripheren Stromkreises ausgebildet. Demgemäß wird ein bewegliches Teil (polykristalliner Siliziumfilm) mittels einem chemischen Niedertemperatur-Bedampfungsverfahren ausgebildet.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird veranlaßt, daß Silan (SiH₄), in einem Zustand fließt, bei dem sich der Ofen bei 550 bis 650°C befindet und die Silanzufuhr wird gestoppt, wenn das polykristalline Silizium in einer Dicke von 1 µm auf dem Siliziumsubstrat 20 abgelagert ist, wobei eine er ste polykristalline Siliziumschicht 27 ausgebildet wird. Mittels dem Durchführen dieses Stoppens der Silanzufuhr wird eine Siliziumoxidschicht (eine natürliche Oxidations schicht) 28, die als eine eine innere Spannung abschwä chende Schicht dient, die eine Dicke von mehreren Angström bis mehreren zehn Angström aufweist, auf der ersten poly kristallinen Siliziumschicht 27, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, ausgebildet. Des weiteren wird eine zweite polykri stalline Siliziumschicht 29 von 1 µm Dicke mittels dem Ver anlassen, daß das Silans in den Ofen fließt, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, ausgebildet. Nachdem ein Film auf diese Weise ausgebildet worden ist, wird demgemäß der Ablage rungskörper der ersten polykristallinen Siliziumschicht 27, der Siliziumoxidschicht 28 und der zweiten polykristallinen Siliziumschicht 29 durch Trockenätzen oder dergleichen durch ein photolithographisches Verfahren gemustert, wobei ein bewegliches Teil 30 des Sensors, wie es in Fig. 10 ge zeigt ist, ausgebildet wird.

Nachdem das bewegliche Teil 30 auf diese Weise ausge bildet worden ist, wird ein Film eines polykristallinen Si liziums aufgebracht und eine Gateelektrode 31 eines Transi stors eines peripheren Stromkreises wird durch Trockenätzen oder dergleichen durch ein photolithographisches Verfahren, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, gemustert.

Des weiteren werden, wie es in Fig. 12 gezeigt ist, Durchgangslöcher 32 und 33 bezüglich des beweglichen Teils 30 selbstausrichtend durch ein photolithographisches Ver fahren auf dem Siliziumoxidfilm 25 ausgebildet, um feste Elektroden eines Sensors, die aus einem Diffusionsbereich des n-Typs bestehen, auszubilden. Außerdem werden Durch gangslöcher 35 und 36 mittels einem Resist 34 durch ein photolithographisches Verfahren ausgebildet, um die Source und den Drain von Transistoren des peripheren Stromkreises auszubilden.

Des weiteren werden mittels Ionenimplantation oder der gleichen Störstellen bezüglich des beweglichen Teils 30 und der Gateelektrode 31 aus den Durchgangslöchern 32 und 33 des Siliziumoxidfilms 25 und des Resists 34 und den Durch gangslöchern 35 und 36 des Resists 34, wie es in Fig. 13 gezeigt ist, selbstausrichtend eingeführt, wobei feste Elektroden 37 und 38 ausgebildet werden, die aus einem Störstellenbereich des n-Typs und Source/Drain-Bereichen 39 und 40 eines Transistors des peripheren Stromkreises beste hen, ausgebildet werden.

Als nächstes wird, wie es in Fig. 14 gezeigt ist, ein Zwischenschicht-Isolationsfilm 41, der das bewegliche Teil 30, die Gateelektrode 31 und den Aluminiumleiter isoliert, ausgebildet. Demgemäß werden, wie es in Fig. 15 gezeigt ist, Kontaktlöcher 42, 43, 44 und 45, die die Diffusionsbe reiche zu Leiterzwecken 21, 22, 23 und 24 und die Alumini umleiter in dem Zwischenschicht-Isolationsfilm verbinden, durch ein photolithographisches Verfahren ausgebildet.

Des weiteren wird, wie es in Fig. 16 gezeigt ist, ein Film aus Aluminium, welcher ein Leiterteil ist, aufgetragen und Aluminiumleiter 46, 47, 48, 49 und dergleichen werden durch ein photolithographisches Verfahren ausgebildet. Dem gemäß werden, wie es in Fig. 17 gezeigt ist, ein Abschnitt eines Zwischenschicht-Isolationsfilms 41 und der Silizi umoxidfilm 25 unterhalb des beweglichen Teils 30 weggeätzt, wobei eine Ätzflüssigkeit auf der Grundlage von Fluorwas serstoffsäure verwendet wird.

Zum Zeitpunkt dieses Ätzens dringt die Ätzflüssigkeit nicht ein, da die eine innere Spannung abschwächende Schicht eine Dicke von mehreren Angström bis mehreren zehn Angström aufweist. Das heißt, es wird bevorzugt, die eine innere Spannung abschwächende Schicht in einer Dicke aus zu bilden, bei der die Ätzflüssigkeit nicht eindringt.

Außerdem wird während dieses Ätzens der Opferschicht der Bereich der integrierten Schaltung durch einen nicht dargestellten Nitridfilm geschützt. Des weiteren wird wäh rend des Ätzens der Opferschicht ein Resist auf den Nitrid film aufgetragen, Löcher werden lediglich in dem Sensorab schnitt erzeugt und lediglich der Siliziumoxidfilm 25, wel cher der Opferoxidfilm des Sensorabschnitts ist, wird weg geätzt.

