DE19625605B4

DE19625605B4 - Herstellungsverfahren eines Halbleitersensors für eine physikalische Grösse

Info

Publication number: DE19625605B4
Application number: DE19625605A
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Kariya Gotoh; Makiko Kariya Fujita; Yukihiro Kariya Takeuchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2016-06-27
Also published as: DE19625605A1; US5824608A; JPH0918015A; JP3489273B2

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe, der ein Halbleitersubstrat (1) und einen aus einem Dünnfilm (18) bestehenden beweglichen Abschnitt (5) einer Trägerstruktur aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Ausbilden einer Opferschicht (17), die einen Oberflächenunregelmäßigkeitsabschnitt (22, 25) aufweist, auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) in mindestens einem Bereich, in dem der Abstand zwischen dem Halbleitersubstrat (1) und dem beweglichen Abschnitt (5) der kleinste wird, wobei der Oberflächenunregelmäßigkeitsabschnitt (22, 25) durch ein Verfahren eines reaktiven Ionenätzens ausgebildet wird;
Ausbilden eines Dünnfilms (18) zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts auf der Opferschicht (17); und
Entfernen der Opferschicht (17) unter dem Dünnfilm (18) zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts durch Ätzen, um dadurch den beweglichen Abschnitt (5) der Trägerstruktur auszubilden, dessen Unterseite einen Unregelmäßigkeitsabschnitt (20, 24) aufweist, der durch den Oberflächenunregelmäßigkeitsabschnitt (22, 25) der Opferschicht (17) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe, der einen beweglichen Abschnitt einer Träger- bzw. Auslegerstruktur aufweist, der aus einem Dünnfilm besteht. Der derart hergestellte Halbleitersensor für eine physikalische Größe kann zum Erfassen einer physikalischen Größe, wie zum Beispiel einer Beschleunigung, eines Gierwerts bzw. einer Giergeschwindigkeit, einer Vibration bzw. einer Schwingung oder dergleichen, verwendet werden.
In jüngster Zeit besteht ein erhöhter Bedarf nach einer Verringerung der Größe und der Kosten eines Halbleiterbeschleunigungssensors. Als ein Vorschlag zum Befriedigen dieses Bedarfs ist in der JP 4-504003 A die der WO 92/03740 A1 entspricht, ein Halbleiterbeschleunigungssensor eines Differentialkapazitätstyps gezeigt, der als Elektroden Polysilizium verwendet. Dieser Sensortyp wird nun unter Bezugnahme auf die 40 und 41 beschrieben. 40 zeigt eine Draufsicht, die den Sensor darstellt, und 41 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie XLI-XLI in 40 genommen ist.
Ein beweglicher Abschnitt 51 einer Trägerstruktur ist mit einem sich dazwischen befindenden vorgeschriebenen Spalt über einem Siliziumsubstrat 50 angeordnet. Der bewegliche Abschnitt 51 aus einem Polysiliziumdünnfilm weist Trägerabschnitte 52, 53, 54 und 55, einen Gewichtsabschnitt 56 und Abschnitte 57 einer beweglichen Elektrode auf. Der bewegliche Abschnitt 51 ist durch Befestigungsabschnitte 58, 59, 60 und 61 an einer oberen Oberfläche des Siliziumsubstrats 50 befestigt. Das heißt, die Trägerabschnitte 52, 53, 54 bzw. 55 dehnen sich von den Befestigungsabschnitten 58, 59, 60 bzw. 61 aus. Der Gewichtsabschnitt 56 wird von diesen Trägerabschnitten 52, 53, 54 und 55 gehalten. Die Abschnitte 57 einer beweglichen Elektrode stehen von diesem Gewichtsabschnitt 56 hervor. Andererseits sind auf dem Siliziumsubstrat 50 zwei stationäre Elektroden 62 bezüglich einem Abschnitt 57 einer beweglichen Elektrode auf eine solche Weise angeordnet, daß sie sich mit diesem Abschnitt 57 einer beweglichen Elektrode dazwischen einander gegenüberstehen. Wenn eine Beschleunigung in eine Richtung (die Richtung, die durch das Bezugszeichen G in 40 bezeichnet ist) parallel zu der Oberfläche des Siliziumsubstrats 50 ausgeübt wird, erhöht sich eine der Kapazitäten zwischen den Abschnitten 57 einer beweglichen Elektrode und der stationären Elektrode 62 und die andere verringert sich.
Dieser Sensor wird wie folgt hergestellt. Wie es in 42 dargestellt ist, wird eine Opferschicht 63, wie zum Beispiel ein Siliziumoxidfilm, auf dem Siliziumsubstrat 50 ausgebildet und Öffnungen 64 werden an seinen Abschnitten ausgebildet, die die Befestigungsabschnitte 58, 59, 60, 61 werden. Danach wird, wie es in 43 dargestellt ist, ein Polysiliziumdünnfilm 65, der der bewegliche Abschnitt wird, auf der Opferschicht 63 abgeschieden und wird wie erwünscht gemustert. Danach wird die Opferschicht 63 unter dem Polysiliziumdünnfilm 65, der die Befestigungsabschnitte 58, 59, 60, 61 ausschließt, durch eine Ätzlösung entfernt, um dadurch zu bewirken, daß der bewegliche Abschnitt 51 mit einem sich dazwischen befindenden vorgeschriebenen Abstand über dem Substrat 50 angeordnet ist, wie es in 44 dargestellt ist.
Der Entfernungsschritt zum Entfernen der Opferschicht 63 durch dieses Naßätzen wird detaillierter erklärt. Wie es in 45 dargestellt ist, wird das Siliziumsubstrat 50 in eine Ätzlösung 66 eingetaucht, wodurch die Opferschicht 63 geätzt wird. Danach wird, wie es in 46 dargestellt ist, das Siliziumsubstrat 50 in Reinwasser 67 eingetaucht, um dadurch die Ätzlösung 66, die auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats 50 haftet, durch das Reinwasser 67 zu ersetzen. Danach wird das Siliziumsubstrat 50 aus dem Reinwasser 67 herausgenommen und wird getrocknet. Als Ergebnis wird die Struktur so, wie es in 44 dargestellt ist.
Wenn dieses Reinwasser 67 abgetrocknet wird, bleibt jedoch ein Tröpfchen Reinwasser 68 zwischen dem Siliziumsubstrat 50 und dem beweglichen Abschnitt 51 zurück, wie es in 47 gezeigt ist, weswegen der bewegliche Abschnitt 51 durch die Oberflächenspannung dieses Reinwassers 68 zu der Oberfläche des Siliziumsubstrats 50 hingezogen wird. Als Ergebnis wird, wie es in 48 dargestellt ist, unpassenderweise bewirkt, daß der bewegliche Abschnitt 51 an der Oberfläche des Siliziumsubstrats 50 haftet.
Ein Verfahren zum Vermeiden dieser Unpäßlichkeit ist in der JP 4-286165 offenbart. Bei diesem Verfahren werden durch ein Eintauchen des Substrats in eine Lösung aus (HF + CH₃COOH + HNO₃) Unregelmäßigkeiten auf dessen Oberfläche ausgebildet, wodurch eine Opferschicht und ein Polysiliziumdünnfilm (Dünnfilm zum Ausbilden eines beweglichen Abschnitts) auf dem sich ergebenden Substrat ausgebildet werden. Dann wird der Polysiliziumdünnfilm durch Ätzen der Opferschicht zu einem beweglichen Abschnitt einer Trägerstruktur gemacht. Das heißt, es ist durch ein Ausbilden von Unregelmäßigkeiten auf der oberen Oberfläche des Substrats beabsichtigt, den Effekt der Oberflächenspannung abzuschwächen, der auftritt, wenn flache Oberflächen nahe zueinander angeordnet werden.
