DE19718370B4 - Verfahren zum Herstellen einer Membran eines Drucksensors oder akustischen Wandlers und akustischer Wandler oder Drucksensor - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Membran eines Drucksensors oder akustischen Wandlers und akustischer Wandler oder Drucksensor Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Membran eines Drucksensors oder eines akustischen Wandlers (228) in einem Substrat (200) aus Halbleitermaterial, wobei man eine dotierte Einkristall-Siliciumschicht (210) in einer Membranregion des Halbleitermaterials mittels chemischer Aufdampfung (CVD) aufwachsen läßt und eine der Membranregion gegenüberliegende Öffnung (226) von der Unterseite des Substrats (200) her geätzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Substrats (200) eine Feldoxidschicht (204) aufgebracht wird, die Feldoxidschicht (204) zum Begrenzen der Membranregion maskiert, die Feldoxidschicht (204) in der Membranregion abgetragen, die dotierte Einkristall-Siliciumschicht (210) in der Membranregion aufwachsen gelassen und dann die Öffnung (226} bis zu der Einkristall-Slliciumschicht (210) geätzt wird, wobei die gesamte Membranregion freigelegt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Membran eines Drucksensors oder akustischen Wandlers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen akustischen Wandler oder Drucksensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Drucksensoren werden verwendet, um Veränderungen des Druckes zu erfassen, der auf eine Oberfläche einwirkt, oder um den Absolutwert eines ausgeübten Druckes zu messen sowie die gemessene Größe in ein elektrisches Singnal umzusetzen. Eine übliche Anwendung solcher Sensoren ist ein akustischer Wandler. Diese erfassen Änderungen in dem durch Schallwellen ausgeübten Druck und setzen diese Änderungen in ein sich änderndes elektrisches Signal um. Akustische Wandler können auch im um gekehrten Sinne eingesetzt werden, um elektrische Signale in Druckwellen umzusetzen. In Verbindung mit einem Verstärker, der einen zweiten Wandler ansteuert, der die angelegte Schallwelle reproduziert, kann ein akustischer Wandler als Mikrophon arbeiten.
  • Ein akustischer Wandler verwendet üblicherweise eine Membran, die sich in Reaktion auf eine auftreffende Schallwelle bewegt. Die Membran bildet eine Platte eines Zweiplattenkondensators. Die Bewegung der Membran ändert den Abstand zwischen den Kondensatorplatten, was zu einer Veränderung der Kapazität des Kondensators führt. In Verbindung mit entsprechenden Schaltungen erzeugt die Kapazitätsänderung ein elektrisches Signal, das proportional zu dem einwirkenden Druck ist. Es ist bekannt, daß die Empfindlichkeit eines solchen Drucksensors mit abnehmender Dicke der Membran zunimmt. Dies beruht darauf, daß eine dünnere Membran eine geringere Trägheit aufweist und schneller auf kleine Druckänderungen reagieren kann. Da zusätzlich die Größe, des Wandlers mit der Dicke der Membran verringert werden kann, führt die Verringerung der Dicke der Membran sowohl zu einer empfindlicheren als auch zu einer kleineren Komponente.
  • Derartige Drucksensoren werden aus einem Siliciumsubstrat hergestellt, das eine geätzte Öffnung zum Eintritt einer Druckwelle aufweist. Die Druckwelle trifft auf eine Membran und bewirkt, daß diese sich in Reaktion auf Änderungen des von der Welle ausgeübten Druckes bewegt. Die Membran bildet eine Platte eines Zweiplattenkondensators. Die zweite Platte wird von einer perforierten Elektrode gebildet, die sich oberhalb der Membran befindet. Die Bewegung der Membran bewirkt, daß sich die Kapazität des Zweiplattenkondensators ändert und damit ein sich änderndes elektrisches Signal erzeugt wird.
  • Es gibt mehrere Verfahren, um eine solche Membran herzustellen.