Auf diese Weise wird das Herstellungsverfahren eines Halbleiter-Beschleunigungssensors des MIS-Transistortyps vervollständigt.

Bei einem derartigen Verfahren der Sensorherstellung wird eine Krümmung des beweglichen Teils 30 während einer Filmausbildung des beweglichen Teils 30 mittels einem Aus bilden der Siliziumoxidschicht 28 verhindert. Eine Wir kungsweise des Verhinderns der Krümmung des beweglichen Teils 30 wird im weiteren Verlauf unter Bezugnahme auf die Fig. 18 und 19 beschrieben.

Wie es in Fig. 18 gezeigt ist, wird in dem Fall, bei dem ein polykristalliner Silizium-Dünnfilm einer Dicke h zu einem einzigen Zeitpunkt auf dem Siliziumoxidfilm 25 (Opferschicht) ausgebildet wird, eine innere Spannung in Richtung der Filmdicke durch eine lineare Funktion angenom men. Das heißt, wenn angenommen wird, daß die innere Spann ung mit einem Gradienten α verteilt ist, daß eine Spannung auf der Unterseite des Films als σ₀ angenommen wird und daß die Richtung der Filmdicke als die Z-Achse angenommen wird, daß die Spannungsverteilung in Richtung der Filmdicke Z als σ_Z= σ₀ + α(Z+h/2) ausgedrückt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das auf der neutralen Achse erzeugte Biegemoment M₁ auf die folgende Weise bestimmt.

Außerdem weist eine Trägerdeformation aufgrund dieses Biegemoments M₁ einen bestimmten Biegeradius auf und der Biegeradius R₁ zu diesem Zeitpunkt wird auf die folgende Weise bestimmt.

Dabei ist E das Elastizitätsmodul des polykristallinen Silizium-Dünnfilms (bewegliches Teil) und I_Z ist das qua dratische Schnittmoment.

Im Gegensatz dazu wird, wie es in Fig. 19 gezeigt ist, in dem Fall, bei dem der polykristalline Silizium-Dünnfilm lediglich auf die Hälfte der Ziel-Filmdicke (= h/2) ausge bildet wird und die Siliziumoxidschicht 28 (eine innere Spannung abschwächende Schicht) angeordnet wird und des weiteren der verbleibende polykristalline Silizium-Dünnfilm ausgebildet wird, das auf der neutralen Achse erzeugte Bie gemoment M₂ auf die folgende Weise bestimmt.

Auf diese Weise wird M₂ = 1/48×αh³ = 1/4M₁, und das Biegemoment wird, verglichen mit dem Fall, bei dem der po lykristalline Silizium-Dünnfilm, wie es in Fig. 18 gezeigt ist, zu einem einzigen Zeitpunkt ausgebildet wird, 1/4.

Außerdem wird der Biegeradius R₂ aufgrund des Biegemo ments M₂ in diesem Fall auf die folgende Weise bestimmt.

Auf diese Weise wird R₂ = 4E/α = 4R₁, und wird das Vierfache des Biegeradiuses, verglichen mit dem Fall, bei dem der polykristalline Silizium-Dünnfilm, wie es in Fig. 18 gezeigt ist, zu einem einzigen Zeitpunkt ausgebildet wird.

Auf diese Weise wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Siliziumoxidfilm 25 (Opferschicht) auf dem Silizium substrat 20 (Halbleitersubstrat) ausgebildet, während einer Filmausbildung des beweglichen Teils 30 auf dem Silizi umoxidfilm 25, wird die Siliziumoxidschicht 28 (eine innere Spannung abschwächende Schicht) ausgebildet, während dieser Filmausbildung wird das bewegliche Teil 30 ausgebildet und danach wird der Siliziumoxidfilm 25 unterhalb des bewegli chen Teils 30 weggeätzt. Daraus ergibt sich, daß die Sili ziumoxidschicht 28 während einer Filmausbildung des beweg lichen Teils 30 ausgebildet wird und eine innere Spannung, die aus der Schnittstelle mit dem Siliziumoxidfilm 25 (Opferschicht) erzeugt wird, wird in der Richtung der Film dicke stetig größer, aber wird durch die Siliziumoxid schicht 28 entspannt und abgeschwächt und somit wird eine innere Spannung in der Richtung der Filmdicke verringert. Demgemäß wird eine Krümmung des beweglichen Teiles 30 ver hindert und eine Beschleunigung kann während eines einheit lichen Aufrechterhaltens des Spalts zwischen dem bewegli chen Teil 30 und dem Siliziumsubstrat 20 mit einer großen Genauigkeit erfaßt werden.

Des weiteren wird gemäß diesem ersten Ausführungsbei spiel polykristallines Silizium mittels einer Silanzufuhr zu dem Ofen in dem Herstellungsverfahren des beweglichen Teiles 30 in einer vorbestimmten Dicke ausgebildet und da nach wird die Silanzufuhr gestoppt und die Siliziumoxid schicht 28 wird als eine eine innere Spannung abschwächende Schicht mittels einer O₂-Atmosphäre ausgebildet und Silan wird wiederum dem Ofen zugeführt, um das polykristalline Silizium in einer vorbestimmten Dicke auszubilden. Auf diese Weise kann die Siliziumoxidschicht 28 mittels einem einfachen Stoppen der Silanzufuhr als eine eine innere Spannung abschwächende Schicht ausgebildet werden.

