DE19623072B4 - Verfahren zur Herstellung eines Dünnfilmstrukturkörpers - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Dünnfilmstrukturkörpers mit folgenden Schritten:
Anordnen einer Opferschicht (32) an einem Substrat (1) ,
Ausbilden eines Dünnfilms (34) über dem Substrat (1), wobei die Opferschicht (32) dazwischenliegt,
Modifizieren einer oberen Oberfläche des Dünnfilms (34), nachdem eine Aufbringung des Dünnfilms (34) beendet ist, so daß die in Dickenrichtung (Z) des Dünnfilms (34) existierende Spannungsverteilung (σz) zur Reduzierung eines auf den Dünnfilm (34) ausgeübten Biegemoments (M1) gesteuert wird, und
Entfernen der Opferschicht (32), um den Dünnfilm (34) in Bezug auf das Substrat (1) beweglich zu machen,
wobei das Modifizieren der oberen Oberfläche des Dünnfilms (34) das Implantieren einer Spannungseinstellsubstanz in die obere Oberfläche aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Implantieren der Spannungseinstellsubstanz das Steuern der Konzentrationsverteilung der in Dickenrichtung (Z) implantierten Spannungseinstellsubstanz aufweist, um eine die existierende Spannungsverteilung aufhebende zweite Spannungsverteilung hervorzurufen.

Description

  • Diese Anmeldung basiert auf den prioritätsbegründenden früheren japanischen Patentanmeldungen Nr. 7-142100, 7142101 und 7-142105, auf deren Inhalt hierin in vollem Umfang Bezug genommen wird.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnfilmstrukturkörpers, der beispielsweise für die Herstellung eines Halbleitersensors geeignet ist, bei dem an einem Halbleitersubstrat eine aus einem Dünnfilm bestehende Trägerstruktur ausgebildet wird, um eine physikalische Größe, wie zum Beispiel die Beschleunigung, die Giergeschwindigkeit, die Vibration oder dergleichen durch einen Versatz der Trägerstruktur zu erfassen.
  • Vor kurzem entstand die Nachfrage nach einem Halbleiterbeschleunigungssensor, beispielsweise, von größerer Kompaktheit und geringeren Kosten. Zu diesem Zweck wurde in der PCT WO 92/03740 A1 ein Differentialkapazitäts-Halbleiterbeschleunigungssensor offenbart, der polykristallines Silizium als eine Elektrode verwendet. Die Beschreibung eines derartigen Sensors erfolgt unter Verwendung von 33 und 34. 33 zeigt eine Draufsicht des Sensors, und 34 ist eine C-C Schnittansicht von 33.
  • Ein bewegliches Bauteil 116 der Trägerstruktur ist über einem Siliziumsubstrat 115 angeordnet, wobei ein vorgegebener Spalt dazwischen liegt. Das aus einem Dünnfilm aus polykristallinem Silizium bzw. einem polykristallinen Siliziumdünnfilm bestehende bewegliche Bauteil 116 weist Trägerabschnitte 121 und 122, einen Gewichtsabschnitt 123 und bewegliche Elektrodenabschnitte 124 auf. Das bewegliche Bauteil 116 ist an einer oberen Oberfläche des Silizium substrats 115 durch Befestigungs- bzw. Verankerungsabschnitte 117, 118, 119 und 120 befestigt. Das heißt also, daß sich die Trägerabschnitte 121 und 122 von den Verankerungsabschnitten 117, 118, 119 und 120 des beweglichen Bauteils 116 erstrecken, und daß der Gewichtsabschnitt 123 durch diese Trägerabschnitte 121 und 122 getragen wird. Die beweglichen Elektrodenabschnitte 124 sind an diesem Gewichtsabschnitt 123 ausgebildet. Zwei feste Elektroden 125 sind am Siliziumsubstrat 115 derart angeordnet, daß sie sich bezüglich eines beweglichen Elektrodenabschnitts 124 gegenüberliegen. Dementsprechend ist der Aufbau bzw. die Struktur so, daß für den Fall einer Beschleunigung, die in eine Richtung parallel zur Oberfläche des Siliziumsubstrats 115 erfolgt (in 33 durch X angezeigt), die elektrostatische Kapazität zwischen dem beweglichen Elektrodenabschnitt 124 und den festen Elektroden 125 an der einen Seite ansteigt und an der anderen Seite abfällt.
  • Bei der Herstellung dieses Sensors wird, wie in 35 gezeigt ist, am Siliziumsubstrat 115 eine Opferschicht 126 aus einem Siliziumoxidfilm oder dergleichen ausgebildet, und an Stellen, die zu Verankerungsabschnitten werden, erfolgt die Ausbildung von Durchgangslöchern 127 in der Opferschicht 126. Im Anschluß daran wird, wie es in 36 gezeigt ist, ein polykristalliner Siliziumfilm 128, der das bewegliche Bauteil 116 wird, an der Opferschicht 126 aufgebracht bzw. abgeschieden und im spezifischen Muster konfiguriert. Anschließend wird, wie es in 37 gezeigt ist, die Opferschicht 126 unter dem beweglichen Bauteil 116 mit einem Ätzmittel weggeätzt und das bewegliche Bauteil 116 über dem Siliziumsubstrat 115 mit einem bestimmten dazwischen dazwischenliegenden Spalt angeordnet. Wie in 38 dargestellt ist, wird jedoch während der Filmausbildung von der Grenzfläche der Opferschicht 126 zum beweglichen Bauteil 116, das aus dem polykristallinen Siliziumdünnfilm besteht, eine innere Spannung σ ausgeübt, wobei sich die innere Spannung σ allmählich ändert und in Richtung der Filmdicke ansteigt. Infolgedessen liegt in Richtung der Filmdicke des beweglichen Bauteils 116 eine innere Spannungsverteilung vor und das bewegliche Bauteil wird verzogen. Das bedeutet also gemäß 33, daß der bewegliche Elektrodenabschnitt 124 die Struktur eines Auslegers annimmt, wobei der Gewichtsabschnitt 123 als ein festes Ende verwendet wird, und der bewegliche Elektrodenabschnitt 124 aufgrund einer inneren Spannungsverteilung, die in Richtung der Filmdicke vorliegt, gewölbt bzw. verzogen wird. Infolgedessen kann der bewegliche Elektrodenabschnitt 124 und die feststehende bzw. feste Elektrode 125 nicht mit einer hohen Genauigkeit angeordnet werden. Desweiteren wird auch im Gewichtsabschnitt 123 aufgrund der inneren Spannungsverteilung eine Biegung erzeugt. Infolgedessen werden auch die beweglichen Elektrodenabschnitte 124 versetzt, die von diesem Gewichtsabschnitt 123 vorstehen, und der bewegliche Elektrodenabschnitt 124 und die feste Elektrode 125 können nicht besonders genau gegenüberliegend angeordnet werden.
  • Im allgemeinen wird zur Reduzierung der inneren Spannung eines Filmstrukturkörpers, wie zum Beispiel diesem am Filmstrukturkörper eine Langzeit-, Hochtemperatur-Wärmebehandlung (beispielsweise 24 Stunden bei 1150°C) durchgeführt. Jedoch kann dieses Verfahren aus bestimmten Gründen, wie z. B. einer Schadenszufügung an Transistoren und dergleichen, die eine in der Umgebung des beweglichen Bauteils 116 am Siliziumsubstrat 115 vorgesehene periphere Schaltung aufbauen, nicht mit einem IC-Verfahren in Verbindung gebracht werden, und ist für einen mit einer peripheren Schaltung ausgebildeten Halbleitersubstratbeschleunigungssensor praktisch nicht anwendbar.
  • Das Dokument US 5 396 066 betrifft ein Verschiebungselement, das einen Ausleger auf einem Substrat aufweist, wobei der Ausleger aus einem Halbleitermaterial wie polykristallinem Silizium ausgebildet ist und mindestens zwei elektrostatische Ansteuerelektroden aufweist, die durch Diffundieren einer Verunreinigung in das Halbleitermaterial ausgebildet werden. Mittels einer Spannung, die an die Elektroden auf dem Ausleger und einer unterhalb des Auslegers von diesem beabstandet angeordneten Elektrode angelegt wird, ist es möglich, den Ausleger aufwärts oder abwärts zu bewegen.
  • Das Implantieren von Verunreinigungen dient nur dazu, Elektroden hineinzudiffundieren und nicht eine existierende Spannungsverteilung auszugleichen bzw. aufzuheben.
  • Das Dokument US 5 110 373 beschreibt eine Membran, die durch Dotieren eines entsprechenden Abschnitts eines Siliziumwafers in einer für die Membran gewünschten Dicke mit einem Ätzstoppmittel, und durch anschließendes Wegätzen des Wafermaterials von unten unterhalb der auszubildenden Membran ausgebildet wird. Die Größe der Spannung innerhalb der Membran kann in Abhängigkeit von der Atomgröße der Dotierungen bzw. Verunreinigungen eingestellt werden. Weiterhin wird erwähnt, dass sich die Spannung in Abhängigkeit von dem Dotierprofil ändert.
    •
  • Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Halbleitersensor vorzusehen, dessen Dünnfilmstruktur, die sich über einem Substrat befindet, in einer bestimmten Anordnung ausgebildet ist und dabei eine unerwünschte Biegung davon verhindert wird.
  • Während der Ausbildung des Dünnfilms für ein bewegliches Bauteil, wie es in 38 gezeigt ist, liegt in Filmdickenrichtung die Verteilung σz1 einer inneren Spannung vor. Eine ausgeglichene Verteilung σz2 bei der die innere Spannung σ in Filmdickenrichtung im wesentlichen gleichmäßig wird, kann hier durch eine Durchführung der oben beschriebenen Langzeit-Hochtemperatur-Wärmebehandlung (beispielsweise 24 Stunden bei 1150°C) erzielt werden. Die Erfinder waren jedoch der Meinung, daß eine Reduzierung bzw. Abschwächung der Biegung auch dann möglich sei, wenn die innere Spannung σ nicht unbedingt dazu gebracht wird, der Verteilung σz2 zu entsprechen, bei der die innere Spannung σ in der Filmdickenrichtung im wesentlichen ausgeglichen ist. Das bedeutet also, daß die Biegung durch das auf den Dünnfilm wirkende Biegemoment so bestimmt ist, daß eine Verringerung des Biegemoments an eine Abschwächung der Biegung gekoppelt ist, und daß das Verändern einer lokalen Spannung in der Nähe der Oberfläche ausreichend ist, um eine. Reduzierung des Biegemoments zu bewirken.
  • Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
    •
  • Diese Aufgabe, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung, werden aus einem Studium der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, der angefügten Ansprüche und der Zeichnungen ersichtlich, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden, wobei
  • 1 eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer ersten Ausführungsform ist,
  • 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A von 1 ist,
  • 3 bis 17 Schnittansichten sind, die die Schritte zur Herstellung des Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß der ersten Ausführungsform zeigen,
  • 18 ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung eines Spannungszustands eines beweglichen Bauteils ist,
  • 19 ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung eines Spannungszustands eines beweglichen Bauteils ist,
  • 20 ein Diagramm zur Beschreibung eines Verfahrensablaufs für einen Dünnfilmstrukturkörpers ist,
  • 21 und 22 Draufsichten zur Beschreibung wichtiger Schritte zur Herstellung eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer zweiten Ausführungsform sind,
  • 23 und 24 schematische Ansichten zur Beschreibung eines Betriebs einer dritten Ausführungsform sind,
  • 25 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen der Dosierung und dem Verformungsbetrag zeigt,
  • 26 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen der Beschleunigungsspannung und dem Verformungsbetrag zeigt,
  • 27 eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer vierten Ausführungsform ist,
  • 28 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 27 ist,
  • 29 bis 32 schematische Ansichten zur Beschreibung des Betriebs einer fünften Ausführungsform sind,
  • 33 eine Draufsicht eines herkömmlichen Halbleiterbeschleunigungssensors ist,
  • 34 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von 33 ist,
  • 35 bis 37 Schnittansichten zur Beschreibung der Schritte zur Herstellung des herkömmlichen Halbleiterbeschleunigungssensors von 33 sind,
  • 38 ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung eines Spannungszustands eines beweglichen Bauteils ist,
  • 39 eine Draufsicht des Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer Anwendung der ersten Ausführungsform ist,
  • 40 ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung eines Spannungszustands eines beweglichen Bauteils ist,
  • 41 ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung eines Spannungszustands eines beweglichen Bauteils ist,
  • 42 eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer sechsten Ausführungsform ist,
  • 43 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 42 ist,
  • 44 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 42 ist,
  • 45 bis 54 Schnittansichten zur Beschreibung der Schritte zur Herstellung des Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß der sechsten Ausführungsform sind,
  • 55 ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung eines Spannungszustands eines beweglichen Bauteils ist,
  • 56 ein erklärendes Diagramm ist, das die Verunreinigungskonzentrationsverteilung zeigt,
  • 57 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen der Dosierung und der Restspannung zeigt,
  • 58 ein Diagramm ist, das die Spannungsverteilung zeigt,
  • 59 eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer siebten Ausführungsform ist,
  • 60 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von 59 ist,
  • 61 eine Schnittansicht entlang der Linie D-D von 59 ist,
  • 62 eine Schnittansicht entlang der Linie E-E von 59 ist,
  • 63 eine Draufsicht eines Halbleitergiergeschwindigkeitssensors gemäß einer achten Ausführungsform ist,
  • 64 eine Schnittansicht entlang der Linie F-F von 63 ist,
  • 65 eine Schnittansicht entlang der Linie G-G von 63 ist,
  • 66 eine Schnittansicht entlang der Linie H-H von 63 ist,
  • 67 eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer neunten Ausführungsform ist,
  • 68 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 67 ist,
  • 69 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 67 ist,
  • 70 bis 82 Schnittansichten zur Beschreibung der Schritte zur Herstellung des Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß der neunten Ausführungsform sind,
  • 83 ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung eines Spannungszustands eines beweglichen Bauteils ist,
  • 84 ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung eines Spannungszustands eines beweglichen Bauteils ist,
  • 85 eine Schnittansicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer zehnten Ausführungsform ist,
  • 86 eine Schnittansicht zur Beschreibung eines Schritts zur Herstellung des Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß dem zehnten Ausführungsform ist,
  • 87 eine Schnittansicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer Anwendung der zehnten Ausführungsform ist,
  • 88 eine Schnittansicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer elften Ausführungsform ist,
  • 89 bis 91 Schnittansichten zur Beschreibung der Schritte zur Herstellung des Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß der elften Ausführungsform sind,
  • 92 ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung der Schritte zur Herstellung eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer zwölften Ausführungsform ist,
  • 93 ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung der Schritte zur Herstellung eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einer dreizehnten Ausführungsform ist, und
  • 94 ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung weiterer Schritte zur Herstellung eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß der dreizehnten Ausführungsform ist.
  • Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnungen die Beschreibung einer erfindungsgemäßen spezifischen ersten Ausführung.
  • Ein Halbleiterbeschleunigungssensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat eine Luftspalttyp-MIS-Transistorstruktur. 1 zeigt eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 1. In 1 befindet sich ein Sensorelementausbildungsbereich 2 und ein Schaltungsausbildungsbereich 3, um eine Signalverarbeitung und dergleichen auszuführen, auf einem Siliziumsubstrat 1; 2 zeigt typischerweise einen Querschnitt des Sensorelementausbildungsbereichs 2, sowie einen Querschnitt eines MOS-Transistors des Schaltungsausbildungsbereichs 3.
  • Im Sensorelementausbildungsbereich 2 sind Isolierfilme 4, 5 und 6 an einem p-Typ-Siliziumsubstrat 1 als ein Halbleitersubstrat abgebildet; die Isolierfilme 4, 5 und 6 weisen SiO2, Si3N4 oder dergleichen auf.
  • Ein bewegliches Bauteil 7 mit einem polykristallinen Siliziumfilm ist am Siliziumsubstrat 1 (Isolierfilm 6) angeordnet. Das bewegliche Bauteil 7 ist mit Trägerabschnit ten 8, 9, 10 und 11, einem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 und einem Gewichtsabschnitt 12 versehen. Das bewegliche Bauteil 7 ist durch Verankerungsabschnitte 13, 14, 15 und 16 am Substrat 1 befestigt, und ist über dem Substrat 1 mit einem dazwischen befindlichen Spalt (Luftspalt) angeordnet. Dieses bewegliche Bauteil 7 (der Dünnfilm) wird, durch Wegätzen einer darunter vorgesehenen Opferschicht, mit einem der Dicke der dazwischen befindlichen Opferschicht entsprechenden Spalt über dem Siliziumsubstrat 1 angeordnet. Genauer gesagt wird eine polykristalline Siliziumschicht 17 am Isolierfilm 5 am Sensorelementausbildungsbereich 2 angeordnet, und die Verankerungsabschnitte 13, 14, 15 und 16 an dieser polykristallinen Siliziumschicht 17 vorgesehen. Die Trägerabschnitte 8, 9, 10 und 11 in Form von Stegen erstrecken sich von diesen Verankerungsabschnitten 13, 14, 15 und 16, und der Gewichtsabschnitt 12 von quadratischer Gestalt wird zwischen diesen Trägerabschnitten 8, 9, 10 und 11 getragen.
  • Desweiteren ist der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 an diesem Gewichtsabschnitt 12 vorgesehen. Mittlerweile befinden sich zwei feste Elektroden 72 derart an Ankerabschnitten 71, daß sie sich bezüglich eines beweglichen Elektrodenabschnitts 70 gegenüberliegen. Dementsprechend ist die Struktur derartig, daß für den Fall einer Beschleunigung, die in X+ oder X– Richtung erfolgt, eine elektrostatische Kapazität zwischen dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 und den festen Elektroden 72 an der einen Seite ansteigt und an der anderen Seite abfällt.
  • Das bewegliche Bauteil 7 wird dazu gebracht, in zum Substrat 1 parallelen bzw. senkrechten Richtungen versetzbar sein. Dementsprechend werden die in 1 mit X+ und X– gezeigten Richtungen (d. h. die Richtungen parallel zur Substratoberfläche) und die in 2 mit Z angezeigte Richtung (d. h. die Richtung senkrecht zur Substratoberfläche) die Beschleunigungserfassungsrichtungen.
  • Somit ist gemäß dem vorliegenden Sensor das bewegliche Bauteil 7 von Trägergestalt mit einem dazwischen liegenden vorgegebenen Spalt über dem Siliziumsubstrat 1 angeordnet, darüber hinaus weist dieses bewegliche Bauteil 7 einen polykristallinen Siliziumdünnfilm auf, und ein Dünnfilmstrukturkörper ist aufgebaut.
  • In einem Zentrumsabschnitt des Gewichtsabschnitts 12 wird ein Durchgangsloch 18 vorgesehen, und durch eine Gestaltung dieses Durchgangslochs 18 werden bewegliche Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20 ausgebildet. Die beweglichen Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20 bilden einen Ausleger von Bandgestalt und werden an einem Zentrumsabschnitt des Gewichtsabschnitts 12 derart vorgesehen, daß sie sich in den Beschleunigungsrichtungen X+ und X– gegenseitig annähern. Auf diese Weise werden die beweglichen Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20 ebenfalls mit einem dazwischen liegenden vorgegebenen Spalt über dem Siliziumsubstrat 1 vorgesehen.
