DE19508485B4 - Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors, mit den Schritten:
Ausbilden einer Opferschicht auf einem Halbleitersubstrat;
Ausbilden eines Trägerstrukturfilms auf dem Halbleitersubstrat, um die Opferschicht dazwischen beidseitig zu umfassen, wobei der Trägerstrukturfilm aus einem polykristallinen Silizium-Dünnfilm besteht und mittels eines chemischen Niedertemperatur-Bedampfungsverfahrens ausgebildet wird, wobei ein Siliziumoxidfilm, der als eine eine innere Spannung abschwächende Schicht dient, mittels einer O2-Atmosphäre durch ein Stoppen der Silanzufuhr, nach einem Ausbilden eines polykristallinen Siliziums in einer vorbestimmten Dicke mittels einer Silanzufuhr zu einem Ofen, ausgebildet wird und ein polykristallines Silizium in einer vorbestimmten Dicke mittels einer erneuten Silanzufuhr zu dem Ofen ausgebildet wird, wobei der Trägerstrukturfilm-Ausbildungsschritt ein mindestens einmaliges Unterbrechen der Filmausbildung aufweist; und
Wegätzen der Opferschicht, wodurch der Trägerstrukturfilm einen bezüglich des Halbleitersubstrats beweglichen Zustand annimmt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors. Insbesondere eines Halbleitersensors, der eine physikalische Größe, wie zum Beispiel die Beschleunigung, den Gierbetrag, die Vibration oder dergleichen, erfaßt.
  • In letzter Zeit ist die Anforderung nach einem Halbleiter-Beschleunigungssensor einer größeren Kompaktheit und mit geringeren Kosten gestiegen. In diesem Zusammenhang ist ein Halbleiter-Beschleunigungssensor des Differentialkapazitätstyps, der polykristallines Silizium als eine Elektrode verwendet, in der PCT WO 92/03740 A1 offenbart worden. Ein Sensor dieses Typs wird unter Bezugnahme auf die 29 und 30 beschrieben. 29 stellt eine Draufsicht des Sensors dar und 30 ist eine I-I-Schnittansicht von 29.
  • Ein bewegliches Teil 116 einer Träger- bzw. Auslegerstruktur ist mit einem dazwischenliegenden vorbestimmten Spalt oberhalb eines Siliziumsubstrats 115 angeordnet. Das bewegliche Teil 116, das aus einem polykristallinen Silizium-Dünnfilm besteht, weist Ankerbereiche bzw. Befestigungsbereiche 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 Siliziumsubstrat 115 so angeordnet, daß sie bezüglich einem 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 29 bezeichnet) parallele Beschleunigung auftritt, eine elektrostatische Kapazität zwischen dem beweglichen Elektrodenabschnitt 124 und den festen Elektroden 125 auf einer Seite ansteigt und auf der anderen abnimmt.
  • Wie in 31 gezeigt ist, wird bei der Herstellung dieses Sensors eine Opferschicht 126 aus einem Siliziumoxidfilm oder dergleichen auf dem Siliziumsubstrat 115 ausgebildet und gleichzeitig dazu werden Durchgangslöcher 127 an Stellen in der Opferschicht 126 ausgebildet, welche Ankerbereiche werden. Danach wird, wie in 32 gezeigt ist, ein polykristalliner Siliziumfilm, welcher das bewegliche Teil 116 wird, auf der Opferschicht 126 abgelagert und indem spezifizierten Muster gebildet bzw. geformt. Im weiteren Verlauf wird, wie in 33 gezeigt ist, die Opferschicht 126 unterhalb des beweglichen Teils 116 mit einer Ätzflüssigkeit weggeätzt und das bewegliche Teil 116 wird mit einem dazwischenliegenden vorbestimmten Spalt oberhalb des Siliziumsubstrats 115 angeordnet.
  • Jedoch wird, wie in 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 Verteilung einer inneren Spannung existiert und das bewegliche Teil wird verformt bzw. verbogen bzw. gekrümmt. Das heißt, daß der bewegliche Elektrodenbereich 124, wie in 29 gezeigt ist, eine Auslegerstruktur annimmt, die den Gewichtsbereich 123 als ein festes Ende verwendet, und der bewegliche Elektrodenbereich 124 wird aufgrund der Verteilung der inneren Spannung, die in der Richtung der Filmdicke 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 Gewichtsbereich 123 hervorsteht, ebenso verschoben wird und daß der bewegliche Elektrodenbereich 124 und die feste Elektrode 125 nicht mit großer Genauigkeit gegenüberliegend angeordnet werden können.
  • Als gebräuchliches Mittel, um eine innere Spannung eines Filmstrukturkörpers wie diesen zu verringern, wird eine Langzeit-, Hochtemperatur-Hitzebehandlung auf den Filmstrukturkörper (zum Beispiel 24 Stunden bei 1150°C) angewandt. Jedoch kann dieses Verfahren aufgrund von Ursachen, wie zum Beispiel dem Zufügen einer Beschädigung auf Transistoren und ähnlich aufgebauten Peripheriestromkreisen, die in der Peripherie bzw. Umgebung des beweglichen Teils 116 auf dem Siliziumsubstrat 115 vorgesehen sind, nicht mit einem IC-Verfahren verbunden werden und eine Anwendung in einem Halbleitersubstrat-Beschleunigungssensor, der mit Peripheriestromkreisen integriert ist, war nicht durchführbar.