  • Ein erster Verfahren basiert auf den Diffusionsmechanismen, die bei Bor-Gasphasen-Dotierprozessen auftreten und verwendet Bortrichlorid (BCl3) als Quellengas, um eine hochdotierte p+-Schicht zu erzeugen, die als Ätzbegrenzung dient. Während dieses Verfahren in der Lage ist, Membranfolien von Dicken oberhalb 1 μm zu erzeugen, hat es sich wegen man gelnder Reproduzierbarkeit als nicht brauchbar zur Herstellung dünnerer Folien erwiesen.
  • Ein zweites Verfahren zur Herstellung von Membranen besteht darin, Borionen zu implantieren. So ist aus der US 5 332 469 ein kapazitiver Differenzdrucksensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt, gemäß welchem Dotierungsmaterial in ein Substat implantiert wird, um eine erste Ätzstop-Schicht zu erzeugen, darauf eine die Membran bildende Schicht aus Halbleitermaterial aufgebracht wird, von der gegenüberliegenden Seite des Substrats bis zur Ätzstop-Schicht geätzt und diese anschließend entfernt wird, so daß eine Membran aus dem im zweiten Schritt aufgebrachten Halbleitermaterial entsteht. Zur Herstellung extrem dünner Membranen ist dies jedoch nicht geeignet, weil das Implantieren der Borionen Spannungen in der Folie hervorruft, die zu einem Verwerfen und zur Rißbildung der Membran führen.
  • Diese Techniken führen darüber hinaus zur Bildung einer parasitären, in Sperrichtung vorgespannten p+n-Diode, die die Membran vom Substrat elektrisch isoliert. Dies erhöht die Leistung, die für den Betrieb des Wandlers benötigt wird, und verringert die Empfindlichkeit des Zweiplattenkondensators.
  • Aus J. Electrochem. Soc.: Solid-State Science and Technology, Band 135, Nr. 12, Dez. 1988, Seiten 3126–3134, ist ein Verfahren zum Herstellen einer Membran in einem Siliciumsubstrat bekannt, wobei man eine dotierte Einkristall-Siliciumschicht mittels chemischer Aufdampfung auf einem Wafer aufwachsen läßt, auf der der Einkristall-Siliciumschicht gegenüberliegenden Seite des Wafers eine der gewünschten Membrangeometrie entsprechend gestaltete Au-Maske aufbringt und unter Freilegen, eines Teils der Siliciumschicht maskenseitig mittels KOH ätzt. Mit diesem Verfahren sind B-dotierte Siliciummembranen mit Dicken oberhalb von 1 μm herstellbar.
  • Aus Sensors and Actuators A44, 1994, Seiten 1–11, 9, ist ein akustischer Wandler mit einer 5–8 μm dicken Membran bekannt, bei dem die Membran, das Substrat und eine Rückwand in Form eines Glaswafers eine geschlossene Kammer bilden, in welche Elektroden in Form eines eine leitende Schicht tragenden und mit Löchern versehenen Glaswafers eingeschlossen sind. Der Wandler ist aus den vier separat hergestellten Teilen Rückwand, Substrat, Glaswafer sowie Membran zusammengesetzt.
  • Aus der DE 34 45 774 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdruckaufnehmers bekannt, wobei auf einem Silicium-Einkristallsubstrat nacheinander eine p+ leitende Schicht, eine Silicium-Epitaxieschicht, eine Isolatorschicht und ein leitender Belag ausgebildet werden. Durch Öffnungen in dem leitenden Belag und der Isolatorschicht hindurch wird in der Silicium-Epitaxieschicht eine Aushöhlung bis zur p+ leitenden Schicht ausgeätzt und gegenüberliegend das Silicium-Einkristallsubstrat ebenfalls zur p+ leitenden Schicht weggeätzt, so daß der freiliegende Teil der p+ leitenden Schicht ein druckempfindliches Membranteil bildet, das zusammen mit dem leitenden Belag einen druckempfindlichen Meßkondensator bildet.
  • Aus der DE 44 01 999 A1 sind ein kapazitiver Halbleiterdrucksensor und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt, wobei ausschließlich eine Seite eines Halbleitersubstrats lithographisch bearbeitet wird, um einen im Substrat eingebetteten Halbleiterdrucksensor herzustellen. Die elektrische Isolierung der Membran von Substrat wird durch Auftragen einer Opferschicht auf das Substrat, von polykristallinem Silicium auf die Opferschicht und durch nachfolgendes Hohlraumätzen zum Entfernen der Opferschicht erreicht.
