DE19752218A1 - Verfahren zur Adhäsionsvermeidung an einer Halbleiteroberfläche, Halbleiterwafer und mikromechanische Struktur - Google Patents
Verfahren zur Adhäsionsvermeidung an einer Halbleiteroberfläche, Halbleiterwafer und mikromechanische StrukturInfo
- Publication number
- DE19752218A1 DE19752218A1 DE19752218A DE19752218A DE19752218A1 DE 19752218 A1 DE19752218 A1 DE 19752218A1 DE 19752218 A DE19752218 A DE 19752218A DE 19752218 A DE19752218 A DE 19752218A DE 19752218 A1 DE19752218 A1 DE 19752218A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- wafer
- fluorine
- anchor
- semiconductor
- areas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00912—Treatments or methods for avoiding stiction of flexible or moving parts of MEMS
- B81C1/0096—For avoiding stiction when the device is in use, i.e. after manufacture has been completed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
- B81B3/0002—Arrangements for avoiding sticking of the flexible or moving parts
- B81B3/0005—Anti-stiction coatings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0174—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
- B81C2201/0176—Chemical vapour Deposition
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/11—Treatments for avoiding stiction of elastic or moving parts of MEMS
- B81C2201/112—Depositing an anti-stiction or passivation coating, e.g. on the elastic or moving parts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermei
dung von Adhäsion an einer Halbleiteroberfläche bzw. zwischen
zwei sich mit Abstand gegenüberliegenden Halbleiteroberflä
chen. Sie betrifft auch einen Halbleiterwafer und eine mikro
mechanische Struktur.
In modernen, auf der Siliziumtechnologie beruhenden Sensoren
und Aktuatoren besteht häufig das Problem, daß sich Silizium
oberflächen (eventuell auch in oxidierter Form) berühren und
dann aneinander haften bleiben. Dies führt zur Funktionsunfä
higkeit und ist unerwünscht und oft gefährlich. Beispielswei
se sind Beschleunigungssensoren bekannt, die in Fahrzeuge zur
Ermittlung der Fahrzeugverzögerung bei einem Unfall eingebaut
sind, wobei das Sensorsignal nach entsprechender Auswertung
für die Auslösung des Airbag-Systems oder für die Betätigung
eines Gurtstraffers herangezogen werden kann.
Wenn ein Bestandteil dieses Sensors, der sich bei einer Ver
zögerung bewegen soll, auf unerwünschte Weise an einer
Siliziumoberfläche innerhalb des Sensors haften bleibt, so
ist die Funktionsfähigkeit des Airbag-Systems bzw. des Gurt
straffersystems nicht mehr gewährleistet.
Eine bekannte Methode zur Vermeidung des Haftens besteht dar
in, die Oberflächen mikroskopisch oder makroskopisch aufzu
rauhen oder durch geeignete Spitzen zu strukturieren.
Die Anwendung von Spitzen, um die unerwünschte Adhäsion zu
vermeiden, ist in dem Aufsatz "Adhäsion mikromechanischer
Strukturen" von Dr. Markus Biebl, Phys. Bl. 52 (1996) Nr. 10
auf den Seiten 1010 bis 1012 beschrieben. Bei diesem Vor
schlag wird zunächst auf einem Siliziumsubstrat eine Opfer
schicht aus Siliziumdioxid gebildet, in der anschließend
Löcher erzeugt werden, auf welche dann eine weitere Schicht
aus polykristallinem Silizium aufgewachsen wird. Diese
Schicht erstreckt sich durch die Löcher in der Opferschicht
hindurch und verbindet sich in diesen Bereichen mit dem
Siliziumsubstrat. Die Löcher definieren somit die Ankerberei
che, an denen die Schicht aus polykristallinem Silizium mit
dem Siliziumsubstrat verbunden ist. Die mikromechanische
Struktur wird anschließend durch lithographische Verfahren in
der polykristallinen Siliziumschicht ausgebildet. Die Opfer
schicht wird dann durch ein Ätzverfahren unterhalb der struk
turierten polykristallinen Siliziumschicht entfernt. Hier
durch können freistehende mikromechanische Strukturen in der
polykristallinen Siliziumschicht erzeugt werden.