Des weiteren kann als ein Mittel zum Reduzieren innerer Spannung in der Richtung der Filmdicke des Filmstrukturkör pers ein Verfahren, das eine Langzeit-, Hochtemperatur-Hit zebehandlung des Filmstrukturkörpers (z. B. 24 Stunden bei 1150°C) durchführt, berücksichtigt werden, aber in diesem Fall wird Transistoren und ähnlichen strukturellen periphe ren Stromkreisen eine Beschädigung zugefügt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann jedoch eine innere Spannung in der Richtung der Filmdicke des Filmstrukturkörpers ohne ein Durchführen einer Langzeit-, Hochtemperatur-Hitzebehandlung verringert werden und somit wird den Transistoren von peri pheren Stromkreisen keine Beschädigung zugefügt.

Des weiteren ist es als eine beispielhafte Anwendung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ebenso möglich, polykri stalline Siliziumschichten 50, 51 und 52 mit 1/3 der Ziel- Filmdicke h auszubilden, um Siliziumoxidschichten 53 und 54 mittels einem zweifachen Stoppen der Silanzufuhr während des Ausbildens eines polykristallinen Siliziumfilms, wie es in Fig. 20 gezeigt ist, beidseitig zu umfassen. In diesem Fall kann die innere Spannung in der Richtung der Filmdicke weiter verringert werden.

Des weiteren ist es ebenso möglich, drei oder mehr Schichten von Siliziumoxidschichten als innere Spannung ab schwächende Schichten anzuordnen.

Des weiteren ist es bei der Siliziumschicht 28, die als eine eine innere Spannung abschwächende Schicht dient, ebenso möglich, O₂ innerhalb des Ofens einzuführen, um so anstelle eines Stoppens der Silanzufuhr in den Ofen die Si liziumoxidschicht 28 auszubilden und eine Ausbildung mit tels der O₂-Atmosphäre durchzuführen.

Des weiteren ist es nicht notwendig, die jeweiligen Filme, d. h., die polykristallinen Filme 27 und 29 in Fig. 19 und 50 bis 52 in Fig. 20 in der gleichen Dicke aus zu bilden, wenn die Ausbildung des beweglichen Teils in viele Zeitpunkte aufgeteilt ist. Anders ausgedrückt, ist es mög lich, die polykristallinen Siliziumschichten jeweils in un terschiedlichen Dicken bezüglich des Ziel-Filmdickenver hältnisses h des beweglichen Teils auszubilden. Das Film dickenverhältnis sollte berechnet und bestimmt werden, wo bei der Zustand der Verteilung einer inneren Spannung unter Betracht gezogen werden sollte.

Des weiteren ist es möglich, die Filmausbildung des be weglichen Teils zu unterbrechen und den Wafer der Luft au ßerhalb des Ofens auszusetzen, um die Siliziumoxidschicht, die als eine eine innere Spannung abschwächende Schicht dient, auszubilden. In dieser Anordnung ist ein RCA-Wa schen, welches ein Standard-Reinigungsverfahren von Substraten ist, nach einem Ausbilden einer natürlichen Oxi dationsschicht als eine Siliziumoxidschicht 28 durch Aus setzen an der Luft, bevorzugt.

Dadurch kann die Filmqualität und die Filmdicke des ausgebildeten natürlichen Oxidationsfilms stabil gehalten werden und ebenso können Verunreinigungen, wie zum Beispiel organisches Material oder ein Metallion, die während der Handhabung des Wafers auf dem Wafer haften, entfernt wer den.

Es ist ebenso möglich, eine Siliziumoxidschicht 28, die als die eine innere Spannung abschwächende Schicht dient, mit einem gewöhnlichen Oxidfilm-Ausbildungsverfahren auszu bilden.

Des weiteren ist es möglich, anstelle von Silan andere Siliziumhybride, z. B. Disilan (Si₂H₆) oder dergleichen zu zuführen, um den polykristallinen Siliziumfilm, der das be wegliche Teil bildet, auszubilden.

Bei der Kombination einer Opferschicht und einer eine innere Spannung abschwächenden Schicht, ist es, wenn die beiden Schichten aus dem gleichen Material ausgebildet wer den, z. B. in diesem Beispiel Siliziumoxid, mittels der eine innere Spannung abschwächenden Schicht einfach, die innere Spannung, die in dem beweglichen Teil erzeugt wird, zu ent spannen und zu verringern, wenn die ersten und zweiten (oberen) Ausbildungsfilme des beweglichen Teils durch die weitestgehend gleiche Verfahrensweise ausgebildet werden können. Andererseits können die ersten und zweiten (oberen) Ausbildungsfilme des beweglichen Teils, wenn die beiden Schichten, d. h., eine Opferschicht und eine eine innere Spannung abschwächende Schicht aus unterschiedlichen Mate rialien ausgebildet sind, aufgrund eines unterschiedlichen darunterliegenden Films in unterschiedlichen Verfahrenswei sen ausgebildet werden. In diesem Fall kann jedoch die innere Spannung durch Auswählen der Filmausbildungsweisen verringert werden, wodurch eine Krümmung des beweglichen Teils verhindert wird.

Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel hauptsächlich anhand der Unterschiede zu dem ersten Ausfüh rungsbeispiel beschrieben.

Fig. 21 stellt eine Draufsicht eines Halbleiter-Be schleunigungssensors gemäß diesem Ausführungsbeispiel dar, Fig. 22 stellt eine C-C-Schnittansicht von Fig. 21 dar, Fig. 23 stellt eine D-D-Schnittansicht von Fig. 21 dar und Fig. 24 stellt eine E-E-Schnittansicht von Fig. 21 dar.