  • Aus der DE 40 32 559 A1 ist ein Halbleitersensor mit einem Trägerstrukturfilm bzw. einem beweglichen Teil bekannt und aus der US 5 262 000 A ist ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Schalters bekannt.
    •
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors zu schaffen „ welches eine Krümmung eines beweglichen Teils einer Trägerstruktur verringern kann.
  • Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1 und 4 angegebenen Maßnahmen gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Ein Halbleitersensor weist ein Halbleitersubstrat und ein bewegliches Teil einer Trägerstruktur auf, die aus einem Dünnfilm besteht 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 physikalischxen Größe beglei ten, erfaßt, bei dem eine Opferschicht auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist und wenn ein Film eines beweglichen Teils auf der Opferschicht ausgebildet wird, wird dessen Filmausbildung mit einer Aufteilung in viele Zeitpunkte durchgeführt. Außerdem wird die Opferschicht nach der Ausbildung 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 spannungsabschwächende Schicht initialisiert die innere Spannung wirkungsvoll und schwächt sie wirkungsvoll ab.
  • Genauer gesagt ist es mittels eines chemischen Niederdruck-Bedampfungsverfahrens möglich, ein bewegliches Teil als einen polykristallinen Silizium-Dünnfilm auszubilden. Das heißt, daß es, nachdem polykristallines Silizium mittels 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 auszubilden.
  • Außerdem ist es mittels eines Ausglühens nach der Filmausbildung 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 Beispiel ein Oxid-Dünnfilm und so weiter, während einer Filmausbildung 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 Filmausbildungsdurchgänge weiter verringert.
    •
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht eines Halbleiter-Beschleunigungssensors hergestellt gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine entlang der Linie A-A in 1 genommene Schnittansicht;
  • 3 eine entlang der Linie B-B in 1 genommene Schnittansicht;
  • die 4 bis 17 Schnittansichten, die zum Beschreiben eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiter-Beschleunigungssensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dienen;
  • 18 eine erläuternde Darstellung, die zum Beschreiben eines Spannungszustands eines beweglichen Teils dient;
  • 19 eine erläuternde Darstellung, die zum Beschreiben eines Spannungszustands eines beweglichen Teils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dient;
  • 20 eine erläuternde Darstellung, die zum Beschreiben eines Spannungszustands eines beweglichen Teils gemäß einer beispielhaften Anwendung des ersten Ausführungsbeispiels dient;
  • 21 eine Draufsicht eines Halbleiter-Beschleunigungssensors hergestellt gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 22 eine entlang der Linie C-C in 21 genommene Schnittansicht;
  • 23 eine entlang der Linie D-D in 21 genommene Schnittansicht;
  • 24 eine entlang der Linie E-E in 21 genommene Schnittansicht;
  • 25 eine Draufsicht eines Halbleiter-Gierbetragsensors hergestellt gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
  • 26 eine entlang der Linie F-F in 25 genommene Schnittansicht;
  • 27 eine entlang der Linie G-G in 25 genommene Schnittansicht;
  • 28 eine entlang der Linie H-H in 25 genommene Schnittansicht;
  • 29 eine Draufsicht eines Halbleiter-Beschleunigungssensors, die zum Beschreiben des Stands der Technik dient;
  • 30 eine entlang der Linie I-I in 29 genommene Schnittansicht;
  • die 31 bis 33 Schnittansichten, die zum Beschreiben eines Verfahrens zum Herstellen eines herkömmlichen Halbleiter-Beschleunigungssensors dienen; und
  • 34 eine erläuternde Darstellung, die zum Beschreiben eines Spannungszustands eines beweglichen Teils dient.
  • Ein erfindungsgemäßes spezifisches erstes Ausführungsbeispiel wird im weiteren Verlauf unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • 1 stellt eine Draufsicht eines Halbleiter-Beschleunigungssensors gemäß diesem Ausführungsbeispiel dar. Außerdem stellt 2 eine A-A-Schnittansicht von 1 dar und 3 stellt eine B-B-Schnittansicht von 1 dar.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Siliziumoxidfilm 2 auf einem Siliziumsubstrat 1 des p-Typs ausgebildet. Des weiteren wird ein Bereich einer länglichen Ausgestaltung, der keinen Siliziumoxidfilm 2 aufweist, d.h. ein Spalt 3, auf dem Siliziumsubstrat 1 des p-Typs ausgebildet (siehe 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 einem dazwischenliegenden vorbestimmten Spalt vorgesehen. Des weiteren besteht das bewegliche Teil 4 aus einem polykristallinen Silizium-Dünnfilm, der sich linear in einer Bandausgestaltung erstreckt. Genauer gesagt besteht das bewegliche Teil 4 aus einem Ablagerungskörper einer ersten polykristallinen Siliziumschicht 5 von 1 μm Dicke, einer Siliziumoxidfilmschicht 6, die als eine eine innere Spannung abschwächende Schicht dient, mit einer Dicke von mehreren 0,1 nm bis mehreren nm und einer zweiten polykristallinen 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, ausgebildet. Zum Zeitpunkt dieses Ätzens dieser Opferschicht wird eine Ätzflüssigkeit, welche den Siliziumoxidfilm 2, welcher eine Opferschicht darstellt, wegätzt, ohne das bewegliche Teil 4 wegzuätzen, als die Ätzflüssigkeit verwendet.
