DE19954089A1

DE19954089A1 - Dünnschichtgeräte und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE19954089A1
Application number: DE1999154089
Authority: DE
Inventors: Chin-Shown Sheen; Chung-Nan Chen
Original assignee: Opto Tech Corp
Current assignee: Opto Tech Corp
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2001-05-17

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtgeräten, umfassend die Schritte: Bilden einer Unterschicht auf der oberen Oberfläche des Substrats; Bilden eines ersten Ätzfensters auf der Unterschicht; Bilden einer Opferschicht, um das erste Ätzfenster zu verklumpen; Bilden einer Strukturschicht, die die Oberfläche der Opferschicht bedeckt; Bilden eines zweiten Ätzfensters auf der Strukturschicht; und Ätzen der Opferschicht und des Substrats durch das zweite Ätzfenster. Das zweite Ätzfenster ist mit dem ersten Ätzfenster verbunden. Eine Vertiefung, die in das Substrat eindringt, wird gebildet, so dass die Strukturschicht einen schwebend gehaltenen Bereich oberhalb der Vertiefung bildet und vom Substrat isoliert ist. Eine größere Fläche des schwebend gehaltenen Bereichs kann erhalten werden und das Zusammenklebproblem des schwebend gehaltenen Bereichs und der Unterschicht kann überwunden werden, um so eine höhere Zuverlässigkeit zu erreichen.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtgeräten, insbesondere auf Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtgeräten durch Adoptieren von Opferschichten.

Hintergrund der Erfindung

Herstellungsverfahren von Dünnschichtgeräten wie z. B. Thermosäu len, Bolometer vom Widerstandstyp, Drucksensoren, Durchflußmessern, Gassensoren usw. werden allgemein eingeteilt in den Vorderseitenätzungs prozess und den Rückseitenätzungsprozess. Der Nachteil des letzteren ist, dass er eine spezielle Ausrichtungs-Belichtungsmaschine benötigt. Das her kömmliche Herstellungsverfahren von Dünnschichtgeräten, das den Vorder seitenätzungsprozess verwendet, ist in Fig. 1 gezeigt. Zunächst werden der Reihe nach eine Unterschicht (13) und eine Strukturschicht auf einem Sub strat (12) gebildet. Dann wird ein Ätzfenster (16) durch die Strukturschicht (14) und die Unterschicht (13) gebildet, um Teile der Oberfläche des Sub strats (12) hervortreten zu lassen. Anisotropes Ätzen des Substrats (12) wird durch das Ätzfenster (16) durchgeführt, um eine Vertiefung (18) zu bilden. Die Unterschicht (13) und die Strukturschicht (14) bilden zusammen einen schwebend gehaltenen Bereich (19), welcher vom Substrat isoliert ist.

Die nutzbare Fläche des nach obigem Verfahren hergestellten schwe bend gehaltenen Bereichs ist klein. Um diesen Nachteil zu überwinden wird ein neues Herstellungsverfahren, das in Fig. 2 gezeigt ist, vorgeschlagen. Nachdem eine Unterschicht (23) auf einem Substrat (22) gebildet wurde, wird auf der Unterschicht eine Opferschicht (24) gebildet. Dann wird eine Strukturschicht (26) gebildet, die die Opferschicht (24) bedeckt. Ein Ätzfen ster (28) wird auf der Strukturschicht (26) gebildet. Die Opferschicht (24) wird mittels Ätzung durch das Ätzfenster (28) beseitigt, um eine Lücke (29) zwischen der Strukturschicht (26) und der Unterschicht (23) zu bilden. Die Strukturschicht bildet so einen von der Unterschicht (23) isolierten, schwe bend gehaltenen Bereich (262).

Obwohl die nutzbare Fläche des durch das obige Verfahren herge stellten schwebend gehaltenen Bereichs größer ist, führt das Sinken der Strukturschicht (26) zum Anhaften des schwebend gehaltenen Bereichs (262) und der Unterschicht (23).