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungs beispiel weist ein einzelner Ausleger eine Funktion eines elastischen Körpers auf, dient als ein Gewicht und dient als eine Elektrode, aber gemäß diesem in Fig. 21 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel wird ein bewegliches Teil 58, das eine einzige doppelt gestützte Trägerstruktur 55, die Funktionen als ein elastischer Körper und Funktionen als ein Gewicht aufweist und zwei Elektrodenbereiche 56 und 57 aufweist, die Funktionen als Gewichte und Funktionen als Elektroden aufweist, ausgebildet.

Sowohl feste Elektroden 60 und 61 als auch 62 und 63, die aus einem Störstellen-Diffusionsbereich bestehen, sind auf beiden Seiten von Elektrodenbereichen 56 und 57 eines beweglichen Teils 58 aus einem Siliziumsubstrat 59 des p- Typs unterhalb der Elektrodenbereiche 56 und 57 ausgebil det. Die festen Elektroden 60, 61, 62 bzw. 63 sind an Dif fusionsbereiche zu Leiterzwecken 64, 65, 66 bzw. 67 ange schlossen und sind über Kontaktlöcher 68, 69, 70 bzw. 71 an Aluminiumleiter 72, 73, 74 bzw. 75 angeschlossen. Das be wegliche Teil 58 ist über ein Kontaktloch 76 an einen Alu miniumleiter 77 angeschlossen.

Ein Ätzbereich 78 stellt einen Bereich dar, der als ei ne Opferschicht, welche ein Teil eines Isolationsfilms (nicht dargestellt) ist, weggeätzt wird und durch das Durchführen eines Ätzens der Opferschicht wird das bewegli che Teil 58 (polikristalliner Silizium-Dünnfilm) an den fe sten Enden 79 und 80 an zwei Stellen befestigt und die Elektrodenbereiche 56 und 57 nehmen eine bewegliche Struk tur an.

Fig. 22 stellt dar, daß die festen Elektroden 60, 61, 62 und 63 auf beiden Seiten der Darstellung länger ausge bildet sind, als die Elektrodenbereiche 56 und 57. In den Fig. 23 und 24 wird eine Spannung sowohl zwischen den Elektrodenbereichen 56 und 57 und dem Substrat 59, als auch zwischen den festen Elektroden 60 und 61 und zwischen den festen Elektroden 62 und 63 angelegt, wobei Inversions schichten 81 und 82 zwischen den festen Elektroden 60 und 61 bzw. zwischen den festen Elektroden 62 und 63 ausgebil det werden und elektrische Ströme zwischen den festen Elek troden 60 und 61 bzw. zwischen den festen Elektroden 62 und 63 fließen.

Wie in den Fig. 22, 23 und 24 gezeigt ist, besteht das bewegliche Teil 58 aus einem geschichteten Körper einer ersten polykristallinen Siliziumschicht 83, einer Silizi umoxidschicht 84 und einer zweiten polykristallinen Silizi umschicht 85. Das bewegliche Teil 58 liefert Silan zu dem Ofen und bildet einen polykristallinen Silizium-Dünnfilm mit lediglich der Hälfte der Ziel-Filmdicke (= h/2) aus, um die erste polykristalline Siliziumschicht 83 mittels einem chemischen Niedertemperatur-Bedampfungsverfahren zusammen mit einem Anordnen der Siliziumoxidschicht 84 (eine innere Spannung abschwächende Schicht) mittels einer O₂-Atmosphäre mittels einem einmaligen Stoppen der Silanzufuhr auszubil den und bildet im weiteren Verlauf den verbleibenden poly kristallinen Silizium-Dünnfilm aus, um die zweite polykri stalline Siliziumschicht 85 aufzuschichten.

Die Funktionsweise eines Halbleiter-Beschleunigungssen sors, der zu einer zweidimensionalen Erfassung in der Lage ist, wird als nächstes unter Verwendung der Fig. 22, 23 und 24 beschrieben.

In dem Fall, bei dem dieser Beschleunigungssensor einer Beschleunigung unterworfen wird und die (der) Elektrodenbe reich(e) 56 und/oder 57 (bewegliches Teil) in der in Fig. 22 dargestellten Richtung X verschoben sind (ist) (d. h., in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des Substrats 59) wird mittels einer Änderung in dem Oberflächenbereich (der Gatebreite in Transistorausdrucksweise) des Inversions schichtbereichs zwischen den beiden festen Elektroden ein Strom, der zwischen den festen Elektroden 60 und 61 fließt, verringert und umgekehrt wird ein Strom, der zwischen den festen Elektroden 62 und 63 fließt, erhöht. Unterdessen werden in dem Fall, bei dem dieser Beschleunigungssensor einer Beschleunigung unterworfen wird und die Elektrodenbe reiche 56 und 57 in der in der Darstellung dargestellten Richtung Z verschoben werden, die vorhergehenden Ströme gleichzeitig verringert, da die Trägerkonzentrationen der Inversionsschichten 81 und 82 verringert werden.