Wie im Aufsatz nachzulesen ist, wird die Struktur nach dem
Freiätzen mit deionisiertem Wasser gespült, um Säurereste und
Ätzresiduen zu entfernen. Bei Strukturen, die flexibel sind,
besteht die Gefahr, daß sie in einer ersten Phase während des
Abtropfens der Flüssigkeit durch die großen Kapillarkräfte in
Richtung zum Substrat hin ausgelenkt werden, wonach bei sin
kendem Abstand der beiden Oberflächen der Einfluß kurzreich
weitiger Kräfte wie der Van-der-Waals-Kraft oder elektrosta
tischer Kräfte aufgrund von Ladungen auf den Schichten an
wächst und zu der unerwünschten Adhäsion zwischen Bereichen
der freigeätzten Struktur und dem Substrat führt. Es können
sich anschließend auch Wasserstoffbrücken zwischen Hydroxyl
gruppen auf beiden Oberflächen bilden, wodurch relativ hohe
adhäsive Kräfte erzeugt werden, die durch die elastische
Rückstellkraft der flexiblen Struktur nicht ohne weiteres
überwunden werden können.
Nach der dort vorgeschlagenen Lösung werden in der Struktur
schicht in regelmäßigen Abständen Löcher vorgesehen, die
gleichzeitig mit der Strukturierung der mikromechanischen
Elemente hergestellt werden. Die Strukturen werden nun zum
großen Teil durch diese Löcher hindurch unterätzt, wobei die
Ätzdauer so eingestellt wird, daß die Oxidschicht nicht voll
ständig weggeätzt wird, sondern kleine Oxidspitzen auf dem
Substrat im Bereich unterhalb der Mitte zwischen mehreren be
nachbarten Löchern verbleiben. Die Höhe dieser Spitzen wird
durch entsprechende Einstellungen der Ätzbedingungen so ge
wählt, daß die Unterseite der Strukturschicht bei Berührung
mit den Spitzen eine Entfernung vom Substrat einhalten muß,
die ausreicht, um die adhäsiven Kräfte wesentlich herabzuset
zen und Adhäsion zu vermeiden.
Dieses Verfahren ist zwar interessant, aber schwierig zu rea
lisieren. Einerseits ist es schwierig, während des Unter
ätzens der Strukturschicht solche Oxidspitzen dort vorzuse
hen, wo die Gefahr der Adhäsion besteht, da die entsprechende
Strukturierung der Strukturschicht an diesen Stellen den Zu
gang des Ätzmittels erleichtert, so daß nicht ohne weiteres
sichergestellt werden kann, daß die Oxidspitzen dort entste
hen, wo man sie wirklich braucht. Andererseits ist es schwie
rig, die Dauer des Ätzverfahrens so einzustellen, daß die
Spitzen in der erwünschten Größe entstehen. Entweder werden
sie zu kurz und erfüllen dann nicht mehr den vorgeschriebenen
Zweck, oder sie werden zu groß und verhindern dann die freie
Beweglichkeit der unterätzten Strukturen.
Im genannten Aufsatz wird auch erklärt, wie man sonst bei dem
Aufbau von Mikrostrukturen durch das Wegätzen einer Opfer
schicht vorgeht, um die Adhäsion der freistehenden Elemente
zu vermeiden. Einerseits wird ein Sublimationsverfahren be
schrieben, bei dem die Spülflüssigkeit nach dem Freiätzen der
Struktur durch eine geschmolzene Chemikalie wie z. B. Dichlor
benzol ersetzt wird. Es wird zum Ausdruck gebracht, daß dann,
wenn man die Temperatur unter 53°C senkt, diese Verbindung
erstarrt und damit das freigeätzte, mikromechanische Element
fixiert wird. Die Probe wird anschließend in einem Behälter
angeordnet, und der Druck wird verringert, so daß das
Dichlorbenzol sublimiert und damit das unterätzte mikromecha
nische Element befreit, ohne daß dieses durch die Austrock
nung einer Flüssigkeit an das Substrat herangezogen wird.
Auch ist von einem kritischen Punktverfahren die Rede, bei
dem die Spülflüssigkeit durch beispielsweise flüssiges Koh
lendioxid ersetzt wird. Bei Erhöhung der Temperatur über 31°C
und des Drucks über 24 bar wird der kritische Punkt von Koh
lendioxid überschritten. Dieses geht schlagartig in einen
Gaszustand über und verhindert auf diese Weise die Adhäsion
der mikromechanischen Struktur.