  • Mittlerweile werden eine erste Source-Elektrode 21 und eine erste Drain-Elektrode 22 mit einer n-Typ-Verunreinigungs-Diffussionsschicht am Siliziumsubstrat 1 unter dem beweglichen Gate-Elektrodenabschnitt 19 des beweglichen Bauteils 7 parallel in eine zu den Beschleunigungserfassungsrichtungen X+ und X– senkrechte Y Richtung angeordnet. Diese Elektroden 21 und 22 nehmen eine längliche Gestalt an und erstrecken sich in die Beschleunigungserfassungsrichtungen X+ und X–. Auf eine ähnlich Weise werden eine zweite Source-Elektrode 23 und eine zweite Drain-Elektrode 24 mit einer n-Typ-Verunreinigungs-Diffusionsschicht am Siliziumsubstrat 1 unter dem beweglichen Gate-Elektrodenabschnitt 20 des beweglichen Abschnitts 7 parallel in eine zu den Beschleunigungserfassungsrichtungen X+ und X– senkrechte Y Richtung angeordnet. Diese Elektroden 23 und 24 nehmen eine längliche Gestalt an und erstrecken sich in die Beschleunigungserfassunsrichtungen X+ und X–. Desweiteren werden die Elektroden 21 bis 24 durch Implantieren von beispielsweise Arsen oder dergleichen in die Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 ausgebildet. Wie in 1 gezeigt ist, erstrecken sich die Drain- und Source-Elektroden 21 bis 24 jeweils als Diffusionsschichten in den Schaltungsausbildungsbereich 3 und sind im Schaltungsausbildungsbereich 3 zu einem Schaltkreis bzw. einer Schaltung verbunden.
  • Im Schaltungsausbildungsbereich 3 wird ein Schaltkreis ausgebildet, der eine Vielzahl von Transistoren oder dergleichen, mit MOSFETs oder dergleichen, aufweist. 2 zeigt einen MOSFET mit einer polykristallinen Silizium-Gate-Elektrode 28, einem Gate-Oxidfilm 27, einer Source-Elektrode 25 und einer Drain-Elektrode 26.
  • Wie in 1 gezeigt ist, befindet sich die polykristalline Siliziumschicht 17 unter dem beweglichen Bauteil 7 in einem Bereich, der dem beweglichen Bauteil 7 gegenüberliegt und eine ebene Gestalt hat, die dem beweglichen Bauteil 7 in etwa ähnlich ist. Darüber hinaus ist die polykristalline Siliziumschicht 17 aus dem Sensorelementausbildungsbereich 2 heraus gezogen und an den Schaltungsausbildungsbereich 3 elektrisch angeschlossen. Dementsprechend werden die polykristalline Siliziumschicht 17 und das bewegliche Bauteil 7 mit dem Gewichtsabschnitt 12, die beweglichen Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20 und der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 durch die Verankerungsabschnitte 13 bis 16 gleichmächtig bzw. äquipotential gemacht, und daher wird eine anziehende elektrostatische Kraft aufgehoben, die zwischen dem Siliziumsubstrat 1 und dem beweglichen Teil 7 wirkt.
  • Desweiteren kann für bewegliche Bauteil 7 (die beweglichen Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20), im Gegensatz zu einem polykristallinen Siliziumdünnfilm, einen amorphen Siliziumdünnfilm oder einen Dünnfilm aus einem thermisch resistenten Metall, wie zum Beispiel Aluminium oder Wolfram, verwendet werden. Das Ausbilden eines Dünnfilms mit einem bei einem gewöhnlichen IC-Herstellungsverfahren verwendeten Material wird insbesondere durch die Verwendung eines Dünnfilms aus polykristallinem Silizium oder amorphem Silizium einfach.
  • Ferner wird, wie es in 2 gezeigt ist, an der Oberfläche des beweglichen Bauteils 7 (des polykristallinen Siliziumdünnfilms) eine oberflächenmodifizierte Schicht 29 zur Unterdrückung einer Verformung ausgebildet, wobei sich das bewegliche Bauteil 7 aufgrund der oberflächenmodifizierten Schicht 29 geradlinig erstreckt, und zwar ohne eine Biegung nach oben oder unten. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die oberflächenmodifizierte Schicht 29 eine Ionenimplantationsschicht, in die Phosphor (P) implantiert wird.
  • Nachstehend erfolgt die Beschreibung einer Betriebsart des vorliegenden Beschleunigungssensors.
  • Der Aufbau eines Paars sogenannter Feldeffekt-Transistoren (FET) erfolgt jeweils durch die beweglichen Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20, die Source-Elektroden 21 und 23 und die Drain-Elektroden 22 und 24 an dem Siliziumsubstrat 1. Wenn zwischen den Source-Elektroden und den Drain-Elektroden und zwischen den beweglichen Gate-Elektrodenabschnitten 19 und 20 und dem Siliziumsubstrat 1 eine Spannung angelegt wird, dann werden an der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 jeweils zwischen den Source-Elektroden und den Drain-Elektroden Kanalbereiche ausgebildet, und dadurch fließt zwischen der ersten Source-Elektrode 21 und der ersten Drain-Elektrode 22 ein Strom (erster Drain-Strom), und zwischen der zweiten Source-Elektrode 23 und der zweiten Drain-Elektrode 24 ein Strom (zweiter Drain-Strom).
  • Für den Fall, daß der vorliegende Beschleunigungssensor einer Beschleunigung unterliegt und die beweglichen Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20 (das bewegliche Bauteil 7) in die X+ Richtung (d. h. in die Richtung parallel zur Oberfläche des Substrats 1) von 1 versetzt werden, wird der Oberflächenbereich (in der Transistorsprache die Kanalbreite) des Kanalbereichs zwischen der ersten Source-Elektrode 21 und der ersten Drain-Elektrode 22 verkleinert und der zwischen den beiden Elektronen fließende erste Drain-Strom abgeschwächt. Dabei wird der Oberflächenbereich (in der Transistorsprache die Kanalbreite) des Kanalbereichs zwischen der zweiten Source-Elektrode 23 und der zweiten Drain-Elektrode 24 vergrößert und der zwischen den beiden Elektroden fließende zweite Drain-Strom erhöht. Auf ähnliche Weise wird für den Fall, daß die beweglichen Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20 (das bewegliche Bauteil 7) in die X– Richtung (d. h. die Richtung parallel zur Oberfläche des Substrats 1) von 1 versetzt werden, der erste Drain-Strom erhöht und der zweite Drain-Strom abgeschwächt. Auf diese Weise ändert sich der zwischen den Source- und Drain-Elektroden 21 und 22 fließende Strom und der zwischen den Source- und Drain-Elektroden 23 und 24 fließende Strom aufgrund des Versatzes der beweglichen Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20 in die Beschleunigungserfassungsrichtungen X+ und X– zueinander gegenphasig.
  • Desweiteren kann dadurch, daß zwischen dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70, der sich am Gewichtsabschnitt 12 befindet, und der festen Elektrode 72, die diesem gegenüberliegt, derart ein elektrisches Potential angelegt wird, daß der horizontale Versatz 0 wird, der Beschleunigungssensor dieser Ausführungsform in einer Regelung gesteuert werden, und die Beschleunigung durch die Größe des Potentials erfaßt werden, die zwischen dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 und der festen Elektrode 72 anzulegen ist.
  • Ferner wird für den Fall, daß der vorliegende Beschleunigungssensor einer Beschleunigung unterliegt und die beweglichen Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20 (das bewegliche Bauteil 7) in die Z Richtung (d. h. in die Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats 1) von 2 versetzt werden, die Trägeranreicherung bzw. -konzentration des Kanalbereichs durch eine Veränderung der Feldstärke verringert, wodurch der Drain-Strom der beiden Transistoren gleichzeitig verringert wird. Auf diese Weise kann der vorliegende Sensor durch ein Ansteigen oder Absinken der Stromgröße die Beschleunigung erfassen; wie es in 1 gezeigt ist, geht die Stromänderung durch die Diffusionsschicht, in der die Source- und Drain-Elektroden 21 bis 24 ausgebildet sind, und wird an den umgebenden Schaltungsausbildungsbereich 3 übertragen und verarbeitet.
  • Gemäß des vorliegenden Beschleunigungssensors können dabei die beiden Source- und Drain-Elektroden 21 bis 24 für die Erfassung einer Beschleunigung in Richtungen parallel zur Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 durch ein Differentialverfahren in der Nähe des Zentrumsabschnitts des Gewichtsabschnitts 12 angeordnet werden, indem das Durchgangsloch 18 im Gewichtsabschnitt 12 vorgesehen wird. Daher können Schwankungen in den charakteristischen Eigenschaften der beiden Transistoren minimiert werden, und dadurch kann eine Einschränkung an der Erfassungsschaltungsseite reduziert werden.
  • Unter Bezugnahme auf 3 bis 17 erfolgt nachstehend die Beschreibung eines Herstellungsverfahrens für den vorliegenden Beschleunigungssensor.
  • Wie in 3 gezeigt ist, wird zuerst ein p-Typ-Siliziumsubstrat 1 vorbereitet, und nachdem ein Isolierfilm (Siliziumoxidfilm) 4 von etwa 50 nm an einer Oberfläche davon ausgebildet wurde, erfolgt ein Photolithographieverfahren in einem gewünschten Bereich, der zu den Source- und Drain-Elektroden in einem Sensorelementausbildungsbereich 2 wird, und die Source- und Drain-Elektroden (die Verunreinigungsdiffusionsschicht) 21 bis 24 werden durch Ionenimplantation oder dergleichen ausgebildet.
  • Gemäß 4 wird ein Isolierfilm (Siliziumnitridfilm) 5 von etwa 100 nm ausgebildet; danach erfolgt ein Photolithographieverfahren und der Isolierfilm (Siliziumnitridfilm) 5 und der Isolierfilm (Siliziumoxidfilm) 4 des Transistorausbildungsbereichs des Schaltungsausbildungsbereichs werden weggeätzt. Desweiteren wird an der Oberfläche des Substrats 1 im Transistorausbildungsbereich des Schaltungsausbildungsbereichs 3 ein Gate-Oxidfilm 27 von etwa 20 nm ausgebildet.
  • Anschließend wird, wie es in 5 gezeigt ist, eine polykristalline Siliziumschicht 30 von etwa 350 nm durch ein Niederdruck-CVD-Verfahren oder dergleichen ausgebildet. Dabei erfolgt eine Dotierung der gesamten Oberfläche der polykristallinen Siliziumschicht 30 mit einer Phosphorverunreinigung oder dergleichen und ein Herabsetzen des Widerstands davon. Im Anschluß daran unterliegt die polykristalline Siliziumschicht 30 einem Photolithographieverfahren und wird durch ein Trockenätzverfahren oder dergleichen dazu gebracht, eine Gate-Elektrode 28 eines Transistors des Schaltungsausbildungsbereichs 3 und ein Elektrodenabschnitt (17) zu werden, der sich zur Außenseite eines Sensorbereichs der Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20 des Sensors zieht.
  • Gemäß 6 erfolgt desweiteren in einem gewünschten Bereich des Schaltungsausbildungsbereichs 3 ein Photolithographieverfahren, und die Source- und Drain-Elektroden 25 und 26 eines Transistors werden durch Ionenimplantation oder dergleichen von Phosphor, Arsen oder dergleichen, ausgebildet. Im Anschluß daran erfolgt durch beispielsweise ein Plasma-verstärktes CVD-Verfahren an der gesamten Ober fläche die Ausbildung eines Zwischenschicht-Isolierfilms 31 aus beispielsweise Borphosphosilikat-Glas (BPSG) oder dergleichen von etwa 500 nm.
  • Weiterhin unterliegt gemäß 7 der Zwischenschicht-Isolierfilm 31 am Sensorelementausbildungsbereich 2 einem Photolitographieverfahren und wird weggeätzt. Im Anschluß daran erfolgt die Ausbildung eines Isolierfilms 6 (Siliziumnitritfilm) von etwa 50 nm, der während des Ätzens der Opferschicht zu einer Ätzsperrschicht wird. Anschließend wird über der gesamten Oberfläche durch ein CVD-Verfahren oder dergleichen ein Siliziumoxidfilm 32 von etwa 1 μm ausgebildet, der eine Opferschicht wird.
  • Als nächstes werden, wie es in 8 dargestellt ist, über ein Photolitographieverfahren durch Trockenätzen oder dergleichen am Siliziumoxidfilm 32 und am Isolierfilm (Siliziumnitritfilm) 6 Kontaktabschnitte 33 ausgebildet. Die Kontaktabschnitte 33 sehen Kontaktbereiche der Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20 und der zur Außenseite des Sensorelementausbildungsbereichs 2 ziehenden Elektroden (17) vor, und fungieren als Verankerungsabschnitte 13, 14, 15 und 16.
  • Weiterhin wird, wie es in 9 dargestellt ist, ein polykristalliner Siliziumdünnfilm 34 von etwa 2 μm, der ein bewegliches-Bauteil-Ausbildungsfilm bzw. ein Film zur Ausbildung des beweglichen Bauteils ist, durch ein Niederdruck-CVD-Verfahren an der gesamten Oberfläche ausgebildet. In der Nähe einer Oberflächenseite dieses an wenigstens den Siliziumoxidfilm (Opferschicht) 32 angrenzenden Dünnfilms 34 aus polykristallinem Silizium erfolgt eine Dotierung mit einer Verunreinigung aus Phosphor oder dergleichen und eine Herabsetzung des Widerstands.
  • Wie in 10 gezeigt ist, unterliegt dieser polykristalline Siliziumdünnfilm 34 anschließend einem Photolitho graphieverfahren, und wird derart mit einem Muster versehen, daß nur der Sensorelementausbildungsbereich 2 von länglicher Gestalt, wie es in 1 gezeigt ist, übrigbleiben darf. Dabei erfolgt durch Naßätzen und RIE (reaktives Ionenätzen) oder dergleichen derart ein Schräg-Ätzen (taper-etching), daß eine Seitenwand geneigt bzw. abgeschrägt wird. Dadurch kann eine Stufe abgeschwächt werden (Verbesserung des Stufenbereichs), wodurch die Mikrobearbeitung der Filmausbildung, der Ätzung, der Photolitographie und anderer Verfahren in den anschließenden Verfahren ermöglicht wird.
  • Als nächstes unterliegen gemäß 11 der Siliziumoxidfilm (die Opferschicht) 32 und der Isolierfilm (der Siliziumnitridfilm) 6 am Schaltungsausbildungsbereich 3 einem Photolitographieverfahren und werden weggeätzt.
  • Weiterhin unterliegt gemäß 12 ein erwünschter Bereich des Zwischenschicht-Isolierfilms 31 einem Photolitographieverfahren; durch Trockenätzen oder dergleichen werden Kontaktlöcher 35 ausgebildet.
  • Als nächstes wird gemäß 13 ein Film von etwa 60 nm, beispielsweise aus Aluminium, das ein Metallelektrodenmaterial ist, ausgebildet, ein Photolitographieverfahren und ein Ätzverfahren durchgeführt, und eine Metallverdrahtung 36 durch Anordnung bzw. Musterung in einem gewünschten Bereich ausgebildet.
  • Anschließend erfolgt, wie es in 14 gezeigt ist, die Ausbildung eines Siliziumnitridfilms 37 von etwa 1,5 μm, der ein Schutzfilm ist, an der gesamten Oberfläche, durch beispielsweise ein Plasma-verstärktes CVD-Verfahren. Im Anschluß daran unterliegt der Siliziumnitridfilm 37 am Sensorelementausbildungsbereich 2 einem Photolitographieverfahren, und wird danach weggeätzt.
  • Gemäß 15 erfolgt nach der Durchführung eines Photolithographieverfahrens das Ätzen des polykristallinen Siliziumdünnfilms 34 in die gewünschte Anordnung bzw. in das gewünschte Muster (die Gestalt des beweglichen Bauteils 7 von 1).
  • Weiterhin wird, wie in 16 gezeigt ist, eine geeignete Menge an Phosphor (P) in einen Oberflächenbereich des polykristallinen Siliziumdünnfilms 34 ionenimplantiert, wobei eine Photoabdeckung bzw. ein Photolack 50 unter Verwendung einer Öffnung 38 als ein grobes Muster verwendet wird. Durch diese Ionenimplantation wird eine oberflächenmodifizierte Schicht 29 ausgebildet. Eine Verformung des Dünnfilmstrukturkörpers aufgrund einer Spannungsverteilung, die in eine Filmdickenrichtung des Dünnfilmstrukturkörpers nach dem Ätzen der Opferschicht vorliegt, wird durch diese oberflächenmodifizierte Schicht 29 ausgeglichen und eine Biegung verhindert. Dabei werden andere Bereiche als der Dünnfilmstrukturköper (der Bereich zur Ausbildung des beweglichen Bauteils) durch den Photolack 50 geschützt, wobei keine Ionenimplantation für die peripheren Schaltungsbereiche, die Unterbauten und dergleichen erfolgt, und keine Veränderung der charakteristischen Eigenschaften usw. der Schaltung stattfindet.
  • Schließlich wird, wie in 17 gezeigt ist, der Siliziumoxidfilm (die Opferschicht) 32 durch eine wäßrige HF-Lösung oder dergleichen in einem Zustand geätzt, in dem der Photolack 50 verbleiben darf, und das bewegliche Bauteil 7 mit einem dazwischenliegenden Luftspalt über dem Siliziumsubstrat 1 angeordnet. Dabei kann der Photolack 50 als eine Maske bei der Verunreinigungseinführung und Opferschichtätzung zweimal verwendet werden. Das bedeutet also, daß durch die Verwendung des Photolacks 50, der den Ionenimplantationsbereich einrichtet, die Notwendigkeit wegfällt, beim Einrichten des Ionenimplantationsbereichs zum Einstellen bzw. Ausgleich der Spannung, sowie beim Ätzen der Opferschicht, ein neues Photolithographieverfahren anzuwenden. Das Photolithographieverfahren kann ferner einmal für den Fall durchgeführt werden, daß das Ionenimplantationsverfahren und Opferschichtätzverfahren kontinuierlich ausgeführt werden, oder für den Fall, daß das Ätzen der Schutzschicht nicht in zwei Verfahren durchgeführt werden muß.
  • Akzeptabel ist auch die Verwendung eines Dünnfilms aus Siliziumnitrid oder dergleichen, der als ein Abdeckmaterial als Ersatz für den Photolack 50 als Abdeckmaterial durch das Ätzen der Opferschicht nicht geätzt wird.
  • Desweiteren entsteht bei der Ausbildung des beweglichen Bauteils 7 eine Stufe von etwa 2 μm; falls das Muster aber grob ist, wie es die Öffnung 38 ist, kann das Photolitographieverfahren ohne Probleme durchgeführt werden.
  • Somit ist das Herstellungverfahren für einen MIS-Transistor-Halbleiterbeschleunigungssensor abgeschlossen.
  • Unter Bezugnahme auf 18 und 19 wird nachstehend der Effekt zur Unterdrückung einer Biegung für das bewegliche Bauteil 7 beschrieben.
  • Wie in 18 dargestellt ist, entsteht im allgemeinen bei der Aufbringung bzw. Abscheidung des polykristallinem Siliziumdünnfilms der Dicke h am Siliziumoxidfilm 32 (der Opferschicht) ein Phänomen, nämlich daß die innere Spannung in Filmdickenrichtung nicht gleichmäßig bzw. einheitlich wird.
  • Wenn die Filmdickenrichtung mit Z und die innere Spannung in Filmdickenrichtung mit σZ bezeichnet wird, dann wird das an der neutralen Achse erzeugte Biegemoment M1 folgendermaßen bestimmt.