Auf diese Weise kann dieser Beschleunigungssensor eine Beschleunigung in zwei Dimensionen durch zwei Strombeträge erfassen. Das heißt, die Struktur ist so, daß ein Kombina tionspaar einer beweglichen Elektrode und zweier fester Elektroden vorgesehen wird und ein Inversionsschichtbe reich, d. h., eine Gatebreite wird aufgrund der Verschiebung in einer Richtung parallel zu der Substratoberfläche einer seits erhöht und andererseits verringert. Demgemäß wird es möglich, eine Beschleunigung in Richtungen, die parallel bzw. senkrecht zu der Substratoberfläche sind, aus dem An steigen oder Abnehmen der zwei Strombeträge zu erfassen. Das heißt, daß in dem Fall, bei dem sich die zwei Strombe träge phasengleich ändern, die Träger in einer Richtung senkrecht zu der Substratoberfläche verschoben werden und in dem Fall, bei dem sich die zwei Strombeträge phasenun gleich ändern, werden die Träger in einer Richtung parallel zu der Substratoberfläche verschoben und eine Beschleunigung kann erfaßt werden.

Auf diese Weise nehmen gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Elektrodenbereiche 56 und 57 auf dem beweglichen Teil 58 eine Auslegerstruktur an, welche den Trägerbereich 55 als ein festes Ende verwendet, aber da das bewegliche Teil 58 die erste polykristalline Siliziumschicht 83 ausbildet, die Siliziumoxidschicht 84 (eine innere Spannung abschwä chende Schicht) anordnet und danach die zweite polykri stalline Siliziumschicht 85 ausbildet, wird eine innere Spannung in der Richtung der Filmdicke verringert und eine Krümmung der Elektrodenbereiche 56 und 57 kann verhindert werden.

Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel hauptsächlich anhand der Unterschiede zu dem ersten Ausfüh rungsbeispiel beschrieben.

Dieses Ausführungsbeispiel ist ein spezifisches Ausfüh rungsbeispiel eines Halbleiter-Gierungsbetragsensors. Fig. 25 stellt eine Draufsicht eines Halbleiter-Gierungsbetrags sensors dar, Fig. 26 stellt eine F-F-Schnittansicht von Fig. 25 dar, Fig. 27 stellt eine G-G-Schnittansicht von Fig. 25 dar und Fig. 28 stellt eine H-H-Schnittansicht von Fig. 25 dar.

Ankerbereiche 87, 88, 89 und 90 sind an vier Stellen auf dem Siliziumsubstrat 86 ausgebildet. Ein Gewicht 95 wird mittels Trägern 91, 92, 93 und 94 getragen, wobei je weils ein Ende von ihnen durch diese Ankerbereiche 87, 88, 89 und 90 gestützt wird. Bewegliche Elektroden 96 und 97 stehen aus diesen Gewicht hervor und diese beweglichen Elektroden 96 und 97 dienen als Transistorgates. Außerdem erstrecken sich Vibrationselektroden 98, 99, 100 und 101 parallel hervorstehend aus diesem Gewicht 95 mit gegensei tig dazwischenliegenden vorbestimmten Spalten.

Das Gewicht, die beweglichen Elektroden 96 und 97 und die Vibrationselektroden 98, 99, 100 und 101 in Fig. 25 sind derart, daß sie in einer Richtung parallel zu der Substratoberfläche (Richtung V in der Darstellung) und in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Substrats 86 verschiebbar sind. Außerdem sind die Ankerbereiche 87 bis 90, die Träger 91 und 94, das Gewicht 95, die beweglichen Elektroden 96 und 97 und die Vibrationselektroden 98 bis 101 zusammen ausgebildet und eine bewegliches Teil 102 wird mittels ihnen aufgebaut. Dieses bewegliche Teil 102 aus ei nem polykristallinen Silizium-Dünnfilm besteht.

Wie in Fig. 27 gezeigt ist, wird ein Isolationsfilm 103 oberhalb des Siliziumsubstrats 86 ausgebildet und die Träger 91, 92, 93 und 94 und das Gewicht 95 sind oberhalb dieses Isolationsfilms 103 aufgehängt.

Wie in Fig. 26 gezeigt ist, sind die festen Elektroden 104 (Source/Drain-Bereich), die aus einem Störstellen-Dif fusionsbereich bestehen, auf dem Siliziumsubstrat 86 unter halb der beweglichen Elektrode 97 so ausgebildet, daß sie die bewegliche Elektrode 97 beidseitig umfassen. Ähnlich sind feste Elektroden 105 (Source/Drain-Bereich), die aus einem Störstellen-Diffusionsbereich bestehen, auf dem Sili ziumsubstrat 86 unterhalb der beweglichen Elektrode 96 so ausgebildet, daß sie die bewegliche Elektrode 96 beidseitig zu umfassen. Außerdem wird, wie in Fig. 26 gezeigt ist, eine Inversionsschicht 106 zwischen den festen Elektroden 104 auf dem Substrat 86 ausgebildet und diese Inversions schicht wird mittels einem Anlegen einer Spannung zwischen dem Siliziumsubstrat 86 und der beweglichen Elektrode 97 erzeugt. Ähnlich wird eine Inversionsschicht zwischen den festen Elektroden 105 auf dem Siliziumsubstrat 86 ausgebil det und diese Inversionsschicht wird mittels einem Anlegen einer Spannung zwischen dem Siliziumsubstrat 86 und der be weglichen Elektrode 96 erzeugt.