Wenn jedoch etwas derartiges wie dieses durchgeführt wird, werden, da Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Substrats durch ein Eintauchen des Substrats in die Lösung aus (HF + CH₃COOH + HNO₃) ausgebildet werden, Beschädigungen auf dem Substrat verursacht. Das heißt, daß, wenn zum Beispiel versucht wird, ein Halbleiterelement (Transistor, usw.) in einem Oberflächenschichtabschnitt des Substrats auszubilden, sich daraus unerwünschte Effekte ergeben.
Aus der DE 691 05 809 T2 ist ein Ausbilden eines einen Unregelmäßigkeitsabschnitt aufweisenden unterliegenden Films auf einer flachen Oberfläche in mindestens einem Bereich bekannt, in dem der Abstand zwischen der Oberfläche und dem beweglichen Abschnitt der kleinste wird.
Im Hinblick auf die vorhergehenden Ausführungen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe zu schaffen, welches eine Verhinderung eines Haftens eines beweglichen Abschnitts an dem Substrat ohne ein Beeinträchtigen der Elementcharakteristiken zuläßt, wenn der bewegliche Abschnitt einer Trägerstruktur durch ein Ätzen einer Opferschicht ausgebildet wird.
Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine entlang einer Linie II-II in 1 genommene Schnittansicht;
3 eine entlang einer Linie III-III in 1 genommene Schnittansicht;
4 eine entlang einer Linie IV-IV in 1 genommene Schnittansicht;
5 bis 9 Schnittansichten von Verfahrensschritten zur Herstellung des Halbleiterbeschleunigungssensors;
10A und 10B veranschaulichende Ansichten von Zuständen einer Oberfläche eines unterliegenden Films;
11A und 11B veranschaulichende Ansichten von Zuständen einer Oberfläche des unterliegenden Films;
12 eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
13 eine entlang einer Linie XIII-XIII in 10 genommene Schnittansicht;
14 eine entlang einer Linie XIV-XIV in 10 genommene Schnittansicht;
15 eine entlang einer Linie XV-XV in 10 genommene Schnittansicht;
16 bis 21 Schnittansichten von Verfahrensschritten zur Herstellung des Halbleiterbeschleuni gungssensors;
22 eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
23 bis 27 Schnittansichten von Verfahrensschritten zur Herstellung des Halbleiterbeschleunigungssensors;
28 eine Schnittansicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
29 bis 34 Schnittansichten von Verfahrensschritten zur Herstellung des Halbleiterbeschleunigungssensors;
35 eine Schnittansicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
36 bis 39 Schnittansichten von Verfahrensschritten zur Herstellung des Halbleiterbeschleunigungssensors;
40 eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors im Stand der Technik;
41 eine entlang einer Linie XLI-XLI in 40 genommene Schnittansicht; und
42 bis 48 Schnittansichten von Verfahrensschritten zur Herstellung des Sensors im Stand der Technik.
Im weiteren Verlauf erfolgt die detaillierte Beschreibung der derzeit bevorzugten erläuternden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Draufsicht, die einen Halbleiterbeschleunigungssensor gemäß diesem Ausführungsbeispiel darstellt. 2 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie II-II in 1 genommen ist, 3 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie III-III in 1 genommen ist, und 4 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie IV-IV in 1 genommen ist.
Wie es in 1 gezeigt ist, weist ein Siliziumsubstrat 1 eines p-Typs darauf einen Bereich Z1 zum Ausbilden eines beweglichen Abschnitts (Sensorelementausbildungsbereich), in dem ein beweglicher Abschnitt 5 und Befestigungs- bzw. Ankerabschnitte 6 ausgebildet sind, und einen Bereich Z2 zum Ausbilden einer peripheren Schaltung zum Durchführen einer Signalverarbeitung, usw. auf.
Ein Dünnfilm 2 zur Verwendung als Verdrahtung (hier im weiteren Verlauf zur Vereinfachung als "Verdrahtung" bezeichnet), der aus einem Polysiliziumdünnfilm besteht, ist auf dem Siliziumsubstrat 1 in dem Bereich Z1 zum Ausbilden des beweglichen Abschnitts (Sensorelementausbildungsbereich) ausgebildet. Diese Verdrahtung 2 ist in einem Bereich ausgebildet, in dem der bewegliche Abschnitt 5 und die Befestigungsabschnitte 6 auszubilden sind, und auf der gesamten oberen Oberfläche der Verdrahtung (des Polysiliziumdünnfilms) 2 ist ein Unregelmäßigkeitsabschnitt 3 ausgebildet. Der bewegliche Abschnitt 5, der aus einem Polysiliziumdünnfilm besteht, hängt an der Verdrahtung 2. Der bewegliche Abschnitt 5 besteht aus vier Trägerabschnitten 7, einem Gewichtsabschnitt 8 und Abschnitten 9 und 10 einer beweglichen Gateelektrode. Der bewegliche Abschnitt 5 ist durch die vier Befestigungsabschnitte 6 befestigt und ist mit einem sich dazwischen befindenden vorgeschriebenen Abstand über dem Siliziumsubstrat 1 (der Verdrahtung 2) angeordnet. Die Befestigungsabschnitte 6 bestehen aus Polysilizium und sind integral mit dem beweglichen Abschnitt 5 hergestellt. Genauer gesagt sind die vier Befestigungsabschnitte 6 auf der Verdrahtung 2 angeordnet und vier streifenähnliche Trägerabschnitte 7 dehnen sich von den Befestigungsabschnitten 6 aus, wodurch der rechteckförmige Gewichtsabschnitt 8 getragen wird. Von dem Gewichtsabschnitt 8 werden die rechteckigen Abschnitte 9 und 10 einer beweglichen Gateelektrode so hergestellt, daß sie in einander entgegengesetzten Richtungen hervorstehen. Der bewegliche Abschnitt 5 einer hängenden Trägerstruktur (die Abschnitte 9 und 10 einer beweglichen Gateelektrode) wird (werden) in einer Richtung, die senkrecht zu der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 verläuft, und in einer dazu parallelen Richtung verschiebbar hergestellt.
Wie es in 4 gezeigt ist, ist auf dem Siliziumsubstrat 1, das sich unter dem Abschnitt 10 einer beweglichen Elektrode des beweglichen Abschnitts 5 befindet, ein Siliziumoxidfilm 4 ausgebildet, der als ein Gateisolationsfilm dient, und in diesem Siliziumsubstratabschnitt sind in Positionen, die beiden Seiten des Abschnitts 10 einer beweglichen Gateelektrode entsprechen, stationäre bzw. feststehende Elektroden 12 und 13 ausgebildet, die als Source- bzw. Drainabschnitte dienen, von denen jeder aus einer Störstellendiffusionsschicht eines n-Typs besteht. Auf ähnliche Weise sind, wie es in 1 dargestellt ist, in dem Siliziumsubstrat 1, das sich unter dem Abschnitt 9 einer beweglichen Gateelektrode des beweglichen Abschnitts 5 befindet, stationäre Elektroden 14 und 15, die als Source- bzw. Drainabschnitte dienen, von denen jeder aus einer Störstellendiffusionsschicht des n-Typs besteht, in Positionen ausgebildet, die beiden Seiten des Abschnitts 9 einer beweglichen Gateelektrode entsprechen. Wie es in 4 gezeigt ist, ist zwischen den stationären Elektroden 12 und 13 in dem Siliziumsubstrat 1 in Übereinstimmung mit einem Anlegen einer Spannung zwischen dem Siliziumsubstrat 1 und der beweglichen Gateelektrode 10 ein Kanalbereich 16 ausgebildet. Durch ein Anlegen einer Spannung zwischen den stationären Elektroden 12 und 13 fließt ein Drainstrom durch diesen Kanalbereich 16. Auf eine ähnliche Weise wird zwischen den stationären Elektroden 14 und 15 in dem Siliziumsubstrat 1 durch ein Anlegen einer Spannung zwischen dem Siliziumsubstrat 1 und der beweglichen Gateelektrode 9 ein Kanalbereich (dessen Darstellung weggelassen ist) ausgebildet. Durch ein Anlegen einer Spannung zwischen den stationären Elektroden 14 und 15 fließt ein Drainstrom durch diesen Kanalbereich.