  • Demgemäß wird ein Zwischenschicht-Isolationsfilm 8 auf dem Siliziumoxidfilm 2 angeordnet und über ein Kontaktloch 9 ist darüber ein Aluminiumdraht 10 zum Zwecke eines elektrischen Verbindens mit dem beweglichen Teil 4 angeordnet.
  • In 3 werden feste Elektroden 11 und 12, die aus einem Störstellen-Diffusionsbereich auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 des p-Typs bestehen, beiden Seiten des beweglichen Teils 4 entsprechend ausgebildet. Diese festen Elektroden 11 und 12 werden mittels einems Einführens von Störstellen des n-Typs in das Siliziumsubstrat 1 des p-Typs mittels eines Ionenimplantationsverfahrens oder dergleichen ausgebildet.
  • Außerdem werden, wie in 1 gezeigt ist, Leiter 13 und 14, die aus einem Störstellen-Diffusionsbereich bestehen, auf dem Siliziumsubstrat 1 des p-Typs ausgebildet. Die Leiter 13 und 14 werden mittels eines Einführens von Störstellen des n-Typs in das Siliziumsubstrat 1 des p-Typs mittels eines Ionenimplantationsverfahrens 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. Außerdem ist der Leiter 14 über ein Kontaktloch 17 an einen Aluminiumleiter 18 angeschlossen. Demgemäß sind die Aluminiumleiter 16, 18 und 10 an einen peripheren Stromkreis angeschlossen, der innerhalb des gleichen Substrats ausgebildet 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 eines Anlegens von Spannung an das bewegliche Teil (Ausleger) 4 erzeugt.
  • Die Funktionsweise des Halbleiter-Beschleunigungssensors wird als nächstes unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
  • Wenn eine Spannnung 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 Beschleunigung 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 mittels einer Erhöhung oder Verringerung im Strombetrag eine Beschleunigung erfassen.
  • Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Beschleunigungssensors, der auf diese Weise aufgebaut ist, unter Bezugnahme auf die 4 bis 17 beschrieben. Darin ist der Ausbildungsbereich des beweglichen Teils (Erfassungsbereich) auf der linken Seite der jeweiligen Darstellungen gezeigt und ein Transistor, der einen Teil eines peripheren Stromkreises bildet, ist auf der rechten Seite dargestellt.
  • Wie in 4 gezeigt ist, wird ein Siliziumsubstrat 20 des p-Typs hergestellt und durchläuft ein photolithographisches Verfahren und Diffusionsbereiche 21, 22, 23, 24, welche die Source/Drain-Leiterbereiche eines Ausbildungsbereichs eines beweglichen Teils (Erfassungsbereichs) und eines peripheren Stromkreises werden, werden mittels eines Ionenimplantationsverfahrens oder dergleichen ausgebildet.
  • Demgemäß wird, wie in 5 gezeigt ist, ein Siliziumoxidfilm 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 Bereiches, an dem sich der Ausbildungsbereich des Transistors des peripheren Stromkreises befindet, wegzuätzen.
  • Des weiteren wird, wie es in 6 gezeigt ist, ein Gateoxidfilm 26 mittels einer Gateoxidation in dem Ausbildungsbereich des Transistors des peripheren Stromkreises ausgebildet. Demgemäß wird ein bewegliches Teil (polykristalliner Siliziumfilm) mittels eines chemischen Niedertemperatur-Bedampfungsverfahrens ausgebildet.
  • Wie in 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 erste polykristalline Siliziumschicht 27 ausgebildet wird. Mittels dem Durchführen dieses Stoppens der Silanzufuhr wird eine Siliziumoxidschicht (eine natürliche Oxidationsschicht) 28, die als eine eine innere Spannung abschwächende Schicht dient, die eine Dicke von mehreren 0,1 nm bis mehreren nm aufweist, auf der ersten polykristallinen Siliziumschicht 27, wie es in 8 gezeigt ist, ausgebildet. Des weiteren wird eine zweite polykristalline Siliziumschicht 29 von 1 μm Dicke mittels dem Veranlassen, daß das Silan in den Ofen fließt, wie es in 9 gezeigt ist, ausgebildet. Nachdem ein Film auf diese Weise ausgebildet worden ist, wird demgemäß der Ablagerungskörper 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 10 gezeigt ist, ausgebildet wird.
  • Nachdem das bewegliche Teil 30 auf diese Weise ausgebildet worden ist, wird ein Film eines polykristallinen Si liziums aufgebracht und eine Gateelektrode 31 eines Transistors eines peripheren Stromkreises wird durch Trockenätzen oder dergleichen durch ein photolithographisches Verfahren, wie es in 11 gezeigt ist, gemustert.