Wie in den Fig. 26, 27 und 28 gezeigt ist, besteht das bewegliche Teil 102 aus einem geschichteten Körper ei ner ersten polykristallinen Siliziumschicht 107, einer Sili ziumoxidschicht 108 und einer zweiten polykristallinen Si liziumschicht 109. Das bewegliche Teil 102 liefert Silan zu einem Ofen und bildet einen polykristallinen Silizium-Dünn film mit lediglich der Hälfte der Ziel-Filmdicke (= h/2) aus, um die erste polykristalline Siliziumschicht 107 mit tels eines chemischen Niedertemperatur-Bedampfungsverfah rens zusammen mit einem Anordnen der Siliziumoxidschicht 108 (eine innere Spannung abschwächende Schicht) mittels einer O₂-Atmoshäre mittels einem einmaligen Stoppen der Si lanzufuhr auszubilden und bildet im weiteren Verlauf den verbleibenden polykristallinen Silizium-Dünnfilm aus, um die zweite polykristalline Siliziumschicht 109 aufzuschich ten.

Feste Elektroden zu Vibrationszwecken 110, 111, 112 und 113 werden bezüglich der jeweiligen Vibrationselektroden 98, 99, 100 und 101 gegenüberliegend auf der oberen Ober fläche des Siliziumssubstrats 86 in einem durch einen vor bestimmten Spalt getrennten Zustand angeordnet. Demgemäß vibrieren das Gewicht 95 und die beweglichen Elektroden 96 und 97 in einer Richtung parallel zu dem Substrat 86 (der Richtung V in Fig. 25), wenn eine Spannung zwischen den Elektroden 98 und 110, den Elektroden 99 und 111, den Elek troden 100 und 112 und den Elektroden 100 und 113 angelegt wird, und eine gegenseitige Anziehungskraft wird ausgeübt. Wenn in diesen Vibrationszustand ein Gierungsbetrag ω aus geübt wird, wird eine Corioliskraft ausgeübt und das Ge wicht 95 und die beweglichen Elektroden 96 und 97 werden in eine Richtung senkrecht zu dem Substrat verschoben. Diese Änderung wird als eine Änderung in den Drainströmen zwi schen den festen Elektroden 104 und zwischen den festen Elektroden 105, die entsprechend den beweglichen Elektroden 96 bzw. 97 vorgesehen sind, erfaßt.

Auf diese Weise nehmen gemäß diesem Ausführungsbeispiel die beweglichen Elektroden 96 und 97 und die Vibrations elektroden 98, 99, 100 und 101 bei der Ausbildung des be weglichen Teiles 102 eine Auslegerstruktur an, die das Ge wicht 95 als ein festes Ende verwendet, da die zweite poly kristalline Siliziumschicht 109 nach einem Ausbilden der ersten polykristallinen Siliziumschicht 107 und einem An ordnen der Siliziumoxidschicht 108 (eine innere Spannung abschwächende Schicht) ausgebildet worden ist, und eine in nere Spannung in der Richtung der Filmdicke wird verringert und eine Krümmung der beweglichen Elektroden 96 und 97 und der Vibrationselektroden 98, 99, 100 und 101 kann verhin dert werden. Daraus ergibt sich, daß die Vibrationselektro den 98, 99, 100 und 101 mit großer Genauigkeit gegenüber liegend bezüglich der festen Elektroden zu Vibrations zwecken 110, 111, 112 und 113 angeordnet werden. Außerdem können die beweglichen Elektroden 96 und 97 und die Vibra tionselektroden 98, 99, 100 und 101, die aus diesem Gewicht 95 hervorstehen, ebenso mit großer Genauigkeit angeordnet werden, da eine Krümmung des Gewichts 95 ebenso verhindert wird.

Des weiteren ist die vorliegende Erfindung nicht aus schließlich auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispie le beschränkt; zum Beispiel sind die vorhergehenden ersten und zweiten Ausführungsbeispiele spezifische Ausführungs beispiele eines Halbleiter-Beschleunigungssensors des MIS- Transistortyps, aber ein spezifisches Ausführungsbeispiel eines in Fig. 29 dargestellten Halbleiter-Beschleunigungs sensors des Differenzialkapazitätstyps ist ebenso möglich. In diesem Fall wird eine Krümmung eines beweglichen Teiles 116, das aus einem polykristallinen Silizium-Dünnfilm be steht, verhindert. Demgemäß wird die Krümmung eines Be reichs 124 einer beweglichen Elektrode ebenso verhindert und der Bereich 124 der beweglichen Elektrode und eine fe ste Elektrode 125 können mit großer Genauigkeit gegenüber liegend angeordnet werden. Außerdem kann eine Krümmung ei nes Gewichtsbereichs 123 ebenso verhindert werden, wobei der Bereich 124 der beweglichen Elektrode, der aus dem Ge wichtsbereich 123 hervorsteht, ebenso an einer vorbestimm ten Position angeordnet werden kann und aufgrunddessen kön nen sowohl der Bereich 124 der beweglichen Elektrode als auch eine feste Elektrode 125 mit großer Genauigkeit gegen überliegend angeordnet werden.

Des weiteren wird gemäß den jeweiligen vorhergehenden Ausführungsbeispielen eine Siliziumoxidschicht, die als ei ne eine innere Spannung abschwächende Schicht dient, wäh rend einer Filmausbildung des beweglichen Teils ausgebildet und veranlaßt, als ein Endprodukt zu verbleiben, aber es ist ebenso möglich, eine Diffusion in das polykristalline Silizium mittels einem Ausglühen (zum Beispiel 950°C) der Siliziumoxidschicht, die als eine eine innere Spannung ab schwächende Schicht dient, nach einer Filmausbildung des beweglichen Teils durchzuführen. Mittels diesem Ausglühen wird die Siliziumoxidschicht 6 als die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Isolationsschicht diffundiert und verschwin det und somit kann eine elektrische Verbindung mit den po lykristallinen Siliziumschichten 5 und 7 hergestellt wer den.