Mikromechanische Strukturen werden aber nicht nur durch das
Freiätzen einer Strukturschicht erzeugt, sondern es besteht
durchaus auch die Möglichkeit, solche mikromechanischen
Strukturen durch Wafer-Bonding zu erzeugen. Bei diesem Ver
fahren werden ein oder zwei oder häufig auch mehrere einzelne,
strukturierte Wafer durch Wafer-Bonding miteinander ver
bunden, um auf diese Weise eine mikromechanische Struktur zu
erreichen. Auch wenn es möglich wäre, Spitzen zu verwenden,
um Adhäsion bei solchen Strukturen zu vermeiden, stellt diese
eine wesentliche Komplikation dar, die nicht wünschenswert
erscheint.
Auch müssen Siliziumteile häufig nach einer Antihaftbehand
lung ausgeheizt werden, und zwar häufig bei Temperaturen bis
ca. 600°C oder höher, bei denen die Antihaftmaßnahmen noch
wirksam bleiben müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives
Verfahren vorzusehen, bei dem Siliziumoberflächen ohne die
Anwendung von Spitzen gegen Adhäsion geschützt werden können,
wobei das Verfahren sowohl bei freigeätzten Strukturen als
auch insbesondere bei Strukturen, die mittels Wafer-Bonding
hergestellt werden, preisgünstig anwendbar und kompatibel mit
der üblichen Halbleiterfertigungsumgebung sein soll. Des wei
teren soll mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein gegen Ad
häsion geschützter Halbleiterwafer sowie eine gegen Adhäsion
geschützte mikromechanische Struktur geschaffen werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung verfah
rensmäßig so vorgegangen, daß die Halbleiteroberfläche bzw.
mindestens eine der sich gegenüberliegenden Halbleiterober
flächen, bei der bzw. bei denen Adhäsion zu befürchten ist,
mit einem fluorhaltigen bzw. fluor- und sauerstoffhaltigen
Plasma zur Bildung einer fluorgesättigten Oberfläche behan
delt wird. Es handelt sich bei der behandelten Halbleiter
oberfläche vor allem um eine Siliziumoberfläche. Dennoch kann
auch bei anderen Halbleiterelementen eine fluorgesättigte
Oberfläche vorgesehen werden, um ebenfalls Adhäsion bei sol
chen Halbleitern zu vermeiden.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens gehen
aus den Unteransprüchen 3 bis 6 hervor. Der Halbleiterwafer
der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 7 definiert, und
die erfindungsgemäße mikromechanische Struktur ist Gegenstand
von Anspruch 8.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Ausführungs
beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu
tert; in dieser zeigt:
Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer Halbleiter
struktur, die eine Zwischenstufe bei der Herstel
lung eines beweglichen Fingerelements darstellt,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Struktur von Fig. 1, bei
der das Fingerelement selbst erkennbar ist,
Fig. 3 die Behandlung der Struktur von Fig. 1 in einer
Plasmabehandlungseinrichtung,
Fig. 4 eine Skizzenserie zur Darstellung von einer Mög
lichkeit zur Herstellung der Struktur von Fig. 2
durch das Wafer-Bonding-Verfahren, und
Fig. 5 Skizzen, die eine mögliche Abwandlung des Verfah
rens nach Fig. 4 darstellen.
Fig. 1 zeigt zunächst ein Zwischenstadium bei der Herstel
lung einer mikromechanischen Struktur 10. Fig. 1 zeigt näm
lich ein Substrat 12 aus Silizium, worauf zunächst eine
durchgehende Siliziumdioxidschicht 14 in an sich bekannter
Weise aufgewachsen wird. Diese Opferschicht 14 wird dann
durch Lithographie und Ätzverfahren stellenweise weggeätzt
und dann in ebenfalls an sich bekannter Weise mit einer
Schicht 16 aus polykristallinem Silizium abgedeckt. Die Stel
len, an denen die Opferschicht 14 vollständig bis zum
Substrat weggeätzt wurde, bilden Ankerbereiche 18, an denen
die polykristalline Siliziumschicht 16 am Substrat 12 veran
kert ist.
Nach Bildung der Struktur gemäß Fig. 1 kann auch die poly
kristalline Siliziumschicht 16 durch Lithographie und Ätzen
profiliert werden, um beispielsweise die Fingerstruktur 20
gemäß Fig. 2 zu erzeugen, wobei diese Fingerstruktur durch
Ausbildung eines entsprechenden Fensters 22 in der Schicht 16
definiert wird. Durch das Fenster 22 kann das Fingerelement
20 unterätzt werden, d. h. die gesamte Opferschicht 14 der
Fig. 1 wird entfernt.