  • Des weiteren werden, wie es in 12 gezeigt ist, Durchgangslöcher 32 und 33 bezüglich des beweglichen Teils 30 selbstausrichtend durch ein photolithographisches Verfahren 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 eines Resists 34 durch ein photolithographisches Verfahren ausgebildet, um die Source und den Drain von Transistoren des peripheren Stromkreises auszubilden.
  • Des weiteren werden mittels Ionenimplantation oder dergleichen 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 Durchgangslöchern 35 und 36 des Resists 34, wie es in 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 bestehen, ausgebildet werden.
  • Als nächstes wird, wie es in 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 15 gezeigt ist, Kontaktlöcher 42, 43, 44 und 45, die die Diffusionsbereiche zu Leiterzwecken 21, 22, 23 und 24 und die Aluminiumleiter in dem Zwischenschicht-Isolationsfilm verbinden, durch ein photolithographisches Verfahren ausgebildet.
  • Des weiteren wird, wie es in 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. Demgemäß werden, wie es in 17 gezeigt ist, ein Abschnitt eines Zwischenschicht-Isolationsfilms 41 und der Siliziumoxidfilm 25 unterhalb des beweglichen Teils 30 weggeätzt, wobei eine Ätzflüssigkeit auf der Grundlage von Fluorwasserstoffsäure verwendet wird.
  • Zum Zeitpunkt dieses Ätzens dringt die Ätzflüssigkeit nicht ein, da die eine innere Spannung abschwächende Schicht eine Dicke von mehreren 0,1 nm bis mehreren nm aufweist. Das heißt, es wird bevorzugt, die eine innere Spannung abschwächende Schicht in einer Dicke auszubilden, bei der die Ätzflüssigkeit nicht eindringt.
  • Außerdem wird während dieses Ätzens der Opferschicht der Bereich der integrierten Schaltung durch einen nichtdargestellten Nitridfilm geschützt. Des weiteren wird während des Ätzens der Opferschicht ein Resist auf den Nitridfilm aufgetragen, Löcher werden lediglich in dem Sensorabschnitt erzeugt und lediglich der Siliziumoxidfilm 25, welcher der Opferoxidfilm des Sensorabschnitts ist, wird weggeätzt.
  • 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 Ausbilden der Siliziumoxidschicht 28 verhindert. Eine Wirkungsweise des Verhinderns der Krümmung des beweglichen Teils 30 wird im weiteren Verlauf unter Bezugnahme auf die 18 und 19 beschrieben.
  • Wie es in 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 angenommen. Das heißt, wenn angenommen wird, daß die innere Spannung 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 σZ = σ0 + α(Z + h/2) ausgedrückt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das auf der neutralen Achse erzeugte Biegemoment M1 auf die folgende Weise bestimmt.
  • Figure 00140001
  • 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.
  • Figure 00140002
  • Dabei ist E das Elastizitätsmodul des polykristallinen Silizium-Dünnfilms (bewegliches Teil) und IZ ist das quadratische Schnittmoment.
  • Im Gegensatz dazu wird, wie es in 19 gezeigt ist, in dem Fall, bei dem der polykristalline Silizium-Dünnfilm lediglich auf die Hälfte der Ziel-Filmdicke (= h/2) ausgebildet 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 Biegemoment M2 auf die folgende Weise bestimmt.
  • Figure 00150001
  • Auf diese Weise wird M2 = 1/48 × αh3 = 1/4M1, und das Biegemoment wird, verglichen mit dem Fall, bei dem der polykristalline Silizium-Dünnfilm, wie es in 18 gezeigt ist, zu einem einzigen Zeitpunkt ausgebildet wird, 1/4.
  • Außerdem wird der Biegeradius R2 aufgrund des Biegemoments M2 in diesem Fall auf die folgende Weise bestimmt.
  • Figure 00150002
  • 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 18 gezeigt ist, zu einem einzigen Zeitpunkt ausgebildet.
  • Auf diese Weise wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Siliziumoxidfilm 25 (Opferschicht) auf dem Siliziumsubstrat 20 (Halbleitersubstrat) ausgebildet, während einer Filmausbildung des beweglichen Teils 30 auf dem Siliziumoxidfilm 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 beweglichen Teils 30 weggeätzt. Daraus ergibt sich, daß die Siliziumoxidschicht 28 während einer Filmausbildung des beweglichen Teils 30 ausgebildet wird und eine innere Spannung, die aus der Schnittstelle mit dem Siliziumoxidfilm 25 (Opferschicht) erzeugt wird, wird in der Richtung der Filmdicke stetig größer, aber wird durch die Siliziumoxidschicht 28 entspannt und abgeschwächt und somit wird eine innere Spannung in der Richtung der Filmdicke verringert. Demgemäß wird eine Krümmung des beweglichen Teils 30 verhindert und eine Beschleunigung kann während eines einheitlichen Aufrechterhaltens des Spalts zwischen dem beweglichen Teil 30 und dem Siliziumsubstrat 20 mit einer großen Genauigkeit erfaßt werden.