Des weiteren wird gemäß den vorhergehenden jeweiligen Ausführungsbeispielen eine eine innere Spannung abschwä chende Schicht auf der ersten polykristallinen Silizium schicht 27 als ein natürlicher Oxydationsfilm ausgebildet. Jedoch ist dies nicht die ausschließliche Möglichkeit und als ein anderes Ausbildungsverfahren der eine innere Span nung abschwächenden Schicht ist es ebenso möglich, dem Wa fer nach einer Ausbildung der ersten polykristallinen Sili ziumschicht 27 einmal aus dem Ofen zu entnehmen und eine Oxidfilmausbildung mittels eines RCA-Waschens oder derglei chen durchzuführen. Dadurch kann ein Oxidfilm einer kon stant einheitlichen Filmdicke ausgebildet werden.

Außerdem bestätigten wiederholte Versuche, daß selbst bei einer Ausbildung des beweglichen Teiles lediglich durch Aufteilen in viele Zeitpunkte, d. h., selbst wenn kein dün ner Oxidfilm aus einem natürlichen Oxidationsfilm oder der gleichen zwischengelegt wird, eine Wirkungsweise einer In itialisierung einer inneren Spannung erwartet werden kann.

Des weiteren kann die Wirkungsweise einer Initialisie rung (Entspannung) der inneren Spannung durch die folgenden Verfahren erwartet werden.

Es wird zum Beispiel auf Fig. 19 Bezug genommen. Nach dem der polykristalline Silizium-Dünnfilm 27 lediglich auf die Hälfte der Ziel-Filmdicke ausgebildet worden ist, wird dessen Oberfläche einer Oberflächenreinigungsbehandlung un terzogen, um einen gereinigten Bereich 28 an der Oberfläche des ersten polykristallinen Siliziumfilms 27 auszubilden. Des weiteren wird der zweite polykristalline Siliziumfilm 29 auf dem gereinigten Bereich 28 des ersten polykristalli nen Siliziumfilms 27 ausgebildet. Bei einem derartigen Ver fahren einer Sensorherstellung wird eine Krümmung des be weglichen Teiles 30 mittels einem Ausbilden des gereinigten Bereichs 28 verhindert. Übrigens kann der gereinigte Be reich 28 durch ein Aussetzen der polykristallinen Silizi umoberfläche an Plasmagas oder ein Ausglühen der polykri stallinen Siliziumoberfläche mit Laserstrahlen ausgebildet werden.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Siliziumoxid film 25 (Opferschicht) auf dem Siliziumsubstrat 20 (Halbleitersubstrat) ausgebildet, während eine Filmausbil dung des beweglichen Teiles 30 auf dem Siliziumoxidfilm 25 des gereinigten Bereichs 28 (eine innere Spannung abschwä chende Schicht) mittels einer Oberflächenreinigungsbehand lung ausgebildet wird, das bewegliche Teil 30 wird ausge bildet und danach wird der Siliziumoxidfilm 25 unterhalb des beweglichen Teils 30 weggeätzt. Daraus ergibt sich, daß der gereinigte Bereich 28 während einer Filmausbildung des beweglichen Teils 30 ausgebildet wird und somit wird eine aus der Schnittstelle mit dem Siliziumoxidfilm 25 (Opferschicht) erzeugte innere Spannung in einer Richtung der Filmdicke stetig größer, wird aber durch den gereinig ten Bereich 28 entspannt und abgeschwächt und somit wird die innere Spannung in der Richtung der Filmdicke verrin gert. Demgemäß wird eine Krümmung des beweglichen Teils 30 verhindert und eine Beschleunigung kann während eines ein heitlichen Aufrechterhaltens des Spalts zwischen dem beweg lichen Teil 30 und dem Siliziumsubstrat 20 mit großer Ge nauigkeit erfaßt werden.

Des weiteren ist es möglich, zwei oder mehr gereinigte Bereiche als innere Spannung abschwächende Schichten anzu ordnen.

Außerdem ist es möglich, amorphes Silizium, mikrokri stallines Silizium, Aluminium, Wolfram oder dergleichen an stelle eines polykristallinen Siliziums als Material des beweglichen Teiles zu verwenden. Darüber hinaus ist es ebenso möglich, als Filmausbildungsverfahren des bewegli chen Teils anstelle des chemischen Niedertemperatur-Bedam pfungsverfahrens ein anderes chemisches Bedampfungsverfah ren zu verwenden, welches ein chemisches Plasma-Bedam pfungsverfahren oder dergleichen, ein Bedampfungsverfahren oder ein Bestäubungsverfahren ist.

Des weiteren ist es möglich, wenn die Opferschicht ein Nitridfilm ist, daß er anstelle eines Siliziumoxidfilms ein Siliziumnitridfilm oder dergleichen oder PSG oder BSG oder BPSG ist. Außerdem ist es möglich, wenn das Material der eine innere Spannung abschwächenden Schicht ein Nitridfilm ist, das er anstelle eines Siliziumoxidfilms ein Silizium nitridfilm oder dergleichen oder PSG oder BSG oder BPSG ist.