Durch die gebrochenen Seitenkanten in den Fig. 1 und 2
wird zum Ausdruck gebracht, daß es sich hier eigentlich nur
um einen Teil einer mikromechanischen Struktur handelt. Übli
cherweise werden mehrere, zum Teil unterschiedliche Struktu
ren nebeneinander auf einem Chip oder Wafer hergestellt.
Um zu verhindern, daß bei der Struktur von Fig. 2 das Fin
gerelement 20 an seinem Kopfende 24 an der darunterliegenden
Substratoberfläche 26 haftet, wird die gesamte Struktur 10 in
einer Plasmabehandlungskammer 28 angeordnet und bei Unter
druck mit einer Plasmabehandlungseinrichtung 30 behandelt.
Das Behandlungsgas, in diesem Fall eine Mischung aus CF4 und
O2, wird durch den Stutzen 32 in die Kammer eingeführt, wie
es durch den Pfeil 34 schematisch dargestellt ist.
Die Erfindung ist keineswegs auf die Benutzung von CF4 und O2
beschränkt. Im Prinzip kann jedes Gas verwendet werden, das
Fluor enthält und sich für Anwendungen in einem Gasplasma
eignet, wobei Chemikalien zu bevorzugen sind, die kompatibel
mit der Halbleiterfertigung sind.
Bei dieser Behandlung, die nur wenige Minuten dauert, wird
durch die Anwendung eines fluor- und sauerstoffhaltigen Gases
für die Unterdruckatmosphäre der Plasmakammer auf allen frei
gelegten Oberflächen der mikromechanischen Struktur 10, d. h.
auch an der Oberfläche 26 und unterhalb des Fingerelements
20, eine mit Fluor gesättigte Oberfläche gebildet. Es ist er
findungsgemäß festgestellt worden, daß bei solchen fluorge
sättigten Oberflächen das Problem der Adhäsion nicht mehr
auftreten kann. Sollen bestimmte Oberflächenbereiche der
mikromechanischen Struktur nicht mit Fluor gesättigt werden,
beispielsweise weil sie in einer späteren Verfahrensstufe mit
weiteren Schichten überwachsen oder gebondet werden sollen,
so können diese Oberflächen vor Einführung in die Plasmabe
handlungskammer mit einer entsprechenden Maske abgedeckt wer
den, die nach der Plasmabehandlung wieder weggeätzt wird, so
daß reine Oberflächen für das nachfolgende Verfahren bzw. die
nachfolgenden Verfahrensstufen vorliegen.
Bei der Mikrostruktur gemäß Fig. 2 wurde die Struktur sozu
sagen zunächst fertiggestellt und erst danach, zumindest in
den kritischen Bereichen, behandelt, um Adhäsion zu vermei
den. Es besteht aber auch die Möglichkeit, solche mikromecha
nischen Strukturen durch Wafer-Bonding herzustellen, bei dem
die einzelnen Wafer aneinander gebondet werden. Es ist zwar
auch bei diesem Verfahren durchaus möglich, die fertigge
stellte Struktur oder bereits aneinander gebondete Wafer, die
zwar selbst keine fertige Struktur darstellen, jedoch an
schließend behandelt werden, entsprechend der Vorgehensweise
gemäß den Fig. 2 und 3 gegen Adhäsion zu schützen. Es ist
aber auch möglich, die einzelnen Wafer getrennt zu behandeln
und erst dann zu einer fertigen Struktur zusammenzusetzen.
Eine mögliche Vorgehensweise dieser Art ist in Fig. 4 sche
matisch dargestellt, wobei für die Darstellung Wafer gezeigt
sind, die zur Bildung der Struktur gemäß Fig. 2 durch Wafer-Bon
ding verwendet werden können.
Auf der rechten Seite in Fig. 4A ist der erste Wafer in Form
des Substrats 12 gezeigt, der eine Maske 40 von quadratischer
Gestalt mit einem quadratischen Fenster 42 aufweist. Im Be
reich des Fensters 42 liegt somit die Oberfläche 26 des
Substrats 12 frei.