  • Des weiteren wird gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel polykristallines Silizium mittels einer Silanzufuhr zu dem Ofen in dem Herstellungsverfahren des beweglichen Teils 30 in einer vorbestimmten Dicke ausgebildet und danach wird die Silanzufuhr gestoppt und die Siliziumoxidschicht 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 eines einfachen Stoppens 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 Filmstrukturkörpers ein Verfahren, das eine Langzeit-, Hochtemperatur-Hitzebehandlung des Filmstrukturkörpers (z.B. 24 Stunden bei 1150°C) durchführt, berücksichtigt werden, aber in diesem Fall wird Transistoren und ähnlichen strukturellen peripheren 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 peripheren Stromkreisen keine Beschädigung zugefügt.
  • Des weiteren ist es als eine beispielhafte Anwendung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ebenso möglich, polykristalline Siliziumschichten 50, 51 und 52 mit 1/3 der Ziel-Filmdicke h auszubilden, um Siliziumoxidschichten 53 und 54 mittels eines zweifachen Stoppens der Silanzufuhr während des Ausbildens eines polykristallinen Siliziumfilms, wie es in 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 abschwächende 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 Siliziumoxidschicht 28 auszubilden und eine Ausbildung mittels der O2-Atmosphäre durchzuführen.
  • Des weiteren ist es nicht notwendig, die jeweiligen Filme, d.h., die polykristallinen Filme 27 und 29 in 19 und 50 bis 52 in 20 in der gleichen Dicke auszubilden, wenn die Ausbildung des beweglichen Teils in viele Zeitpunkte aufgeteilt ist. Anders ausgedrückt ist es möglich, die polykristallinen Siliziumschichten jeweils in unterschiedlichen Dicken bezüglich des Ziel-Filmdickenverhältnisses h des beweglichen Teils auszubilden. Das Filmdickenverhältnis sollte berechnet und bestimmt werden, wobei der Zustand der Verteilung einer inneren Spannung unter Betracht gezogen werden sollte.
  • Des weiteren ist es möglich, die Filmausbildung des beweglichen Teils zu unterbrechen und den Wafer der Luft außerhalb des Ofens auszusetzen, um die Siliziumoxidschicht, die als eine eine innere Spannung abschwächende Schicht dient, auszubilden. In dieser Anordnung ist ein RCA-Waschen, welches ein Standard-Reinigungsverfahren von Substraten ist, nach einem Ausbilden einer natürlichen Oxidationsschicht als eine Siliziumoxidschicht 28 durch Aussetzen 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 werden.
  • Es ist ebenso möglich, eine Siliziumoxidschicht 28, die als die eine innere Spannung abschwächende Schicht dient, mit einem gewöhnlichen Oxidfilm-Ausbildungsverfahren auszubilden.
  • Des weiteren ist es möglich, anstelle von Silan andere Siliziumhybride, z.B. Disilan (Si2H6) oder dergleichen zu zuführen, um den polykristallinen Siliziumfilm, der das bewegliche 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 werden, 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 entspannen und zu verringern, wenn die ersten und zweiten (oberen) Ausbildungsfilme des beweglichen Teils durch die weitestgehendst 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 Materialien ausgebildet sind, aufgrund eines unterschiedlichen darunterliegenden Films in unterschiedlichen Verfahrensweisen 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 Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • 21 stellt eine Draufsicht eines Halbleiter-Beschleunigungssensors gemäß diesem Ausführungsbeispiel dar, 22 stellt eine C-C-Schnittansicht von 21 dar, 23 stellt eine D-D-Schnittansicht von 21 dar und 24 stellt eine E-E-Schnittansicht von 21 dar.
  • Gemäß dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist ein einzelner Ausleger eine Funktion eines elastischen Körpers auf, dient als ein Gewicht und dient als eine Elektrode, aber gemäß diesem in 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 ausgebildet. Die festen Elektroden 60, 61, 62 bzw. 63 sind an Diffusionsbereiche zu Leiterzwecken 64, 65, 66 bzw. 67 angeschlossen und sind über Kontaktlöcher 68, 69, 70 bzw. 71 an Aluminiumleiter 72, 73, 74 bzw. 75 angeschlossen. Das bewegliche Teil 58 ist über ein Kontaktloch 76 an einen Aluminiumleiter 77 angeschlossen.
  • Ein Ätzbereich 78 stellt einen Bereich dar, der als eine Opferschicht, welche ein Teil eines Isolationsfilms (nicht dargestellt) ist, weggeätzt wird und durch das Durchführen eines Ätzens der Opferschicht wird das bewegliche Teil 58 (polikristalliner Silizium-Dünnfilm) an den festen Enden 79 und 80 an zwei Stellen befestigt und die Elektrodenbereiche 56 und 57 nehmen eine bewegliche Struktur an.
  • 22 stellt dar, daß die festen Elektroden 60, 61, 62 und 63 auf beiden Seiten der Darstellung länger ausgebildet sind, als die Elektrodenbereiche 56 und 57. In den 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 Inversionsschichten 81 und 82 zwischen den festen Elektroden 60 und 61 bzw. zwischen den festen Elektroden 62 und 63 ausgebildet werden und elektrische Ströme zwischen den festen Elektroden 60 und 61 bzw. zwischen den festen Elektroden 62 und 63 fließen.