  • Figure 00230001
  • Desweiteren hat die Trägerverformung aufgrund dieses Biegemoments M1 einen bestimmten Krümmungsradius R1, der folgendermaßen bestimmt wird.
  • Figure 00230002
  • E ist das Elastizitätsmodul für den polykristallinen Siliziumdünnfilm (das bewegliche Bauteil); Iz ist das Flächenmoment.
  • Somit wird der Dünnfilmstrukturkörper (der Träger) für den Fall, daß die Spannung in Filmdickenrichtung nicht gleichmäßig verteilt ist, aus der ursprünglich gestalteten Größe verformt. Ferner zeigen Wafer (innerhalb eines Loses bzw. einer Serie) die gleichzeitig bearbeitet wurden, eine geringe Abweichung voneinander, wogegen Wafer (unter den Serien), die nicht gleichzeitig bearbeitet wurden, eine große Abweichung untereinander aufweisen.
  • Diesbezüglich wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch eine Einbeziehung eines Ausgleichsverfahrens in die Herstellschritte, das dazu dient, eine Abweichung zwischen den Serien in der Verformung aufgrund einer in Filmdickenrichtung des Dünnfilmstrukturkörpers vorliegenden Spannungsverteilung zu unterdrücken, eine Verformung des Dünnfilmstrukturkörpers verhindert bzw. unterdrückt. Damit sich die Gestalt des Dünnfilmstrukturkörpers der ur sprünglich gestalteten Größe annähert, wird also als Ausgleichsverfahren die Durchführung einer Ionenimplantation für den Dünnfilm eingeführt, was den Dünnfilmstrukturkörper derart ausbildet, daß dessen Oberflächenzustand modifiziert wird.
  • Bei dem Sensor von 1 können die beweglichen Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20 und die beweglichen Elektrodenabschnitte 70 und die feste Elektrode 72, die Versatzerfassungsabschnitte mit einer Auslegerstruktur sind, als ein Abschnitt verstärkt bzw. angehoben werden, wobei aufgrund der vorliegenden Erfindung ein großartiger Effekt, d. h. ein Abschnitt vorgesehen wird, bei dem eine Verformung unterdrückt wird. Außerdem ist gemäß 39 auf ähnliche Weise die Anwendung bei einer beweglichen Elektrode 70 oder dergleichen eines Kapazitätserfassungsbeschleunigungssensors möglich, der keinen Transistorerfassungsabschnitt hat.
  • Das bedeutet also, daß die Beschaffenheit des Films für nur eine Dicke t von der Oberfläche und die lokale Spannungsverteilung in der Nähe der Oberfläche verändert werden kann, wie es in 19 gezeigt ist. Dementsprechend ist es möglich, wie es in 19 gezeigt ist, daß ein an der neutralen Achse des Dünnfilmstrukturkörpers auftretendes Biegemoment durch das Verursachen einer Spannung an der Oberfläche derart verringert wird, daß es sich dem Wert an der Seite der neutralen Achse annähert.
  • Ferner wurde gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Verfahren zur Reduzierung eines Biegemoments eines polykristallinen Siliziumdünnfilms mit einer einschichtigen Struktur beschrieben, aber auch für den Fall, daß ein polykristalliner Siliziumfilm, der ein Dünnfilmstrukturkörper wird, gemäß 40 separat ausgebildet wird, kann, falls die Beschaffenheit des Films für nur eine Dicke t von der Oberfläche verändert wird und die lokale Spannung in der Nähe der Oberfläche gemäß 41 verändert wird, ein an der neutralen Achse des Dünnfilmstrukturkörpers auftretendes Biegemoment durch Erzeugen einer Spannung an der Oberfläche derart reduziert werden, daß sie sich dem Wert an der Seite der neutralen Achse annähert.
  • Als nächstes erfolgt eine genauere Beschreibung eines Verfahrens zum Ausgleich der Spannungsverteilung, die in Filmdickenrichtung dieses Dünnfilmstrukturkörpers vorliegt, einschließlich der Serieneinteilung für die Wafer.
  • Wie in 20 gezeigt ist, erfolgt zuerst die Durchführung der Serieneinteilung und der Waferreinigung, und die Filmausbildung, die Photolitographie und das Ätzen werden mehrmals wiederholt, bevor die Ausbildung des polykristallinen Siliziumdünnfilms erfolgt, der das bewegliche Bauteil wird. Nach der Ausbildung der Opferschicht wird dann die Abscheidung des polykristallinen Siliziumdünnfilms an der Opferschicht durchgeführt, und im Anschluß daran erfolgt die Einführung der Verunreinigung (Phosphor) in den polykristallinen Siliziumdünnfilm. Dementsprechend wird die Filmausbildung, die Photolitographie, das Ätzen und das Glühen zur Auslösung bzw. Aktivierung der Verunreinigung mehrmals durchgeführt. Danach wird das Ätzen der Opferschicht durchgeführt, und das bewegliche Bauteil, das den polykristallinen Siliziumdünnfilm aufweist, vom Substrat aufgehängt bzw. schwebend getrennt, und die Bearbeitung beendet.
  • Es sei bevorzugt, daß das Verfahren zum Ausgleich der Spannungsverteilung (die Einführung der Verunreinigung) nach der Ausbildung des polykristallinen Siliziumdünnfilms durchgeführt wird, und darüber hinaus in dem Zeitraum nach dem Verfahren, in dem die Temperatur am höchsten ist, und bis zum Ätzen der Opferschicht. Das heißt also, für den Fall, daß die Wärmbehandlung bzw. das Glühen bei einer allzu hohen Temperatur durchgeführt wird, auch dann, wenn die Oberfläche des polykristallinen Siliziumdünnfilms durch Ionenimplantation modifiziert wurde, kann es also möglich sein, daß sich die Schicht, in der die Verunreinigung eingeführt wurde, verändert und der Oberflächenmodifikationseffekt abgeschwächt wird oder verlorengeht. Der Schritt zum Ausgleich der Spannung kann jedoch am effektivsten dadurch ausgeführt werden, daß der Schritt zum Ausgleich der Spannung im Anschluß an einen Maximaltemperatur-Schritt durchgeführt wird, gefolgt von der Abscheidung des polykristallinen Siliziumdünnfilms 34 (d. h. durch die Durchführung des Schritts zum Ausgleich der Spannung im Anschluß an das Maximaltemperatur-Verfahren, das die im Dünnfilm verbleibende Spannung im wesentlichen bestimmt).
  • Desweiteren wäre, wenn der Schritt zum Ausgleich der Spannungsverteilung nach dem Ätzen der Opferschicht erfolgen würde, der im Siliziumsubstrat 1 hergestellte Kanalbereich durch das Ätzen der Opferschicht ungeschützt und eine Verunreinigung würde in dem ungeschützten Kanalbereich eingeführt werden, und daher wird dieses vermieden. Das Vorhandensein des Siliziumoxidfilms 32 (der Opferschicht) kann ferner auf die unter dem Siliziumoxidfilm 32 befindliche Verdrahtung einen nachteiligen Effekt und das Auftreten von Deffekten am Siliziumsubstrat verhindern. Zudem kann eine Beschädigung des Dünnfilmstrukturkörpers (des polykristallinen Siliziumdünnfilms) verhindert werden, die für den Fall auftritt, daß die Ionenimplantation im Anschluß an das Ätzen der Opferschicht durchgeführt wird. Anders ausgedrückt, kann die im Umgang mit dem Dünnfilmstrukturkörper (dem polykristallinen Siliziumdünnfilm) erforderliche Sorgfalt vermieden werden.
  • In dieser Hinsicht sei es bevorzugt, daß der Schritt zum Ausgleich der Spannungsverteilung vor dem Ätzen der Opferschicht erfolgt, aber es ist auch akzeptabel, den Schritt zum Ausgleich der Spannungsverteilung im Anschluß an das Ätzen der Opferschicht durchzuführen, für den Fall, daß ein Schritt in Erwägung gezogen wird, der einen Einfluß auf die Source- und Drain-Elektroden 21 bis 24 vermeidet. Das bedeutet also, daß es für den Fall, daß der Kanalbereich mit einem Film bedeckt ist, der beim Ätzen nicht geätzt wird, oder für den Fall, daß der Kanalbereich an einer Stelle ist, in die die Verunreinigung nicht direkt eingeführt wird, zum Beispiel an einer Stelle, die durch eine Dünnfilmstruktur oder dergleichen verborgen ist, akzeptabel ist, den Schritt zum Ausgleich der Spannungsverteilung im Anschluß an das Ätzen der Opferschicht durchzuführen. In diesem Fall kann der Verformungsbetrag des Dünnfilmstrukturkörpers (des beweglichen Bauteils) im Anschluß an das Ätzen der Opferschicht beobachtet werden, und der Grad der Oberflächenbehandlung (d. h. der Grad des Spannungsverteilungsausgleichs) des Dünnfilmstrukturkörpers bestimmt werden. Durch Anwendung dieses Verfahrens können die Herstellschwankungen der Verformungsbeträge des Dünnfilmstrukturkörpers eingestellt bzw. ausgeglichen werden. Wenn der Schritt zum Ausgleich der Spannungsverteilung (d. h. die Ionenimplantation) auf diese Weise im Anschluß an den Schritt des Ätzens der Opferschicht ausgeführt wird, können die Verfahren und Bedingungen für den Schritt zum Ausgleich der Spannungsverteilung durch Messen der Gestalt des Dünnfilms aufgrund der Spannung, die im Anschluß an das Ätzen der Opferschicht auftritt, genau festgelegt bzw. eingerichtet werden.
  • Außerdem können sich in einem Fall, in dem diese Einführung der Verunreinigung in den Dünnfilm gleichzeitig mit der Ausbildung des polykristallinen Siliziumdünnfilms (des Dünnfilmstrukturkörpers) erfolgt, Fälle ergeben, wobei dessen Filmausbildungstemperatur die Maximaltemperatur des Verfahrens wird, aber der Schritt zum Ausgleich der Spannungsverteilung in diesem Fall nach dem Schritt zur Ausbildung des polykristallinen Siliziumdünnfilms stattfindet.
  • Desweiteren wurde vorstehend zwar bemerkt, daß es möglich sei, daß der Oberflächenmodifikationseffekt am polykristallinen Siliziumdünnfilm durch Glühen abgeschwächt wird, aber für den Fall, daß der Sensor mit diesem Dünnfilm in einer Hochtemperaturatmosphäre verwendet wird, kann es möglich sein, daß sich die Gestalt bei Hochtemperatur bezüglich der Gestalt bei Raumtemperatur ändert. Um dieses zu vermeiden, sei bevorzugt, daß ein Altern bzw. Tempern bei einer Temperatur durchgeführt wird, die etwas höher ist als die Maximaltemperatur des Anwendungstemperaturbereichs. Der Oberflächenmodifikationseffekt wird durch die Durchführung des Temperns zwar etwas abgeschwächt, aber durch ein der Größe der Abschwächung entsprechendes anfängliches Durchführen der Oberflächenmodifikation (d. h. der Ionenimplantation) kann eine zeitliche Änderung in der Gestalt des beweglichen Bauteils unterdrückt werden. Desweiteren kann dieses Glühen (das Altern) zur Verstärkung wie ein Sintern (für etwa 10 Minuten bei 450°C) im Anschluß an den Einbau der Steuerschaltung und der gleichen innerhalb desselben Wafers als der Dünnfilmstrukturkörper durchgeführt werden. Jedoch ist dabei diese oder eine niedrigere Temperatur vorzuziehen, da eine Metallelektrode bei einer Temperatur, die über 450°C hinausgeht, beschädigt wird. Für den Fall, daß eine Metallverdrahtung vorliegt, erfolgt das Glühen also bei der Metallverdrahtungssintertemperatur oder einer niedrigeren Temperatur, um eine Wanderung des Metalls zu verhindern.
  • Auf diese Weise erfolgt gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Ausbildung des Siliziumoxidfilms 32 (der Opferschicht) am Siliziumsubstrat 1, die Ausbildung des polykristallinen Siliziumdünnfilms 34 am Siliziumoxidfilm 32, und danach die Ionenimplantation von P (Phosphor) als eine Spannungsausgleichssubstanz für diesen polykristallinen Siliziumdünnfilm 34, wobei der Oberflächenzustand des Dünnfilms modifiziert wird, sich ein Bereich der in Dickenrichtung des Dünnfilms vorliegenden Spannungsverteilung ändert und die Spannungsverteilung derart ausgeglichen wird, daß die Biegung abgeschwächt wird. Dementsprechend werden Transistoren und dergleichen, die die periphere Schaltung aufbauen, bei Durchführung einer Langzeit-, Hochtemperatur-Wärmebehandlung (beispielsweise 24 Stunden bei 1150°C) für den Dünnfilmstrukturkörper beschädigt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform aber kann eine Biegung ohne Durchführung einer Langzeit-, Hochtemperatur-Wärmebehandlung verhindert werden (und damit ohne Beschädigung von Transistoren im peripheren Schaltkreis).
  • Wenn die oben erwähnte Langzeit-, Hochtemperatur-Wärmebehandlung (beispielsweise 24 Stunden bei 1150°C) unternommen wird, dann gestaltet sich außerdem die Bearbeitung von Wafern unter identischen Bedingungen (innerhalb einer Serie) als schwierig, und es ergibt sich eine Abweichung in der Biegungsgröße des Dünnfilmstrukturkörpers bei den Wafern (unter den Serien), bis eine Bearbeitung unter identischen Bedingungen durchgeführt wird. Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Ionenimplantation durchgeführt und der Oberflächenzustand modifiziert, wobei eine Veränderung bzw. Abweichung zwischen den Serien in der Verformung aufgrund der in Filmdickenrichtung des Dünnfilmstrukturkörpers vorliegenden Spannungsverteilung unterdrückt werden kann. Auf diese Weise kann die Spannung oder eine Abweichung in der Spannung im Dünnfilmstrukturkörper, die durch eine Veränderung oder dergleichen im Herstellverfahren entsteht, ausgeglichen werden, und die Gestaltung des Dünnfilmstrukturkörpers gesteuert werden.
  • Als nächstes erfolgt die Beschreibung einer zweiten Ausführungsform hauptsächlich in den Punkten, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die oben erwähnte Ionenimplantation einzig in einem Teilbereich (in einem speziellen Bereich) eines Dünnfilmstrukturkörpers durchgeführt. Das heißt also, daß eine Ionenimplantation (die Einführung einer Verunreinigung) zur Verringerung eines Verformungsbetrags nicht für den gesamten Dünnfilmstrukturkörper durchgeführt werden muß, sondern angenehmerweise nur an einer Stelle, an der eine Korrektur der Verformung erwünscht ist, teilweise eingeführt werden kann; eine Bedingung für die Einführung einer Verunreinigung kann ebenfalls angenehmerweise verändert werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform wird nachstehend im Detail beschrieben.
  • Für den Fall einer doppelt getragenen Trägerstruktur wird der doppelt getragene Trägerabschnitt von beiden Seiten gezogen, und daher gestaltet sich eine Verformung auch dann als schwierig, wenn in Filmdickenrichtung eine Spannungsverteilung vorliegt, wie es in 18 dargestellt ist. Ein bewegliches Bauteil 7 wird zwar in die eine Trägerausdehnung (in die Y Richtung in 1) eines doppelt getragenen Trägers gezogen, aber nicht in die x Richtung. Aus diesem Grund tritt aufgrund einer in Filmdickenrichtung vorliegenden Spannungsverteilung, wenn auch auf diese Weise eingeschränkt, eine Verformung auf.
  • Diesbezüglich wird in 21 ein durch das Bezugszeichen 39 gezeigter Bereich dazu veranlaßt, ein Bereich zum Ausgleich einer Spannungsverteilung durch Oberflächenmodifikation zu sein, und es erfolgt eine Oberflächenmodifikationsbearbeitung (die Ionenimplantation), die ein Photolithographieverfahren verwendet, für diesen Bereich 39 (ein Bereich zur Ausbildung eines Gewichtsabschnitts 12) durchgeführt. In diesem Fall entspricht der Bereich 39 einer Öffnung der Maske für die Ionenimplantation. Aufgrund dessen kann eine Beschädigung peripherer Elemente dadurch auf ein Minimum unterdrückt werden, daß die Modifikationsbearbeitung nur an einer minimal erforderlichen Stelle durchgeführt wird.
  • Ferner erfolgt gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine weitere Ionenimplantation für die in 22 gezeigten Bereiche 40, 41, 42 und 43 (die Ausbildungsbereiche für die Trägerabschnitte 8, 9, 10 und 11), und es erfolgt eine Sensitivitäts- bzw. Empfindlichkeitsanpassung des Beschleunigungssensors. Das heißt also, daß zusätzlich zur Unterdrückung einer Verformung durch den Ausgleich der in Filmdickenrichtung vorliegenden Spannungsverteilung auch eine Empfindlichkeitsanpassung für den Sensor durchgeführt wird. Die Empfindlichkeit des in 22 gezeigten Beschleunigungssensors wird in diesem System der X und Y Richtungen (die Richtungen parallel zur Oberfläche des Substrats) durch einen Federkoeffizienten bzw. eine Federkonstante k bestimmmt. Die Federkonstante k wird durch die Federkonstante k1, die durch die Abmessungen der doppelt getragenen Trägerstruktur vorgegeben ist, und durch eine scheinbare Federkonstante k2 bestimmt, die durch die Spannung σ des den Träger aufbauenden Dünnfilmstrukturkörpers vorgegeben ist.
    Figure 00310001
    wobei E das Elastizitätsmodul, b eine Trägerbreite, h eine Trägerdicke und L eine Trägerlänge ist.
  • In diesem Fall wird die scheinbare Federkonstante k2 in einem Träger, in dem eine Zugspannung hoch ist, groß und die Sensorempfindlichkeit daher verringert. In so einem Fall kann die Federkonstante aufgrund der Spannung gesenkt und die Empfindlichkeit des Sensors erhöht werden, indem die Photolithographietechnologie in einem Abschnitt des Trägers angewendet wird, um die Bereiche 40, 41, 42 und 43 zu öffnen, indem eine Oberflächenmodifikation (eine Ionenimplantation) nur in diesen Öffnungen durchgeführt und die Spannung ausgeglichen wird, wie es in 22 gezeigt ist.
  • Auf diese Weise erfolgt gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Ausgleich der im Dünnfilm vorliegenden Spannung nur an einer bestimmten Stelle, und daher wird eine Veränderung der Spannung des Dünnfilms durch diese Stellen möglich, und es kann die Steuerung einer Vielzahl von Gestaltungen und eine Federkonstantensteuerung im Dünnfilm durchgeführt werden. Das heißt also, daß durch eine Ausführung einer Ionenimplantation im Dünnfilm in einem bestimmten Abschnitt des Dünnfilms oder durch Veränderung eines der Stelle entsprechenden Zustands der Ionenimplantation die Spannung des Dünnfilms durch diese Stelle verändert und die Steuerung einer Vielzahl von Gestaltungen und eine Federkonstantensteuerung im Dünnfilm durchgeführt werden kann.
  • Als nächstes erfolgt die Beschreibung einer dritten Ausführungsform hauptsächlich an den Punkten, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfolgt eine Oberflächenmodifikationsbearbeitung (eine Ionenimplantation) in einem Zustand, in dem ein Ausleger mit einem polykristallinen Siliziumdünnfilm im Anschluß an die Durchführung der Ätzung der Opferschicht nach oben gebogen wurde, und eine Anpassung bzw. ein Ausgleich der Biegung.