Wie es in den 1 und 3 dargestellt ist, ist in dem Gewichtsabschnitt 8 des beweglichen Abschnitts 5 eine große Anzahl von Öffnungen 11 ausgebildet, die in der vertikalen Richtung durch ihn hindurchgehen. Durch diese Öffnungen wird bewirkt, daß eine Ätzlösung, die verwendet wird, wenn ein Ätzen einer Opferschicht durchgeführt wird, wie es später beschrieben wird, einfach dadurch hindurchgeht.
In einem Bereich Z2 zum Ausbilden einer peripheren Schaltung ist eine Schaltung ausgebildet, die aus einem Transistor, usw. besteht. Die periphere Schaltung und der bewegliche Abschnitt 5 sind mittels der Verdrahtung 2 miteinander verbunden. Ebenso sind die periphere Schaltung und die stationären Elektroden 12, 13, 14 und 15 miteinander elektrisch verbunden.
Als nächstes wird die Funktionsweise dieses Halbleiterbeschleunigungssensors erklärt.
Wenn eine Spannung zwischen dem beweglichen Abschnitt 5 und dem Siliziumsubstrat 1 und zwischen den stationären Elektroden 12 und 13 bzw. 14 und 15 angelegt wird, wird der Kanalbereich 16 ausgebildet, und ein elektrischer Strom fließt zwischen den stationären Elektroden 12 und 13 bzw. 14 und 15. In dem Fall, in dem der vorliegende Halbleiterbeschleunigungssensor eine Beschleunigung aufnimmt, woraufhin die Abschnitte 9 und 10 einer beweglichen Gateelektrode (der bewegliche Abschnitt 5) in einer X₊-Richtung (in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des Substrats 1), die in 1 dargestellt ist, verschoben worden sind (ist), wird die Fläche des Kanalbereichs zwischen den stationären Elektroden (die Kanalbreite, wie es bezüglich eines Transistors bezeichnet wird) verändert, wodurch sich der elektrische Strom, der durch die stationären Elektroden 12 und 13 fließt, verringert, während sich andererseits der elektrische Strom, der durch die stationären Elektroden 14 und 15 fließt, erhöht. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, in dem die Abschnitte 9 und 10 einer beweglichen Gateelektrode (der bewegliche Abschnitt 5) in einer X_–-Richtung (in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des Substrats 1), die in 1 dargestellt ist, verschoben worden sind (ist), die Fläche des Kanalbereichs zwischen den stationären Elektroden (die Kanalbreite, wie es bezüglich eines Transistors bezeichnet wird) verändert, wodurch sich der elektrische Strom, der zwischen den stationären Elektroden 12 und 13 fließt, erhöht, während sich andererseits der elektrische Strom, der zwischen den stationären Elektroden 14 und 15 fließt, verringert.
Andererseits verringern sich in dem Fall, in dem der vorliegende Halbleiterbeschleunigungssensor eine Beschleu nigung aufnimmt, wodurch die Abschnitte 9 und 10 einer beweglichen Gateelektrode in einer Z-Richtung (in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Substrats 1), die in 4 dargestellt ist, verschoben worden sind, die zuvor erwähnten elektrischen Ströme gleichzeitig, da sich die Trägerkonzentration in dem Kanalbereich 16 aufgrund einer Änderung der Intensität des elektrischen Felds verringert.
Wie es zuvor erwähnt worden ist, ändert sich gemäß dem vorliegenden Halbleiterbeschleunigungssensor als Ergebnis einer Änderung der Position der Abschnitte 9 und 10 einer beweglichen Gateelektrode relativ zu den stationären Elektroden 12, 13 und zu den stationären Elektroden 14, 15 auf- grund einer Beschleunigung der elektrische Strom, der zwischen den stationären Elektroden 12 und 13 fließt, und der elektrische Strom, der zwischen den stationären Elektroden 14 und 15 fließt, mit dem Ergebnis, daß es möglich ist, eine Beschleunigung in zwei Dimensionen durch die Amplitude und Phase dieser Stromänderung zu erfassen.
Als nächstes werden die Herstellungsverfahrensschritte zur Herstellung des Beschleunigungssensors unter Bezugnahme auf die 5 bis 9 erklärt. Jede Schnittansicht in den 5 bis 9 entspricht einem Zustand eines Schnitts II-II in 1.
Wie es in 5 dargestellt ist, wird zuerst das Siliziumsubstrat 1 des p-Typs, das als ein Halbleitersubstrat dient, vorbereitet. Die obere Oberfläche dieses Siliziumsubstrats 1 wird so hergestellt, daß sie flach ist. Dann werden eine Störstellendiffusionsschicht, die die stationären Elektroden bildet, in dem Bereich zum Ausbilden eines beweglichen Abschnitts und ein Source/Drainbereich (Störstellendiffusionsschicht) in einem Transistor, der die periphere Schaltung bildet, ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt ist es, da anders als in dem Verfahren im Stand der Technik (wie es in der offengelegten ungeprüften Japanischen Pa tentanmeldung Nr. 4-286165 offenbart ist) keine Säurebehandlung auf dem Substrat durchgeführt wird, möglich, einfach erwünschte Diffusionsschichten in der Oberfläche des Substrats auszubilden.
Nachfolgend wird, wie es in 6 dargestellt ist, die Verdrahtung 2, die aus einem Polysiliziumdünnfilm besteht und als der unterliegende Film dient, durch ein LPCVD-Verfahren bzw. ein chemisches Niederdruckdampfabscheidungsverfahren ausgebildet. Diese Filmausbildung wird mit einer niedrigen Temperatur von ungefähr 620°C durchgeführt, die sich unter den Filmausbildungsbedingungen befindet. Durch diese Niedertemperaturfilmausbildung wird der Unregelmäßigkeitsabschnitt 3 auf der Oberfläche der Verdrahtung (des Polysiliziumdünnfilms) 2 ausgebildet. Ebenso wird die Filmdicke so hergestellt, daß sie ungefähr 370 nm beträgt.
Die 10A und 10B zeigen Ansichten einer Oberflächenuntersuchung der Verdrahtung (des Polysiliziumdünnfilms) 2, die (der) mit einer niedrigen Temperatur ausgebildet worden ist. 10A zeigt eine veranschaulichende Ansicht einer Photografie der Oberfläche der Verdrahtung 2, die von oben auf genommen worden ist, und 10B zeigt eine perspektivische Ansicht davon. Wie aus diesen Ansichten zu sehen ist, ist ein Unregelmäßigkeitsabschnitt, der eine Höhendifferenz von 140 nm oder mehr zwischen seinem Maximum und Minimum aufweist, auf der Oberfläche der Verdrahtung 2 ausgebildet. Durch ein derartiges Durchführen einer LPCVD bezüglich der Verdrahtung 2, daß ihre Oberfläche auch dann diese Höhendifferenz aufweisen kann, wenn kein spezieller Verfahrensschritt zum Ausbilden eines Unregelmäßigkeitsabschnitts (zum Beispiel ein Verfahrensschritt zu seinem Ausbilden durch Ionenbestrahlung oder Ätzen) hinzugefügt wird, ist es möglich, eine solche unregelmäßige Oberfläche einfach auszubilden. Es ist anzumerken, daß die Höhendifferenz der Unregelmäßigkeitsoberfläche nicht 140 nm oder mehr be tragen muß, wie es in 10B dargestellt ist, und es ausreichend ist, daß diese Höhendifferenz 30 nm oder mehr beträgt, wie es in den 11A und 11B dargestellt ist. Jedoch beträgt die Höhendifferenz bevorzugt 100 nm oder mehr.