Zusammenfassung und Aufgaben der Erfindung

Demzufolge ist die vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung Dünnschichtgeräte und ein Verfahren, um diese herzustellen, vorzuschlagen, um die nutzbare Fläche des schwebend gehaltenen Bereichs zu vergrößern. Die sekundäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, Dünnschicht geräte und ein Verfahren, um diese herzustellen, vorzuschlagen, um das An haftproblem des schwebend gehaltenen Bereichs und der Unterschicht zu überwinden, so dass die Zuverlässigkeit verbessert wird.

Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtgeräten vor. Zunächst wird eine Unterschicht auf einem Substrat gebildet. Ein erstes Ätzfenster wird auf der Unterschicht gebildet. Eine Op ferschicht wird gebildet, um das erste Ätzfenster zu verklumpen. Dann wird eine Strukturschicht gebildet, die die Opferschicht bedeckt. Ein zweites Ätz fenster wird auf der Strukturschicht gebildet. Die Opferschicht und das Sub strat werden durch das zweite Ätzfenster geätzt, um das zweite Ätzfenster mit dem ersten Ätzfenster zu verbinden. Eine Vertiefung, die in das Substrat eindringt, wird gebildet, um die Strukturschicht einen über der Vertiefung schwebend gehaltenen Bereich bilden zu lassen, der vom Substrat isoliert ist.

Die verschiedenen Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung leichter verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in welchen:

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Diagramm, das das herkömmliche Herstellungsverfahren von Dünnschichtgeräten mittels des Vorderseitenätzungsprozesses zeigt;

Fig. 2 ist ein Diagramm, das das herkömmliche Herstellungsverfahren von Dünnschichtgeräten durch Adoptieren der Opferschicht zeigt;

Fig. 3 ist ein Diagramm, das das Herstellungsverfahren von Dünn schichtgeräten nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 ist ein Diagramm, das das Herstellungsverfahren von Dünn schichtgeräten nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Er findung zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Fig. 3 zeigt das Herstellungsverfahren von Dünnschichtgeräten nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zunächst wird eine Unterschicht (33) auf einem Substrat (32) gebildet. Ein erstes Ätz fenster (34) wird auf der Unterschicht (33) gebildet. Eine Opferschicht (36) wie z. B. Polysilizium oder Siliziumoxid wird gebildet, um das erste Ätzfen ster zu verklumpen. Nachdem die Opferschicht (36) gebildet wurde, wird eine diese bedeckende Strukturschicht (37) gebildet. Ein zweites Ätzfenster (38) wird auf der Strukturschicht (37) gebildet, um Teile der Oberfläche der Opferschicht (36) hervortreten zu lassen. Die Unterschicht (33) und die Strukturschicht (37) umfassen eine Einfachschicht oder Mehrfachschichten aus Materialien wie z. B. Dielektrika, Halbleitern, Metallen, Metalloxiden, Metallnitriden oder Metallsiliciden, und schließen elektronische Geräte wie z. B. Thermosäulen, Bolometer vom Widerstands-Typ, Drucksensoren, Durchflußmesser oder Gassensoren mit ein. Die Opferschicht (36) und das Substrat (32) werden dann durch das zweite Ätzfenster (38) geätzt, um eine Vertiefung (39) zu bilden, die von dem ersten Ätzfenster (36) in das Substrat (32) eindringt. Das zweite Ätzfenster (38) ist mit der Vertiefung (39) ver bunden, so dass die die Strukturschicht (37) einen schwebend gehaltenen Bereich (372) über der Vertiefung (39) bildet. Die untere Oberfläche des schwebend gehaltenen Bereichs (372) grenzt an die Vertiefung (39) an und es gibt keine andere Grenzfläche dazwischen. Das bedeutet, dass der schwe bend gehaltene Bereich (372) von der Unterschicht (33) und dem Substrat (32) isoliert ist.