Auf der linken Seite in Fig. 4A ist ein zweiter Wafer zu er
kennen, der aus Silizium besteht und der Schicht 16 der Aus
führung von Fig. 2 entspricht. Der Wafer 16 ist bereits
vollständig profiliert, d. h. weist bereits das Fingerelement
20 sowie das Fenster 22 auf.
Da eine Fluorsättigung in den Ankerbereichen 18 unerwünscht
ist, ist auch der Randbereich des quadratischen Wafers 16 von
Fig. 4A mit einer Maske 44 abgedeckt. Dagegen sind die Ober
fläche der Fingerstruktur und die Unterseite des Fingerele
ments sowie gewisse Randbereiche des Fensters 22 nicht mit
einer Maske versehen, so daß dort bei der anschließenden
Plasmabehandlung eine fluorgesättigte Oberfläche ausgebildet
werden kann.
Die Pfeile 46 und 48 zeigen schematisch die Einbringung der
beiden Wafer in die Plasmabehandlungskammer 28 von Fig. 4B,
wobei diese Kammer hier lediglich als Block dargestellt ist.
Die beiden Wafer 12 und 16 werden in der Kammer 28 an allen
Flächen mit dem fluor- und sauerstoffhaltigen Gas behandelt
und es bildet sich an allen Flächen eine Fluorsättigung der
Oberfläche. An den maskierten Bereichen wird anschließend
jedoch durch ein selektives Ätzverfahren die Maske entfernt,
so daß in den maskierten Bereichen eine reine Oberfläche ent
steht.
Nach entsprechender Vorbehandlung, um beispielsweise hydro
phobe oder hydrophile Oberflächen in diesen Bereichen zu er
zeugen oder die Oberflächen gründlich zu reinigen, werden die
beiden Wafer 12 und 16 durch ein Wafer-Bonding-Verfahren an
einander gebondet, wodurch die fertige Struktur gemäß Fig.
4D entsteht. Der Bereich 26 der Oberfläche des Substrates 12
und der Bereich um das Fingerelement 20 herum sowie auf der
oberen Fläche des Wafers 16 weisen noch die Fluorsättigung
auf, so daß eine Haftung zwischen dem Fingerelement 20 und
der Oberfläche 26 des Substrats 12 oder eine Haftung des Fin
gerelements an einer darüberliegenden Struktur, falls eine
solche vorgesehen wird, ausgeschlossen bleibt.
Obwohl gemäß Fig. 4 beide Wafer 12 und 16 mit dem fluor- und
sauerstoffhaltigen Plasma behandelt wurden, ist dies nicht
unbedingt notwendig. Es würde bei der dort gezeigten Struktur
ausreichen, beispielsweise lediglich das Substrat 12 oder le
diglich den Wafer 16 mit dem Plasma zu behandeln.
Üblicherweise werden nicht nur zwei, sondern durchaus auch
mehrere verschiedene Wafer zu einer fertigen Struktur zusam
mengebondet. Beispielsweise könnte ein dritter Wafer (nicht
gezeigt) mit einer quadratischen Vertiefung in der Unterseite
auf die Struktur der Fig. 4D gebondet werden, so daß sich
das Fingerelement 20 in einer allseits geschlossenen Kammer
befindet und nach oben oder nach unten ausgelenkt werden kann
(bei der waagerechten Anordnung gemäß Fig. 4D). In diesem
Fall sollte die Oberfläche des zweiten Wafers 16 im Randbe
reich um das Fenster 22 herum nicht mit Fluor gesättigt sein,
so daß auch hier eine entsprechende Maske gegebenenfalls an
zuwenden wäre. Die Sättigung sollte deshalb nicht erfolgen,
weil der Randbereich 16 um das Fenster 22 herum bei Anwendung
eines dritten Wafers einen Ankerbereich zu diesem dritten
Wafer darstellen würde.
Fig. 5 zeigt eine zu dem Verfahren gemäß Fig. 4 alternative
Vorgehensweise, wobei hier davon ausgegangen wird, daß ledig
lich das Substrat 12 behandelt wird, um eine fluorgesättigte
Fläche 26 zu erzeugen.