Danach wird, wie es in 7 dargestellt ist, die Verdrahtung (der Polysiliziumdünnfilm) 2 in eine vorgeschriebene Gestaltung gemustert. Weiterhin wird ein Siliziumoxidfilm 17, der als Opferschicht dient, auf der Verdrahtung (dem Polysiliziumdünnfilm) 2 über deren gesamter Oberfläche durch eine plasmaangereicherte CVD bzw. chemische Dampfphasenabscheidung oder dergleichen ausgebildet und dann in eine vorgeschriebene Gestaltung gemustert. Dann wird, wie es in 8 dargestellt ist, ein Polysiliziumdünnfilm 18, der als Dünnfilm zum Ausbilden eines beweglichen Abschnitts dient, durch ein LPCVD-Verfahren abgeschieden. Diese Filmabscheidung wird mit einer hohen Temperatur von ungefähr 800°C durchgeführt. Durch diese Hochtemperaturfilmabscheidung wird die Oberfläche des Polysiliziumdünnfilms 18 flach.
Als nächstes wird, wie es in 9 dargestellt ist, der Polysiliziumdünnfilm 18 in die Gestaltung des beweglichen Abschnitts 5 gemustert. Das heißt, die Befestigungsabschnitte 6, die Trägerabschnitte 7, der Gewichtsabschnitt 8 und Abschnitte 9 und 10 einer beweglichen Gateelektrode werden im ganzen gleichzeitig ausgebildet.
Zuletzt wird das Siliziumsubstrat 1 in eine HF-Lösung eingetaucht, die als Ätzlösung dient (wie in dem Fall in 45), um dadurch den Siliziumoxidfilm 17 unter dem Bereich zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts zu ätzen. Als Ergebnis wird, wie es in 2 dargestellt ist, der bewegliche Abschnitt 5 einer Trägerstruktur über der Verdrahtung (dem Polysiliziumdünnfilm) 2 mit einem vorgeschriebenen Abstand zu ihr (ihm) angeordnet.
Dann wird das Siliziumsubstrat 1 aus der HF-Lösung herausgenommen. Da in diesem Zustand die HF-Lösung an der Oberfläche des Substrats 1 haftend gehalten wird, wird das Siliziumsubstrat 1 in Reinwasser eingetaucht (wie in dem Fall in 46). Durch dieses Verfahren wird die Opferschichtätzlösung, d.h., die HF-Lösung, durch Reinwasser ersetzt. Dann wird das Siliziumsubstrat 1 aus dem Reinwasser herausgenommen und dann getrocknet. Während dieses Trockenschritts gelangt Reinwasser mit dem Ergebnis zwischen den beweglichen Abschnitt 5 und das Substrat 1, daß Flüssigkeitströpfchen zwischen dem beweglichen Abschnitt 5 und dem Siliziumsubstrat 1 haften. Zu diesem Zeitpunkt wird durch den Unregelmäßigkeitsabschnitt 3, der auf der oberen Oberfläche der Verdrahtung (des Polysiliziumfilms) 2 vorgesehen ist, verhindert, daß der bewegliche Abschnitt 5 an der Oberfläche des Substrats 1 haftet, obgleich der bewegliche Abschnitt 5 zu der Oberfläche des Substrats 1 hingezogen wird.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel auf der flachen Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 in mindestens einem Bereich, in dem der Abstand zwischen dem Siliziumsubstrat 1 und dem beweglichen Abschnitt 5 der kleinste wird, die Verdrahtung 2, das heißt, der unterliegende Film 17, der den Unregelmäßigkeitsabschnitt 3 aufweist, ausgebildet. Auf der Verdrahtung 2 ist der Siliziumoxidfilm 17 ausgebildet, der als Opferschicht dient, auf welcher der Polysiliziumoxidfilm 18 ausgebildet ist, der als Dünnfilm zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts dient. Dann wird der Siliziumoxidfilm 17, der sich unter dem Polysiliziumdünnfilm 18 befindet, durch Naßätzen entfernt, um dadurch den beweglichen Abschnitt 5, der eine Trägerstruktur aufweist, auszubilden. Bei diesem Schritt wird, da der Unregelmäßigkeitsabschnitt 3 in dem Bereich ausgebildet ist, in dem der Abstand zwischen dem Substrat 1 und dem beweglichen Abschnitt 5 der kleinste wird, verhin dert, daß der bewegliche Abschnitt 5 durch eine Ätzmittelersatzflüssigkeit (Reinwasser, usw.) oder eine Reinigungsflüssigkeit oder dergleichen an dem Substrat 1 haftet.
Da der unterliegende Film ein Polysiliziumdünnfilm ist, wird es ebenso möglich, den Unregelmäßigkeitsabschnitt 3 durch ein Durchführen einer Filmabscheidung mit einer verringerten Temperatur als die Filmausbildungsbedingungen auszubilden, wodurch es möglich ist, den Unregelmäßigkeitsabschnitt 3 einfach auszubilden.
Da der unterliegende Film ein Material aufweist, das für die Verdrahtung verwendet werden kann, und dadurch ein Film für einen einzigen Zweck bezüglich dazu nicht verwendet werden muß, wird ebenso eine Herstellung einfach.
Da die Verdrahtung, die durch den unterliegenden Film gebildet ist, genau unter dem beweglichen Abschnitt 5, der die Abschnitte 9 und 10 einer beweglichen Gateelektrode ausschließt, ausgebildet ist, wie es in der Draufsicht in 1 gezeigt ist, und diese Verdrahtung 2 mittels der Befestigungsabschnitte 6 elektrisch mit dem beweglichen Abschnitt 5 verbunden ist, ist es zu der Zeit eines Erfassungsvorgangs möglich, diese Verdrahtung 2 auf das gleiche Potential wie das des beweglichen Abschnitts 5 zu setzen. Als Ergebnis ist es während eines Erfassungsvorgangs möglich, zu verhindern, daß der bewegliche Abschnitt 5 zu dem Siliziumsubstrat 1 hingezogen wird.
Weiterhin bestehen die stationären Elektroden 12 und 13, die die Source- bzw. Drainbereiche ausbilden, jeweils aus Diffusionsschichten und diese Elektroden dienen zum Wandeln der Verschiebung des beweglichen Abschnitts 5 in elektrische Signale. Da diese stationären Elektroden 12 und 13 in dem Oberflächenabschnitt des Siliziumsubstrats 1 ausgebildet sind, der von einem Oberflächenabschnitt entfernt ist, in dem der unterliegende Film 2 angeordnet ist, ist es möglich, zu verhindern, daß seine Oberflächenunregelmäßigkeiten die erfaßten elektrischen Signale nachteilig beeinträchtigen.
Das heißt, da die Oberfläche des Substrats 1 zwischen den stationären Elektroden 12 und 13 flach ist, fließt der elektrische Strom, der durch sie fließt, glatt. Wenn umgekehrt Unregelmäßigkeiten auf dieser Oberfläche zwischen den beiden stationären Elektroden 12 und 13 ausgebildet sind, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß sich die Beweglichkeit der Träger deutlich mit dem Ergebnis verringert, daß Schwankungen in den erfaßten elektrischen Signalen auftreten. Wenn sich diese Beweglichkeit verringert, besteht weiterhin die Wahrscheinlichkeit, daß Temperaturänderungen in diesem Unregelmäßigkeitsoberflächenabschnitt mit dem Ergebnis auftreten, daß elektrische Signale ebenso aufgrund solcher Temperaturänderungen schwanken. Da jedoch in der vorliegenden Erfindung die stationären Elektroden 12 und 13 in einem Bereich ausgebildet sind, der von dem Bereich entfernt ist, in dem der unterliegende Film 2 angeordnet ist, ist es möglich, zu verhindern, daß die Unregelmäßigkeiten der Oberfläche Schwankungen der erfaßten elektrischen Signale verursachen.