Benutzt man das in Fig. 3 gezeigte Herstellungsverfahren für Dünn schichtgeräte, dann kann eine größere nutzbare Fläche des schwebend ge haltenen Bereichs (372) erhalten werden. Weil unterhalb des schwebend ge haltenen Bereichs (372) keine Unterschicht (33) existiert und durch die Ver tiefung (39) eine vorbestimmte Höhe zwischen dem schwebend gehaltenen Bereich (372) und dem Substrat (32) existiert, kann der schwebend gehaltene Bereich (372) nicht mit der Unterschicht (33) oder dem Substrat (32) zu sammenkleben. Auf diese Weise wird die Zuverlässigkeit von Dünnschicht geräten effektiv verbessert.

Fig. 4 zeigt das Herstellungsverfahren von Dünnschichtgeräten nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zunächst wird auf einem Substrat (42) eine Unterschicht (43) gebildet. Auf der Unter schicht (43) wird ein erstes Ätzfenster (44) gebildet, um einen reservierten Bereich (432) zu definieren. Eine Opferschicht (46) wird gebildet, um den das erste Ätzfenster (44) zu verklumpen. Eine Strukturschicht (47) wird auf der Opferschicht (46) und dem reservierten Bereich (432) gebildet. Ein zweites Ätzfenster (48) wird auf der Strukturschicht (47) gebildet. Die Op ferschicht (46) und das Substrat (42) werden dann durch das zweite Ätzfen ster (48) geätzt, um eine in das Substrat (42) eindringende Vertiefung (49) zu bilden. Das zweite Ätzfenster (48) ist mit der Vertiefung (49) durch die Unterschicht (43) verbunden, so dass die Strukturschicht (47) einen schwe bend gehaltenen Bereich (472) bildet. Die untere Oberfläche des schwebend gehaltenen Bereichs (472) haftet an dem reservierten Bereich (432) an. Der reservierte Bereich (432) kann ausgleichende Belastung für den schwebend gehaltenen Bereich (472) bereitstellen. Die Fläche des Ersteren kann kleiner oder größer als die des Letzteren sein, um den schwebend gehaltenen Be reich (472) vor dem Zusammenbrechen zu bewahren.

Wie dem Durchschnittsfachmann wohlbekannt ist, können elektroni sche Geräte im Substrat, der Unterschicht oder der Strukturschicht in unter schiedlichen Ausführungsformen hergestellt werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ihre bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die Details der Ausführungsform begrenzt ist. Verschiedene Sub stitutionen und Modifikationen wurden in der vorstehenden Beschreibung vorgeschlagen, und andere werden dem Durchschnittsfachmann einfallen.

Daher ist beabsichtigt, dass all diese Substitutionen und Modifikationen von dem Bereich der Erfindung, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen defi niert ist, umfaßt sind.

Claims

1. Dünnschichtgerät, umfassend
ein Substrat mit einer oberen Oberfläche;
eine Vertiefung, die von der Oberfläche in das Substrat eindringt;
eine Unterschicht, die auf der oberen Oberfläche des Substrats gebildet ist;
eine Strukturschicht, die auf der Unterschicht gebildet ist und einen schwebend gehaltenen Bereich oberhalb der Vertiefung aufweist, worin ein Teil der Unterschicht an dem schwebend gehaltenen Bereich der Strukturschicht anhaftet, so dass eine verstärkte Struktur gebildet wird,
wobei die Fläche der verstärkten Struktur kleiner oder größer als die Fläche des schwebend gehaltenen Bereichs ist; und
ein Ätzfenster, das die Unterschicht und die Strukturschicht durchdringt und mit der Vertiefung verbunden ist.

2. Dünnschichtgerät nach Anspruch 1, worin das Substrat Silizium ist.

3. Dünnschichtgerät nach Anspruch 1, worin die Strukturschicht Thermosäulen, Bolometer vom Widerstands-Typ, Drucksensoren, Durchflußmesser, Gassensoren oder elektronische Geräte umfaßt.