Es ist ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter sensors, welches eine Krümmung eines beweglichen Teils ei ner Trägerstruktur verringern kann, offenbart worden. Ein Siliziumoxidfilm wird auf einem Siliziumsubstrat ausgebil det und ein bewegliches Teil, das aus einem polykristalli nen Silizium besteht, wird auf dem Siliziumoxidfilm mittels einem chemischen Niedertemperatur-Bedampfungsverfahrens ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Silan veranlaßt, in einen Ofen zu fließen, wobei die Silanzufuhr gestoppt wird, wenn das polykristalline Silizium mit einer Dicke von 1 µm auf dem Siliziumsubstrat abgelagert worden ist und ei ne erste polykristalline Siliziumschicht wird ausgebildet. Mittels diesem Stoppen der Silanzufuhr wird eine Silizi umoxidschicht einer Dicke von mehreren Angström bis mehre ren zehn Angström auf der ersten polykristallinen Silizium schicht durch eine O₂-Atmosphäre ausgebildet. Eine zweite polykristalline Siliziumschicht einer Dicke von 1 µm wird auf der Siliziumoxidschicht mittels dem Veranlassen, daß das Silan in den Ofen fließt, ausgebildet. Ein Mustern durch Trockenätzen oder dergleichen durch ein photolitho graphisches Verfahren wird durchgeführt, um ein bewegliches Teil auszubilden. Der Siliziumoxidfilm unterhalb des beweg lichen Teils wird dann weggeätzt.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors, mit den Schritten:
Ausbilden einer Opferschicht auf einem Halbleiter substrat;
Ausbilden eines Trägerstrukturfilms auf dem Halblei tersubstrat, um die Opferschicht dazwischen beidseitig zu umfassen, wobei der Trägerstrukturfilm-Ausbildungsschritt einen Schritt beinhaltet, der die Filmausbildung mindestens einmal unterbricht; und
Wegätzen der Opferschicht, wodurch der Trägerstruktur film einen bezüglich des Halbleitersubstrats beweglichen Zustand annimmt.

2. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrechungs schritt einen Schritt eines Ausbildens einer eine innere Spannung abschwächenden Schicht auf der Trägerstrukturfilm- Oberfläche in einem Zustand, bei dem das Filmausbilden un terbrochen ist, beinhaltet.

3. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine innere Spannung abschwächende Schicht ein natürlicher Oxidations film ist.

4. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine innere Spannung abschwächende Schicht mittels einem RCA-Waschen ausgebildet wird.

5. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors, wel cher ein Halbleitersubstrat und ein bewegliches Teil einer Trägerstruktur aufweist, das aus einem dünnen Film, der oberhalb des Halbleitersubstrats mit einem dazwischenlie genden vorbestimmten Spalt angeordnet ist, besteht, wobei eine physikalische Größe aus der Verschiebung des bewegli chen Teils, die eine Ausübung einer physikalischen Größe begleitet, erfaßt wird, mit den Schritten:
Ausbilden einer Opferschicht auf dem Halbleiter substrat;
Ausbilden eines dazwischenliegenden eine innere Span nung abschwächenden Films während einer Ausbildung eines beweglichen Teils auf der Opferschicht; und
Wegätzen der Opferschicht unterhalb des beweglichen Teils nach der Ausbildung des beweglichen Teils.

6. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eine innere Spannung abschwächende Film während einer Ausbildung des beweglichen Teils zu vielen Zeitpunkten ausgebildet wird.

7. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil aus einem polykristallinen Silizium-Dünnfilm besteht und mittels einem chemischen Niedertemperatur-Bedampfungsver fahren ausgebildet wird, wobei ein Siliziumoxidfilm, der als der eine innere Spannung abschwächende Film dient, mit tels einer O₂-Atmosphäre durch ein Stoppen der Silanzufuhr nach einem Ausbilden eines polykristallinen Siliziums in einer vorbestimmten Dicke mittels einer Silanzufuhr zu ei nem Ofen ausgebildet wird und ein polykristallines Silizium in einer vorbestimmten Dicke mittels einer erneuten Silan zufuhr zu dem Ofen ausgebildet wird.

8. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eine innere Spannung abschwächende Film mittels einem Ausglühen nach der Filmausbildung des beweglichen Teils entfernt wird.

9. Halbleitersensor, mit:
einem Halbleitersubstrat; und
einem Trägerstrukturfilm, der mittels dem Halbleiter substrat mit einem dazwischenliegenden vorbestimmten Spalt aufgehängt ist und bezüglich des Halbleitersubstrats beweg lich ist,
wobei der Trägerstrukturfilm eine Struktur aufweist, bei der eine Vielzahl von Filmen in einer Richtung der Filmdicke aufgeschichtet ist, wobei eine eine innere Span nung abschwächende Schicht zwischen den jeweiligen Filmen zwischengelegt ist.

10. Halbleitersensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die eine innere Spannung abschwächende Schicht mehrere Angström bis mehrere zehn Angström beträgt.

11. Halbleitersensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die eine innere Spannung abschwächende Schicht ein natürlicher Oxidationsfilm ist.

12. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbildungs schritt der eine innere Spannung abschwächenden Schicht ei nen Schritt eines Aussetzens des Trägerstrukturfilms an ei nem Plasmagas beinhaltet.

13. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbildungs schritt der eine innere Spannung abschwächenden Schicht ei nen Schritt eines Ausglühens der Trägerstrukturfilm-Ober fläche mit einem Laserstrahl beinhaltet.