  • Aus IEEE Electron Device Letters, Band 12, Nr. 11, November 1991, Seiten 614–616 ist ein Verfahren zum Herstellen einer dünnen Einkristall-Siliciummembran bekannt, bei welchem eine SiO2-Schicht als Ätzstop verwendet wird. Ferner wird eine Einkristall-Siliciummembran beschrieben, die mit dem Substrat elektrisch verbunden ist.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Membran eines Drucksensors oder eines akustischen Wandlers sowie einen akustischen Wandler oder Drucksensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 8 zu schaffen, die bei vereinfachter Herstellung sicherstellen, daß die Membran gegenüber dem Substrat keine p+n Diode bildet.
  • Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. 8 gelöst.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
    •
  • Die Erfindung wird anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Der Ablauf des Verfahrens ist in 1 bis 6 dargestellt, während die 7 bis 12 das Verfahren zum Herstellen eines akustischen Wandlers zeigen, bei dem eine dünne Membran eingesetzt wird, die entsprechend dem Verfahren nach 7 bis 12 hergestellt worden ist.
  • Die Herstellung eines akustischen Wandlers mit einer Membran des Sensors, die so dünn wie möglich ist, hat zwei Zwecke. Erstens wird die Empfindlichkeit des Wandlers erhöht, und zweitens kann der Wandler in seiner Größe verringert werden.
  • Wie in 1 gezeigt, beginnt die Herstellung des Drucksensors oder akustischen Wandlers mit einem Substrat 200 aus Silicium. Ty pischerweise besteht das Substrat 200 aus einem n- oder p-Silicium mit einer <100> Kristallorientierung und einem spezifischen Widerstand von 5 bis 10 Ohm/cm. Wenn das Substrat 200 vom p-Typ ist, wird eine Membran in einer n-Wanne gebildet. Das Substrat 200 kann doppelt poliert sein, um eine saubere Oberfläche für die späteren Bearbeitungsschritte zu erzeugen. Eine 0,6 bis 1 μm dicke Feldoxidschicht 204 läßt man auf der Oberseite 201 und der Unterseite 202 des Substrat 200 aufwachsen.
  • Unter Anwendung üblicher photolithographischer Techniken wird eine Photoresistmaske verwendet, um die Feldoxidschicht 204 auf der Oberseite 201 des Substrats 200 zu bemustern. Ein auf BHF-Chemikalien basierender Naßoxidätzprozeß wird verwendet, um Abschnitte der Feldoxidschicht 204 abzutragen, womit das in 1 dargestellte Muster erzeugt wird. Die untere Seite 202 des Substrats 200 ist während der Ätzung der Oxidschicht auf der Oberseite 201 des Substrats 200 geschützt. Die Regionen 206, in denen das Oxid von der Oberseite 201 abgetragen worden ist, werden weiterbehandelt, um Stellen für die Kontakte der Komponente zu bilden.
  • Nach dem Ätzen der Oxidschicht auf der Oberseite des Substrats 200 werden ähnliche photolithographische Techniken angewandt, um die Feldoxidschicht 204 auf der Unterseite 202 des Substrats 200 zu bemustern. Ein auf BHF-Chemikalien basierender Naßoxidätzprozeß wird angewandt, um Abschnitte der Feldoxidschicht 204 abzutragen, womit das in 1 dargestellte Oxidmuster erzeugt wird. Die Oberseite 201 des Substrats 200 wird während des Äztens der Oxidschicht auf der Unterseite 202 des Substrats 200 geschützt. Das Ergebnis der beiden Oxidätzschritte ist die in 1 dargestellte Struktur.