Bei dieser Verfahrensweise wird das Substrat in Form eines
ersten Wafers 12 gemäß Fig. 5A, wie durch den Pfeil 60 dar
gestellt, in die Plasmabehandlungskammer 28 eingeführt und
voll flächig mit einem fluor- und sauerstoffhaltigen Plasma
behandelt, damit eine vollflächige Fluorsättigung erreicht
wird. Danach wird im mittleren Bereich des Substrats 12 ent
sprechend der Fläche 26 eine Maske 62 aufgebracht, wobei die
ser Verfahrensschritt durch den Pfeil 64 schematisch darge
stellt ist. Danach wird der mit der Maske 62 versehene Wafer
12 einem Ätzverfahren unterzogen, wodurch der Wafer im Rand
bereich um die Fläche 26 herum teilweise weggeätzt und die
fluorgesättigte Oberfläche in diesem Bereich entfernt wird.
Danach wird, wie durch den Pfeil 66 angedeutet, die Maske im
mittleren Bereich des Wafers 12 entfernt, wodurch die fluor
gesättigte Oberfläche im Bereich 26 freigelegt wird. Danach
wird der Wafer 12 beispielsweise entsprechend den Pfeilen 54
und 56 in Fig. 4 durch Wafer-Bonding mit einem weiteren
Wafer 16 zu der fertigen Struktur gemäß Fig. 4 zusammenge
bondet.
Obwohl in Fig. 5 nicht gezeigt, wäre es durchaus auch mög
lich, den Wafer 16 vollflächig zu behandeln und durch ent
sprechende Maskierung und Ätzverfahren dafür zu sorgen, daß
die fluorgesättigte Oberfläche nur an den erwünschten Berei
chen vorliegt, beispielsweise unterhalb des Fingerelements
20. Dieser Schritt ist jedoch in Fig. 5 nicht gezeigt und
auch nicht zwingend erforderlich, da es ausreicht, wenn eine
der Oberflächen, an denen es zu Adhäsion kommen kann, mit der
Fluorsättigung versehen wird.
Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist auch die Feststel
lung, daß die fluorgesättigte Oberfläche es erlaubt, Sili
ziumoberflächen so zu modifizieren, daß sie auch nach Aus
heizschritten bei hohen Temperaturen (1000°C) nicht aneinan
der haften. Die Antihafteigenschaft bleibt somit auch noch
nach einer Ausheizung bei 1000°C erhalten.
Typische Plasmabehandlungen im Sinne der vorliegenden Erfin
dung können beispielsweise mittels reaktivem Ionenätzen (RIE -
Reactive Ion Etching) durchgeführt werden. Zusätzlich sind
andere Plasmabehandlungsprozesse (wie ECR - Electron Cyclo
tron Resonance, ICP - Inductive Coupled Plasma) geeignet.
Wahrscheinlich können auch andere Plasmaprozesse verwendet
werden. Der Arbeitsdruck in dem Reaktor und auch die Dauer
der Behandlung werden dem gewählten Verfahren entsprechend
festgelegt.
Im allgemeinen werden gemäß der Erfindung RIE-Behandlungen
aus Kostengründen (Kosten der Anlage), insbesondere aber we
gen ihrer allgemeinen Verfügbarkeit, bevorzugt. Für die in
Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ausgeführten Ex
perimente wurde beispielsweise eine Produktionsanlage Alcatel
MCM 200 verwendet. Zusätzlich wurde für die Einzelbearbeitung
der Wafer Gebrauch von anderen Anlagen gemacht, nämlich von
einer Anlage Oxford Plasmalab 100 und einer Sentech Plasma
ätzanlage. Typische Parameter für die Behandlung in CF4- oder
CF4/O2-Plasmen umfaßten Drücke von 100 Pa bei einer Leistung
(HF-Leistung) von 80 W. Für die Behandlung in SF6-Plasmen
wurden demgegenüber niedrigere Drücke (zwischen 1 Pa und
25 Pa - entsprechend der erforderlichen Leistung) verwendet.
Die experimentellen Parameter, wie Druck, Leistung usw. sind
in jedem Fall variierbar und hängen im wesentlichen von den
vorhandenen gerätetechnischen und prinzipiellen technologi
schen Voraussetzungen ab. In jedem Fall erzeugt die Behand
lung in einem reinen Fluorplasma hydrophobe Oberflächen. Die
Zugabe von Sauerstoff zu dem Ätzgas führt dann zu einem Über
gang zu hydrophilen, d. h. bondbaren Oberflächen. Diese werden
beispielsweise erreicht, wenn Mischungsraten von
CF4 : O2 = 30 : 10 oder SF6 : O2 = 60 : 14 gewählt werden. Die
Dauer der Behandlungen liegt dann im Bereich von 1 bis 10 Mi
nuten (sowohl für die Behandlung im Fluorplasma als auch in
den Mischungen mit Sauerstoff).