  • Unter Bezugnahme auf 23 und 24 erfolgt zuerst die Beschreibung eines Mechanismus einer Reduzierung eines Verformungsbetrags, bei dem ein Ionenimplantationsverfahren verwendet wird.
  • Für den Fall, daß ein Ausleger 44 mit einem polykristallinen Siliziumdünnfilm in eine Aufwärtsrichtung verformt wird, existiert in einer oberen Oberfläche 44a des Auslegers 44 eine Zugspannung und in einer unteren Oberfläche 44b des Auslegers 44 eine Druckspannung. Infolgedessen wird der Ausleger 44 nach oben gebogen.
  • In Anbetracht dessen ist es ausreichend, die Zugspannung der oberen Oberfläche 44a des Auslegers 44 zu schwächen, damit der Ausleger 44 gerade gerichtet wird. Diesbezüglich werden in die obere Oberläche 44a des Auslegers 44 durch ein Verunreinigungseinführverfahren Verunreinigungen eingeführt. Die Dichte (die Verunreinigungskonzentration) der oberen Oberfläche 44a erhöht sich aufgrund dieser Einführung von Verunreinigungen und der Abstand zwischen den Atomen der oberen Oberfläche wird im Vergleich zu dem vor der Einführung enger, und daher wird die Zugspannung schwächer, wodurch als eine Folge davon der Ausleger 44, der nach oben gebogen war, gerade ausgerichtet wird, wie es in 24 gezeigt ist. Auf diese Weise bewirkt ein Verfahren aufgrund einer Ionenimplantation aus einer Position über dem Substrat, daß die Atomdichte des oberen Abschnitts des Films erhöht wird; dies ist daher für den Fall effektiv, daß der Druck der Spannung der Oberseite des Dünnfilms, mit der Spannung der Unterseite verglichen, schwach ist (d.h. daß die Zugspannung hoch ist).
  • Auch für den Fall, daß bei einem Verfahren zum Ausgleich der Spannungsverteilung die Biegung des Auslegers nur über eine Verformung in Abwärtsrichtungsrichtung erfolgen kann, indem die Biegung über eine Oberflächenmodifikation des Dünnfilms ausgeglichen wird, der an den Abschnitt anschließt, der zum Ausleger des Dünnfilmstrukturkörpers wird und derart ausgebildet ist, daß er aus einer normalen Anordnung nach oben gebogen ist, ist es auch möglich, daß der Schritt für den Ausgleich der Spannung ferner eine normale Anordnung dadurch erzielt, daß er eine konstante Biegung aus der normalen Gestalt nach oben bewirkt.
  • Als nächstes werden in 25 und 26 die experimentellen Ergebnisse zur Bestätigung eines Abschwächungseffekts einer Biegung eines beweglichen Bauteils gezeigt.
  • In 25 ist eine Beziehung zwischen der Verunreinigungsdosis und eines Verformungsbetrags eines Dünnfilmstrukturkörpers (eines Trägers) gezeigt. Dabei ist der Verformungsbetrag umgekehrt proportional zum Krümmungsradius R, und daher wird für die vertikale Achse 1/R verwendet; je größer R ist, d.h. je kleiner 1/R ist, desto kleiner ist der Verformungsbetrag. Außerdem verformt sich der Ausleger bezüglich der Oberfläche des Substrats nach oben, für den Fall, daß 1/R ein positiver Wert ist, und er verformt sich nach unten, wenn 1/R ein negativer Wert ist. Aus 25 ist ersichtlich, daß je größer die Verunreinigungsdosis ist, desto kleiner ist 1/R und desto größer ist der Effekt einer Reduzierung einer Biegung. Zur Unterdrückung einer Biegung sei bevorzugt, daß die Dosis etwa 1013/cm2 bis 1016/cm2 beträgt.
  • In 26 ist eine Beziehung zwischen der Beschleunigungsspannung (der Beschleunigungsenergie bei einer Ionenimplantation) und des Verformungsbetrags eines Dünnfilmstrukturkörpers (des Trägers) gezeigt.
  • Dabei ist ersichtlich, daß bei gleicher Dosis, je höher die Beschleunigungsspannung ist (als 50 keV), desto kleiner ist 1/R und desto größer ist der Effekt einer Abschwächung einer Biegung. Dies ist darin begründet, daß bei einer hohen Beschleunigungsspannung die Dicke der Verunreinigungseinführungsschicht (der dotierte Bereich in 24) erhöht und der Effekt der Abschwächung einer Biegung verstärkt wird. Um auf diese Weise eine Verformung des Dünnfilmstrukturkörpers (des Trägers) zu unterdrücken, sei be vorzugt, daß die Beschleunigungsspannung der Verunreinigungseinführung etwa 50 keV oder mehr beträgt.
  • Bei der Ausführungsform wurde Phosphor (P) in den polykristallinen Siliziumdünnfilm ionenimplantiert, der zum Dünnfilmstrukturkörper wird, aber es sei bevorzugt, daß für den Fall, daß der Dünnfilm eine p-Typ-Leitfähigkeit zeigt, eine Verunreinigungsimplantation von Ionen erfolgt, die dieselbe p-Typ-Leitfähigkeit aufweisen, und falls der Dünnfilm von einer n-Typ-Leitfähigkeit ist, eine Verunreinigungsimplantation von Ionen erfolgt, die dieselbe n-Typ-Leitfähigkeit zeigen. Akzeptabel ist auch die Einführung von Ionen der den Dünnfilmstrukturkörper aufbauenden Atome oder von Ionen inerter Atome, die keine elektrischen Eigenschaften zeigen. Dadurch können Effekte auf den Dünnfilm aufgrund Ionenimplantations-Ionen, wie zum Beispiel eine Abschwächung einer Leitfähigkeit oder dergleichen, auf einem Minimum gehalten werden.
  • Auf diese Weise wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Abschnitt, der der Dünnfilmstrukturkörper wird, derart ausgebildet, daß er aus normalen Gestalt nach oben gebogen wird, wobei die verursachte Biegung durch Ionenimplantation ausgeglichen wird; daher kann die bei einem Herstellverfahren auftretende Spannung ausgeglichen werden und die Anordnung des Dünnfilms mit einem einfachen Verfahren durch eine in einem IC-Herstellverfahren benützte Ionenimplantation in eine normale Anordnung gesteuert werden.
  • Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform hauptsächlich an den Punkten beschrieben, die sich von der dritten Ausführungsform unterscheiden.
  • Gemäß der vorhergehenden dritten Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, wobei ein Ausleger am Anfang nach oben verformt wird, wogegen gemäß der vorliegenden Ausfüh rungsform ein Fall beschrieben wird, wobei ein Ausleger am Anfang nach unten verformt wird.
  • Der nach unten verformte Ausleger ist derart, daß eine obere Oberfläche des Auslegers eine Druckspannung aufweist und eine untere Oberfläche des Auslegers eine Zugspannung. In diesem Fall kann der Betrag einer Verformung geschwächt werden, wenn in die untere Oberfläche des Trägers Verunreinigungen eingeführt werden, um die Dichte (die Verunreinigungskonzentration) der unteren Oberfläche zu erhöhen und die Zugspannung der unteren Oberfläche zu schwächen.
  • 27 ist eine Draufsicht eines beweglichen Gate-Beschleunigungssensors, und 28 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 27.
  • Die Trägerabschnitte 8 bis 11 und ein Gewichtsabschnitt 12, die ein bewegliches Bauteil aufbauen, sind durch Verankerungsabschnitte 13 bis 16 an einem Siliziumsubstrat 1 befestigt. Ein Loch 45, das vertikal hindurch geht, ist am Siliziumsubstrat 1 unter den Trägerabschnitten 8 bis 11 und dem Gewichtsabschnitt 12 vorgesehen. Das Loch 45 wird durch Ätzen des Siliziumsubstrats 1 von der Seite der unteren Oberfläche unter Verwendung einer alkalischen Flüssigkeit ausgebildet. An einer unteren Oberfläche 7b eines Dünnfilmstrukturkörpers (des beweglichen Bauteils 7) existiert eine Zugspannung und an einer oberen Oberfläche 7a existiert, eine Druckspannung, und daher werden Ionen (d.h. Verunreinigungen) in die untere Oberfläche 7b des beweglichen Bauteils 7 aus dem Loch 45 selektiv eingeführt. Dadurch wird die Zugspannung der unteren Oberfläche 7b abgeschwächt, und der Betrag der Verformung des Dünnfilmstromkörpers kann reduziert werden.
  • Desweiteren wurde in 27 und 28 am Siliziumsubstrat das Loch 45 derart vorgesehen, daß es sich am Trägerabschnitte 8 bis 11, sowie am Gewichtsabschnitt 12 öff net, wobei aber eine Öffnung nur am Gewichtsabschnitt 12 oder eine Öffnung nur an den Trägerabschnitten 8 bis 11 ebenfalls akzeptabel ist.
  • Das Bezugszeichen 46 in 27 kennzeichnet ferner ein Durchgangsloch, das am Gewichtsabschnitt 12 vorgesehen ist, um während des Ätzens der Opferschicht das Eindringen einer Ätzlösung zu ermöglichen. Desweiteren kann die Ätzung der Opferschicht durch das Loch 45 von der Unterseite des Substrats erfolgen. Der in 27 gezeigte Sensor hat eine Struktur, bei dem die beweglichen Gate-Elektrodenabschnitte 19 und 20 am Gewichtsabschnitt 12 im Zueinander beabstandeten Richtungen von den Seitenwänden aus angeordnet sind.
  • Als nächstes erfolgt die Beschreibung einer fünften Ausführungsform hauptsächlich an den Punkten, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfolgt der Ausgleich der Spannungsverteilung eines Dünnfilms durch eine Durchführung einer Oberflächenmodifikation mit einem Verfahren, das die Ionenimplantation ersetzt.
  • 29 zeigt einen Dünnfilmstrukturkörper (eine Auslegerträgerstruktur) vor dem Ätzen der Opferschicht. Bei einer derartigen Auslegerträgerstruktur wird für den Fall, daß die Druckspannung einer Unterseite des Dünnfilms schwach ist und die Druckspannung an einer Oberseite des Dünnfilms stark ist, im Gegensatz zu dem Fall von 18, der Dünnfilmstrukturkörper gemäß 30 mit einem Krümmungsradius nach unten verformt, wenn das Ätzen der Opferschicht durchgeführt wird. In diesem Fall wird die Dünnfilmoberfläche durch eine chemische Flüssigkeit durch ein Oberflächenmodifikationsverfahren zum Ausgleich der in Filmdickenrichtung vorliegenden Spannungsverteilung geätzt.
  • Ein Fall, bei dem der Dünnfilmstrukturkörper aus polykristallinem Silizium besteht, wird nachstehend im Detail beschrieben.
  • Gemäß 31 wird bei dem Verfahren für die Oberflächenmodifikation eine chemische Flüssigkeit, die die Kristallkorngrenzen der polykristallinen Siliziumschicht selektiv ätzt, zur Ausbildung einer Vertiefung 47 verwendet, obwohl das Ätzen von polykristallinem Silizium im allgemeinen unter Verwendung einer alkalischen Chemikalie erfolgt. Im besonderen wird eine gemischte Lösung aus Fluorwasserstoffsäure und Kaliumdichromat dazu verwendet, nur eine Fehlstelle bzw. einen Defekt eines monokristallinen Siliziums zu ätzen, oder es wird eine gemischte Flüssigkeit aus Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure dazu verwendet, einen Bereich von hoher Verunreinigungskonzentration selektiv zu ätzen.
  • D.h. also, es ist bekannt, daß bei der Ausbildung eines polykristallinen Siliziumfilms und bei der Einführung einer Verunreinigung die Verunreinigung in der Nähe der Kristallkorngrenzen ausgeschieden wird. Unter Ausnutzung dieser Eigenschaft des polykristallinen Siliziums werden Kristalldefekte selektiv geätzt, wenn die erstere Flüssigkeit (die gemischte Lösung aus Fluorwasserstoffsäure und Kaliumdichromat) verwendet wird, und der Kristallkorngrenzenbereich, an dem eine hohe Verunreinigungskonzentration vorliegt, wird geätzt, wenn letztere Flüssigkeit (die gemischte Flüssigkeit aus Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure) verwendet wird.
  • Somit wird bei der Durchführung des Ätzens der Opferschicht aus dem in 29 gezeigten Zustand, die scheinbare Druckspannung des Oberflächenbereichs reduziert, wie es in 31 gezeigt ist, oder es wird die Atomdichte der Oberfläche verringert und ein Teil der hohen Druckspannung reduziert, wodurch eine Abwärtsverformung des Dünn filmstrukturkörpers ausgeglichen (unterdrückt) werden kann. Da dieses Verfahren zur Oberflächenbehandlung der oberen Oberfläche des Dünnfilmstrukturkörpers durch eine chemische Flüssigkeit den Effekt zur Beseitigung einer scheinbaren Spannung der oberen Oberfläche oder zur Verringerung der Oberflächendichte aufweist, ist es für den Fall effektiv, daß die Spannung der oberen Seite des Dünnfilmstrukturkörpers, verglichen mit der Spannung der unteren Seite, einen stärkeren Druck hat (d.h. einen schwächeren Zug).
  • Als eine Musteranwendung der vorliegenden Ausführungsform kann die Abwärtsverformung eines Dünnfilmstrukturkörpers mit dem Entfernen eines Abschnitts, bei dem die in der Oberfläche des Dünnfilms herrschende Druckspannung hoch ist, durch eine Mustergestaltung, wobei an der Oberfläche des Dünnfilmstrukturkörpers die Photolithographie angewendet wird, wie es in 32 gezeigt ist, und durch ein Trocken- oder Naßätzverfahren zur Ausbildung von Unebenheiten (diese sind in 32 mit 48 gezeigt) an der Dünnfilmoberfläche ausgeglichen und unterdrückt werden.
  • Bei den vorhergehenden Ausführungsformen wurde ein Ionenimplantationsverfahren und das Ätzen (lokales Ätzen) durch eine chemische Flüssigkeit als eine Oberflächenmodifizierungtechnik als ein Verfahren zum Ausgleich der in Filmdickenrichtung des oben beschriebenen Dünnfilmstrukturkörpers vorliegenden Spannungsverteilung vorgestellt, aber es ist auch akzeptabel, eine Filmaufbringung bzw. -abscheidung (eine Deckschichtausbildung) eines heterogenen oder homogenen Films durch CVD (chemische Abscheidung aus der Gasphase) oder PVD (physikalische Abscheidung aus der Gasphase) als eine andere oberflächenmodifizierende Technik durchzuführen. Im besonderen können Verfahren wie CVD, z.B. Excimerlaser unterstützes CVD oder dergleichen, Spritzen, Vakuumaufdampfabscheidung oder Ionenplatieren verwendet werden. Auch in diesem Fall kann der Spannungsausgleich durch eine Ableitung des IC-Verfahrens leicht durchgeführt werden.
  • Alternativ dazu ist es akzeptabel, durch eine Ionenstrahlbestrahlung, eine Plasmabearbeitung oder dergleichen als ein oberflächenmodifizierendes Verfahren an der Oberfläche des Dünnfilms absichtlich einen Schaden zuzufügen. Im besonderen wird durch Ionenstrahlbestrahlung ein Defekt an der Oberfläche erzeugt; die Oberfläche wird von O2-Plasma oder von Argonionen getroffen, um einen Schaden zuzufügen.
  • Es ist auch akzeptabel, eine Kristallisierung oder Amorphitisierung durch Laserglühen als ein oberflächenmodifizierendes Verfahren durchzuführen.
  • Darüber hinaus kann auch Nitrieren oder Oxidieren als ein oberflächenmodifizierendes Verfahren durchgeführt werden. Desweiteren ist es akzeptabel, eine Karburierung, eine Oberflächenoxidationsbehandlung, eine Oberflächennitrierbehandlung, TRD (Thermo-Reactive Deposition (thermoreaktives Ablagern)) oder dergleichen als ein oberflächenmodifizierendes Verfahren durchzuführen.
  • Desweiteren wurde für die vorhergehenden Ausführungsformen ein Beschleunigungssensor beschrieben, aber es besteht auch die Möglichkeit einer Anwendung in einem Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe, wie z.B. in einem Giergeschwindigkeitssensor, Drucksensor oder dergleichen; eine Anwendung in einer Betätigungsvorrichtung, die eine elektrostatische Kraft ausnutzt, in einem Halbleitervibrationssensor zur Erfassung einer Vibration oder dergleichen ist ebenfalls möglich.
  • Außerdem ist es akzeptabel, anstelle des LPCVD-Verfahrens ein anderes CVD-Verfahren, wie z.B. ein plasmaverstärktes CVD-Verfahren oder dergleichen, ein Aufdampfverfahren oder ein Spritzverfahren als das Verfahren zur Aus bildung des beweglichen Bauteils (des Dünnfilms) zu verwenden.
  • Desweiteren kann die Opferschicht ein Nitridfilm sein, wie z.B. ein Siliziumnitridfilm oder dergleichen, oder Phosphosilikatglas (PSG) oder Borsilikatglas (BSG), oder BPSG, anstelle eines Siliziumoxidfilms.
  • Nachstehend folgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine erfindungsgemäße spezifische sechste Ausführungsform.
  • 42 zeigt eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß dieser Ausführungsform. 43 zeigt ferner eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 42, und 44 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 42.
  • Die vorliegende Ausführungsform ist ein MIS-Transistor-Typ-Halbleiterbeschleunigungssensor. An einem p-Typ-Siliziumsubstrat 1 ist ein Siliziumoxidfilm 2 ausgebildet. Am p-Typ-Siliziumsubstrat 1 ist ein Bereich von länglicher Gestalt ohne Siliziumoxidfilm 2, d.h. ein Spalt 3, vorgesehen (siehe 42). Die beiden Enden eines beweglichen Bauteils 4 als eine Gate-Elektrode werden am Siliziumoxidfilm 2 getragen. Dieses bewegliche Bauteil 4 hat eine Trägerstruktur, die sich rittlings des Spaltes 3 erstreckt, und befindet sich über dem Siliziumsubstrat 1 mit einem vorgegebenen dazwischenliegenden Spalt. Desweiteren besteht das bewegliche Bauteil 4 aus einem polykristallinen Siliziumdünnfilm, der sich in einer Bandgestalt linear erstreckt. Genauer gesagt besteht das bewegliche Bauteil 4 aus einer polykristallinen Siliziumschicht von 2 μm Dicke. Phosphor (P) wird in das bewegliche Bauteil 4 eingeführt, so daß das eingeführte Phosphor (P) gemäß 56 in Filmdickenrichtung eine vorgegebene Konzentrationsverteilung annimmt. Das bedeutet also, daß bei dieser Ausführungsform die Verunreinigungskonzentration so gesteuert wird, daß sie in der obe ren Oberflächenseite hoch und in der unteren Oberflächenseite niedrig ist.
  • Weiterhin sind das p-Typ-Siliziumsubstrat 1 und das bewegliche Bauteil 4 durch den Siliziumoxidfilm 2 isoliert. Der Spalt 3 (der Luftspalt) wird hier in einem unteren Bereich des beweglichen Bauteils 4 ausgebildet, und zwar durch das Ätzen eines Bereichs des Siliziumoxidsfilms 2 als eine Opferschicht, und bestimmt durch die Filmdicke des zu ätzenden Siliziumoxidfilms 2 eine Spaltlänge. Während des Ätzens dieser Opferschicht wird ein Ätzmittel verwendet, das den Siliziumoxidfilm 2 ätzt, der eine Opferschicht ist, ohne dabei das bewegliche Bauteil 4 zu ätzen.