  • Als nächstes wird ein Bortiefdiffusionsprozeß ausgeführt, wobei Bornitrid oder BCl3 bei einer Temperatur von 1000 bis 1150°C angewandt wird. Dies ergibt eine tiefe p+-Bordiffusionsregion 208 in den Regionen 206 und den unabgedeckten Abschnitten der Unterseite 202 des Substrats 200. Eine (nicht dargestellte) Photoresistschicht wird dann auf die Oberseite 201 des Substrats 200 aufgesponnen. Dies dient dazu, die Oberseite 201 während der nachfolgenden Schritte zu schützen. Ein Ätzprozeß wird dann ausgeführt, um das verbliebene Feldoxid 204 auf der Un terseite 202 des Substrats 200 zu entfernen. Die vorher auf der Oberseite 201 des Substrats 200 aufgebrachte Photoresistschicht wird danach entfernt. Die resultierende Struktur ist in 2 dargestellt.
  • Eine Maske wird dann verwendet, um die Feldxidschicht 204 auf der Oberseite 201 des Substrats 200 zu bemustern, gefolgt von einem Abtrag jenes Abschnitts der Feldoxidschicht 204, die das Substrat bedeckt, wo die Membran zu bilden ist. Wie in 3 gezeigt, wird dann eine Silicium- oder Silicium-Germanium-Schicht 210 und 212 auf der Oberseite 201 des Substrats 200 aufgebracht. Die aufgebrachte Schicht 210, 212 wird verwendet, um eine dünne hochdotierte p+-Schicht zu bilden, die als Membran für den Drucksensor oder Wandler dienen wird. Die Silicium- oder Silicium-Germanium-Schicht kann in einem geeigneten Einzelwafer-Epitaxialauftraggerät (chemischer Dampfniederschlag) aufwachsen, wie in dem von der Fa. ASM, Phoenix, Arizona/USA, hergestellten ASM-Epsilon-E2-Reaktor.
  • Die Silicium- oder Silicium-Germanium-Schicht 210, 212 wird mit Borionen bis zu eine Konzentration von 1 × 1020 Ionen/cm3 unter Verwendung von B2H6 als Borquellengas und SiH4 oder SiH2Cl2 als Siliciumquellengas dotiert. Der Auftragprozeß wird optimiert, um eine aus einkristallinem Silicium bestehende Einkristall-Siliciumschicht 210 auf den Regionen des Substrats 200 aufwachsen zu lassen, die nicht von Feldoxid 204 bedeckt sind, während eine Schicht 212 aus polykristallinem Silicium auf den von Feldoxid 204 bedeckten Regionen aufwächst. Die Schicht 212 wird verwendet, um einen elektrischen Kontakt mit der Einkristall-Siliciumschicht 210 zu bilden. Demgemäß ermöglicht ein einziger Verfahrensschritt die Bildung sowohl der dünnen Membran als auch eines Kontaktes zu ihr. Dies verringert die Komplexität des Verfahrensablaufs, der für die Bildung des Kontakts eingesetzt wird. Das Auftraggerät ermöglicht die Steuerung der Dicke der Schicht 210 unter Erzeugung einer Membran mit einer Dicke von zwischen 0,02 bis 1 μm.
  • Wenn eine Silicium-Germanium-Schicht ausgebildet wird, kann die Zugspannung in der aufgetragenen Folienschicht durch Veränderung des Germaniumgehalts der Folie zugeschnitten werden. Dies ermöglicht, die Reaktion der Membran auf einwirkenden Druck zu modifizieren und unterstützt die Kontrolle der Verwerfung der Membran. Zusätzlich bewirkt die starke Dotierung, daß die Membran als Ätzbegrenzung für das Ätzen der rückseitigen Ätzung des Substrats 200 wirkt (verwendet zur Bildung einer Öffnung, um es einer Druckwelle zu ermöglichen, auf die Membran aufzutreffen). Diese Kombination von Verfahrensschritten ermöglicht eine präzise Kontrolle der Dicke der Membran.