  • Wie in den 22, 23 und 24 gezeigt ist, besteht das bewegliche Teil 58 aus einem geschichteten Körper einer ersten polykristallinen Siliziumschicht 83, einer Siliziumoxidschicht 84 und einer zweiten polykristallinen Siliziumschicht 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 eines chemischen Niedertemperatur-Bedampfungsverfahrens zusammen mit einem Anordnen der Siliziumoxidschicht 84 (einer inneren Spannung abschwächenden Schicht) mittels einer O2-Atmosphäre mittels eines einmaligen Stoppens der Silanzufuhr auszubilden und bildet im weiteren Verlauf den verbleibenden polykristallinen Silizium-Dünnfilm aus, um die zweite polykristalline Siliziumschicht 85 aufzuschichten.
  • Die Funktionsweise eines Halbleiter-Beschleunigungssensors, der zu einer zweidimensionalen Erfassung in der Lage ist, wird als nächstes unter Verwendung der 22, 23 und 24 beschrieben.
  • In dem Fall, bei dem dieser Beschleunigungssensor einer Beschleunigung unterworfen wird und die (der) Elektrodenbereich(e) 56 und/oder 57 (bewegliches Teil) in der in 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 Inversionsschichtbereichs 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 Elektrodenbereiche 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 Kombinationspaar einer beweglichen Elektrode und zweier fester Elektroden vorgesehen wird und ein Inversionsschichtbereich, d.h., eine Gatebreite wird aufgrund der Verschiebung in einer Richtung parallel zu der Substratoberfläche einerseits erhöht und andererseits verringert. Demgemäß wird es möglich, eine Beschleunigung in Richtungen, die parallel bzw. senkrecht zu der Substratoberfläche sind, aus dem Ansteigen oder Abnehmen der zwei Strombeträge zu erfassen. Das heißt, daß in dem Fall, bei dem sich die zwei Strombe träge phasengleich ändern, werden die Träger in einer Richtung senkrecht zu der Substratoberfläche verschoben, und in dem Fall, bei dem sich die zwei Strombeträge phasenungleich ändern, werden die Träger in einer Richtung parallel zu der Substratoberfläche verschoben, und eine Bescheunigung 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 abschwächende Schicht) anordnet und danach die zweite polykristalline 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 Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist ein spezifisches Ausführungsbeispiel eines Halbleiter-Gierbetragsensors. 25 stellt eine Draufsicht eines Halbleiter-Gierbetragsensors dar, 26 stellt eine F-F-Schnittansicht von 25 dar, 27 stellt eine G-G-Schnittansicht von 25 dar und 28 stellt eine H-H-Schnittansicht von 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 jeweils ein Ende von ihnen durch diese Ankerbereiche 87, 88, 89 und 90 gestützt wird. Bewegliche Elektroden 96 und 97 stehen aus diesem 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 gegenseitig dazwischenliegenden vorbestimmten Spalten.
  • Das Gewicht, die beweglichen Elektroden 96 und 97 und die Vibrationselektroden 98, 99, 100 und 101 in 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 ein bewegliches Teil 102 wird mittels ihnen aufgebaut. Dieses bewegliche Teil 102 besteht aus einem polykristallinen Silizium-Dünnfilm.
  • Wie in 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 26 gezeigt ist, sind die festen Elektroden 104 (Source/Drain-Bereich), die aus einem Störstellen-Diffusionsbereich bestehen, auf dem Siliziumsubstrat 86 unterhalb 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 Siliziumsubstrat 86 unterhalb der beweglichen Elektrode 96 so ausgebildet, daß sie die bewegliche Elektrode 96 beidseitig umfassen. Außerdem wird, wie in 26 gezeigt ist, eine Inversionsschicht 106 zwischen den festen Elektroden 104 auf dem Substrat 86 ausgebildet und diese Inversionsschicht wird mittels eines Anlegens 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 ausgebildet und diese Inversionsschicht wird mittels eines Anlegens einer Spannung zwischen dem Siliziumsubstrat 86 und der beweglichen Elektrode 96 erzeugt.
  • Wie in den 26, 27 und 28 gezeigt ist, besteht das bewegliche Teil 102 aus einem geschichteten Körper einer ersten poykristallinen Siliziumschicht 107, einer Siliziumoxidschicht 108 und einer zweiten polykristallinen Siliziumschicht 109. Das bewegliche Teil 102 liefert Silan zu einem Ofen und bildet einen polykristallinen Silizium-Dünnfilm mit lediglich der Hälfte der Ziel-Filmdicke (= h/2) aus, um die erste polykristalline Siliziumschicht 107 mittels eines chemischen Niedertemperatur-Bedampfungsverfahrens zusammen mit einem Anordnen der Siliziumoxidschicht 108 (eine innere Spannung abschwächende Schicht) mittels einer O2-Atmoshäre mittels eines einmaligen Stoppens der Si lanzufuhr auszubilden und bildet im weiteren Verlauf den verbleibenden polykristallinen Silizium-Dünnfilm aus, um die zweite poykristalline Siliziumschicht 109 aufzuschichten.