Claims (8)
1. Verfahren zur Vermeidung von Adhäsion an einer Halblei
teroberfläche bzw. zwischen zwei sich mit Abstand gegen
überliegenden Halbleiteroberflächen, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Halbleiteroberfläche bzw. mindestens
eine der sich gegenüberliegenden Halbleiteroberflächen
mit einem fluorhaltigen bzw. fluor- und sauerstoffhalti
gem Plasma zur Bildung einer fluorgesättigten Oberfläche
behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich bei der behandelten Halbleiteroberfläche um eine
Siliziumoberfläche handelt.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
eine mikromechanische Struktur behandelt wird, bei
spielsweise mit einer die mikromechanische Struktur de
finierenden Schicht aus einem ersten Halbleiter, die an
einem Ankerbereich oder an mehreren Ankerbereichen eine
mechanische Verbindung zu einem Substrat aufweist,
jedoch außerhalb dieses Ankerbereichs oder dieser Anker
bereiche vom Substrat beabstandet ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß nach der Herstellung der mikromechanischen
Struktur die freiliegende Substratoberfläche und/oder
die der Substratoberfläche gegenüberliegende, freilie
gende Oberfläche des Halbleiters mit dem fluorhaltigen
bzw. fluor- und sauerstoffhaltigen Plasma behandelt
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem
eine mikromechanische Struktur durch ein Wafer-Bonding-Ver
fahren erzeugt wird, indem aus einem Halbleitermate
rial ein erster Wafer gefertigt wird, der entsprechend
der erwünschten Struktur profiliert ist und an einem
zweiten, das Substrat bildenden Wafer an einem Ankerbe
reich oder an mehreren Ankerbereichen durch Wafer-Bon
ding befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Wafer und/oder der zweite Wafer außerhalb des An
kerbereichs bzw. der Ankerbereiche vor dem Durchführen
des Wafer-Bonding-Verfahrens mit dem fluor- bzw. fluor- und
sauerstoffhaltigen Plasma behandelt werden/wird,
während der Ankerbereich bzw. die Ankerbereiche durch
eine entsprechende Maske vor der Einwirkung des Plasmas
geschützt ist bzw. sind, die vor dem Wafer-Bonding-Ver
fahren gegebenenfalls durch ein selektives Ätzverfah
ren, beispielsweise ein Trockenätzverfahren wie z. B. ein
Plasmaätzverfahren, zur Freilegung des Ankerbereichs
bzw. der Ankerbereiche für das Wafer-Bonding-Verfahren
entfernt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem
eine mikromechanische Struktur durch ein Wafer-Bonding-Ver
fahren erzeugt wird, indem aus einem Halbleitermate
rial ein erster Wafer gefertigt wird, der entsprechend
der erwünschten Struktur profiliert ist und an einem
zweiten, das Substrat bildenden Wafer an einem Ankerbe
reich oder an mehreren Ankerbereichen durch Wafer-Bon
ding befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Wafer und/oder der zweite Wafer vollflächig mit
dem fluorhaltigen bzw. fluor- und sauerstoffhaltigen
Plasma behandelt werden/wird, daß die Bereiche um den
Ankerbereich bzw. die Ankerbereiche herum an beiden
Wafern mittels einer Maske abgedeckt werden, daß die
fluorgesättigten, nicht maskierten Bereiche durch ein
Ätzverfahren behandelt werden, um die fluorgesättigten
Schichten dort abzutragen, und daß die Maske von den
maskierten Bereichen entfernt wird und die Wafer im An
kerbereich bzw. in den Ankerbereichen durch das Wafer-Bon
ding-Verfahren aneinander gebondet werden.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß es sich bei dem Plasma um ein
Gemisch aus CF4 und O2 handelt, das in einen Plasmazu
stand versetzt wird.
7. Halbleiterwafer, insbesondere nach einem der vorherge
henden Verfahren hergestellt, dadurch gekennzeichnet,
daß er in mindestens einem Oberflächenbereich eine
Fluorsättigung, d. h. eine mit Fluor gesättigte Oberflä
che, aufweist.