  • Eine photolithographische Maske wird dann verwendet, um die gewünschte Erstreckung der Schicht 212 zu definieren. Der verbleibende Abschnitt der Schicht 212 wird abgetragen, wobei man einen reaktiven Ionenätzprozeß (RIE) in einem Triodenreaktor einsetzt, wobei eine chlorbasierte Ätzung verwendet wird. Die resultierende Struktur ist in 4 dargestellt. Die Schicht 212 wird verwendet, um einen isolierten Kontakt zur Schicht 210 herzustellen. Eine Schicht 214 aus Niedertemperaturoxid (LTO) wird dann auf der Oberseite des Substrats 200 aufgebracht. Die Schicht 214 ist 0,25 bis 0,7 μm dick und wird mittels chemischer Aufdampfung aufgebracht. Die resultierende Struktur ist in 5 dargestellt.
  • Eine photolithographische Maske wird dann verwendet, um die Abschnitte der Schicht 214 entsprechend einer Kontaktregion 216 und dem Bereich der Einkristall-Siliciumschicht 210 zu definieren. Jene Abschnitte der Schicht 214 werden abgetragen, wobei man einen auf BHF-Chemikalien basierenden Naßätzprozeß verwendet. Die resultierende Struktur ist in 6 gezeigt.
  • Das insoweit beschriebene Verfahren ergibt eine dünne hochdotierte Einkristall-Silicium- oder Silicium-Germanium-Schicht 210, die später als Membran dient. Diese Struktur kann dann weiteren Verfahrensschritten unterworfen werden, um einen Drucksensor oder akustischen Wandler zu erzeugen. Wenn es erwünscht ist, einen Drucksensor zu erzeugen, muß die Rückseite des Substrats 200 geätzt werden, um eine Öffnung für den Eintritt der Druckwelle zu erzeugen. Das Substrat 200 kann von der Rückseite geätzt werden, indem man eine Maske und einen EDP-Ätzprozeß verwendet, der bei etwa 105°C ausgeführt wird. Auch eine auf KOH oder TMAH basierende Ätzung kann eingesetzt werden. Die hochdotierten p+-Regionen 208 werden nicht geätzt, während die niedriger dotierten Regionen durch den Ätzprozeß abgetragen werden. Der Drucksensor wird dann vervollstän digt durch Bildung eines zweiten Kontakts an der Komponente. Dieser Kontakt kann gebildet werden, indem ein zweites Siliciumsubstrat auf die Oberseite der Struktur nach 6 gebondet wird. Wenn die Membran des Sensors sich in Reaktion auf eine auftreffende Druckwelle bewegt, verändert sie den Abstand der Kondensatorplatten des Kondensators, der von der Membran und dem zweiten Substrat gebildet wird. Dies verändert die Kapazität des Kondensators und ermöglicht die Erfassung der Druckwelle. Ein anderes Verfahren zur Bildung des zweiten Kontaktes besteht darin, eine Metallsaatschicht oder perforierte Elektrode entsprechend 10 und 11 zu bilden. Andere mit dem beschriebenen Verfahrensablauf kompatible Verfahren können ebenfalls eingesetzt werden. Nach Bildung des zweiten Kontaktes wird der Drucksensor mit einer Umhüllung versehen und getestet.
  • Wegen der Existenz der Schicht 212 auf der Oberseite der Oxidschicht ist die Rückseitenätzung zur Bildung der Öffnung zum Eintritt der Druckwelle nicht so empfindlich gegenüber der Ausfluchtung der Ätzmaske, wie dies bei bekannten Verfahren der Fall ist. Dies liegt daran, daß das Überätzen in Seitenrichtung kein Problem darstellt, wie dies bei alternativen Prozeßabläufen der Fall ist. Das bedeutet, daß die Dicke und Größe der Membran genauer gesteuert werden kann, womit sowohl eine empfindlichere als auch eine kompaktere Komponente erzielbar ist. Um das Ätzen der Öffnung hinreichend unempfindlich gegenüber der Ätzmaskenausfluchtung zu machen, ist es zweckmäßig, daß die Dicke der Oxidschicht 204 erheblich größer (beispielsweise etwa um einen Faktor von 5) als jene der Sensormembran 210 gemacht wird.