Die Filmausbildungsbedingungen zum Durchführen einer LPCVD für die Abscheidung eines Films, der eine Oberfläche aufweist, die die Höhendifferenz aufweist, wie sie in den 10A und 10B dargestellt ist, kann ebenso anstelle der zuvor erwähnten zum Beispiel derart sein, daß die Fließgeschwindigkeit von SiH₄ unter einer Substrattemperatur von 600°C 80 sccm beträgt und der Innenkammerdruck zu der Abscheidungszeit 24,472 Pa beträgt. Ebenso können die Filmausbildungsbedingungen zum Durchführen einer LPCVD für die Abscheidung eines Films, der eine Oberfläche aufweist, die die Höhendifferenz aufweist, wie sie in den 11A und 11B gezeigt ist, zum Beispiel ebenso derart sein, daß die Fließgeschwindigkeit von SiH₄ unter einer Substrattemperatur von 570°C 80 sccm beträgt und der Innenkammerdruck zu der Abscheidungszeit 22,211 Pa beträgt.
Ebenso ist in dem Fall, in dem ein Polysiliziumdünnfilm, der eine Oberfläche wie zum Beispiel diejenige aufweist, die in den 10A und 10B und in den 11A und 11B dargestellt ist, abgeschieden wird, die folgende Beziehung erfüllt, wenn die Fließgeschwindigkeit von SiH₄ zu 80 sccm gemacht wird. Das heißt, wenn der Abscheidungsdruck fest ist (z.B., irgendeiner von 21,28 Pa bis 25,27 Pa), wird die Höhendifferenz größer, wenn die Substrattemperatur niedriger gemacht wird (z.B., 600°C oder weniger), wohingegen, wenn die Substrattemperatur fest ist (z.B., 570°C bis 600°C), die Höhendifferenz größer wird, wenn der Abscheidungsdruck höher gemacht wird (21,28 Pa oder mehr).
Als nächstes wird das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem Schwerpunkt auf Punkte eines Unterschieds von ihm bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels erklärt.
12 zeigt eine Draufsicht, die einen Halbleiterbeschleunigungssensor gemäß diesem Ausführungsbeispiel darstellt. 13 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie XIII-XIII in 12 genommen ist, 14 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie XIV-XIV in 12 genommen ist, und 15 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie XV-XV in 12 genommen ist.
Bei dem vorliegenden Sensor ist auf der Unterseite ei- nes Abschnitts jedes Trägerabschnitts 7 in der Nähe eines Gewichtabschnitts 8 ein Vorstand 19 vorgesehen. Wie es in 13 gezeigt ist, wird ein Luftspalt (Abstand) L1 zwischen dem Vorstand 19 und einem Substrat 1 (einer Verdrahtung 2) kleiner als der von L2 zwischen Abschnitten 9 und 10 einer beweglichen Gateelektrode und einem Siliziumoxidfilm 4 gemacht. Als Ergebnis arbeitet der Sensor in einem Bereich einer normalen Beschleunigung als ein normaler Beschleunigungssensor, wohingegen, wenn eine übermäßige Beschleunigung auf die Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 vertikal bezüglich zu ihm ausgeübt wird, eine übermäßige Deformation bzw. Verformung des beweglichen Abschnitts 5 durch die Vorstände 19 verhindert bzw. unterdrückt wird, obgleich der bewegliche Abschnitt 5 dazu neigt, von einer solchen übermäßigen Beschleunigung vertikal zu der Oberfläche des Substrats 1 deformiert zu werden. Das heißt, die Vorstände 19 berühren die Verdrahtung 2, bevor die Abschnitte 9 und 10 einer beweglichen Gateelektrode den Siliziumoxidfilm 4 berühren, wodurch eine Verschlechterung der Charakteristiken des MISFET bzw. Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistors vermieden wird. Auf diese Weise dienen die Vorstände 19 als ein Abschnitt zum Einschränken eines Bewegungsbereichs.
Ein Unregelmäßigkeitsabschnitt 20 ist auf der Unterseite dieses Vorstands 19 ausgebildet.
Als nächstes werden die Herstellungsverfahrensschritte zur Herstellung des Beschleunigungssensors unter Bezugnahme auf die 16 bis 21 erklärt. Jede Ansicht in den 16 bis 21 entspricht einem Zustand eines Schnitts XIII-XIII in 12.
Wie es in 16 dargestellt ist, wird zuerst ein Siliziumsubstrat 1 eines p-Typs vorbereitet. Dann wird, wie es in 17 dargestellt ist, die Verdrahtung 2, die aus einem Polysiliziumdünnfilm besteht, durch ein LPCVD-Verfahren ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Filmab scheidung mit einer niedrigen Temperatur von ungefähr 620°C durchgeführt, um dadurch den Unregelmäßigkeitsabschnitt 3 auf der Oberfläche der Verdrahtung (des Polysiliziumdünnfilms) 2 auszubilden.
Nachfolgend wird, wie es in 18 gezeigt ist, die Verdrahtung (der Polysiliziumdünnfilm) 2 in eine vorgeschriebene Gestaltung gemustert. Dann wird ein Siliziumoxidfilm 17 als Opferschicht auf der Verdrahtung (dem Polysiliziumdünnfilm) 2 über einer gesamten Oberfläche des Substrats 1 durch eine plasmaangereicherte CVD, usw. ausgebildet und dann wird dieser Siliziumoxidfilm 17 in eine vorgeschriebene Gestaltung gemustert. Danach werden, wie es in 19 gezeigt ist, Konkavitäten bzw. Austiefungen 21 unter Verwendung eines gemusterten Photoresists bzw. -lacks auf dem Siliziumoxidfilm 17 in Bereichen, die Bereichen zur Ausbildung des Vorstands 19 entsprechen, durch ein RIE-Verfahren bzw. ein Verfahren eines reaktiven Ionenätzens ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt werden durch ein Einstellen der Spannung, die an die Elektroden des RIE-Systems angelegt wird, oder des Gasdrucks Unregelmäßigkeitsabschnitte 22 auf den Bodenoberflächen der Konkavitäten 21 ausgebildet.
Danach wird, wie es in 20 dargestellt ist, der Polysiliziumdünnfilm 18, der als Dünnfilm zur Ausbildung des beweglichen Abschnitts dient, durch ein LPCVD-Verfahren abgeschieden. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Filmausbildung mit einer hohen Temperatur von ungefähr 800°C durchgeführt, um dadurch die Oberfläche des Polysiliziumdünnfilms 18 flach zu machen. Ebenso wird die Gestaltung der unterliegenden Schicht bezüglich des Polysiliziumdünnfilms 18 widergespiegelt, wodurch Abschnitte 23 zur Ausbildung von Vorständen in den Konkavitäten 21 ausgebildet werden.
Als nächstes wird, wie es in 21 gezeigt ist, der Polysiliziumdünnfilm 18 in die Gestaltung des beweglichen Abschnitts 5 gemustert. Das heißt, die Befestigungsabschnitte 6, die Trägerabschnitte 7, der Gewichtsabschnitt 8 und die Abschnitte 9 und 10 einer beweglichen Elektrode werden im ganzen gleichzeitig ausgebildet.
Zuletzt wird das Siliziumsubstrat 1 in eine HF-Lösung eingetaucht, die als Ätzlösung dient (wie in dem Fall in 45), um dadurch den Siliziumoxidfilm 17 unter dem Bereich zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts, der als Opferschicht dient, zu ätzen. Als Ergebnis wird, wie es in 13 dargestellt ist, der bewegliche Abschnitt 5 einer Trägerstruktur, der auf seiner Unterseite die Vorstände 19 aufweist, über der Verdrahtung (dem Polysiliziumdünnfilm) 2 mit einem vorgeschriebenen Abstand zu ihr (ihm) angeordnet.