  • Außerdem wird ein Zwischenschichtisolierfilm 5 am Siliziumoxidfilm 2 angeordnet, und darüber wird über ein Kontaktloch 7 eine Aluminiumverdrahtung 6 für den elektrischen Anschluß an das bewegliche Bauteil 4 angeordnet.
  • In 44 sind die festen Elektroden 8 und 9, die aus einem Verunreinigungsdiffusionsbereich bestehen, den beiden Seiten des beweglichen Bauteils 4 entsprechend an der Oberfläche des p-Typ-Siliziumsubstrats 1 ausgebildet. Diese festen Elektroden 8 und 9 werden durch Einführen einer n-Typ-Verunreinigung in das p-Typ-Siliziumsubstrat 1 durch ein Ionenimplantationsverfahren oder dergleichen ausgebildet.
  • Desweiteren werden, wie es in 42 dargestellt ist, die Verdrahtungsleitungen 10 und 11, die aus einem Verunreinigungsdiffusionsbereich bestehen, am p-Typ-Siliziumsubstrat 1 ausgebildet. Die Verdrahtungsleitungen 10 und 11 werden durch Einführen von n-Typ-Verunreinigungen in das p-Typ-Siliziumsubstrat 1 mittels eines Ionenimplantationsverfahren oder dergleichen ausgebildet. Dementsprechend sind die festen Elektrode 8 und die Verdrahtungsleitung 10 bzw. die feste Elektrode 9 und die Verdrahtungsleitung 11 elektrisch angeschlossen.
  • Die Verdrahtungsleitung 10 ist weiterhin über ein Kontaktloch 12 an eine Aluminiumverdrahtung 13 elektrisch angeschlossen. Außerdem ist die Verdrahtungsleitung 11 über ein Kontaktloch 14 an eine Aluminiumverdrahtung 15 elektrisch angeschlossen. Dementsprechend sind die Aluminiumverdrahtungen 13, 15 und 6 jeweils mit einer in demselben Substrat ausgebildeten peripheren Schaltung verbunden.
  • Zwischen den beiden festen Elektroden 8 und 9 am p-Typ-Siliziumsubstrat 1 wird ferner eine Inversionsschicht 16 ausgebildet. Diese Inversionsschicht 16 wird durch Anlegen einer Spannung an das bewegliche Bauteil (an die Trägerstruktur) 4 erzeugt.
  • Unter Bezugnahme auf 44 erfolgt als nächstes die Beschreibung des Betriebs des Halbleiterbeschleunigungssensors.
  • Wenn zwischen dem beweglichen Bauteil 4 als eine Gate-Elektrode und dem Siliziumsubstrat 1 und zwischen den festen Elektroden 8 und 9 eine Spannung angelegt wird, dann wird die Inversionsschicht 16 ausgebildet und zwischen den festen Elektroden 8 und 9 fließt ein Strom. Für den Fall, daß dieser Beschleunigungssensor einer Beschleunigung unterliegt und das bewegliche Bauteil 4 in die Z Richtung (d.h. in die Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats) versetzt wird, die in 44 gezeigt ist, dann erhöht sich die Trägerkonzentration der Inversionsschicht 16 aufgrund einer Änderung in der Feldstärke, und der Strom steigt an. Auf diese Weise kann dieser Beschleunigungssensor durch ein Ansteigen oder ein Absinken des Strombetrags die Beschleunigung erfassen.
  • Als nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf 45 bis 54 ein Verfahren zur Herstellung des auf diese Weise aufgebauten Halbleiterbeschleunigungssensors. Dabei ist der Bereich zur Ausbildung des beweglichen – Bauteils (der fühlende Bereich) an der linken Seite der jeweiligen Zeichnung gezeigt, und ein Transistor, der einen Abschnitt der peripheren Schaltung aufbaut, an der rechten Seite.
  • Gemäß 45 wird ein p-Typ-Siliziumsubstrat 17 vorbereitet und durchläuft ein Photolithographieverfahren, und n-Typ-Diffusionsbereiche 18, 19, 20 und 21, die die Verdrahtungsleitungen für die Source-/Drain-Bereiche des Sensors und Transistors werden, werden durch ein Ionenimplantationsverfahren oder dergleichen ausgebildet.
  • Gemäß 46 wird als nächstes ein Siliziumoxidfilm 22, wovon ein Teil eine Opferschicht wird, im Sensorausbildungsbereich ausgebildet. Es ist auch akzeptabel, den Siliziumoxidfilm 22 am gesamten Substrat auszubilden und den Siliziumoxidfilm in dem Abschnitt, in dem sich der periphere Schaltungsausbildungsbereich befindet, anschließend wegzuätzen.
  • Dann wird gemäß 47 durch eine Gate-Oxidation im peripheren Schaltungsausbildungsbereich ein Gate-Oxidfilm 23 ausgebildet.
  • Wie es in 48 gezeigt ist, wird folglich ein polykristalliner Siliziumdünnfilm, der ein Material zur Ausbildung eines beweglichen Bauteils und ein Material zur Ausbildung einer Gate-Elektrode ist, durch ein Niederdruck-CVD-Verfahren abgeschieden, und Phosphor (P) wird in das polykristalline Silizium des Sensorausbildungsbereichs ionenimplantiert. Dabei wird eine vorgegebene Konzentrationsverteilung in Filmdickenrichtung gemäß 56 dadurch erzielt, daß eine Beschleunigungsspannung (eine Beschleunigungsenergie) verändert wird.
  • Anschließend unterliegt der polykristalline Siliziumdünnfilm einem Photolithographieverfahren und wird durch Trockenätzen oder dergleichen derart mit einem Muster versehen, daß er zu einem polykristallinen Dünnfilm 24 für die Verwendung zur Ausbildung des beweglichen Bauteils des Sensors und einem polykristallinen Siliziumdünnfilm 25 für die Verwendung zur Ausbildung einer Gate-Elektrode des Transistors wird. Das bedeutet also, daß der polykristalline Siliziumdünnfilm 24 für die Verwendung zur Ausbildung des beweglichen Bauteils am Siliziumoxidfilm 22 angeordnet wird. Der polykristalline Siliziumdünnfilm 24 für die Verwendung zur Ausbildung des beweglichen Bauteils und der polykristalline Siliziumdünnfilm 25 für die Verwendung zur Ausbildung der Gate-Elektrode können auch separat ausgebildet werden.
  • Wie es in 49 gezeigt ist, werden dann zur Ausbildung der festen Elektroden des Sensors, nach dem Auftragen eines Photolacks 28, durch ein Photolithographieverfahren die Öffnungen 26 und 27 am Siliziumoxidfilm 22 an beiden Enden des polykristallinen Siliziumdünnfilms 24, der der Verwendung zur Ausbildung eines beweglichen Bauteils dient, ausgebildet. Desweiteren werden zur Ausbildung eines Source-/Drain-Bereichs des Transistors durch ein Photolithographieverfahren die Öffnungen 29 und 30 am Photolack 28 in Verbindung mit dem polykristallinen Siliziumdünnfilm 25, der der Verwendung zur Ausbildung der Gate-Elektrode dient, ausgebildet.
  • Dann werden durch Ionenimplantation oder dergleichen über die Öffnungen 26 und 27 des Siliziumoxidfilms 22 und die Öffnungen 29 und 30 des Photolacks 28, bezüglich des polykristallinen Siliziumdünnfilms 24, der der Verwendung zur Ausbildung des beweglichen Bauteils dient, und bezüglich des polykristallinen Siliziumdünnfilms 25, der der Verwendung zur Ausbildung der Gate-Elektrode dient, Verunreinigungen selbstausrichtend eingeführt, gemäß 50, wodurch die festen Elektroden 31 und 32, die aus einem n-Typ-Verunreinigungsdiffusionsbereich aufgebaut sind, und die Source-/Drain-Bereiche 33 und 34 des Transistors ausgebildet werden.
  • Dann wird gemäß 51 ein Zwischenschichtisolierfilm 35 (ein Siliziumoxidfilm) abgeschieden, der für eine elektrische Isolierung des polykristallinen Siliziumdünnfilms 24, der der Verwendung zur Ausbildung des beweglichen Bauteils dient, und der Aluminiumverdrahtungen und des polykristallinen Siliziumdünnfilms 25, der der Verwendung zur Ausbildung der Gate-Elektrode dient, und der Aluminiumverdrahtungen angeordnet wird. Im Anschluß daran werden, wie es in 52 gezeigt ist, durch ein Photolithographieverfahren die Kontaktlöcher 36, 37, 38 und 39 für einen elektrischen Anschluß an die Diffusionsbereiche 18, 19, 20 und 21, die der Verdrahtung dienen, und die Aluminiumverdrahtungen im Zwischenschichtisolierfilm 35 ausgebildet.
  • Desweiteren wird, so wie es in 53 dargestellt ist, Aluminium, das ein Elektrodenmaterial ist, abgeschieden, und durch ein Photolithographieverfahren werden Aluminiumverdrahtungen 40, 41, 42, 43 und dergleichen ausgebildet. Gemäß 54 wird dementsprechend ein Teil des Zwischenschichtisolierfilms (des Siliziumoxidfilms) 35 und des Siliziumoxidfilms 22 unter dem polykristallinen Siliziumdünnfilm 24, der zur Ausbildung des beweglichen Bauteils dient, unter Anwendung eines auf Fluorwasserstoffsäure basierenden Ätzmittels geätzt. Infolgedessen wird das bewegliche Bauteil 4 der Trägerstruktur mit einem Luftspalt über dem Siliziumsubstrat 17 angeordnet.
  • Auf diese Weise wird ein Herstellverfahren für einen MIS-Transistor-Halbleiterbeschleunigungssensor beendet.
  • Die Biegung des beweglichen Bauteils 4 wird dadurch unterdrückt, daß in einem Verfahren zur Herstellung z. B. eines derartigen Sensors eine vorgegebene Verunreinigungskonzentrationsverteilung in Filmdickenrichtung beim Implantie ren von Verunreinigungen in den polykristallinen Siliziumdünnfilm 24, der zur Ausbildung eines beweglichen Bauteils dient, ausgenutzt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 55 bis 58 erfolgt nachstehend die Beschreibung des Effekts zur Unterdrückung der Biegung eines beweglichen Bauteils 4.
  • Wie es in 55 gezeigt ist, entsteht im allgemeinen beim Abscheiden des polykristallinen Siliziumdünnfilms der Dicke h am Siliziumoxidfilm 22 (der Opferschicht) ein Phänomen, wobei die innere Spannung in Filmdickenrichtung ungleichmäßig wird.
  • Wie bei der ersten Ausführungsform diskutiert, ergibt sich, wenn die Filmdickenrichtung mit Z Achse und die innere Spannung in Filmdickenrichtung mit σZ bezeichnet wird, das an der neutralen Achse erzeugte Biegemoment M1 folgendermaßen.
  • Figure 00470001
  • Desweiteren hat die Trägerverformung aufgrund dieses Biegemoments M1 einen bestimmten Krümmungsradius; der Krümmungsradius R1 wird dabei folgendermaßen bestimmt.
  • Figure 00470002
  • E ist das Elastizitätsmodul für den polykristallinen Siliziumdünnfilm (das bewegliche Bauteil), und IZ ist das Flächenmoment.
  • Auf diese Weise wird für den Fall, daß die Spannung in Filmdickenrichtung nicht gleichmäßig verteilt ist, der Dünnfilmstrukturkörper (der Träger) aus der ursprünglich gestalteten Größe verformt.
  • Damit sich diesbezüglich die Gestalt der ursprünglich gestalteten Größe annähert, unterdrückt die vorliegende Ausführungsform eine Verformung durch Steuerung einer Verunreinigungskonzentrationsverteilung in Filmdickenrichtung.
  • Es ist bekannt, daß sich die im Dünnfilm bleibende Spannung im allgemeinen durch das Filmabscheidungsverfahren (das Abscheidungssystem), die Filmabscheidungsbedingungen, die Wärmebehandlungstemperatur, die Wärmebehandlungszeit, die Verunreinigungskonzentration usw. verändert.
  • Beispielsweise ist bekannt, daß sich die bleibende Spannung eines polykristallinen Siliziumdünnfilms durch eine Verunreinigungskonzentration gemäß 57 ändert (nach Orpana et. al., "Control of residual stress of polysilicon thin films by heavy doping in surface micromachining", 1991 IEEE, Seiten 957–960). In dieser Referenz wird von einem horizontalen Niederdruck-CVD-Ofen mit den Filmabscheidungszuständen von 570°C Abscheidungstemperatur, 500 mTorr Druck, 1050°C Wärmebehandlungstemperatur und 60 Min. Wärmebehandlungsdauer und Phosphor (P) und Arsen (As) als Verunreinigungen Gebrauch gemacht. Diese Referenz berichtet von dem Ergebnis, daß bei der Einführung von P, As und dergleichen in einen polykristallinen Siliziumdünnfilm die bleibende Spannung (die bleibende Spannung wird als das Produkt der Verformung bzw. Spannung und des Elastizitätsmoduls für den Film ausgedrückt) sich mit der Größe der Ionenimplantation von einer Zugspannung in eine Druckspannung ändert.
  • Auf diese Weise erfolgt unter Ausnutzung der Abhängigkeit der bleibenden Spannung von der Verunreinigungskonzentration die Reduzierung des Biegungsbetrags des polykristallinen Siliziumdünnfilms.
  • In 58 zeigt die von der durchgezogenen Linie gezeigte σz1 ein Beispiel einer Spannungsverteilung eines polykristallinen Siliziumdünnfilms. Wenn durch den polykristallinen Siliziumdünnfilm dieser 58 ein Halbleiterbeschleunigungssensor ausgebildet wird, dann wird der Träger vom Substrat weggebogen. In Anbetracht dessen wird bezüglich des polykristallinen Siliziumdünnfilms, der eine Spannungsverteilung σz1 hat, eine Ionenimplantation durchgeführt, die zu einer Verunreinigungskonzentrationsverteilung in Filmdickenrichtung führt, wie es in 56 gezeigt ist. Wenn auf diese Weise eine vorgegebene Verunreinigungskonzentrationsverteilung in Filmdickenrichtung ausgebildet wird, dann wird die Spannungsverteilung σz2, die durch die einfach gestrichelte Linie in 58 gezeigt ist, erzeugt (d.h. eine Spannung wird aufgrund einer Verunreinigungskonzentrationsverteilung erzeugt. Infolgedessen nimmt die Spannung, die in 58 mit einer doppelt gestrichelten Linie dargestellt ist, die Verteilung σz3 ein, die durch Aufbringen einer geeigneten Verunreinigungskonzentrationsverteilung in Filmdickenrichtung des polykristallinen Siliziumdünnfilms auf diese Weise zu einer gleichmäßigen Größe wurde. D.h., daß sich die Spannungen in Filmdickenrichtung jeweils aufheben (σz3 = σz1 + σz2), sich das an der neutralen Achse erzeugte Moment 0 annähert und die Biegung kleiner wird.
  • Dabei muß die Spannungsverteilung im Anschluß an die Ionenimplantation nicht notwendigerweise derart sein, daß die Spannung in Filmdickenrichtung gleichmäßig wird, wie es bei σz3 von 58 der Fall ist; beispielsweise ist es ausreichend, daß sie bezüglich Z = 0 (der neutralen Achse) vertikal symmetrisch ist, und, kurz gesagt, es ist ausrei chend, daß die Spannung in Filmdickenrichtung derart verteilt ist, daß sich der in Gleichung (6) berechnete Wert 0 annähert.
  • Auf diese Weise wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Siliziumoxidfilm 22 als eine Opferschicht am Siliziumsubstrat ausgebildet, der polykristalline Siliziumdünnfilm 24 als ein Dünnfilm für die Ausbildung des beweglichen Bauteils wird darüber ausgebildet, und im Anschluß daran wird Phosphor (P) als eine Substanz zum Ausgleich der inneren Spannung ionenimplantiert, so daß in Filmdickenrichtung eine vorgegebene Konzentrationsverteilung hervorgerufen wird, wodurch die Biegung des beweglichen Bauteils 4 unterdrückt wird. D.h. also, daß durch Einrichten einer vorgegebenen Konzentrationsverteilung an Phosphor (P) in Filmdickenrichtung des Dünnfilms das Biegemoment aufgrund der in Filmdickenrichtung des Dünnfilms verteilten inneren Spannung kleiner wird, und somit die Biegung unterdrückt wird. Zusätzlich würde eine Langzeit-, Hochtemperatur-Wärmebehandlung (beispielsweise 24 Std. bei 1150°C) die Biegung unterdrücken, aber eine derartige Behandlung bewirkt, daß Transistoren und dergleichen, die eine periphere Schaltung aufbauen, beschädigt werden. Jedoch kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Biegung ohne Durchführung einer Langzeit-, Hochtemperatur-Wärmebehandlung verhindert werden (und ohne dabei Transistoren in der peripheren Schaltung zu beschädigen).
  • Als eine Musteranwendung der vorliegenden Ausführungsform war die gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingeführte Substanz zum Ausgleich der inneren Spannung P(Phosphor), aber anstelle von Phosphor (P) können andere Verunreinigung, wie z.B. B (Bor), As (Arsen) oder dergleichen, oder ein Inertatom, oder ein Atom, das einen Dünnfilm aufbaut, oder dergleichen verwendet werden.
  • Weiterhin wurde gemäß der vorstehenden Ausführungsform. eine bestimmte Verunreinigungskonzentrationsverteilung in Filmdickenrichtung durch das Erzeugen einer zu verändernden Beschleunigungsspannung während des Ionenimplantierens erzielt, aber als ein anderes Verfahren, ist es akzeptabel, eine bestimmte Konzentrationsverteilung in Filmdickenrichtung dadurch zu erzielen, daß die implantierte Substanz während des Ionenimplantierens verändert wird. Für den. Fall, daß B (Bor) implantiert wird, ist es nämlich akzeptabel, BF3 als eine Ionenquelle zu verwenden, BF3, BF2, BF und B mit einem Massenanalysator selektiv zu trennen, zwischen BF3, BF2, BF und B zu schalten, und den Wafer in einem Zustand zu implantieren, in dem eine einheitliche Beschleunigungsspannung erzeugt wird. Die Ionenimplantationstiefe unterscheidet sich für die vielen separaten Substanzen (BF3, BF2, BF und B) und die Konzentrationsverteilung in Filmdickentiefe kann gesteuert werden.
  • Als nächstes folgt die Beschreibung einer siebten Ausführungsform hauptsächlich an den Punkten, die sich von der sechsten Ausführungsform unterscheiden.
  • 59 zeigt eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß dieser Ausführungsform, 60 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von 59, 61 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie D-D von 59 und 62 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie E-E von 59.
  • Gemäß der in 42 gezeigten sechsten Ausführungsform hat ein einzelner Träger eine Funktion als ein elastischer Körper, eine Funktion als ein Gewicht, und eine Funktion als eine Elektrode; gemäß der in 59 gezeigten siebten Ausführungsform wird aber ein bewegliches Bauteil 48 aus einem polykristallinen Siliziumdünnfilm mit einer einzelnen doppelt getragene Trägerstruktur 45 ausgebildet, die eine Funktion als ein elastischer Körper und als ein Gewicht und zwei Elektrodenabschnitte 46 und 47 hat, die eine Funktion als ein Gewicht und als eine Elektrode haben.