  • Gemäß 7 wird eine Opferphotoresist- oder Niedertemperaturfolienschicht 218 aufgetragen. Die Schicht 218 wird unter Anwendung photolithographischer Techniken bemustert, geätzt und ergibt die in 8 dargestellte Struktur. Hierbei bleibt das Photoresist oder der Niedertemperaturfilm über der Einkristallregion 210. Eine Metallsaatschicht 220 wird auf die Oberseite des Substrats 200 aufgesputtert. Die Schicht 220 besteht typischerweise aus einer Gold-Nickel-Vanadium-Legierung, einer Titan-Nickel-Legierung oder Silber. Die resultierende Struktur ist in 7 gezeigt. Die Metallsaatschicht 220 bildet eine Basis zur Aus bildung einer zweiten Elektrode des Wandlers.
  • Eine Photoresistschicht 222 wird dann auf das Substrat 200 aufgesponnen. Die Schicht 222 wird unter Anwendung mehrerer Schritte des Aufspinnens des Photoresist aufgebracht, bis eine Dicke von etwa 25 μm erreicht ist. Eine photolithographische Maske wird verwendet, um die Plattierregion zu begrenzen, die für die Bildung einer Rückplatte oder perforierten Brückenelektrode des Wandlers verwendet wird. Die Photoresistschicht wird dann selektiv entwickelt. Die resultierende Struktur ist in 8 wiedergegeben.
  • Eine Schicht 224 aus Gold oder Silber mit einer Dicke etwa gleich der Dicke der Photoresistschicht 222 wird dann auf das Substrat 200 aufplattiert und füllt die Abschnitte der Photoresistschicht 222, die während des vorhergehenden Verfahrensschrittes abgetragen worden waren. Die Schicht 224 wird typischerweise mittels eines pulsierenden Plattierprozeses bis zu einer Dicke von etwa 20 μm aufgebracht. Die Schicht 224 aus Gold oder Silber wird dann verwendet, um eine perforierte Brückenelektrode zu bilden, die als eine Platte des Zweiplattenkondensators wirkt. Die resultierende Struktur ist in 9 gezeigt.
  • Die verbleibenden Abschnitte der Photoresistschicht 222 werden dann durch eine geeignete Resistabtraglösung entfernt. Die Abschnitte der Metallsaatschicht 220, die nicht von der Gold- oder Silberschicht 224 bedeckt sind, werden dann durch eine Naßätzung abgetragen, die auf HNO3/HF-Chemikalien basiert. Die resultierende Struktur ist in 10 dargestellt.
  • Die Opferschicht aus Photoresist oder Niedertemperaturfolie 218 wird dann mittels einer geeigneten Resistabtraglösung entfernt. Dies ergibt eine Öffnung zwischen der Einkristallschicht 210 und der Schicht 224 aus Gold oder Silber. Die Öffnung dient als Spalt zwischen den beiden Platten des Kondensators, die von der Einkristallschicht 210 und der der Schicht 224 aus Gold oder Silber gebildet werden. Die resultierende Struktur ist in 11 gezeigt.
  • Das Substrat 200 wird dann von der Rückseite her geätzt, um eine Öffnung 226 zu schaffen, die es akustischen Wellen ermöglicht, in den Wandler einzudringen und auf die Membran aufzutreffen. Die Substrat ätzung erfolgt mittels eines EDP-Ätzprozesses, der bei etwa 105°C ausgeführt wird. Auch ein KOH- oder TMAH-Ätzprozeß können eingesetzt werden. Die hochdotierten p+-Regionen 208 werden nicht geätzt, während die niedriger dotierten Regionen von dem Ätzprozeß abgetragen werden. Die resultierende Struktur ist in 12 gezeigt. Die Wanderstruktur wird dann mit einer Umhüllung versehen und getestet.