Dann wird das Siliziumsubstrat 1 aus der HF-Lösung herausgenommen. Da in diesem Zustand die HF-Lösung an der Oberfläche des Substrats 1 haftend gehalten wird, wird das Siliziumsubstrat 1 in Reinwasser gegeben (wie in dem Fall in 46). Durch dieses Verfahren wird die Opferschichtätzlösung durch Reinwasser ersetzt. Dann wird das Siliziumsubstrat 1 aus dem Reinwasser herausgenommen und dann getrocknet. Während dieses Trockenschritts gelangt Reinwasser mit dem Ergebnis zwischen den beweglichen Abschnitt 5 und das Substrat 1, daß Flüssigkeitströpfchen (durch W in 13 gezeigt) zwischen dem beweglichen Abschnitt 5 und dem Siliziumsubstrat 1 haften. Da jedoch die Unregelmäßigkeitsabschnitte 20 auf den Unterseiten der Vorstände 19 vorgesehen sind und der Unregelmäßigkeitsabschnitt 3 auf der oberen Oberfläche der Verdrahtung 2 vorgesehen ist, wird verhindert, daß der bewegliche Abschnitt 5 durch die Ätzmittelersatzflüssigkeit (Reinwasser, usw.) an dem Substrat 1 haftet.
In diesem Fall unterscheidet sich die Gestaltung des Unregelmäßigkeitsabschnitts 20, der auf der Unterseite des beweglichen Abschnitts 5 vorgesehen ist, von der Gestaltung des Unregelmäßigkeitsabschnitts 3 der Verdrahtung 2. Deshalb wird es schwierig, daß der Unregelmäßigkeitsabschnitt 20 und der Unregelmäßigkeitsabschnitt 3 in engen Kontakt miteinander kommen, wodurch der bewegliche Abschnitt 5 an dem Substrat haftet. Das heißt, durch ein Unterscheiden der Gestaltungen der gegenüberliegenden Unregelmäßigkeitsabschnitte 20 und 3 voneinander, passiert es nicht, daß beide gegenüberliegenden Unregelmäßigkeitsabschnitte aneinander haften, d.h., die Haftung dazwischen wird zuverlässig vermieden. Außerdem können anstelle eines Durchführens einer Unterscheidung zwischen der Unregelmäßigkeitsgestaltung des Unregelmäßigkeitsabschnitts 20 und der Unregelmäßigkeitsgestaltung des Unregelmäßigkeitsabschnitts 3 der Verdrahtung 2 beide Unregelmäßigkeitsabschnitte 20 und 3 so angeordnet werden, daß sie zueinander verschoben sind, so daß auch dann, wenn die beiden Gestaltungen die gleichen sind, die Maxima und Minima von einem von ihnen aus einer Übereinstimmung mit den Maxima und Minima des anderen gebracht werden können. Zum Beispiel können beide derart angeordnet sein, daß die Maxima von einem von ihnen und die Maxima des anderen oder die Minima des einen von ihnen und die Minima des anderen einander gegenüberliegen. Mit dieser Fehlanordnung passiert es ebenso nicht, daß beide gegenüberliegenden Unregelmäßigkeitsabschnitte aneinander haften, d.h., die Haftung dazwischen wird zuverlässig vermieden.
Wie es zuvor erwähnt worden ist, wird in diesem Ausführungsbeispiel auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 die Verdrahtung 2, das heißt, der unterliegende Film, der den Unregelmäßigkeitsabschnitt 3 aufweist, ausgebildet. Auf der Verdrahtung 2 wird der Siliziumoxidfilm 17, der als Opferschicht dient, die den Unregelmäßigkeitsabschnitt 22 aufweist, in mindestens einem Bereich von ihr ausgebildet, in dem der Abstand zwischen dem Siliziumsubstrat 1 und dem beweglichen Abschnitt 5 der kleinste wird. Dann wird auf dem Siliziumoxidfilm 17 der Polysiliziumdünnfilm 18, der als Dünnfilm zur Ausbildung des beweglichen Abschnitts dient, ausgebildet. Dann wird der Siliziumoxidfilm 17 unter dem Polysiliziumdünnfilm 18 durch Naßätzen entfernt, um dadurch den beweglichen Abschnitt 5, der eine Trägerstruktur aufweist, auszubilden. In diesem Schritt wird durch die Unregelmäßigkeitsabschnitte 3 und 20, die auf eine solche Weise angeordnet worden sind, daß sie einander gegenüberliegen, verhindert, daß der bewegliche Abschnitt 5 an dem Substrat 1 haftet.
Als nächstes wird das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem Schwerpunkt auf Punkten eines Unterschieds von ihm bezüglich des zweiten Ausführungsbeispiels erklärt.
In 22 ist ein Schnitt eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß diesem Ausführungsbeispiel dargestellt und diese Figur entspricht 13.
In dem vorliegenden Sensor ist, während wie in dem Fall des zweiten Ausführungsbeispiels Vorstände 19 auf einer Unterseite eines beweglichen Abschnitts 5 vorgesehen sind, keine Verdrahtung 2 mit einem Unregelmäßigkeitsabschnitt 3 darauf in der Struktur von ihm vorgesehen.
Die Herstellungsverfahrensschritte zur Herstellung des Beschleunigungssensors werden nun unter Bezugnahme auf die 23 bis 27 erklärt.
Wie es in 23 dargestellt ist, wird zuerst ein Siliziumsubstrat 1 eines p-Typs vorbereitet. Dann wird, wie es in 24 dargestellt ist, ein Siliziumoxidfilm 17, der als Opferschicht dient, auf dem Siliziumsubstrat 1 über einer gesamten Oberfläche von ihm durch eine plasmaangereicherte CVD, usw. ausgebildet und dann wird dieser Silizium oxidfilm 17 in eine vorgeschriebene Gestaltung gemustert. Danach wird, wie es in 25 gezeigt ist, ein Mustern bezüglich eines Photoresists entsprechend Bereichen zur Ausbildung eines Vorstands 19 des Siliziumoxidfilms 17 durchgeführt, woraufhin eine Bestrahlung mit aktiven Ionen durch ein RIE-Verfahren darauf durchgeführt wird, um dadurch Konkavitäten 21 auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt werden durch ein Einstellen der Spannung, die an die Elektroden des RIE-Systems angelegt wird, oder des Gasdrucks Unregelmäßigkeitsabschnitte 22 auf den Bodenoberflächen der Konkavitäten 21 ausgebildet.
Danach wird, wie es in 26 gezeigt ist, der Polysiliziumdünnfilm 18, der als Dünnfilm zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts dient, durch ein LPCVD-Verfahren (bei ungefähr 800°C) abgeschieden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Gestaltung der unterliegenden Schicht bezüglich des Polysiliziumdünnfilms 18 widergespiegelt, wodurch Abschnitte 23 zur Ausbildung eines Vorstands in den Konkavitäten 21 ausgebildet werden.
Als nächstes wird, wie es in 27 gezeigt ist, der Polysiliziumdünnfilm 18 in die Gestaltung des beweglichen Abschnitts 5 gemustert. Das heißt, die Befestigungsabschnitte 6, die Trägerabschnitte 7, der Gewichtsabschnitt 8 und die Abschnitte 9 und 10 einer beweglichen Elektrode werden im ganzen gleichzeitig ausgebildet.