  • Feste Elektroden zu Vibrationszwecken 110, 111, 112 und 113 werden bezüglich der jeweiligen Vibrationselektroden 98, 99, 100 und 101 gegenüberliegend auf der oberen Oberfläche des Siliziumssubstrats 86 in einem durch einen vorbestimmten 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 25), wenn eine Spannung zwischen den Elektroden 98 und 110, den Elektroden 99 und 111, den Elektroden 100 und 112 und den Elektroden 100 und 113 angelegt wird, und eine gegenseitige Anziehungskraft wird ausgeübt. Wenn in diesen Vibrationszustand ein Gierbetrag ω ausgeübt wird, wird eine Corioliskraft ausgeübt und das Gewicht 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 zwischen 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 Vibrationselektroden 98, 99, 100 und 101 bei der Ausbildung des beweglichen Teiles 102 eine Auslegerstruktur an, die das Gewicht 95 als ein festes Ende verwendet, da die zweite polykristalline Siliziumschicht 109 nach einem Ausbilden der ersten polykristallinen Siliziumschicht 107 und einem Anordnen der Siliziumoxidschicht 108 (eine innere Spannung abschwächende Schicht) ausgebildet worden ist, und eine innere 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 Vibrationselektroden 98, 99, 100 und 101 mit großer Genauigkeit gegenüberliegend bezüglich der festen Elektroden zu Vibrationszwecken 110, 111, 112 und 113 angeordnet werden. Außerdem können die beweglichen Elektroden 96 und 97 und die Vibrationselektroden 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 ausschließlich auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt; zum Beispiel sind die vorhergehenden ersten und zweiten Ausführungsbeispiele spezifische Ausführungsbeispiele eines Halbleiter-Beschleunigungssensors des MIS-Transistortyps, aber ein spezifisches Ausführungsbeispiel eines in 29 dargestellten Halbleiter-Beschleunigungssensors des Differentialkapazitätstyps ist ebenso möglich. In diesem Fall wird eine Krümmung eines beweglichen Teils 116, das aus einem polykristallinen Silizium-Dünnfilm besteht, verhindert. Demgemäß wird die Krümmung eines Bereichs 124 einer beweglichen Elektrode ebenso verhindert und der Bereich 124 der beweglichen Elektrode und eine feste Elektrode 125 können mit großer Genauigkeit gegenüberliegend angeordnet werden. Außerdem kann eine Krümmung eines Gewichtsbereichs 123 ebenso verhindert werden, wobei der Bereich 124 der beweglichen Elektrode, der aus dem Gewichtsbereich 123 hervorsteht, ebenso an einer vorbestimmten Position angeordnet werden kann und aufgrund dessen können sowohl der Bereich 124 der beweglichen Elektrode als auch eine feste Elektrode 125 mit großer Genauigkeit gegenüberliegend angeordnet werden.
  • Des weiteren wird gemäß den jeweiligen vorhergehenden Ausführungsbeispielen eine Siliziumoxidschicht, die als eine eine innere Spannung abschwächende Schicht dient, während 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 eines Ausglühens (zum Beispiel 950°C) der Siliziumoxidschicht, die als eine eine innere Spannung abschwächende Schicht dient, nach einer Filmausbildung des beweglichen Teils durchzuführen. Mittels dieses Ausglühens wird die Siliziumoxidschicht 6 als die in den 2 und 3 dargestellte Isolationsschicht diffundiert und verschwindet und somit kann eine elektrische Verbindung mit den polykristallinen Siliziumschichten 5 und 7 hergestellt werden.
  • Des weiteren wird gemäß den vorhergehenden jeweiligen Ausführungsbeispielen eine eine innere Spannung abschwächende Schicht auf der ersten polykristallinen Siliziumschicht 27 als ein natürlicher Oxydationsfilm ausgebildet. Jedoch ist dies nicht die ausschließliche Möglichkeit und als ein anderes Ausbildungsverfahren der eine innere Spannung abschwächenden Schicht ist es ebenso möglich, den Wafer nach einer Ausbildung der ersten polykristallinen Siliziumschicht 27 einmal aus dem Ofen zu entnehmen und eine Oxidfilmausbildung mittels eines RCA-Waschens oder dergleichen durchzuführen. Dadurch kann ein Oxidfilm einer konstant einheitlichen Filmdicke ausgebildet werden.
  • Außerdem bestätigten wiederholte Versuche daß selbst bei einer Ausbildung des beweglichen Teils lediglich durch Aufteilen in viele Zeitpunkte, d.h., selbst wenn kein dünner Oxidfilm aus einem natürlichen Oxidationsfilm oder dergleichen zwischengelegt wird, eine Wirkungsweise einer Initialisierung einer inneren Spannung erwartet werden kann.
  • Des weiteren kann die Wirkungsweise einer Initialisierung (Entspannung) der inneren Spannung durch die folgenden Verfahren erwartet werden.