4. Dünnschichtgerät nach Anspruch 1, worin die Strukturschicht eine Einfachschicht oder Mehrfachschichten von Materialien wie Dielektrika, Halbleitern, Metallen, Metalloxiden, Metallnitriden oder Metallsiliziden umfaßt.

5. Dünnschichtgerät nach Anspruch 1, worin die Unterschicht Thermosäulen, Bolometer vom Widerstands-Typ, Drucksensoren, Durchflußmesser, Gassensoren oder elektronische Geräte umfaßt.

6. Dünnschichtgerät nach Anspruch 1, worin die Unterschicht eine Einfachschicht oder Mehrfachschichten von Materialien wie Dielektrika, Halbleitern, Metallen, Metalloxiden, Metallnitriden oder Metallsiliziden umfaßt.

7. Dünnschichtgerät, umfassend
ein Substrat;
eine Unterschicht, die auf der oberen Oberfläche des Substrats gebildet ist und ein erstes Ätzfenster aufweist;
eine Vertiefung, die vom ersten Ätzfenster in das Substrat eindringt;
eine Strukturschicht, die auf der Unterschicht gebildet ist und einen schwebend gehaltenen Bereich oberhalb der Vertiefung aufweist, wobei die untere Oberfläche des schwebend gehaltenen Bereichs an die Vertiefung angrenzt, der schwebend gehaltene Bereich isoliert von der Unterschicht und dem Substrat ist und ein zweites Ätzfenster mit der Vertiefung durch die Strukturschicht verbunden ist.

8. Dünnschichtgerät nach Anspruch 7, worin das Substrat Silizium ist.

9. Dünnschichtgerät nach Anspruch 7, worin die Strukturschicht Thermosäulen, Bolometer vom Widerstands-Typ, Drucksensoren, Durchflußmesser, Gassensoren oder elektronische Geräte umfaßt.

10. Dünnschichtgerät nach Anspruch 7, worin die Strukturschicht eine Einfachschicht oder Mehrfachschichten von Materialien wie Dielektrika, Halbleitern, Metallen, Metalloxiden, Metallnitriden oder Metallsiliziden umfaßt.

11. Dünnschichtgerät nach Anspruch 7, worin die Unterschicht Thermosäulen, Bolometer vom Widerstands-Typ, Drucksensoren, Durchflußmesser, Gassensoren oder elektronische Geräte umfaßt.

12. Dünnschichtgerät nach Anspruch 7, worin die Unterschicht eine Einfachschicht oder Mehrfachschichten von Materialien wie Dielektrika, Halbleitern, Metallen, Metalloxiden, Metallnitriden oder Metallsiliziden umfaßt.

13. Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtgeräten, umfassend die Schritte:
Bereitstellung eines Substrats;
Bilden einer Unterschicht auf der oberen Oberfläche des Substrats;
Bilden eines ersten Ätzfensters auf der Unterschicht;
Bilden einer Opferschicht, um das erste Ätzfenster zu verklumpen;
Bilden einer Strukturschicht auf der Oberfläche der Unterschicht und der Opferschicht;
Bilden eines zweiten Ätzfensters auf der Strukturschicht um Teile der Opferschicht hervortreten zu lassen; und
Ätzen der Opferschicht und des Substrats durch das zweite Ätzfenster.

14. Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtgeräten, umfassend die Schritte:
Bereitstellung eines Substrats;
Bilden einer Unterschicht auf der oberen Oberfläche des Substrats;
Bilden eines ersten Ätzfensters auf der Unterschicht, um zumindest einen reservierten Bereich zu definieren;
Bilden einer Opferschicht, um das erste Ätzfenster zu verklumpen; Bilden einer Strukturschicht auf der Oberfläche der Opferschicht und des reservierten Bereichs;
Bilden eines zweiten Ätzfensters auf der Strukturschicht um Teile der Opferschicht hervortreten zu lassen; und
Ätzen der Opferschicht und des Substrats durch das zweite Ätzfenster.