Zuletzt wird, wie es in 22 gezeigt ist, durch Naßätzen der bewegliche Abschnitt 5 der Trägerstruktur, der die Vorstände 19 auf seiner Unterseite aufweist, über dem Siliziumsubstrat 1 mit einem vorgeschriebenen Abstand zu ihm angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt wird, da die Unregelmäßigkeitsabschnitte 20 auf den Unterseiten der Vorstände 19 vorgesehen sind, verhindert, daß der bewegliche Abschnitt 5 durch die Ätzmittelersatzflüssigkeit (Reinwasser, usw.) an dem Substrat 1 haftet.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, wird in diesem Ausführungsbeispiel auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 in mindestens einem Bereich, in dem der Abstand zwischen dem Siliziumsubstrat 1 und dem beweglichen Abschnitt 5 der kleinste wird, der Siliziumoxidfilm 17, der als Opferschicht dient, die den Unregelmäßigkeitsabschnitt 22 aufweist, ausgebildet. Dann wird auf dem Siliziumoxidfilm 17 der Polysiliziumdünnfilm 18 ausgebildet, der als Dünnfilm zur Ausbildung des beweglichen Abschnitts dient. Dann wird der Siliziumoxidfilm 17 unter dem Polysiliziumdünnfilm 18 durch Naßätzen entfernt, um dadurch den beweglichen Abschnitt 5, der eine Trägerstruktur aufweist, dessen Unterseite die Unregelmäßigkeitsabschnitte 20 beinhaltet, die mittels der Unregelmäßigkeitsabschnitte 22 ausgebildet werden, auszubilden. In diesem Schritt wird durch die Unregelmäßigkeitsabschnitte 20 verhindert, daß der bewegliche Abschnitt 5 an dem Substrat 1 haftet.
Als nächstes wird das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem Schwerpunkt auf Punkten eines Unterschieds von ihm bezüglich des zweiten Ausführungsbeispiels erklärt.
In 28 ist ein Schnitt des Sensors gemäß diesem Ausführungsbeispiel dargestellt und diese Figur entspricht 13.
In dem vorliegenden Sensor werden wie in dem Fall des zweiten Ausführungsbeispiels auf einer Unterseite eines beweglichen Abschnitts 5 Vorstände 19 vorgesehen. In lediglich den Positionen, die den Vorständen 19 entsprechen, werden Verdrahtungsdünnfilme (hier im weiteren Verlauf einfach als "Verdrahtung" bezeichnet) 2a angeordnet, die Unre gelmäßigkeitsabschnitte 3 auf ihren Oberflächen aufweisen.
Als nächstes werden die Herstellungsverfahrensschritte zur Herstellung des Beschleunigungssensors unter Bezugnahme auf die 29 bis 34 erklärt.
Wie es in 29 dargestellt ist, wird zuerst ein Siliziumsubstrat 1 eines p-Typs vorbereitet. Dann wird, wie es in 30 gezeigt ist, die Verdrahtung 2 aus einem Polysiliziumdünnfilm durch ein LPCVD-Verfahren ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Filmabscheidung mit einer niedrigen Temperatur von ungefähr 620°C durchgeführt, um dadurch den Unregelmäßigkeitsabschnitt 3 auf der Oberfläche der Verdrahtung (des Polysiliziumdünnfilms) 2 auszubilden.
Nachfolgend wird, wie es in 31 gezeigt ist, die Verdrahtung (der Polysiliziumdünnfilm) 2 in eine vorgeschriebene Gestaltung gemustert. Zu diesem Zeitpunkt werden die Verdrahtungen 2a so hergestellt, daß sie in den Bereichen zurückbleiben, die den Vorständen 19 in 28 gegenüberliegen. Dann wird ein Siliziumoxidfilm 17, der als Opferschicht dient, auf den Verdrahtungen (dem Polysiliziumdünnfilm) 2a über der gesamten Oberfläche, die die gleichen beinhaltet, durch eine plasmaangereicherte CVD, usw. ausgebildet und dann wird dieser Siliziumoxidfilm 17 in eine vorgeschriebene Gestaltung gemustert. Danach wird, wie es in 32 gezeigt ist, ein Mustern bezüglich eines Photoresists entsprechend Bereichen zur Ausbildung eines Vorstands 19 des Siliziumoxidfilms 17 durchgeführt, woraufhin eine Bestrahlung mit aktiven Ionen durch ein RIE-Verfahren darauf durchgeführt wird, um dadurch Konkavitäten 21 auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt werden durch ein Einstellen der Spannung, die an die Elektroden des RIE-Systems angelegt wird, oder des Gasdrucks Unregelmäßigkeitsabschnitte 22 auf den Bodenoberflächen der Konkavitäten 21 ausgebildet.
Danach wird, wie es in 33 gezeigt ist, der Polysi liziumdünnfilm 18, der als Dünnfilm zur Ausbildung des beweglichen Abschnitts dient, durch ein LPCVD-Verfahren abgeschieden. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Filmabscheidung mit einer hohen Temperatur von ungefähr 800°C durchgeführt, um dadurch die Oberfläche des Polysiliziumdünnfilms 18 flach zu machen. Ebenso wird die Gestaltung der unterliegenden Schicht auf den Polysiliziumdünnfilm 18 widergespiegelt, wodurch Abschnitte 23 zur Ausbildung eines Vorstands in den Konkavitäten 21 ausgebildet werden.
Als nächstes wird, wie es in 34 gezeigt ist, der Polysiliziumdünnfilm 18 in die Gestaltung des beweglichen Abschnitts 5 gemustert. Das heißt, die Befestigungsabschnitte 6, die Trägerabschnitte 7, der Gewichtsabschnitt 8 und die Abschnitte 9 und 10 einer beweglichen Elektrode werden im ganzen gleichzeitig ausgebildet.
Zuletzt wird, wie es in 28 gezeigt ist, durch ein Naßätzen der bewegliche Abschnitt 5 einer Trägerstruktur, der die Vorstände 19 auf seiner Unterseite aufweist, über dem Substrat 1 (der Verdrahtung 2a) mit einem vorgeschriebenen Abstand zu ihm (ihr) angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt wird, da die Unregelmäßigkeitsabschnitte 20 auf den Unterseiten der Vorstände 19 vorgesehen sind und die Unregelmäßigkeitsabschnitte 3 auf der Oberseite der Verdrahtungen 2a vorgesehen sind, verhindert, daß der bewegliche Abschnitt 5 durch eine Ätzmittelersatzflüssigkeit (Reinwasser, usw.) oder Reinigungsflüssigkeit oder dergleichen an dem Substrat 1 haftet.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, werden in diesem Ausführungsbeispiel auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 in mindestens einem Bereich, in dem der Abstand zwischen dem Siliziumsubstrat 1 und dem beweglichen Abschnitt 5 der kleinste wird, die Verdrahtungen 2a ausgebildet, die der unterliegende Film sind, der die Unregelmäßigkeitsabschnitte 3 aufweist. Auf den Verdrahtungen 2a wird in mindestens den Bereichen zur Ausbildung eines Vorstands 19, die den Unregelmäßigkeitsabschnitten 3 entsprechen, der Siliziumoxidfilm 17 ausgebildet, der als Opferschicht dient, die die Unregelmäßigkeitsabschnitte 22 aufweist. Dann wird auf dem Siliziumoxidfilm 17 der Polysiliziumdünnfilm 18 ausgebildet, der als Dünnfilm zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts dient. Dann wird der Siliziumoxidfilm 17 unter dem Polysiliziumdünnfilm 18 durch Naßätzen entfernt, um dadurch den beweglichen Abschnitt 5 auszubilden, der eine Trägerstruktur aufweist. Bei diesem Ätz- schritt kann durch die Unregelmäßigkeitsabschnitte 3 und 20, die auf eine solche Weise angeordnet worden sind, daß sie einander gegenüberliegen, verhindert werden, daß der bewegliche Abschnitt 5 an dem Substrat 1 haftet.
Als nächstes wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem Schwerpunkt auf Punkten eines Unterschieds von ihm bezüglich des dritten Ausführungsbeispiels erklärt.
In 35 ist ein Schnitt des Sensors gemäß diesem Ausführungsbeispiel dargestellt und diese Figur entspricht 22.
In dem vorliegenden Sensor werden auf einer Unterseite eines beweglichen Abschnitts 5 keine Vorstände (19) wie in dem Fall des dritten Ausführungsbeispiels vorgesehen und auf seiner gesamten Unterseite wird ein Unregelmäßigkeitsabschnitt 24 ausgebildet.