  • Es wird zum Beispiel auf 19 Bezug genommen. Nachdem der polykristalline Silizium-Dünnfilm 27 lediglich auf die Hälfte der Ziel-Filmdicke ausgebildet worden ist, wird dessen Oberfläche einer Oberflächenreinigungsbehandlung unterzogen, 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 polykristallinen Siliziumfilms 27 ausgebildet. Bei einem derartigen Verfahren einer Sensorherstellung wird eine Krümmung des beweglichen Teils 30 mittels eines Ausbildens des gereinigten Bereichs 28 verhindert. Übrigens kann der gereinigte Bereich 28 durch ein Aussetzen der polykristallinen Siliziumoberfläche an Plasmagas oder ein Ausglühen der polykristallinen Siliziumoberfläche mit Laserstrahlen ausgebildet werden.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Siliziumoxidfilm 25 (Opferschicht) auf dem Siliziumsubstrat 20 (Halbleitersubstrat) ausgebildet, während eine Filmausbildung des beweglichen Teils 30 auf dem Siliziumoxidfilm 25 des gereinigten Bereichs 28 (einer inneren Spannung abschwächenden Schicht) mittels einer Oberflächenreinigungsbehandlung ausgebildet wird, das bewegliche Teil 30 wird ausgebildet 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 gereinigten Bereich 28 entspannt und abgeschwächt und somit wird die innere Spannung in der Richtung der Filmdicke verringert. Demgemäß wird eine Krümmung des beweglichen Teils 30 verhindert und eine Beschleunigung kann während eines einheitlichen Aufrechterhaltens des Spalts zwischen dem beweg lichen Teil 30 und dem Siliziumsubstrat 20 mit großer Genauigkeit erfaßt werden.
  • Des weiteren ist es möglich, zwei oder mehr gereinigte Bereiche als innere Spannung abschwächende Schichten anzuordnen.
  • Außerdem ist es möglich, amorphes Silizium, mikrokristallines Silizium, Aluminium, Wolfram oder dergleichen anstelle eines polykristallinen Siliziums als Material des beweglichen Teils zu verwenden. Darüber hinaus ist es ebenso möglich, als Filmausbildungsverfahren des beweglichen Teils anstelle des chemischen Niedertemperatur-Bedampfungsverfahrens ein anderes chemisches Bedampfungsverfahren zu verwenden, welches ein chemisches Plasma-Bedampfungsverfahren 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 Siliziumnitridfilm oder dergleichen oder PSG oder BSG oder BPSG ist.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors, mit den Schritten: Ausbilden einer Opferschicht auf einem Halbleitersubstrat; Ausbilden eines Trägerstrukturfilms auf dem Halbleitersubstrat, um die Opferschicht dazwischen beidseitig zu umfassen, wobei der Trägerstrukturfilm aus einem polykristallinen Silizium-Dünnfilm besteht und mittels eines chemischen Niedertemperatur-Bedampfungsverfahrens ausgebildet wird, wobei ein Siliziumoxidfilm, der als eine eine innere Spannung abschwächende Schicht dient, mittels einer O2-Atmosphäre durch ein Stoppen der Silanzufuhr, nach einem Ausbilden eines polykristallinen Siliziums in einer vorbestimmten Dicke mittels einer Silanzufuhr zu einem Ofen, ausgebildet wird und ein polykristallines Silizium in einer vorbestimmten Dicke mittels einer erneuten Silanzufuhr zu dem Ofen ausgebildet wird, wobei der Trägerstrukturfilm-Ausbildungsschritt ein mindestens einmaliges Unterbrechen der Filmausbildung aufweist; und Wegätzen der Opferschicht, wodurch der Trägerstrukturfilm einen bezüglich des Halbleitersubstrats beweglichen Zustand annimmt.
  2. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine innere Spannung abschwächende Schicht ein natürlicher Oxidationsfilm ist.
  3. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine innere Spannung abschwächende Schicht mittels eines RCA-Waschens ausgebildet wird.
  4. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors, welcher ein Halbleitersubstrat und ein bewegliches Teil einer Trägerstruktur aufweist, das aus einem dünnen Film besteht, der oberhalb des Halbleitersubstrats mit einem dazwischenliegenden vorbestimmten Spalt angeordnet ist, wobei eine physikalische Größe aus der Verschiebung des beweglichen Teils, die eine Ausübung einer physikalischen Größe begleitet, erfaßt wird, mit den Schritten: Ausbilden einer Opferschicht auf dem Halbleitersubstrat; Ausbilden eines dazwischenliegenden, eine innere Spannung abschwächenden Films während einer Ausbildung eines beweglichen Teils auf der Opferschicht, wobei das bewegliche Teil aus einem polykristallinen Silizium-Dünnfilm besteht und mittels eines chemischen Niedertemperatur-Bedampfungsverfahrens ausgebildet wird, wobei ein Siliziumoxidfilm, der als der eine innere Spannung abschwächende Film dient, mittels einer O2-Atmosphäre durch ein Stoppen der Silanzufuhr nach einem Ausbilden eines polykristallinen Siliziums in einer vorbestimmten Dicke mittels einer Silanzufuhr zu einem Ofen ausgebildet wird und ein polykristallines Silizium in einer vorbestimmten Dicke mittels einer erneuten Silanzufuhr zu dem Ofen ausgebildet wird; und Wegätzen der Opferschicht unterhalb des beweglichen Teils nach der Ausbildung des beweglichen Teils.
  5. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine innere Spannung abschwächende Film während einer Ausbildung des beweglichen Teils zu vielen Zeitpunkten ausgebildet wird.
  6. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine innere Spannung abschwächende Film mittels eines Ausglühens ach der Filmausbildung des beweglichen Teils entfernt wird.
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