  • Die festen Elektroden 50 und 51, sowie 52 und 53, die aus einem n-Typ-Verunreinigungsdiffusionsbereich bestehen, sind an einem p-Typ-Siliziumsubstrat 49 unter den Elektrodenabschnitten 46 und 47 in Ausrichtung mit beiden Seiten der Elektrodenabschnitte 46 und 47 des beweglichen Bauteils 48 ausgebildet. Die jeweiligen festen Elektroden 50, 51, 52 und 53 stehen mit Diffusionsbereichen 54, 55, 56 und 57 für die Verwendung zur Verdrahtung in Verbindung, und sind über Kontaktlöcher 58, 59, 60 und 61 an die Aluminiumverdrahtungen 62, 63, 64 und 65 angeschlossen. Das bewegliche Bauteil 48 ist über ein Kontaktloch 66 an einen Aluminiumleiter 67 angeschlossen.
  • Ein Ätzbereich 68 zeigt einen Bereich an, in dem ein Abschnitt eines Isolierfilms (nicht dargestellt) als eine Opferschicht geätzt wird; durch Durchführung der Ätzung der Opferschicht ist das bewegliche Bauteil 48 (der polykristalline Siliziumdünnfilm) an zwei Stellen an die festen Enden 69 und 70 befestigt, und die Elektrodenabschnitte 46 und 47 nehmen eine bewegliche Struktur an.
  • 60 zeigt, daß die festen Elektroden 50, 51, 52 und 53 an beiden Seiten der Zeichnung länger ausgebildet sind als die Elektrodenabschnitte 46 und 47. 61 und 62 zeigen folgendes: zwischen den Elektrodenabschnitten 46 und 47 und dem Substrat 49 wird eine Spannung angelegt, sowie zwischen den festen Elektroden 50 und 51 und zwischen den festen Elektroden 52 und 53; zwischen den festen Elektroden 50 und 51 und zwischen den festen Elektroden 52 und 53 werden Inversionsschichten 71 und 72 ausgebildet; und zwischen den festen Elektroden 50 und 51 und zwischen den festen Elektroden 52 und 53 fließt jeweils eielektrischer Strom.
  • Unter Bezugnahme auf 60, 61 und 62 erfolgt nachstehend die Beschreibung eines Beschleunigungssensors, der zu einer zweidimensionalen Erfassung fähig ist.
  • Für den Fall, daß dieser Beschleunigungssensor einer Beschleunigung unterliegt und die Elektrodenabschnitte 46 und 47 (das bewegliche Bauteil) in die in 60 gezeigte X Richtung versetzt werden (wird) (d. h. in eine Richtung parallel zur Oberfläche des Substrats 49), sinkt der zwischen den festen Elektroden 50 und 51 fließende Strom durch eine Änderung im Oberflächeninhalt (der Gate-Breite in der Transistorsprache) des Inversionsschichtausbildungsbereichs zwischen den beiden festen Elektroden, wogegen sich der zwischen den festen Elektroden 52 und 53 fließende Strom erhöht. Für den Fall, daß dieser Beschleunigungssensor einer Beschleunigung unterliegt und die Elektrodenabschnitte 46 und 47 in die in 61 und 62 gezeigte Z Richtung (d. h. in eine Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats 49) versetzt werden, sinken die vorhergehenden Ströme gleichzeitig ab, da die Trägerkonzentration der Inversionsschichten 71 und 72 verringert wird.
  • Auf diese Weise kann dieser Beschleunigungssensor über zwei Strombeträge eine Beschleunigung zweier Dimensionen erfassen. Das heißt also, daß die Struktur derart ist, daß ein Paar von Kombinationen einer beweglichen Elektrode und zwei festen Elektroden vorgesehen ist, und daß sich ein Inversionsschichtausbildungsbereich, das heißt eine Gate-Breite, aufgrund eines Versatzes in eine Richtung parallel zur Substratoberfläche einerseits erhöht und andererseits verringert. Dementsprechend wird es möglich, eine Beschleunigung in Richtungen, die parallel bzw. senkrecht zur Substratoberfläche sind, aus einem Ansteigen oder Absinken der beiden Strombeträge zu erfassen. Das heißt also, daß für den Fall, daß die beiden Strombeträge sich gleichphasig ändern, die Träger in eine Richtung senkrecht zur Substra toberfläche versetzt werden, und für den Fall, daß sich die beiden Strombeträge gegenphasig verändern, die Träger in eine Richtung parallel zur Substratoberfläche versetzt werden, und daß die Beschleunigung erfaßt werden kann.
  • Bei einem derartigen Sensor wird die Verunreinigungskonzentrationsverteilung in Filmdickenrichtung so ausgebildet, daß sich die Spannungsverteilung in Filmdickenrichtung bezüglich des beweglichen Bauteils 48 (des polykristallinen Siliziumfilms) aufhebt. Aufgrund dessen wird, obwohl die Elektrodenabschnitte 46 und 47 am beweglichen Bauteil 48 eine Auslegeträgerstruktur annehmen, wobei der Träger 45 als ein festes Ende verwendet wird, das Biegemoment kleiner, und eine Biegung der Elektrodenabschnitte 46 und 47 kann unterdrückt werden.
  • Nachstehend erfolgt die Beschreibung einer achten Ausführungsform hauptsächlich an den Punkten, die sich von der sechsten Ausführungsform unterscheiden.
  • Diese Ausführungsform ist eine besondere Ausführungsform eines Halbleitergiergeschwindigkeitssensors. 63 zeigt eine Draufsicht eines Halbleitergiergeschwindigkeitssensors, 64 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie F-F von 63, 65 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie G-G von 63 und 66 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie H-H von 63.
  • An einem Siliziumsubstrat 73 werden an vier Stellen die Verankerungsabsschnitte 74, 75, 76 und 77 ausgebildet. Ein Gewicht 82 wird durch die Träger 78, 79, 80 und 81 getragen, wobei jeweils ein Ende davon von diesen Verankerungsabschnitten 74, 75, 76 und 77 getragen wird. Von diesem Gewicht 82 stehen die beweglichen Elektroden 83 und 84 vor, und diese beweglichen Elektroden 83 und 84 fungieren als Transistor-Gates. Ferner stehen die sich parallel erstreckenden Schwingungselektroden 85, 86, 87 und 88 mit beider seits dazwischenliegenden vorgegebenen Spalte von diesem Gewichtsabschnitt 82 vor.
  • Das Gewicht 82, die beweglichen Elektroden 83 und 84 und die Schwingungselektroden 85, 86, 87 und 88 in 63 sollen in eine Richtung parallel zur Substratoberfläche (d. h. in die V Richtung in 63) und in eine Richtung senkrecht zur Substratoberfläche versetzbar sein. Desweiteren sind die Verankerungsabschnitte 74 bis 77 die Träger 78 bis 81, das Gewicht 82, die beweglichen Elektroden 83 und 84 und die Schwingungselektroden 85 bis 88 einstückig ausgebildet, wodurch ein bewegliches Bauteil 89 aufgebaut wird. Dieses bewegliche Bauteil 89 besteht aus einem polykristallinen Siliziumdünnfilm.
  • Wie es in 65 gezeigt ist, ist über dem Siliziumsubstrat 73 ein Isolierfilm 90 ausgebildet, und die Träger 78, 79, 80 und 81 und das Gewicht 82 sind über diesem Isolierfilm 90 aufgehängt bzw. schweben über diesem.
  • Wie es in 64 gezeigt ist, sind die aus einer Verunreinigungsdiffusionsschicht bestehenden festen Elektroden 91 (der Source-/Drain-Bereich) am Siliziumsubstrat 73 unter der beweglichen Elektrode 84 derart ausgebildet, daß sie sich nach beiden Seiten der beweglichen Elektrode 84 ausrichten. Ähnlicherweise sind die aus einem Verunreinigungsdiffusionsbereich bestehenden festen Elektroden 92 (der Source-/Drain-Bereich) am Siliziumsubstrat 73 unter der beweglichen Elektrode 83 derart ausgebildet, daß sie sich nach beiden Seiten der beweglichen Elektrode 83 ausrichten. Desweiteren ist, wie es in 64 gezeigt ist, eine Inversionsschicht 93, die durch das Anlegen einer Spannung zwischen dem Siliziumsubstrat 73 und der beweglichen Elektrode 84 erzeugt wird, zwischen den festen Elektroden 91 am Siliziumsubstrat 73 ausgebildet. Auf ähnliche Weise wird zwischen den festen Elektroden 92 am Siliziumsubstrat 73 eine Inversionsschicht ausgebildet, wenn zwischen dem Silizium substrat 73 und der beweglichen Elektrode 83 eine Spannung angelegt wird.
  • Die festen Elektroden 94, 95, 96 und 97 für eine Erregung sind an der oberen Oberfläche des Siliziumsubstrats 73 in einem durch einen vorbestimmten Spalt bezüglich der jeweiligen Schwingungselektroden 85, 86, 87 und 88 separaten Zustand gegenüberliegend angeordnet. Folglich werden, wenn zwischen den Elektroden 85 und 94, den Elektroden 86 und 95, den Elektroden 87 und 96 und den Elektroden 88 und 97 eine Spannung angelegt und eine gegenseitig anziehende elektrostatische Kraft aufgebracht wird, das Gewicht 82 und die beweglichen Elektroden 83 und 84 in eine Richtung parallel zum Substrat 73 (die V Richtung in 63) in Schwingungen versetzt. Wenn in diesem Schwingungszustand eine Giergeschwindigkeit ω ausgeübt wird, dann wird eine Coriolis-Kraft ausgeübt, und das Gewicht 82 und die beweglichen Elektroden 83 und 84 werden in eine Richtung senkrecht zum Substrat versetzt. Diese Veränderung wird als eine Veränderung in den Drain-Strömen zwischen den festen Elektroden 91 und zwischen den festen Elektroden 92 erfaßt, die den beweglichen Elektroden 83 und 84 entsprechend vorgesehen sind.
  • Bei einem derartigen Sensor wird eine vorbestimmte Verunreinigungskonzentrationsverteilung in Filmdickenrichtung derart ausgebildet, daß sich die Spannung in Filmdickenrichtung bezüglich des beweglichen Bauteils 89 (des polykristallinen Siliziumdünnfilms) aufhebt. Dadurch werden die beweglichen Elektroden 83 und 84 und die Schwingungselektroden 85, 86, 87 und 88, die Auslegerträgerstrukturen annehmen, wobei sie das Gewicht 82 als ein festes Ende verwenden, derart aufgebaut, daß das Biegemoment kleiner wird, wodurch eine Biegung der beweglichen Elektroden 83 und 84 und der Schwingungselektroden 85, 86 , 87 und 88 unterdrückt werden kann. Infolgedessen können die Schwingungselektroden 85, 86, 87 und 88 mit einer hohen Genauigkeit bezüglich der festen Elektroden 94, 95, 96 und 97, die der Erregung, dienen, gegenüberliegend angeordnet werden. Ferner können, da auch eine Biegung des Gewichts 82 unterdrückt wird, die beweglichen Elektroden 83 und 84 und die Schwingungselektroden 85, 86, 87 und 88, die von diesem Gewicht 82 vorstehen, ebenfalls mit einer hohen Genauigkeit angeordnet werden.
  • Desweiteren ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich auf die oben beschriebenen sechsten bis achten Ausführungsformen beschränkt; die vorstehenden sechsten und siebten Ausführungsformen sind beispielsweise besondere Ausführungsformen eines MIS-Transistor-Halbleiterbeschleunigungssensors, wobei aber eine besondere Ausführungsform in einem in 33 gezeigten Differentialkapazitäts-Halbleiterbeschleunigungssensor auch akzeptabel ist. In diesem Fall wird die Biegung eines aus einem polykristallinen Siliziumdünnfilm bestehenden beweglichen Bauteils 116 unterdrückt. Dementsprechend kann eine Biegung eines beweglichen Elektrodenabschnitts 124 auch unterdrückt werden, der bewegliche Elektrodenabschnitt 124 und eine feste Elektrode 125 können mit einer hohen Genauigkeit gegenüberliegend angeordnet werden. Des weiteren kann auch die Biegung eines Gewichtsabschnitts 123 unterdrückt werden, der von dem Gewichtsabschnitt 123 vorstehende bewegliche Elektrodenabschnitt 124 kann ebenfalls mit einer hohen Genauigkeit an einer bestimmten Position angeordnet werden, und der bewegliche Elektrodenabschnitt 124 und die feste Elektrode 125 können aufgrunddessen mit einer hohen Genauigkeit gegenüberliegend angeordnet werden.
  • Zusätzlich ist es auch akzeptabel, anstelle von polykristallinem Silizium für das Material des beweglichen Bauteils amorphes Silizium, Aluminium, Wolfram oder dergleichen zu verwenden. Im besonderen wird die auf ein IC-Verfahren abgestimmte Herstellung für den Fall einfach, daß ein polykristalliner Siliziumdünnfilm oder ein amorpher Si liziumdünnfilm verwendet wird. Zudem kann auch ein anderes Abscheidungsverfahren, wie zum Beispiel ein plasmaverstärktes CVD-Verfahren oder dergleichen, ein Aufdampfverfahren oder ein Spritverfahren anstelle des Niederdruck-CVD-Verfahrens als das Filmausbildungsverfahren des beweglichen Bauteils angewendet werden.
  • Desweiteren ist es akzeptabel, wenn die Opferschicht anstelle eines Siliziumoxidfilms ein Nitridfilm ist, wie zum Beispiel ein Siliziumnitridfilm oder dergleichen oder PSG, oder BSG, oder BPSG.
  • Ferner wurde gemäß den oben beschriebenen sechsten bis achten Ausführungsformen der Siliziumoxidfilm (die Opferschicht) am Siliziumsubstrat ausgebildet, der Dünnfilm zur Ausbildung des beweglichen Bauteils (der polykristalline Siliziumdünnfilm) darüber ausgebildet, und im Anschluß daran die Substanz zum Ausgleich der inneren Spannung (Phosphor oder dergleichen) eingeführt, um eine Biegung des beweglichen Bauteils zu unterdrücken. Jedoch besteht auch die Möglichkeit, die Substanz zum Ausgleich der inneren Spannung während der Ausbildung des Dünnfilms, der zur Ausbildung des beweglichen Bauteils dient, (des polykristallinen Siliziumdünnfilms) einzuführen, um in Filmdickenrichtung eine vorbestimmte Konzentrationsverteilung zu erhalten, um so eine Biegung des beweglichen Bauteils zu unterdrücken. Das heißt also, daß für den Fall, daß ein Ionenimplantationsverfahren verwendet wird, der Dünnfilm, der zur Ausbildung des beweglichen Bauteils dient, (der polykristalline Siliziumdünnfilm) teilweise ausgebildet wird, danach eine Ionenimplantation durchgeführt wird, desweiteren der Dünnfilm, der zur Ausbildung des beweglichen Bauteils dient, (der polykristalline Siliziumdünnfilm) darüber weiter ausgebildet wird, und die Ionenimplantation durchgeführt wird, und durch eine Wiederholung davon ein bewegliches Bauteil mit einer bestimmten Filmdicke erhalten wird. Alternativ dazu erfolgt die Filmabscheidung während der Re gelung bzw. Steuerung der Verunreinigungskonzentration (der Gasmenge), die während der Abscheidung des zur Ausbildung des beweglichen Bauteils dienenden Dünnfilms (des polykristallinen Siliziumdünnfilms) zugegeben wird; beispielsweise soll die Gasströmungsgeschwindigkeit von zum Beispiel Phosphin (PH3) während der Aufbringung des polykristallinen Siliziums verändert werden.
  • Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine erfindungsgemäße spezifische neunte Ausführungsform.
  • 67 zeigt eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß dieser Ausführungsform: 68 zeigt desweiteren eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 67, und 69 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 67.
  • Ein Siliziumnitridfilm 2 als ein Gate-Isolierfilm wird über der gesamten Oberfläche eines p-Typ-Siliziumsubstrats 1 als ein Halbleitersubstrat ausgebildet. Dieser Siliziumnitridfilm 2 dient zur Abschwächung eines Leck- bzw. Reststroms der Substratoberfläche, sowie der Verhinderung einer Verschlechterung der Transistoreigenschaften mit dem Alter.
  • Am Siliziumsubstrat 1 (am Siliziumnitridfilm 2) sind Verankerungsabschnitte 4 und 5 angeordnet. Diese Verankerungsabschnitte 4 und 5 weisen einen Siliziumoxidfilm mit einer bestimmten Dicke auf. Die Verankerungsabschnitte 4 und 5 bilden eine Bandgestalt und erstrecken sich linear und zueinander parallel. An den Verankerungsabschnitten (den Siliziumoxidfilmen) 4 und 5 befinden sich Verankerungsabschnitte 7 und 8 mit einem polykristallinen Siliziumdünnfilm, und die Verankerungsabschnitte 7 und 8 haben Abmessungen, die den Verankerungsabschnitten 4 und 5 identisch sind. Ein bewegliches Bauteil 6 der Trägerstruktur erstreckt sich von diesen Verankerungsabschnitten 7 und 8. Das bewegliche Bauteil 6 weist ebenfalls einen polykri stallinen Siliziumdünnfilm auf, ähnlich wie die Verankerungsabschnitte 7 und 8. Das bewegliche Bauteil 6 und die Verankerungsabschnitte 7 und 8 werden durch Abscheidung zweier polykristalliner Siliziumdünnfilme 6a und 6b aufgebaut, die unterschiedliche innere Spannungszustände haben. Das heißt also, daß eine zweischichtige Struktur aufgebaut wird, wobei der polykristalline Siliziumdünnfilm 6a am polykristallinen Siliziumdünnfilm 6b angeordnet wird, und die inneren Spannungszustände sich dadurch unterscheiden sollen, daß sich die Filmabscheidungstemperatur bei einem Niederdruck-CVD-Verfahren bei der Ausbildung der jeweiligen polykristallinen Siliziumdünnfilme 6a und 6b unterscheiden sollen. Durch den Aufbau des beweglichen Bauteils 6 mit dieser zweischichtigen Struktur mit verschiedenen inneren Spannungszuständen wird das bewegliche Bauteil 6 dazu gebracht, daß es sich über dem Siliziumsubstat 1 ohne eine Biegung geradlinig erstreckt. Dies wird nachstehend genauer beschrieben.
  • Das bewegliche Bauteil 6 weist die Träger 9, 10, 11 und 12, einen Gewichtsabschnitt 13 und bewegliche Elektrodenabschnitte 14 und 15 als Gate-Elektrodenabschnitte auf. Die Trägerabschnitte 9, 10, 11 und 12 erstrecken sich von den Verankerungsabschnitten 7 und 8. Der Gewichtsabschnitt 13 von quadratischer Gestalt wird durch diese Träger 9, 10, 11 und 12 getragen. Die beweglichen Elektrodenabschnitte 14 und 15 von länglicher Gestalt stehen von dem Gewichtsabschnitt 13 in zueinander entgegengesetzten Richtungen vor. Das bewegliche Bauteil 6 befindet sich mit einem bestimmten dazwischenliegenden Spalt über dem Siliziumsubstrat 1 (dem Siliziumnitridfilm 2), so daß es in eine Richtung senkrecht zur Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 und in eine Richtung parallel zur Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 versetzbar ist.