  • Wie in 12 gezeigt, besitzt der akustische Wandler 228 eine dünne Membran, die aus einer hochdotierten Einkristall-Siliciumschicht 210 gebildet wird. Akustische Druckwellen gelangen in den Wandler 228 durch die Öffnung 226. Die Wellen treffen auf die Membran auf und bringen sie dazu zu vibrieren. Dies bewirkt eine Verlagerung zwischen den Platten des Zweiplattenkondensators, die aus der Membran und der perforierten Elektrode gebildet werden, die aus der Schicht 224 aus Gold oder Silber gebildet wird. Die Verlagerung zwischen den Platten verändert die Kapazität unter Erzeugung eines meßbaren Signals. Die Kapazitätsänderung ist proportional zur Höhe des einwirkenden Druckes. Die Kontaktregion 216 bildet eine isolierte Kontaktregion auf der Polysiliciumschicht zur Membran 210 des Sensors. Die Kontaktregion kann verwendet werden, wie sie ist, oder durch Auftragen einer Metallschicht weiterbearbeitet werden, um so einen Kontakt zu bilden.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Membran eines Drucksensors oder eines akustischen Wandlers (228) in einem Substrat (200) aus Halbleitermaterial, wobei man eine dotierte Einkristall-Siliciumschicht (210) in einer Membranregion des Halbleitermaterials mittels chemischer Aufdampfung (CVD) aufwachsen läßt und eine der Membranregion gegenüberliegende Öffnung (226) von der Unterseite des Substrats (200) her geätzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Substrats (200) eine Feldoxidschicht (204) aufgebracht wird, die Feldoxidschicht (204) zum Begrenzen der Membranregion maskiert, die Feldoxidschicht (204) in der Membranregion abgetragen, die dotierte Einkristall-Siliciumschicht (210) in der Membranregion aufwachsen gelassen und dann die Öffnung (226} bis zu der Einkristall-Slliciumschicht (210) geätzt wird, wobei die gesamte Membranregion freigelegt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, daduch gekennzeichnet, daß man eine Schicht (212) aus polykristallinem Silicium auf feldoxidbedeckten Abschnitten der Oberseite des Substrats (200) aufwachsen läßt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontakt zwischen der Schicht (212) aus polykristallinem Silicium und der Einkristall-Siliciumschicht (210) hergestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkristall-Siliciumschicht (210) auch Germanium enthält.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, daduch gekennzeichnet, daß die Dicke der Feldoxidschicht (204) deutlich größer als die der Einkristall-Siliciumschicht (210) bemessen ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung von einer bezüglich ihrer Ausfluchtung unkritischen Ätzmaske begrenzt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkristall-Siliciumschicht (210) und die Schicht (212) aus polykristallinem Silicium in einem einzigen gemeinsamen Arbeitsgang aufgebracht werden.
  8. Akustischer Wandler oder Drucksensor mit einem Substrat (200) und einer an der Oberseite des Substrats (200) angeordneten und von diesem isolierten Membran, unterhalb welcher sich eine im Substrat (200) ausgebildete Öffnung (226) befindet, und mit einem elektrisch mit der Membran verbundenen und vom Substrat (200) isolierten Kontakt (216) auf der Sustratoberseite, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine auf dem Substrat (200) aufgewachsene dotierte Einkristall-Siliciumschicht (210) ist und gegenüber der Oberseite des Substrats (200) durch eine Feldoxidschicht (204) isoliert ist, wobei die Öffnung (226) die gesamte Membranregion freilegt und wobei die Druckbeaufschlagung über die Öffnung (226) vornehmbar ist.
  9. Akustischer Wandler oder Drucksensor nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Schicht (212) aus polykristallinem Silicium zwischen dem Kontakt (216) und der Membran.
  10. Akustischer Wandler oder Drucksensor nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkristall-Siliciumschicht (210) auch Germanium enthält.
  11. Akustischer Wandler oder Drucksensor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine von der Membran elektrisch isolierte und von ihr beabstandete perforierte Elektrode (224) als zweite Platte eines kapazitiven Wandlers, deren erste Platte von der Membran gebildet ist.
  12. Akustischer Wandler oder Drucksensor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldoxidschicht (204) zwischen dem Substrat (200) und der Schicht (212) aus polykristallinem Silicium aufgebracht ist.
  13. Akustischer Wandler oder Drucksensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldoxidschicht (204) erheblich dicker als die Einkristall-Siliciumschicht (210) ist.
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