Als nächstes werden die Herstellungsverfahrensschritte zur Herstellung des Beschleunigungssensors unter Bezugnahme auf die 36 bis 39 erklärt.
Wie es in 36 dargestellt ist, wird zuerst ein Siliziumsubstrat 1 eines p-Typs vorbereitet. Dann wird, wie es in 37 gezeigt ist, ein Siliziumoxidfilm 17, der als Opferschicht dient, auf dem Siliziumsubstrat 1 über einer gesamten Oberfläche von ihm durch eine plasmaangereicherte CVD, usw. ausgebildet und dann wird dieser Siliziumoxidfilm 17 in eine vorgeschriebene Gestaltung gemustert. Danach wird eine Bestrahlung mit aktiven Ionen bezüglich des Siliziumoxidfilms 17 durch ein RIE-Verfahren durchgeführt, um dadurch einen Unregelmäßigkeitsabschnitt 25 auf seiner Oberfläche auszubilden. Genauer gesagt wird durch ein Einstellen der Beschleunigungsspannung oder des Gasdrucks der Unregelmäßigkeitsabschnitt 25 ausgebildet.
Danach wird, wie es in 38 gezeigt ist, der Polysiliziumdünnfilm 18, der als Dünnfilm zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts dient, durch ein LPCVD-Verfahren (bei ungefähr 800°C) abgeschieden.
Als nächstes wird, wie es in 39 gezeigt ist, der Polysiliziumdünnfilm 18 in die Gestaltung des beweglichen Abschnitts 5 gemustert. Das heißt, die Befestigungsabschnitte 6, die Trägerabschnitte 7, der Gewichtsabschnitt 8 und die Abschnitte 9 und 10 einer beweglichen Gateelektrode werden im ganzen gleichzeitig ausgebildet.
Zuletzt wird, wie es in 35 gezeigt ist, durch Naßätzen der bewegliche Abschnitt 5 einer Trägerstruktur, der auf seiner Unterseite den Unregelmäßigkeitsabschnitt 24 aufweist, über dem Substrat 1 mit einem vorgeschriebenen Abstand zu ihm angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt wird, da der Unregelmäßigkeitsabschnitt 24 auf der Unterseite des beweglichen Abschnitts 5 vorgesehen ist, verhindert, daß der bewegliche Abschnitt 5 durch eine Ätzmittelersatzflüssigkeit (Reinwasser, usw.) oder Reinigungsflüssigkeit oder dergleichen an dem Substrat 1 haftet.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Zum Beispiel kann der unterliegende Film aus einem anderen Material als dem Polysiliziumdünnfilm (2) bestehen, noch ist es nicht immer notwendig, daß sein Material aus einem Material zum Bilden der Verdrahtung besteht.
Obgleich in jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele die Herstellungsverfahrensschritte zur Herstellung des Beschleunigungssensors als solche, in denen ein Naßätzen als ein Mittel zum Entfernen der Opferschicht verwendet wird, und als jene zum Verhindern einer Haftung erwähnt worden sind, die bei der Naßätzgebrauchszeit auftritt, kann ebenso auch nach einem Entfernen von ihm unter Verwendung eines Trockenätzens eine Haftung, die von der Verwendung einer Reinigungsflüssigkeit oder dergleichen in einem nachfolgenden Schritt herrührt, durch das Durchführen von solchen Verfahrensschritten und die sich ergebende Gestaltung vermieden werden.
Ebenso kann als das Verfahren zur Ausbildung des Unregelmäßigkeitsabschnitts auf der Oberfläche des Polysiliziumdünnfilms, der der unterliegende Film ist, zum Beispiel ein Verfahren eines Erhöhens einer Menge von Silan, das zuzuführen ist, und dadurch eines Erhöhens der Filmausbildungsgeschwindigkeit zusätzlich zu dem Verfahren eines Durchführens einer Filmabscheidung mit einer niedrigen Geschwindigkeit unter Verwendung eines LPCVD-Verfahrens angewendet werden.
Weiterhin kann die Erfindung als ein Halbleitersensor für eine physikalische Größe sowohl zum Erfassen eines Gierwerts, einer Vibration, usw. als auch einer Beschleunigung verwirklicht werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe, der ein Halbleitersubstrat (1) und einen aus einem Dünnfilm (18) bestehenden beweglichen Abschnitt (5) einer Trägerstruktur aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden einer Opferschicht (17), die einen Oberflächenunregelmäßigkeitsabschnitt (22, 25) aufweist, auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) in mindestens einem Bereich, in dem der Abstand zwischen dem Halbleitersubstrat (1) und dem beweglichen Abschnitt (5) der kleinste wird, wobei der Oberflächenunregelmäßigkeitsabschnitt (22, 25) durch ein Verfahren eines reaktiven Ionenätzens ausgebildet wird; Ausbilden eines Dünnfilms (18) zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts auf der Opferschicht (17); und Entfernen der Opferschicht (17) unter dem Dünnfilm (18) zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts durch Ätzen, um dadurch den beweglichen Abschnitt (5) der Trägerstruktur auszubilden, dessen Unterseite einen Unregelmäßigkeitsabschnitt (20, 24) aufweist, der durch den Oberflächenunregelmäßigkeitsabschnitt (22, 25) der Opferschicht (17) ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe, der ein Halbleitersubstrat (1) und einen aus einem Dünnfilm (18) bestehenden beweglichen Abschnitt (5) einer Trägerstruktur aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden einer unterliegenden Schicht (2, 2a), die einen Unregelmäßigkeitsabschnitt (3) aufweist, auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) in mindestens einem Bereich, in dem der Abstand zwischen dem Halbleitersubstrat (1) und dem beweglichen Abschnitt (5) der kleinste wird; Ausbilden einer Opferschicht (17), die einen Oberflächenunregelmäßigkeitsabschnitt (22, 25) aufweist, auf dem unterliegenden Film (2, 2a) in mindestens einem Bereich, der dem Unregelmäßigkeitsabschnitt (3) der unterliegenden Schicht (2, 2a) entspricht, wobei der Oberflächenunregelmäßigkeitsabschnitt (22, 25) durch ein Verfahren eines reaktiven Ionenätzens ausgebildet wird; Ausbilden eines Dünnfilms (18) zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts auf der Opferschicht (17); und Entfernen der Opferschicht (17) unter dem Dünnfilm (18) zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts durch Ätzen, um dadurch den beweglichen Abschnitt (5) der Trägerstruktur auszubilden.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unterliegende Film (2, 2a) ein Polysiliziumdünnfilm ist.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unterliegende Film (2, 2a) ein Teil ist, das eine Verdrahtung ausbildet.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüberliegende Unregelmäßigkeitsabschnitte (3, 20) in einer Gestaltung voneinander unterschiedlich sind oder auf eine solche Weise angeordnet sind, daß sie derart zueinander verschoben sind, daß Maxima von einem von ihnen und Minima des anderen nicht miteinander übereinstimmen.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt eines Ausbildens des Dünnfilms (18) zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts einen Schritt eines derartigen Ausbildens des Dünnfilms (18) zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts beinhaltet, daß ein Teil des Dünnfilms (18) zur Ausbildung eines beweglichen Abschnitts den unterliegenden Film (2) berührt.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin einen Schritt eines Ausbildens eines Halbleiterelements aufweist, mit dem ein Wandeln einer Verschiebung des beweglichen Abschnitts (5) in elektrische Signale eine physikalische Größe erfasst wird, die auf den beweglichen Abschnitt (5) der Trägerstruktur wirkt.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement eine stationäre Elektrode (12 bis 15) beinhaltet, die in einem Oberflächenabschnitt des Halbleitersubstrats (1) angeordnet ist, der von dem Oberflächenabschnitt entfernt ist, in dem die unterliegende Schicht (2) angeordnet ist, wobei die stationäre Elektrode (12 bis 15) aus einer Diffusionsschicht besteht.