  • Gemäß 69 sind am Siliziumsubstrat 1 unter dem beweglichen Elektrodenabschnitt 15 des beweglichen Bauteils 6 die festen Elektroden 16 und 17 als Source- und Drain-Bereiche ausgebildet. Die festen Elektroden 16 und 17 bestehen aus einem n-Typ-Verunreinigungsdiffusionsbereich und sind bezüglich des beweglichen Elektrodenabschnitts 15 nach dessen beiden Seiten ausgerichtet. Ähnlicherweise sind gemäß 67 am Siliziumsubstrat 1 unter dem beweglichen Elektrodenabschnitt 14 des beweglichen Bauteils 6 die festen Elektroden 18 und 19 als Source/Drain ausgebildet, die aus einem n-Typ-Verunreinigungsdiffusionsbereich bestehen und bezüglich des beweglichen Elektrodenabschnitts 14 nach dessen beiden Seiten ausgerichtet sind. Wie es in 69 gezeigt ist, ist zwischen den festen Elektroden 16 und 17 am Siliziumsubstrat 1 ein Kanalbereich 20 ausgebildet, der durch das Anlegen einer Spannung zwischen dem Siliziumsubstrat 1 und dem beweglichen Elektrodenabschnitt 15 erzeugt wird. Folglich fließt durch den Kanalbereich 20 durch Anlegen einer Spannung zwischen den festen Elektroden 16 und 17 ein Drain-Strom. Ähnlicherweise wird ein Kanalbereich (nicht abgebildet) zwischen den festen Elektroden 18 und 19 am Siliziumsubstrat 1 ausgebildet, wenn zwischen dem Siliziumsubstrat 1 und dem beweglichen Elektrodenabschnitt 14 eine Spannung angelegt wird. Folglich fließt durch das Anlegen einer Spannung zwischen den festen Elektroden 18 und 19 ein Drain-Strom durch diesen Kanalbereich.
  • Wie es in 67 gezeigt ist, ist das bewegliche Bauteil 6 über den Verankerungsabschnitt 7 an einen Aluminiumleiter 23 angeschlossen.
  • Desweiteren ist, wie es in 67 gezeigt ist, eine darunterliegende Elektrode 24, die aus einem n-Typ-Verunreinigungsdiffusionsbereich besteht, an der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 in einem Bereich außerhalb der festen Elektrode 16, 17, 18 und 19 in einem dem beweglichen Bauteil 6 gegenüberliegenden Abschnitt ausgebildet. Diese darunterliegende Elektrode 24 wird bezüglich des Potentials des beweglichen Bauteils 6 auf dem gleichen Potential bzw.
  • äquipotential gehalten, und unterdrückt eine zwischen dem Siliziumsubstrat 1 und dem beweglichen Bauteil 6 erzeugte elektrostatische Kraft. Dementsprechend wird eine Wirkung einer elektrostatischen Anziehung auf das bewegliche Bauteil 6 eingeschränkt.
  • Eine periphere Spaltung (nicht dargestellt) ist in der Peripherie des Anordnungsbereichs des beweglichen Bauteils 6 am Siliziumsubstrat 1 ausgebildet. Dementsprechend sind die periphere Schaltung und der Aluminiumleiter 23 verbunden, gleichzeitig sind die periphere Schaltung und die festen Elektroden 16, 17, 18 und 19 elektrisch verbunden, sowie die periphere Schaltung und die darunterliegende Elektrode 24.
  • Als nächstes erfolgt die Beschreibung des Betriebs dieses Halbleiterbeschleunigungssensors.
  • Wenn zwischen dem beweglichen Bauteil 6 und dem Siliziumsubstrat 1, und zwischen den festen Elektroden 16 und 17 (18 und 19) eine Spannung angelegt wird, dann wird der Kanalbereich 20 ausgebildet, und zwischen den festen Elektroden 16 und 17 (18 und 19) fließt ein Strom. Falls dabei dieser Beschleunigungssensor einer Beschleunigung unterliegt und die beweglichen Elektrodenabschnitte 14 und 15 (das bewegliche Bauteil 6) in die in 67 gezeigte X+ Richtung (in eine Richtung parallel zur Oberfläche des Siliziumsubstrats 1) versetzt werden (wird), sinkt der zwischen den festen Elektroden 16 und 17 fließende Strom ab, und der zwischen den festen Elektroden 18 und 19 fließende Strom steigt an, aufgrund einer Veränderung im Oberflächeninhalt (der Kanalbreite in der Transistorsprache) des Kanalbereichs zwischen den festen Elektroden. Ferner steigt für den Fall, daß die beweglichen Elektrodenabschnitte 14 und 15 (das bewegliche Bauteil 6) in die in 67 gezeigte X– Richtung (eine Richtung parallel zur Oberfläche des Siliziumsubstrats 1) versetzt werden (wird), der zwischen den festen Elektroden 16 und 17 fließende Strom an, und der zwischen den festen Elektroden 18 und 19 fließende Strom sinkt ab, aufgrund einer Änderung im Oberflächeninhalt (der Kanalbreite in der Transistorsprache) des Kanalbereichs zwischen den festen Elektroden. Für den Fall, daß dieser Beschleunigungssensor einer Beschleunigung unterliegt und die beweglichen Elektrodenabschnitte 14 und 15 in die Z Richtung versetzt werden, die in 69 gezeigt ist, (eine Richtung senkrecht zur Oberfläche des Siliziumsubstrats 1), wird die Trägerkonzentration des Kanalbereichs 20 aufgrund einer Änderung in der elektrischen Feldstärke verringert, wodurch die vorstehenden Ströme gleichzeitig verringert werden.
  • Auf diese Weise kann dieser Beschleunigungssensor über die Größe und Phase der Stromänderung eine Beschleunigung von zwei Dimensionen erfassen, wenn sich ein zwischen den festen Elektroden 16 und 17 und zwischen den festen Elektroden 18 und 19 fließender Strom aufgrund einer Veränderung in den gegenseitigen Positionen der beweglichen Elektrodenabschnitte 14 und 15 und der festen Elektroden 16, 17, 18 und 19 aufgrund der Beschleunigung verändert.
  • Als nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf 70 bis 82 die Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des auf diese Weise aufgebauten Halbleiterbeschleunigungssensors. Der Bereich zur Ausbildung des beweglichen Bauteils (der fühlende Bereich) ist dabei an der linken Seite der jeweiligen Zeichnung gezeigt, und ein Transistor, der einen Abschnitt einer peripheren Schaltung aufbaut, an der rechten Seite.
  • Wie es in 70 dargestellt ist, wird ein p-Typ-Siliziumsubstrat 25 vorbereitet, und n-Typ-Diffusionsbereiche 26, 27, 28 und 29, die Source-/Drain-Verdrahtungsbereiche des Sensors und des Transistors werden, werden durch ein Ionenimplantationsverfahren oder dergleichen über ein Pho tolithographieverfahren ausgebildet. Desweiteren erfolgt an der gesamten Oberfläche die Ausbildung eines Siliziumnitridfilms 30 als ein Gate-Isolierfilm. Dann wird gemäß 71 ein Siliziumoxidfilm 31, wovon ein Teil eine Opferschicht wird, in dem der Ausbildung der beweglichen Elektrode dienenden Bereich (im fühlenden Bereich) ausgebildet. Aktzeptabel ist es auch, den Siliziumoxidfilm 31 am gesamten Substrat auszubilden und danach den Siliziumoxidfilm eines Bereichs wegzuätzen, in dem sich der Transistorausbildungsbereich der peripheren Schaltung befindet.
  • Weiterhin wird, wie es in 72 gezeigt ist, durch Gate-Oxidation im Transistorausbildungsbereich der peripheren Schaltung ein Gate-Oxidfilm 32 ausgebildet.
  • Als nächstes erfolgt die Ausbildung eines polykristallinen Siliziumdünnfilms, der zu einem beweglichen Bauteil wird, unter Verwendung eines Niederdruck-CVD-Verfahrens oder dergleichen. Dieser Schritt wird im Detail beschrieben.
  • Gemäß 73 wird Silan (SiH4) in einen Niederdruck-CVD-Ofen eingeführt, während die Temperatur darin auf 550°C bis 580°C gehalten wird, wodurch am Siliziumsubstrat 25 ein erster polykristalliner Siliziumdünnfilm 33 mit einer Zugspannung und einer Dicke von z. B. 0,5 μm ausgebildet wird. Anschließend wird gemäß 74 ein zweiter polykristalliner Siliziumdünnfilm 34 mit einer Druckspannung und einer Dicke von beispielsweise 1,5 μm am ersten polykristallinen Siliziumdünnfilm 33 ausgebildet, indem die Temperatur im Ofen auf 600°C bis 630°C eingestellt ist, wobei die Silanströmung beibehalten wird.
  • Gemäß 75 werden die abgeschiedenen polykristallinen Siliziumdünnfilme 33 und 34 durch Trockenätzen oder dergleichen über ein Photolithographieverfahren in die Gestalt des beweglichen Bauteils 6 und der Verankerungsab schnitte 7 und 8 gemustert. Auf diese Weise wird ein aus dem ersten und zweiten polykristallinen Siliziumdünnfilm 33 und 34 bestehender der Ausbildung eines beweglichen Bauteils dienender Film 37 (ein zweischichtiger Körper) ausgebildet.
  • Nach der Ausbildung des der Ausbildung des beweglichen Bauteils dienenden Films 37 auf diese Weise erfolgt die Abscheidung des polykristallen Siliziums und die Musterung, um durch Trockenätzen oder dergleichen über ein Photolithographieverfahren eine Gate-Elektrode 38 eines Transistors der peripheren Schaltung auszubilden, wie es in 76 gezeigt ist.
  • Anschließend werden gemäß 77, nachdem über das Substrat 25 eine Photoabdeckung 41 aufgetragen wurde, über ein Photolithographieverfahren die Öffnungen 39 und 40 am Siliziumoxidfilm 31 ausgebildet. Desweiteren werden die Öffnungen 42 und 43 an der Photoabdeckung 41 auch durch ein Photolithographieverfahren ausgebildet.
  • Dann werden bezüglich des der Ausbildung des beweglichen Bauteils dienenden Films 37 und der Gate-Elektrode 38 durch Ionenimplantation oder dergleichen von den Öffnungen 39 und 40 des Siliziumoxidfilms 31 und den Öffnungen 42 und 43 des Photolacks 41 Verunreinigungen selbstausrichtend eingeführt, wodurch die aus einem n-Typ-Verunreinigungsdiffusionsbereich bestehenden festen Elektroden 44 und 45 und Source-/Drain-Bereiche 46 und 47 des Transistors der peripheren Schaltung ausgebildet werden, wie es in 78 gezeigt ist. In 78 sind die festen Elektroden 44 und 45 des Sensors in Selbstausrichtung nach dem der Ausbildung des beweglichen Bauteils dienenden Film 37 angeordnet, und die Source-/Drain-Bereiche 46 und 47 des Transistors der peripheren Schaltung sind in Selbstausrichtung nach der Gate-Elektrode 38 angeordnet.
  • Als nächstes erfolgt gemäß 79 die Ausbildung eines Zwischenschicht-Isolierfilms 48, um den der Ausbildung des beweglichen Bauteils dienenden Film 37 und die Aluminiumleiter, und die Gate-Elektrode 38 und die Aluminiumleiter elektrisch zu isolieren. Dann werden durch ein Photolithographieverfahren gemäß 80 Kontaktlöcher 49, 50, 51 und 52 für eine elektrische Verbindung der Diffussionsbereiche 26, 27, 28 und 29 für die Verdrahtung und der Aluminiumleiter im Zwischenschicht-Isolierfilm 48 ausgebildet.
  • Desweiteren wird gemäß 81 Aluminium, das ein Leitermaterial ist, abgeschieden, und über ein Photolithographieverfahren werden Aluminiumleiter 53, 54, 55, 56 und dergleichen ausgebildet. Anschließend wird unter Verwendung eines auf Fluorwasserstoffsäure basierenden Ätzmittels gemäß 82 ein Abschnitt des Zwischenschicht-Isolierfilms 48 und ein Abschnitt des Siliziumoxidfilms 31 unter dem der Ausbildung des beweglichen Bauteils dienenden Film 37 geätzt. Infolgedessen wird das bewegliche Bauteil 6 von Trägergestalt über einen Luftspalt über dem Siliziumsubstrat 25 angeordnet.
  • Auf diese Weise wird ein Herstellverfahren für den MIS-Transistor-Halbleiterbeschleunigungssensor beendet.
  • Eine Biegung des beweglichen Bauteils 6 wird durch Abscheidung des polykristallinen Siliziumdünnfilms 33 und 34 unterdrückt, die verschiedene innere Spannungszustände haben, wenn die Filmausbildung des beweglichen Bauteils 6 erfolgt.
  • Ein Effekt zur Unterdrückung einer Biegung für das bewegliche Bauteil 6 wird nachstehend durch Bezugnahme auf die 83 und 84 beschrieben.
  • Wie es in 83 gezeigt ist, wird für den Fall, daß der polykristalline Siliziumdünnfilm einer Dicke h am Sili ziumoxidfilm 31 (der Opferschicht) ausgebildet wird, die innere Spannung in Richtung der Filmdicke durch eine lineare Funktion in Filmdickenrichtung angenommen. D. h. also, wenn man annimmt, daß die innere Spannung mit einem Gradienten α verteilt ist, die Spannung an der neutralen Achse mit σ0 und die Richtung der Filmdicke als die Z Achse bezeichnet wird, dann wird die Spannungsverteilung in Filmdickenrichtung Z durch σz = σ0 + αZ ausgedrückt. Dabei ergibt sich das an der neutralen Achse entstehende Biegemoment M folgendermaßen.
  • Figure 00670001
  • Davon gebrauchmachend nimmt man für den Fall, daß der polykristalline Siliziumdünnfilm der Dicke h/2 am Siliziumoxidfilm 31 (der Opferschicht) bei einer Filmausbildungstemperatur von 550°C bis 580°C ausgebildet wird, an, daß die innere Spannung mit einem Gradienten von α1 verteilt ist; und für den Fall, daß der polykristalline Siliziumdünnfilm der Dicke h/2 am Siliziumoxidfilm 31 (der Opperschicht) bei einer Filmausbildungstemperatur von 600°C bis 630°C ausgebildet wird, nimmt man an, daß die innere Spannung mit einem Gradienten von α2 verteilt wird. In 84 ist die Spannung gezeigt, wenn diese beiden Filme kombiniert werden.
  • Wenn dabei das bewegliche Bauteil als ein Stapel zweier Filme von identischen Dicken betrachtet wird, dann wird die innere Spannung an der Stelle Z (–h/2 ≤ Z ≤ 0) folgendermaßen ausgedrückt:
    Figure 00680001
    die Spannung an der Stelle Z (0 ≤ Z ≤ h/2) wird folgendermaßen ausgedrückt:
    Figure 00680002
  • Dementsprechend kann das Biegemoment M1 in diesem Fall folgendermaßen bestimmt werden:
    Figure 00680003
  • Auf diese Weise wird für den Fall, daß die beiden Filme (σ1, α1) und (σ2, α2) abgeschieden wurden, eine Situation wie in Gleichung (11) erhalten, und eine Biegung kann beseitigt oder abgeschwächt werden, wenn die vielen Werte von σ1, α1, σ2, α2, die zur Folge haben, daß das Biegemoment M1 0 wird oder sich 0 annähert, bestimmt werden. D. h. also, daß die inneren Spannungszustände (der Anfangswert und der Gradient der Spannung für den Fall, daß die innere Spannung in Filmdickenrichtung durch eine lineare Funktion in Filmdickenrichtung dargestellt wurde) der beiden Filme durch Einrichten bzw. Festlegen der Filmausbildungstemperatur und dergleichen der beiden Filme auf einem geeigneten Wert gesteuert und die Biegung abgeschwächt werden kann.
  • Wenn der Effekt zur Unterdrückung einer Biegung für das bewegliche Bauteil 6 vom Standpunkt der Zugspannung und der Druckspannung aus betrachtet wird, dann erhält man folgendes: das bewegliche Bauteil (der polykristalline Siliziumdünnfilm) wird durch ein Niederdruck-CVD-Verfahren oder dergleichen ausgebildet, aber der Film variiert gemäß dem Filmausbildungszuständen bzw. -bedingungen in einem weiten Bereich von einer Zugspannung zu einer starken Druckspannung. Eine Bedingung ist beispielsweise die Filmausbildungstemperatur: die innere Spannung tendiert zu einer Zugspannung, wenn die Filmausbildungstemperatur niedrig ist, und tendiert zu einer Druckspannung, wenn die Temperatur hoch ist. Eine Biegung des beweglichen Bauteils wird durch Ausnutzung dieser Eigenschaft unterdrückt.
  • In jedem Fall wird eine Biegung durch eine Auslöschung bzw. Aufhebung der inneren Spannung im Stapel der Dünnfilme unterdrückt.
  • Desweiteren kann die innere Spannung der beiden Filme auch dadurch gesteuert werden, daß das Verhältnis der beiden Filmdicken in den beiden Filmen unterschiedlicher Gradienten der Spannungsverteilung auf einen geeigneten Wert festgelegt wird.
  • Somit wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Siliziumoxidfilm 31 (die Opferschicht) am Siliziumsubstrat 1 (dem Halbleitersubstrat) ausgebildet, wobei eine Vielzahl von polykristallinen Siliziumdünnfilmen 33 und 34 (Dünnfilme, die dazu dienen, das bewegliche Bauteil auszu bilden) mit einer Abweichung in den inneren Spannungszuständen an diesem Siliziumoxidfilm 31 abgeschieden und der Siliziumoxidfilm 31 unter den polykristallinen Siliziumdünnfilmen 33 und 34 weggeätzt wird. Infolgedessen besteht das bewegliche Bauteil 6 aus einem Stapel von polykristallinen Siliziumdünnfilmen 33 und 34 mit unterschiedlichen inneren Spannungszuständen, und eine Biegung des beweglichen Bauteils 6 wird durch eine Aufhebung der inneren Spannung im polykristallinen Siliziumdünnfilm 33 und 34 unterdrückt, die dazu dienen, das bewegliche Bauteil 6 aufzubauen. Folglich kann eine Beschleunigung mit einer vorteilhaften Genauigkeit erfaßt werden, währenddessen der Spalt zwischen dem beweglichen Bauteil 6 und dem Siliziumsubstrat 25 gleichmäßig beibehalten wird.
  • Außerdem kann der Freiheitsgrad in der Steuerung der inneren Spannung mit der Filmdickenrichtung beibehalten werden, und eine Verringerung der Spannung wird dadurch einfacher, daß die Filmdicke usw. einen geeigneten Wert hat.
  • Ferner werden bei einer Langzeit-Hochtemperatur-Wärmebehandlung (beispielsweise 24h bei 1150°C) als ein Verfahren zur Verringerung der inneren Spannung in Filmdickenrichtung des beweglichen Bauteils 6 Transistoren und dergleichen beschädigt, die die periphere Schaltung aufbauen; gemäß der vorliegenden Ausführungsform aber kann eine Biegung des beweglichen Bauteils 6 ohne Durchführung einer Langzeit-Hochtemperatur-Wärmebehandlung verhindert werden (ohne dabei Transistoren in der peripheren Schaltung zu beschädigen).
  • Als nächstes erfolgt die Beschreibung einer zehnten Ausführungsform hauptsächlich an den Punkten, die sich von der neunten Ausführungsform unterscheiden.
  • Die vorstehende neunte Ausführungsform war aus zwei in allen Bereichen wie das bewegliche Bauteil 6 überlagerten Filmschichten aufgebaut; dagegen werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwei gegenseitig aneinanderstoßende Filme aufgebaut, wobei sich der Oberflächeninhalt des einen Films vom Oberflächeninhalt des anderen Films unterscheiden soll, wie es in 85 gezeigt ist.
  • D. h. also, die 85 entspricht 6 der neunten Ausführungsform. Dementsprechend wird eine Breite eines Films 6b einer unteren Seite mit W1 bezeichnet, und eine Breite eines Films 6a einer oberen Seite mit W2 (> W1). Wie es in 86 gezeigt ist, wird bei der Herstellung ein polykristalliner Siliziumdünnfilm 33 an einer gesamten Oberfläche ausgebildet, und danach durch Trockenätzen oder dergleichen über ein Photolithographieverfahren mit einem Muster versehen. Danach erfolgt die Ausbildung eines polykristallinen Siliziumdünnfilms 34 und die Anordnung in der Gestalt eines beweglichen Bauteils.
  • Dadurch wird eine Vorrichtung erhalten, die für eine Reduzierung einer Biegung vorteilhaft gesteuert werden kann.
  • Außerdem ist, gemäß der folgenden Ausführungsform im Verhältnis zwischen der Breite W1 des Unterseitenfilms 6b und der Breite W2 des Oberseitenfilms 6a, W2 größer als W1 (W2 > W1), und daher besteht mit einem Fall verglichen, bei dem das Verhältnis so ist, daß W2 kleiner als W1 ist (W2 < W1), die Möglichkeit, den zuerst ausgebildeten Film 33, der eine enge Breite hat, mit einem Muster in einer gewünschten Gestalt zu versehen, und dann den Oberseitenfilm darauf auszubilden, den Oberseitenfilm mit Muster in einer gewünschten Gestalt zu versehen, und das bewegliche Bauteil durch Trockenätzen oder dergleichen mit einer vorteilhaften Genauigkeit zu bearbeiten. D. h. also, daß es in einem Fall, in dem W2 < W1 ist, es schwierig ist, nur den Ober seitenfilm mit einem Muster in einer gewünschten Gestalt selektiv zu versehen, nachdem die Gestalt des Unterseitenfilms vorgegeben ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch die Bearbeitung des beweglichen Bauteils einfacher.
  • Als eine Musteranwendung der vorliegenden Ausführungsform ist es aktzeptabel, daß der Film 6b der Unterschichtseite eine Gestalt mit einer Vielzahl (in 87, 4) Abtrennungen hat, wie es in 87 gezeigt ist.
  • Desweiteren ist es akzeptabel, daß der Unterseitenfilm der das bewegliche Bauteil 6 aufbauenden Filme breiter bzw. weiter ist als der Oberseitenfilm. D. h. also, daß der weitere Film zuerst ausgebildet werden kann.
  • Darüberhinaus zeigt 85 eine Schnittansicht und zeigt nur einen Unterschied in der Filmweite; der Unterseitenfilm 6b mit einer vorgegebenen Breite W1 kann sich aber in einen zweidimensionalen Raum (in einer Ebene) erstrecken, und eine Vielzahl von Filmen in Bandgestalt können sich als Querstreifen in ebenen Mustern bzw. Anordnungen vertikal und horizontal strecken.
  • Desweiteren ist es aktzeptabel, daß die Vielzahl von Dünnfilmen für die Ausbildung eines beweglichen Bauteils mit unterschiedlichen inneren Spannungszuständen Filme aus verschiedenartigen Materialien sind, und daß der Spannungsausgleich für das bewegliche Bauteil dadurch erfolgt, daß die Oberflächenbereiche der beiden gegenseitig angrenzenden Dünnfilme sich unterscheiden. In diesem Fall können Silizium (polykristallines Silizium oder amorphes Silizium), Aluminium, Chrom, Titan, Nickel, ein Isoliermaterial, wie z. B. Siliziumoxid und Siliziumnitrid, oder dergleichen als die verschiedenartigen Materialien verwendet werden, wobei ein Dünnfilmstapelkörper mit einer Kombination dieser verschiedenartigen Materialien erzeugt wird. Auch in diesem Fall kann der Spannungsausgleich leicht durchgeführt werden.
  • Als nächstes erfolgt die Beschreibung einer elften Ausführungsform hauptsächlich an den Punkten, die sich von der neunten Ausführungsform unterscheiden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in 88 dargestellt ist, werden bei der Abscheidung eines polykristallinen Siliziums für ein bewegliches Bauteil 63 drei Filmschichten ausgebildet. In diesem Fall kann ein Biegemoment dazu gebracht werden, kleiner zu werden, während ein größerer Freiheitsgrad dennoch beibehalten wird.
  • Im besonderen besteht das bewegliche Bauteil 63 aus zwei Filmtypen mit verschiedenen inneren Spannungszuständen, wobei ein Film zwischen dem anderen Film eingeklemmt ist.
  • D. h. also, daß das bewegliche Bauteil (der polykristalline Siliziumdünnfilm) zwar unter Verwendung eines Niedrigdruck-CVD-Verfahrens ausgebildet wird, aber die Ausbildung dieses beweglichen Bauteils gemäß 89 bis 91 erfolgt.
  • Zuerst wird gemäß 89 Silan (SiH4) in einen Niederdruck-CVD-Ofen eingeführt, wobei die Ofentemperatur bei 550°C bis 580°C liegt, und ein polykristalliner Siliziumdünnfilm 58 mit einer Zugspannung und einer Dicke von beispielsweise 0,5 μm wird am Siliziumsubstrat 57 ausgebildet. Danach wird der polykristalline Siliziumdünnfilm 58 durch Trockenätzen oder dergleichen über ein Photolithographieverfahren mit einem Muster in einer vorgegebenen Gestalt versehen. Im Anschluß daran erfolgt die Ausbildung eines polykristallinen Siliziumdünnfilms 59 mit einer Druckspannung und einer Dicke von beispielsweise 1,0 μm an dem gemusterten polykristallinen Siliziumdünnfilm 58, indem die Temperatur im Ofen 600°C bis 630°C beträgt, wobei die Silanströmung beibehalten wird, wie es in 90 gezeigt ist. Desweiteren wird Silan (SiH4) unter Bedingungen eingeführt, die denen zur Zeit (der Ausbildung) des polykristallinen Siliziumdünnfilms 58 identisch sind (d. h. ein Zustand, in dem die Ofentemperatur bei 550°C bis 580°C liegt), und es wird ein polykristalliner Siliziumdünnfilm 60 mit einer Zugspannung und einer Dicke von beispielsweise 0,5 μm am polykristallinen Siliziumdünnfilm 59 ausgebildet.
  • Dann werden gemäß 91 die polykristallinen Siliziumdünnfilme 59 und 60 durch Trockenätzen oder dergleichen über ein Photolithographieverfahren mit einem Muster versehen. Dadurch erfolgt die Ausbildung einer vielschichtigen Struktur aus dem ersten polykristallinen Siliziumdünnfilm 58 und dem zweiten polykristallinen Siliziumdünnfilm 61 (dem Film 59) und dem dritten polykristallinen Siliziumdünnfilm 62 (dem Film 60).
  • Die nachfolgenden Schritte sind den Schritten zur Herstellung der neunten Ausführungsform ähnlich (76 bis 82).
  • Infolgedessen wird das Biegemoment aufgrund einer Auslöschung für mehrere Filme kleiner und eine Biegung bei der Entstehung des beweglichen Bauteils wird unterdrückt. Folglich kann eine Beschleunigung mit einer vorteilhaften Genauigkeit erfaßt werden, während der Spalt zwischen dem beweglichen Bauteil 63 und dem Siliziumsubstrat 1 gleichmäßig beibehalten wird. Desweiteren kann der Freiheitsgrad in der Steuerung der inneren Spannung in Filmdickenrichtung verbessert und der Spannungsabbau erleichtert werden.
  • Als eine Musteranwendung der vorliegenden Ausführungsform ist es aktzeptabel, eine Struktur anzunehmen, bei der vier oder mehrere Filmschichten mit unterschiedlichen inne ren Spannungszuständen als das bewegliche Bauteil 63 abgeschieden werden.
  • Desweiteren ist es aktzeptabel, daß die Vielzahl der Dünnfilme, die der Ausbildung des beweglichen Bauteils, dienen und unterschiedliche innere Spannungszuständen haben, Filme verschiedenartiger Materialien sind, und den Spannungsausgleich für das bewegliche Bauteil dadurch auszuführen, daß ein Film aus einem Material zwischen anderen Filmen aus einem anderen Material geklemmt wird. In diesem Fall können Silizium (polykristallines Silizium oder amorphes Silizium), Aluminium, Chrom, Titan, Nickel, ein Isoliermaterial, wie z. B. Siliziumoxid und Siliziumnitrid, oder dergleichen als die verschiedenartigen Materialien verwendet werden, wobei eine Dünnfilmstapelstruktur mit einer Kombination dieser verschiedenartigen Materialien erzeugt wird. Auch in diesem Fall kann eine Verminderung einer Biegung durch Verwendung von Filmen mit in großem Maße unterschiedlichen inneren Spannungszuständen auf leichte Weise unternommen werden.
  • Als nächstes erfolgt die Beschreibung einer zwölften Ausführungsform hauptsächlich an den Punkten, die sich von der neunten, der zehnten und der elften Ausführungsform unterscheiden.
  • Gemäß den neunten und zehnten Ausführungsformen wurde die Filmausbildung für das bewegliche Bauteil mit einer einmaligen Änderung der Filmausbildungstemperatur im CVD-Verfahren durchgeführt, und gemäß der elften Ausführungsform erfolgte die Filmausbildung für das bewegliche Bauteil mit einer zweimaligen Veränderung der Filmausbildungstemperatur im CVD-Verfahren. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform jedoch wird ein bewegliches Bauteil durch eine Vielzahl von polykristallinen Siliziumdünnfilmen mit verschiedenen inneren Aufbauzuständen aufgebaut, wobei die Filmaus bildungsbedingungen (die Temperatur, der Druck oder dergleichen) dreimal oder mehrere Male verändert wird.
  • D. h. also, wie es in 92 gezeigt ist, daß die Filmausbildungstemperatur im CVD-Verfahren dazu gebracht wird, daß sie sich während der Filmabscheidung stufenweise verändert. Genauer ausgedrückt wird die Filmausbildungstemperatur gemäß T1 → T2 → T3 → T2 → T1 als ein erstes Temperaturmuster P1 ändert, wodurch eine Filmstapelstruktur von 5 Schichten erzeugt wird. Alternativ dazu wird die Filmausbildungstemperatur gemäß T4 → T5 → T6 → T7 → T8 als ein zweites Temperaturmuster P2 verändert, wodurch ein Filmstapelmuster von 5 Schichten erzeugt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein polykristalliner Siliziumdünnfilm mit unterschiedlichen inneren Spannungszuständen auch dann ausgebildet werden, wenn, anstelle der Filmausbildungstemperatur, der Druck innerhalb der Abscheidungskammer verändert wird.
  • Als nächstes erfolgt die Beschreibung einer dreizehnten Ausführungsform an den Punkten, die sich von den neunten bis zwölften Ausführungsformen unterscheiden.
  • Gemäß den neunten bis zwölften Ausführungsformen wurde eine Vielzahl von Filmen (ein Stapel von Filmen) mit unterschiedlichen inneren Spannungszuständen dadurch abgeschieden, daß die Filmausbildungstemperatur oder der Filmausbildungsdruck stufenweise verändert wurde; gemäß der vorliegenden Ausführungsform aber erfolgt die Filmausbildung eines polykristallinen Siliziumdünnfilms 64 mit einem CVD-Verfahren, wobei die Filmausbildungstemperatur oder der Filmausbildungsdruck kontinuierlich verändert wird, wie es in 93 gezeigt ist. Ein innerer Spannungszustand gemäß der folgenden Ausführungsform ist in 93 mit σ1 gezeigt.
  • D. h. also, daß ein Temperaturveränderungsmuster T (oder ein Druckveränderungsmuster P) gemäß der vorliegenden Ausführungsform, das in 93 mit einer durchgezogenen Linie gezeigt wird, derart eingestellt wird, daß während der Abscheidung eines polykristallinen Siliziumdünnfilms für die Ausbildung eines beweglichen Bauteils beispielsweise die Filmausbildungstemperatur kontinuierlich (d. h. linear) von 550°C bis 650°C verändert wird. Wenn die Filmausbildung unter der Bedingung erfolgt, daß die Temperatur konstant ist (Vergleich), dann wird der innere Spannungszustand zur Spannung σ2, die in 93 mit einer doppelt gestrichenen Linie dargestellt ist. Gemäß der Ausführungsform jedoch wird, da die Filmausbildungstemperatur verändert wird, die in 93 mit σ1 gezeigte Spannung erhalten und das Biegemoment dazu veranlaßt, kleiner zu werden, womit die Biegung unterdrückt werden kann.
  • Dadurch kann der Freiheitsgrad in der Steuerung der inneren Spannung in Filmdickenrichtung verbessert und der Spannungsabbau einfacher werden.
  • Ein anderes Temperaturveränderungsmuster ist in 94 gezeigt. D. h. also, es ist aktzeptabel, die Filmausbildungstemperatur krummlinig zu verändern, so daß sie z. B. gemäß 550°C → 630°C → 550°C verläuft, und darüberhinaus so, daß die Temperatur zu dem Zeitpunkt maximal wird, an dem der abgeschiedene Film eine der neutralen Achse entsprechende Dicke hat. Ferner kann in diesem Fall anstelle der Temperatur auch der Druck variieren.
  • Die Filmausbildungstemperaturen und der Druck waren ferner als Filmausbildungsbedingungen vorgegeben, aber auch die Gasströmungsgeschwindigkeit, das Verhältnis der Gasströmungsgeschwindigkeiten in einem CVD-Verfahren, die während des Spritzverfahrens angelegte Spannung, usw. sind aktzeptabel.
  • Somit wird der Siliziumoxidfilm 31 (die Opferschicht) am Siliziumsubstrat 25 (am Halbleitersubstrat) ausgebildet, und dabei der polykristalline Siliziumdünnfilm 64 (der Dünnfilm für die Ausbildung des beweglichen Bauteils), der ausgebildet wird, während eine Filmausbildungsbedingung wie z. B. Temperatur, der Druck oder dergleichen in einem CVD-Verfahren verändert wird, an dieser Opferschicht 31 abgeschieden, und dann wird die Opferschicht 31 unter dem polykristallinen Siliziumdünnfilm 64 (dem Dünnfilm zur Ausbildung des beweglichen Bauteils) weggeätzt. Bei einem derartigen Herstellverfahren kann eine Biegung des beweglichen Bauteils durch eine Veränderung einer Filmausbildungsbedingung für den polykristallinen Siliziumdünnfilm 64 (dem Dünnfilm zur Ausbildung des beweglichen Bauteils) derart vermindert werden, daß das Biegemoment an der neutralen Achse des beweglichen Bauteils kleiner wird.
  • Ferner kann auch anstelle eines polykristallinen Siliziums für das Material des beweglichen Bauteils ein amorphes Silizium, Aluminium, Wolfram, oder dergleichen verwendet werden, und es besteht auch die Möglichkeit, daß das Material der strukturierenden bzw. aufbauenden Filme für das bewegliche Bauteil identisch ist oder sich unterscheidet. Dabei können, wenn als die Vielzahl der Dünnfilme für die Ausbildung eines beweglichen Bauteils Filme aus verschiedenartigen Materialien verwendet werden, Filme mit in großem Maß abweichenden Spannungszuständen erhalten werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorstehend bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es für die technisch begabten Leute ersichtlich, daß Veränderungen in der Form und im Detail angestellt werden können, ohne dabei vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, der in den angefügten Ansprüchen festgelegt ist.
  • Offenbart ist somit ein Halbleitersensor mit einem Dünnfilmstrukturkörper, bei dem die Dünnfilmstruktur vor einer Biegung aufgrund einer inneren Spannungsverteilung in Dickenrichtung bewahrt wird. Ein Siliziumoxidfilm wird als eine Opferschicht an einem Siliziumsubstrat ausgebildet, und am Siliziumoxidfilm wird ein Dünnfilm aus polykristallinem Silizium ausgebildet. Im Anschluß daran wird Phosphor (P) in die Oberfläche des polykristallinen Siliziumdünnfilms ionenimplantiert, wodurch der Oberflächenzustand des polykristallinen Siliziumdünnfilms modifiziert wird. Ein Bereich der in Dickenrichtung des polykristallinen Siliziumdünnfilms vorliegenden Spannungsverteilung wird durch diese Modifikation verändert, und die Spannungsverteilung eingestellt bzw. ausgeglichen. Durch Entfernung des Siliziumoxidfilms wird ein bewegliches Bauteil aus dem polykristallinen Siliziumdünnfilm über dem Substrat mit einem dazwischen liegenden Spalt angeordnet.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Dünnfilmstrukturkörpers mit folgenden Schritten: Anordnen einer Opferschicht (32) an einem Substrat (1) , Ausbilden eines Dünnfilms (34) über dem Substrat (1), wobei die Opferschicht (32) dazwischenliegt, Modifizieren einer oberen Oberfläche des Dünnfilms (34), nachdem eine Aufbringung des Dünnfilms (34) beendet ist, so daß die in Dickenrichtung (Z) des Dünnfilms (34) existierende Spannungsverteilung (σz) zur Reduzierung eines auf den Dünnfilm (34) ausgeübten Biegemoments (M1) gesteuert wird, und Entfernen der Opferschicht (32), um den Dünnfilm (34) in Bezug auf das Substrat (1) beweglich zu machen, wobei das Modifizieren der oberen Oberfläche des Dünnfilms (34) das Implantieren einer Spannungseinstellsubstanz in die obere Oberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantieren der Spannungseinstellsubstanz das Steuern der Konzentrationsverteilung der in Dickenrichtung (Z) implantierten Spannungseinstellsubstanz aufweist, um eine die existierende Spannungsverteilung aufhebende zweite Spannungsverteilung hervorzurufen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern der Konzentrationsverteilung das Steuern einer Beschleunigungsspannung während des Implantierens aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Spannungseinstellsubstanz aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Verunreinigungsatom, das denselben Leitfähigkeittyp zeigt wie der Dünnfilm (34), einem den Dünnfilm (34) aufbauenden Atom und einem Inertatom besteht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Modifizieren der oberen Oberfläche des Dünnfilms (34) ein lokales Ätzen der oberen Oberfläche aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Modifizieren der oberen Oberfläche des Dünnfilms (34) das Aufbringen eines Films aus einem heterogenen oder homogenen Material aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Modifizieren der oberen Oberfläche des Dünnfilms (34) vor dem Entfernen der Opferschicht (32) erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Modifizieren der oberen Oberfläche des Dünnfilms (34) nach dem Entfernen der Opferschicht (32) erfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Implantieren der Spannungseinstellsubstanz ein Glühen erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Glühen bei einer Temperatur durchgeführt wird, die größer als eine maximale Temperatur ist, der der Dünnfilmstrukturkörper während seiner Verwendung ausgesetzt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Glühtemperatur niedriger eingestellt ist als eine Sintertemperatur einer am Substrat (1) angeordneten Metallverdrahtung.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Glühen vor dem Entfernen der Opferschicht (32) erfolgt.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Modifizieren der oberen Oberfläche des Dünnfilms (34) nur in einem besonderen Bereich des Dünnfilms (34) erfolgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Modifizieren der oberen Oberfläche des Dünnfilms (34) und das Entfernen der Opferschicht (32) unter Verwendung einer identischen Maske erfolgen.
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