8. Mikromechanische Struktur, insbesondere nach einem der
vorhergehenden Verfahren hergestellt, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie mindestens in einem Bereich, wo keine
Adhäsion zwischen Flächenbereichen der Struktur er
wünscht ist, eine mit Fluor gesättigte Oberfläche auf
weist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752218A DE19752218A1 (de) | 1996-11-26 | 1997-11-25 | Verfahren zur Adhäsionsvermeidung an einer Halbleiteroberfläche, Halbleiterwafer und mikromechanische Struktur |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19648990 | 1996-11-26 | ||
DE19752218A DE19752218A1 (de) | 1996-11-26 | 1997-11-25 | Verfahren zur Adhäsionsvermeidung an einer Halbleiteroberfläche, Halbleiterwafer und mikromechanische Struktur |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19752218A1 true DE19752218A1 (de) | 1998-07-02 |
Family
ID=7812836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752218A Withdrawn DE19752218A1 (de) | 1996-11-26 | 1997-11-25 | Verfahren zur Adhäsionsvermeidung an einer Halbleiteroberfläche, Halbleiterwafer und mikromechanische Struktur |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19752218A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19813757C2 (de) * | 1998-03-27 | 2000-12-14 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung einer mit Fluor belgten Halbleiteroberfläche |
WO2021026333A1 (en) * | 2019-08-07 | 2021-02-11 | Qorvo Us, Inc. | Anti-stiction enhancement of ruthenium contact |
-
1997
- 1997-11-25 DE DE19752218A patent/DE19752218A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19813757C2 (de) * | 1998-03-27 | 2000-12-14 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung einer mit Fluor belgten Halbleiteroberfläche |
WO2021026333A1 (en) * | 2019-08-07 | 2021-02-11 | Qorvo Us, Inc. | Anti-stiction enhancement of ruthenium contact |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69119871T2 (de) | Verfahren zum Ätzen von Schichten mit vorgegebener Tiefe in integrierten Schaltungen | |
DE4423396C2 (de) | Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Oberflächenstruktur | |
DE102010000888B4 (de) | Verfahren zum Ausbilden von Aussparungen in einem Halbleiterbauelement und mit dem Verfahren hergestelltes Bauelement | |
DE10219398B4 (de) | Herstellungsverfahren für eine Grabenanordnung mit Gräben unterschiedlicher Tiefe in einem Halbleitersubstrat | |
DE2624832B2 (de) | Verfahren zum herstellen von lackmustern | |
WO1997004319A1 (de) | Verfahren zur herstellung von beschleunigungssensoren | |
DE102011112879A1 (de) | Halbleiterherstellung und Halbleiterbauelement mit Halbleiterstruktur | |
EP1854104A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer dünnschicht-struktur | |
DE19732250A1 (de) | Verfahren zur Herstellung metallischer Mikrostrukturen | |
DE4232821C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines feinstrukturierten Halbleiterbauelements | |
DE60318545T2 (de) | Verfahren zum Freisetzen von mikrohergestellten Oberflächenstrukturen in einem Epitaxiereaktor | |
DE19752218A1 (de) | Verfahren zur Adhäsionsvermeidung an einer Halbleiteroberfläche, Halbleiterwafer und mikromechanische Struktur | |
DE102007030020A1 (de) | Verfahren zum Ausbilden einer Halbleiterstruktur mit einem Ausbilden von mindestens einer Seitenwandabstandshalterstruktur | |
DE69301450T2 (de) | Herstellungsverfahren für mikromechanisches Element | |
DE10196678B4 (de) | Herstellungsverfahren für einen Dünnfilmstrukturkörper | |
DE2453528C2 (de) | Maskierungsverfahren | |
EP1360143A2 (de) | Verfahren zum erzeugen von oberflächenmikromechanikstrukturen und sensor | |
EP0370428B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Gate-Elektroden | |
DE4446852A1 (de) | Verfahren zur Bildung einer Mikrostruktur bei einer Halbleitervorrichtung | |
DE4336774A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Strukturen | |
DE10002363B4 (de) | Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur | |
EP1966076A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer membran auf einem halbleitersubstrat und mikromechanisches bauelement mit einer solchen membran | |
WO2002050878A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines eine mikrostruktur aufweisenden festkörpers | |
DE10143239A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Membranmaske | |
DE1564849C3 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Schutzschicht auf einem Halbleiterkörper |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: B81C 1/00 |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |