DE4132105C2

DE4132105C2 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur mit einer konkaven Krümmung

Info

Publication number: DE4132105C2
Application number: DE4132105A
Authority: DE
Inventors: Akira Koide; Kazuo Sato; Seiko Suzuki; Norio Ichikawa; Hidehito Obayashi; Masahide Hayashi
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1990-09-26
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-27
Also published as: JP3194594B2; JPH0510969A; KR100264292B1; DE4132105A1; US5389198A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung einer Halbleiterstruktur mit einer konkaven Krümmung, insbesondere eines Beschleunigungsmessers und eines Drucksensors unter Verwendung einer Ätztechnik, die auf dem Gebiet der Halbleiter angewandt wird.

Als ein Beispiel einer Struktur, auf die das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann, wird ein bekannter kapazitiver Beschleunigungsmesser mit der Struktur eines freitragenden Arms mit einer kleinen Federkonstante angeführt, wie er in den Fig. 1A und 1B gezeigt ist (Japanische Offenlegungsschrift Nr. 1 52 369/1989). Die Struktur des Beschleunigungsmessers hat eine dreilagige Struktur wie in der Schnittansicht von Fig. 1A gezeigt. Hervorzuheben ist, daß die Struktur einer Mittelschicht, wie in einer Aufsicht von Fig. 1B dargestellt, einen freitragenden Arm 108 enthält, dessen eines Ende an einem Teil eines Rahmens 109 befestigt ist, und wobei die Spitze des freitragenden Arms 108 mit einer trägen Masse 107 versehen ist und die träge Masse 107 und der freitragende Arm 108 eine in der Dickenrichtung vollkommen symmetrische Form besitzen. Eine obere Scheibe 113 und eine untere Scheibe 114 haben gegenüberliegend der trägen Masse 107 Schichtelektroden 111, 112. Die obere und die untere Ober fläche der trägen Masse 107 stellen durch den Abstand zu den Schichtelektroden 111, 112 auf der oberen Scheibe 113 und der unteren Scheibe 114 einen Kondensator dar. Der Beschleunigungsmesser gibt die Trägheitskraft der trägen Masse 107 aufgrund der Beschleunigung als elektrisches Signal, das auf der Änderung der elektrostatischen Kapazität des Abstands zwischen der oberen und der unteren Scheibe basiert, wieder. Wie aus den Fig. 1A, 1B zu ersehen ist, befindet sich der Schwerpunkt 110 der trägen Masse 107 auf der Zentralachse des freitragenden Armes 108 und besitzt keine Querempfindlichkeit.

Wenn der wie in den Fig. 1A, 1B gezeigte Beschleunigungsmesser hergestellt wird, wird naßchemisches anisotropes Ätzen von ein kristallinem Silicium angewandt, weil die Abmesungen der Struktur mit hoher Genauigkeit stetig kontrolliert werden kön nen. Eine Struktur, die durch naßchemisches anisotropes Ätzen erhalten wird, wird eine Form mit scharfen Ecken, die durch spezielle kristallographische Ebenen wie die (111)-Ebene oder die (100)-Ebene bestimmt ist. Deswegen tritt an der Ecke des befestigten Endes des freitragenden Armes 108 eine Konzentra tion der Belastung auf, wenn eine übermäßige Beschleunigung ein wirkt, wodurch das befestigte Ende des freitragenden Armes 108 bricht.

Wie oben gezeigt, weisen Strukturen, die durch naßchemisches anisotropes Ätzen erhalten werden, wegen der Belastungs konzentration der Ecken Bruchprobleme auf. Deswegen wurde, wie zum Beispiel in der Japanischen Offenlegungsschrift 64- 18 063 beschrieben, zur Verbesserung der Festigkeit des fixierten Endes des freitragenden Armes 108 ein Verfahren zur Durchführung dieses Arbeitsvorganges mit naßchemischem anisotropem Ätzen und anschließendem Erzeugen von Krümmungen an scharfen Ecken durch naßchemisches isotropes Ätzen entworfen. Demgemäß wird die Belastung, die am befestigten Ende des freitragenden Armes auftritt, entlang der Krümmungen verteilt, wodurch die Bruchfestigkeit des Beschleunigungsmessers verbessert wird.

Eine vergleichbare Problematik tritt bei Drucksensoren auf; ein adäquater Lösungsweg ist in der US 4 889 590 beschrieben.

Jedoch treten, wenn naßchemisches isotropes Ätzen für die Herstellung von Strukturen verwendet wird, Probleme dadurch auf, daß das naßchemische isotrope Ätzen nicht nur für die Teile, die eine Krümmung erhalten, verwendet werden muß, sondern auch für Teile, die mindestens den Abmessungen der Krümmungen entsprechen, und daß, weil das naßchemische isotrope Ätzen ein diffusionslimitiertes Ätzen ist, das Ätzausmaß je nach der Position des Wafers verschieden ist, und dadurch, daß eine gleichmäßige Verfahrensdurchführung auf der gesamten Oberfläche des Wafers nicht möglich ist. Es tritt ebenso eine Verkomplizierung durch die Verwendung von zwei Arten von Ätzmitteln zusammen auf.

Weiterhin treten Probleme dadurch auf, daß es schwierig ist, die Abdeckmittelbeschichtung der gestuften Oberfläche mit großer Höhe und Musterfreilegung durchzuführen, wenn eine Struktur mit freitragendem Arm 108, dessen eines Ende an der Innenseite eines Rahmens 109 befestigt ist, und dessen anderes Ende eine träge Masse 107 aufweist, wie in den Fig. 1A und 1B gezeigt, hergestellt wird und die Dicke des Rahmens des freitragenden Armes und der trägen Masse bezüglich der Zentralachse der Dicke des Rahmens symmetrisch ist und die Dicke vom Rahmen zur trägen Masse und zum freitragenden Arm abnimmt; zum Beispiel tritt unerwünschtes Ablösen der Abdeckmittelschicht auf der gestuften Oberfläche auf, und die Abdeckmitteldicke kann an den oberen und unteren Seiten der gestuften Oberfläche nicht gleichmäßig hergestellt werden, wodurch Bereiche mit Überfreilegung erzeugt werden und mit hoher Wahrscheinlichkeit Unregelmäßigkeiten der geätzten Formen auftreten.

Weiter beschreibt die US 4 863 560 ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur, insbesondere für einen Teil eines Tinten-Druckkopfes, bei dem ein Wafer in einem Ätzprozeß verarbeitet und eine Struktur in der Dickenrichtung hergestellt wird, indem ein erster anisotropischer Ätzprozeß zur Bildung einer gestuften Oberfläche mit vorgegebenen Abmessungen auf dem Wafer unter Verwendung einer ersten Ätzmaske dient und ein zweiter anisotroper Ätzprozeß zum Ätzen unter Verwendung einer Ätzmaske nach Entfernen mindestens eines Teils der ersten Ätzmaske dient. Dabei bleiben die in (111)-Richtung des Halbleiterkristalls orientierten Wände der Vertiefung erhalten.

Aus der JP-OS 57-95 633 ist ein entsprechendes anisotropes Ätzverfahren, und zwar mit Verwendung einer wäßrigen Lösung von KOH, bekannt, das zur Bildung einer LSI-Schaltung dient. Die Ätztiefe ist dementsprechend gering, und daher verbleiben auch hier die in (111)-Richtung der Halbleiterstruktur orientierten Wände mit scharfen Ecken, die im Fall starker Beschleunigung eines Bauteils mit dieser Struktur zu einer Konzentration der Belastung führen würden.

Aus der Patentschrift AT 348 023 ist es bekannt, durch Wahl einer geeigneten, nicht streng anisotrop wirkenden Ätzmittelzusammensetzung Strukturen mit abgerundeten Kanten herzustellen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur durch Ätzen zur Verfügung zu stellen, um Krümmungen an notwendigen Bereichen einer Struktur darzustellen, die aus einem Einkristallmaterial besteht, ohne daß chemisches isotropes Ätzen verwendet wird.

Dabei sollen eine Struktur mit Krümmungen nur in spezifischen Bereichen in der Oberflächenrichtung und der Dickenrichtung, insbesondere ein Drucksensor und ein Beschleunigungsmesser mit hoher Genauigkeit, zur Verfügung gestellt werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verfahren nach den Patentansprüchen 1-4 und 8 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die vorliegende Erfindung führt zur Erzeugung von Krümmungen in mindestens einem bestimmten Bereich der geätzten Form nur in Kombination mehrerer naßchemischer streng anisotroper Ätzprozesse und dem Aufbau der Ätzmaske. Gemäß der vorliegen den Erfindung wird eine Struktur aus einem Einkristallmaterial, be stehend aus einem Rahmen und einer inneren Struktur, die sich innerhalb des Rahmens befindet und deren Dicke geringer ist als die des Rahmens, hergestellt, wobei mindestens ein Teil der inneren Struktur an einem Ende des Rahmens befestigt ist und der be festigte Teil des Rahmens und die innere Struktur aus einem Polyeder bestehen, der wenigstens in der Dickenrichtung eine konkave Krümmung aufweist und dessen andere Oberfläche durch einen ebenen Körper gebildet wird. Der Krümmungsradius in der Dickenrichtung der Krümmung wird 0,2 µm oder mehr.

Weiterhin kann ein Beschleunigungsmesser mit einer gleich förmigen Leistungsfähigkeit und Empfindlichkeit hergestellt werden, wenn die vorliegende Erfindung auf die Bildung einer Zwischenlage des Beschleunigungsmessers, wie in den Fig. 1A und 1B gezeigt wird, angewandt wird. Weil der am Rahmen befestigte Teil des freitragenden Arms eine konkave Krümmung aufweist, kann die Belastungskonzentration vermieden werden, und die Vorrichtung hat eine größere Lebensdauer.

Fig. 1A und 1B sind Abbildungen, die den Aufbau eines bekannten Beschleunigungsmessers zeigen;

Fig. 2A und 2B sind Abbildungen eines Drucksensors, der in einer ersten Ausführungsart in einem Verfahren zur Herstellung einer Struktur gemäß der Erfindung hergestellt wird;

Fig. 3A, 3B, 3C und 3D sind Schnittansichten, die die Herstellungsschritte für den Drucksensor in Fig. 2A zeigen;

Fig. 4A und 4B sind Abbildungen des Hauptteils eines Be schleunigungsmessers, der in einer zweiten Ausführungsart eines Verfahrens zur Herstellung einer Struktur gemäß der Erfindung hergestellt wird;

Fig. 5A bis 5F sind Abbildungen, die die Durchführung der zweiten Ausführungsart des Verfahrens zur Herstellung einer Struktur gemäß der Erfindung zeigen;

Fig. 6A bis 6G sind Abbildungen, die die Durchführung einer dritten Ausführungsart eines Verfahrens zur Herstellung einer Struktur gemäß der Erfindung zeigen;

Fig. 7A bis 7G sind Abbildungen, die die Durchführung einer vierten Ausführungsart eines Verfahrens zur Herstellung einer Struktur gemäß der Erfindung zeigen.

Die Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Ausführungsart 1

Die Fig. 2A und 2B sind eine Aufsicht und eine Schnittansicht des A-A-Teiles eines Drucksensors, der mit einer ersten Ausführungsart eines Verfahrens zur Herstellung einer Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß dem Anspruch 8 hergestellt wird. Im Oberbegriff des Anspruchs 8 wird von dem aus der US 4 889 590 bekannten Stand der Technik ausgegangen. Der Drucksensor der Ausführungsart ist eine Struktur, die aus einer Membran 201 und einem Rahmen 202 besteht, der den Umfang der Membran 201 hält, wobei die Membran 201 und der Rahmen 202 aus demselben Material bestehen, und ein Grenzbereich zwischen einer Ebene der Membran 201 und dem Rahmen 202 besteht aus einem Polyeder in Kombination mit konkaven Krümmungen (z. B. 203 (Radius r) in der Dickenrichtung) in der Dickenrichtung und der ebenen Richtung und einem ebenen Körper in einem anderen Bereich. Die Länge der Krümmung (Kreisbogen) 203 hängt von den Verfahrens bedingungen ab, d. h. der Zusammensetzung des Ätzmittels, der Temperatur, den Abmessungen des Musters einer Photomaske, die in jedem Prozeß verwendet wird, und dem Ausmaß des Ätzens. Besonders wird die Materialermüdung verringert, die auf der Belastungskonzentration aufgrund des Druckes beruht, wenn der Krümmungsbereich 203 in der Dickenrichtung einen Krümmungs radius r hat, der 0,2 µm oder mehr beträgt. Weiterhin grenzt in dieser Ausführungsart nur eine Ebene der Membran 201 an die Ebene mit dem Rahmen 202 und der Krümmung 203, aber beide Oberflächen der Membran 201 können mit dem Rahmen 202 und der Krümmung vorgesehen sein.

Die Fig. 3A, 3B, 3C und 3D sind Schnittansichten, die die Herstellung des Drucksensors von Fig. 2A zeigen. Im Her stellungsschritt von Fig. 3A wird durch den ersten photo lithographischen Prozeß eine erste Ätzmaske 302 aus SiO₂ oder Si₃N₄ auf der Oberfläche einer Seite des Wafers 301 gebildet. Im Herstellungsschritt von Fig. 3B wird die Oberfläche der Ätzmaske des Wafers 301 durch naßchemisches streng anisotropes Ätzen mit einer wäßrigen Lösung von Kaliumhydroxid in gestufter Ober fläche gebildet, die mindestens die Abmessung der Krümmung 203 besitzt, d. h. daß der Wert d nicht geringer ist als die ver tikale Tiefe der Krümmung 203. Die Form der Krümmung 203 kann in diesem Herstellungsschritt durch Variation der Ätzmittel menge kontrolliert werden. Im Herstellungsschritt in Fig. 3C wird eine zweite Ätzmaske 303, die aus SiO₂ oder Si₃N₄ besteht, mit einem Versatz 304 nach außen, gegenüber der ersten Ätzmaske 302 auf der Oberfläche des Wafers 301 gebildet, die im Herstellungs schritt der Fig. 3B durch den ersten photolithographischen Prozeß erzeugt wurde. Im Herstellungsschritt der Fig. 3D wird in der Ätzmaskenoberfläche des Wafers 301 der Membran 201 eine bestimmte Dicke durch naßchemisches streng anisotropes Ätzen unter Ver wendung von wäßriger Lösung von Kaliumhydroxid hergestellt. Die Oberfläche des Versatzes 304 wird geätzt, wobei die ge stufte Oberfläche in der Höhe parallel zur Oberfläche der Membran 201 ist. Die seitliche Oberfläche des Versatzes 304 an der Seite der Membran 201 wird in der Richtung des Rahmens 202 seitlich geätzt, wobei eine bezüglich der Ebene gekrümmte Form entsteht.

Wenn die Membran 201 die angestrebte Dicke erreicht hat, reicht die seitliche Oberfläche der Krümmung aufgrund der Ver setzung 304 genau bis zum Rahmen 202 und wird zur konkaven Krümmung 203. Wenn die Ätzgeschwindigkeit der Waferoberfläche 201 Rw ist, wird die Ätzgeschwindigkeit Rs, mit der der Versatz 304 seitlich geätzt wird,

Rw : Rs=1 : 1,8 (1)

Unter Verwendung dieses Wertes sind die Abmessungen des Ver satzes 304, die in Fig. 3C verwendet wird, festgelegt. Das bedeutet, daß, wenn die Dicke des Wafers Wh, die Dicke der Membran Dh und die Länge einer Seite der ersten Ätzmaske 302 L₁ ist, unter Berücksichtigung der (111)-Ebene, die durch das naßchemische streng anisotrope Ätzen erzeugt wird, woraus folgt, daß

L₁=Dd+2(Wh-Dh)/tan(54,7°)-2(Wh-Dh-Rh)×1,8 (2)

ist. Zum Beispiel ergibt sich, wenn ein Drucksensor mit der Dicke des Wafers 301 von 270 µm, der Länge Dd einer Seite der Membran 202 von 1500 µm, der Dicke Dh von 25 µm und dem Ausmaß Rh der Krümmung 203 von 20 µm hergestellt wird, daß

L₁=1500+2(270-25)/tan(54,7°)-2(270-25-20)×1,8=1037 µm.

Weiterhin wird im Herstellungsverfahren der Fig. 3B die gestufte Oberfläche von 20 µm durch das naßchemische streng anisotrope Ätzen mit einer wäßrigen Lösung von Kaliumhydroxid erzeugt.

Die Abmessung L₂ einer Seite eines Fensters, das als Ätz oberfläche unter Zuhilfenahme der zweiten Ätzmaske 303 der Fig. 3C geöffnet ist, wird durch die Abmessung Dh der Membran 201, wie folgt, bestimmt:

L₂=Dd+2(Wh-Dh)/tan(54,7°) (3)

Wenn die oben erwähnten Werte eingesetzt werden, folgt daraus, daß

L₂=1500+2(270-25)/tan(54,7°)=1847 µm.

Im Herstellungsverfahren von Fig. 3D wird die Ätzung von 225 µm durch das naßchemische streng anisotrope Ätzen mit einer wäßrigen Lösung von Kaliumhydroxid durchgeführt, so daß die Dicke der Membran 201 dann 25 µm beträgt.

Ausführungsart 2

Die Fig. 4A und 4B zeigen eine Aufsicht eines grundlegenden Teiles eines Beschleunigungsmessers, der mit einer zweiten Ausführungsart eines Verfahrens zur Herstellung einer Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, und eine Schnittansicht des A-A-Teils der Fig. 4A.

Die Beschaffenheit und das Prinzip des Beschleunigungsmessers der vorliegenden Ausführungsart sind im Grunde genommen die gleichen wie die der Fig. 1, und gemäß des Aufbaus der Mittelschicht von Fig. 1 ist der Unterschied zwischen ihnen der, daß die konkaven Krümmungen 404-a, b am Rahmen 403 befestigten Ende des freitragenden Armes 402 gebildet werden.

Die Fig. 5A, 5B, 5C, 5D, 5E und 5F zeigen das Herstellungs verfahren der zweiten Ausführungsart des Verfahrens zur Her stellung einer Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung, wo bei der in den Fig. 4A und 4B gezeigte Beschleunigungsmesser hergestellt wird. In diesem Verfahren werden eine konkave Krümmung 404-a in der Richtung der Ätztiefe und eine konkave Krümmung 404-b in der Ebene des Wafers gleichzeitig gebildet. Im Herstellungs schritt von Fig. 5A wird die erste Ätzmaske 502, die aus SiO₂ oder Si₃N₄ besteht, auf den Oberflächen der Vorder- und Rück seiten des Wafers 501 gebildet. Im Herstellungsschritt der Fig. 5B wird die gestufte Oberfläche mit einer Abmessung von mindestens der Größe der Krümmung 404-a oder mehr von den Oberflächen der Vorder- und Rückseiten des Wafers 501 gleich zeitig ausgehend durch das naßchemische streng anisotrope Ätzen mit einer wäßrigen Lösung von Kaliumhydroxid gebildet. Die Form der Krümmung 404-a in der Tiefenrichtung wird durch das Ausmaß des Ätzens in diesem Herstellungsschritt bestimmt.

Im Herstellungsschritt der Fig. 5C wird die zweite Ätzmaske 503, die aus SiO₂ oder Si₃N₄ besteht, auf den Oberflächen der Vorder- und Rückseiten des Wafers 501 gebildet. Im Herstel lungsschritt von Fig. 5D wird die gestufte Oberfläche, deren Abmessungen mindestens die halbe Dicke des freitragenden Armes oder mehr betragen, von den Oberflächen an den Vorder- und Rückseiten gleichzeitig ausgehend durch das naßchemische streng aniso trope Ätzen mit einer wäßrigen Lösung von Kaliumhydroxid gebil det. Die Form der seitlichen Oberfläche des freitragenden Armes 402 und die Form der seitlichen Oberfläche der konkaven Krümmung 404-b in der Ebene des Wafers werden durch das Ausmaß der Ätzung in diesem Verfahren kontrolliert. Im Herstellungs schritt von Fig. 5E wird eine dritte Ätzmaske 504 mit einer Versetzung 505 auf einem Teil des Rahmens 403 der ersten und zweiten Ätzmasken 502 und 503 an der Seite des freitragenden Armes 402 unter Entfernung einer Ätzmaske von einem Teil, der der freitragende Arm 402 der zweiten Ätzmaske 503 wird, und die aus SiO₂ oder Si₃N₄ besteht, auf den Oberflächen der Vor der- und Rückseiten des Wafers 501 gebildet.

Im Herstellungsschritt der Fig. 5F wird der freitragende Arm 402 mit einer bestimmten Dicke durch das naßchemische streng anisotrope Ätzen mit einer wäßrigen Lösung von Kaliumhydroxid gleich zeitig von den Oberflächen an den Vorder- und Rückseiten des Wafers 501 ausgehend hergestellt, und die Umgebung des frei tragenden Armes wird durchbrochen. Die gestufte seitliche Oberfläche der Versetzung 505 und ein Teil aus dem der frei tragende Arm 402 gebildet wird, wird seitlich geätzt, während ihre Form von einer ebenen Fläche in eine Form mit konkaver Krümmung übergeht. Die Form eines Teils des an der Seite des Rahmens fixierten Endes des freitragenden Armes 402 wird in Abhän gigkeit des Fortschreitens der seitlichen Ätzung in eine Form mit konkaver Krümmung überführt. Die Größe des Krümmungsteils 404-b in der Waferebene wird in diesem Fall durch das Ausmaß der Ätzung und die Abmessungen der Versetzung 505 bestimmt. Die Beziehung zwischen der Ätzgeschwindigkeit R_s, mit der die Versetzung und ein Teil des freitragenden Armes 402 seitlich geätzt werden, und der Ätzgeschwindigkeit R_w auf der Oberfläche des Wafers 401 ist durch die Gleichung (1) gegeben.

Unter Verwendung dieses Wertes sind die Abmessungen der Mas kenmuster, die eine Vorstufe bzw. ein Ausgangsmuster des freitragenden Armes 402 definierten, der zweiten Ätzmaske 503, die in Fig. 5C verwendet wird, und die Abmessungen der Versetzung 505 festgelegt. Das bedeutet, daß, wenn die Dicke des Wafers Wh, die Dicke des freitragenden Armes Hh, die Größe der Krümmung 404-a Rh und die Größe der Krümmung 404-b Rb ist, die Abmessung der Länge Lh des Teils, der eine Vorstufe bzw. ein Ausgangsmuster des freitragenden Armes 402 der zweiten Ätzmaske 503 in Fig. 5C wird,

Lh=Hb+2×(Wh/2-Rh-Hh/2)×1,8 (4)

und die Abmessung Lo der Versetzung 505 in Fig. 5E

Lo=(Wh/2-Hh/2)/tan(54,7°)+(Wh/2-Rh-Hh/2)×1,8 (5)

ist.

Als konkretes Beispiel für die Herstellung der konkaven Krümmung am fixierten Ende des freitragenden Arms seien die Bedingungen des Herstellungsschrittes wir folgt dargestellt, wobei die Dicke des Wafers 501 220 µm, die Breite des freitragenden Armes 200 µm, die Dicke des freitragenden Armes 15 µm, die Größe der Krümmung 404-a 20 µm und die Größe der Krümmung 404-b 160 µm beträgt. Die gestufte Oberfläche von 20 µm für die Krümmung 404-a wird auf den Oberflächen der Vorder- und Rückseiten des Wafers 501 durch das naßchemische streng anisotrope Ätzen in Fig. 5B gebildet. Die Abmessungen in der Breite Lh des Teils, der eine Vorstufe bzw. ein Ausgangsmuster des freitragenden Armes 402 der zweiten Ätzmaske 503 in Fig. 5C wird, mit Gleichung (4)

Lh=200+(220/21-20-15/2)×1,8=497 µm.

In Fig. 5D werden die Oberflächen an den Vorder- und Rücksei ten des Wafers 501 mit 7,5 µm durch das naßchemische streng anisotrope Ätzen geätzt. Die Abmessung Lo der Versetzung 505 in Fig. 5E kann aus den Abmessungen der Neigung der (111)-Ebene, die durch das Ätzen in den Fig. 5B und 5F gebildet wird, und dem Ausmaß der seitlichen Ätzung in Fig. 5F erhalten werden. Aus Gleichung (5) folgt, daß

Lo=(200/2-15/2)/tan(54,7°)+(220/2-20-15/2)×1,8=221 µm.

In Fig. 5F wird der freitragende Arm geätzt, bis die ange strebte Dicke von 15 µm erreicht ist und der Umfang des frei tragenden Arms durchbrochen ist.

Ausführungsart 3

Die Fig. 6A-6G zeigen ein Herstellungsverfahren in einer dritten Ausführungsart eines Verfahrens zur Herstellung einer Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Ausführungsart betrifft auch andere Verfahren zur Herstellung einer Mittelschicht eines Beschleunigungsmessers. Im Herstel lungsschritt von Fig. 6A wird die erste Ätzmaske 602, die aus SiO₂ oder Si₃N₄ besteht, auf einem Teil, aus dem der Rahmen 403 wird, an den Oberflächen der Vorder- und Rückseiten des Wafers 601 gebildet. Im Herstellungsverfahren von Fig. 6B wird der Wafer 601 durch das naßchemische streng anisotrope Ätzen mit einer wäßrigen Lösung von Kaliumhydroxid an den Vorder- und Rück seiten des Wafers 601 gleichzeitig in einem Ausmaß geätzt, das dem die elektrostatische Kapazität bildenden Abstand ent spricht. Die Form der konkaven Krümmung am fixierten Ende des freitra genden Armes in der Tiefenrichtung des Armes wird dabei durch das Ätzausmaß gesteuert.

Im Herstellungsschritt von Fig. 6C wird eine isolierende Schicht 606 aus SiO₂ oder Si₃N₄ teilweise auf den Oberflächen der Vorder- und Rückseiten des Wafers 601 gebildet. Die Position der isolierenden Schicht 606 fällt zusammen mit fünf Punkten an den Ecken und dem Zentrum des Teils, aus dem die träge Masse 401 wird. Die isolierende Schicht 606 ist so angebracht, daß, selbst wenn die träge Masse 401 die Schicht elektroden 111 und 112 der beiden oberen und unteren Schichten 113 und 114, wie in Fig. 1 gezeigt, berührt, beide nicht kurz geschlossen werden.

Im Herstellungsschritt der Fig. 6D wird die zweite Ätzmaske 603, die aus SiO₂ oder Si₃N₄ besteht, mit einer Versetzung 605 auf der trägen Masse 401 der Oberflächen an den Vorder- und Rückseiten des Wafers 601 und dem Rahmen 403 der ersten Ätzmaske 602 an der Seite des freitragenden Armes gebildet.

Im Herstellungsschritt der Fig. 6E wird die dritte Ätzmaske 604, die aus SiO₂ oder Si₃N₄ besteht, an der trägen Masse 401 der Oberflächen an den Vorder- und Rückseiten des Wafers 601, dem Rahmen 403 und einem Teil, der ein Ausgangsmuster des freitra genden Arms 402 wird, der zweiten Ätzmaske 603 überlagert, gebildet.

Im Herstellungsschritt von Fig. 6F wird nur die dritte Ätz maske 604 an den Oberflächen der Vorder- und Rückseiten des Wafers 601 entfernt, während die zweite Ätzmaske 603 bleibt, nachdem die Oberflächen der Vorder- und Rückseiten des Wafers 601 gleichzeitig durch naßchemisches streng anisotropes Ätzen mit einer wäßrigen Lösung von Kaliumhydroxid in einer Tiefe geätzt werden, die mindestens einem Wert entspricht, der nicht klei ner ist als die Hälfte der Dicke des freitragenden Armes. Die endgültige Form der seitlichen Oberfläche des freitragenden Armes 402 und die Form der konkaven Krümmung am fixierten Ende des freitragenden Armes in der Ebene des Wafers werden in diesem Herstellungsschritt durch das Ausmaß des Ätzens des Wafers gesteuert.

Die folgenden beiden Verfahren sind Verfahren zur alleinigen Entfernung der dritten Ätzmaske 604. Das erste Verfahren besteht darin, daß die Schichtdicke der zweiten Ätzmaske 603 dicker ausgebildet wird als die der dritten Ätzmaske 604. Das bedeutet, daß die gesamte Oberflächenätzung durch das Ätzmit tel für die Ätzmaske durchgeführt wird, die Schichtdicke von sowohl der zweiten Ätzmaske 603 als auch der dritten Ätzmaske 604 dünner wird, und die dritte Ätzmaske 604 mit der gerin geren Schichtdicke zuerst entfernt wird und die zweite Ätz maske 603 in dem Ausmaß bestehen bleibt, in dem die Schicht dicke größer ist als die der dritten Ätzmaske 604. Zum Bei spiel wird, wenn eine thermische Oxidationsschicht als Ätz maskenmaterial benutzt wird, eine thermische Oxidationsschicht von 1,0 µm als zweite Ätzmaske 603 verwendet, und auf dieser Schicht wird eine thermische Oxidationsschicht von 0,4 µm als dritte Ätzmaske 604 gebildet. Weil das Wachstum der Oxida tionsschicht umso langsamer ist, je dicker die thermische Oxidationsschicht ist, wird die Schichtdicke der zweiten Ätz maske 603 ungefähr 1,1 µm. Als Ergebnis wird die Schichdicke der zweiten Ätzmaske 603, die nach der Entfernung der dritten Ätzmaske 604 bestehen bleibt, ungefähr 0,7 µm, und dies ist nicht weniger als die Dicke von 0,5 µm an SiO₂, die als Maske bei der endgültigen Ätzung nötig ist.

Das zweite Verfahren besteht darin, daß das Material für die zweite Ätzmaske 603 und das Material für die dritte Ätzmaske 604 unterschiedliche Selektivität den Ätzmitteln gegenüber aufweisen. Das heißt, daß, wenn die gesamte Oberflächenätzung durch das Ätzmittel durchgeführt wird, in dem nur die dritte Ätzmaske 604 selektiv gelöst wird, nur die Ätzmaske 603, ohne geätzt zu werden bestehen bleibt. Zum Beispiel wird nur SiO₂ im Ätzmittel gelöst, wenn man Fluorwasserstoff benutzt, und Si₃N₄ bleibt bestehen, wenn Si₃N₄ als Material für die zweite Ätzmaske 603 und SiO₂ als Material für die dritte Ätzmaske 604 benutzt werden. Auf diese Weise kann nur die dritte Ätzmaske 604 allein entfernt werden.

Im Herstellungsschritt von Fig. 6G wird das naßchemische streng aniso trope Ätzen mit wäßriger Lösung von Kaliumhydroxid gleich zeitig von den Oberflächen an den Vorder- und Rückseiten des Wafers 601 ausgehend unter Verwendung der zweiten Ätzmaske 603 durchgeführt, und der freitragende Arm 402 wird bis zur an gestrebten Schichtdicke dünner gemacht, der Umfang des frei tragenden Armes 402 durchbrochen, und eine Krümmung am fixier ten Ende des freitragenden Armes erzeugt. In diesem Verfahren wird die träge Masse 401 am Rahmen 403 nur durch den freitra genden Arm 402, der an seinem fixierten Ende eine konkave Krümmung aufweist, getragen, und die Mittelschicht des kapazitiven Beschleunigungsmessers wird gebildet. Die konkave Krümmung am fixier ten Ende des freitragenden Armes nimmt mit der Ätzung zu und wird zur Zeit des Endes des Ätzprozesses am fixierten Ende des freitragenden Armes gebildet. Wenn die Herstellung unter Ver wendung einer wäßrigen Lösung von Kaliumhydroxid von 40 Gew.-% unter den Ätzbedingungen bei der Ätztemperatur von 70°C durchgeführt wird, wird das Verhältnis zwischen der Ätzrate Rh in der Richtung der Armdicke und der Ätzrate Rr in der Ausbil dung der Krümmung

Rh : Rr=1 : 1,8 (6)

Die Abmessung der Versetzung 605 in Fig. 6D wird durch die erwartete Ätzrate in der Richtung der Breite des freitragenden Armes bestimmt. Das bedeutet, daß das Ätzausmaß Hr in der Krümmungsrichtung nach Gleichung (6), wenn das Ätzausmaß in der Richtung der Armdicke Hh ist,

Hr=Hh×Rr/Rh=1,8×Hh (7)

ist, und mit Gleichung (7) wird die Abmessung Ho der Versetzung 605

Ho=Hr+Hh/tan(54,7°)=2,5×Hh (8)

Die Breite des freitragenden Arms 402 wird mit dem Fort schreiten des Ätzens schmaler und erreicht die angestrebten Abmessungen zur Zeit der Beendigung des Ätzprozesses. Wenn die Herstellung unter Verwendung einer wäßrigen Lösung von Kaliumhydroxid von 40 Gew.-% unter den Ätzbedingungen bei der Ätztemperatur von 70°C durchgeführt wird, wird das Verhältnis zwischen der Ätzrate Rh in der Richtung der Armdicke und der Ätzrate Rb in der Richtung der Armbreite

Rh : Rb=1 : 1,8 (9)

Die Abmessung des Teils, der ein Ausgangsmuster des freitragenden Armes 402 in Fig. 6E wird, wird durch die erwartete Ätzrate in der Richtung der Armbreite bestimmt. Das bedeutet, daß das Ätzausmaß Hb in der Richtung der Armbreite aus Gleichung (9), wenn das Ätzausmaß in der Richtung der Armdicke Hh ist,

Hb=Hh×Rb/Rh=1,8×Hh (10)

ist, und wenn die Breite des Ausgangsmusters des freitragenden Armes 402 der dritten Ätzmaske 604 gleich H ist, die Breite Hw des freitragenden Armes des Beschleunigungsmessers aus Gleichung (10)

Hw=H-2×Hb=H-3,6×Hh (11)

ist.

Damit wird die Breite H des Prototyps des freitragenden Armes 402 der dritten Ätzmaske 604

H=Hw+3,6×Hh (12)

Als konkretes Beispiel wird unter Verwendung des chemischen anisotropen Ätzens in den Herstellungsschritten der Fig. 6A und 6B, wenn die Herstellung bei der Waferdicke von 220 µm, dem die elektrostatische Kapazität darstellenden Abstand von 3,5 µm, der Armbreite von 200 µm und der Armdicke von 15 µm durchgeführt wird, die gestufte Oberfläche zu 3,5 µm gebildet. Die Abmessung Ho der Versetzung 605, die in den Herstellungs schritten der Fig. 6D und 6E verwendet wird, und die Breite H des Prototyps des freitragenden Armes 402 der dritten Ätzmaske 604 werden aus den Gleichungen (5), (9)

Ho=2,5×(220/2-3,5-15/2)=247,5 [µm]

H=200+3,6×(220/2-3,5-15/2)=556,4 [µm].

Unter Verwendung dieser Ätzmaske wird das naßchemische streng anisotrope Ätzen im Herstellungsschritt von Fig. 6F mit einer Tiefe von mindestens 7,5 µm oder mehr durchgeführt. In den Herstellungs schritten der Fig. 6F und 6G werden die Versetzung 605 und der freitragende Arm 402 dünner gemacht und bilden Krümmungen, während die gestufte Oberfläche und ihre Umgebung konstant gehalten wird, und die Armbreite wird verringert, wenn nur die dritte Ätzmaske 604 entfernt wird und das naßchemische streng anisotrope Ätzen weiter mit der zweiten Ätzmaske 603 durchgeführt wird. Wenn der Umfang des freitragenden Armes durchbrochen wird und die Armdicke den angestrebten Wert von 15 µm erreicht, wird der Aufbau der Krümmung am fixierten Ende des freitragenden Armes ausgebildet und die Armbreite erreicht auch den ange strebten Wert von 200 µm. Weil das naßchemische streng anisotrope Ätzen mit einer wäßrigen Lösung von Kaliumhydroxid durchgeführt wird, wird die Form der seitlichen Oberfläche des freitragenden Armes 402 in einer scharfen Linie gebildet. Im oben erwähnten Herstellungsverfahren wird das naßchemische streng anisotrope Ätzen statt des chemischen isotropen Ätzens verwendet, weil das chemische isotrope Ätzen ein diffusionslimitiertes Ätzen ist und es deswegen schwierig ist, ein gleichmäßiges Ätzausmaß auf der gesamten Waferoberfläche zu erreichen. Zum Beispiel ist einer der wichtigen Faktoren, die die Charakteristik des kapazitiven Beschleunigungsmessers bestimmen, die elektrostatische Kapazi tät, die zwischen den Oberflächen der Vorder- und Rückseiten der trägen Masse 107 und den Schichtelektroden 111, 112 der beiden oberen und unteren Schichten 113, 114 auftritt, wie in Fig. 1A gezeigt. Demgemäß ist das Ätzausmaß abhängig von der Position des Wafers ungleichmäßig, wenn das chemische isotrope Ätzen verwendet wird, wenn der Abstand, der die elektro statische Kapazität darstellt, im Herstellungsschritt der Fig. 6B hergestellt wird, und die Charakteristik des Beschleuni gungsmessers wird abhängig von der Position des Wafers unter schiedlich. Wenn man dies berücksichtigt, besitzt das naßchemi sche streng anisotrope Ätzen nur geringe Unterschiede im Ätzausmaß abhängig von der Position des Wafers, weil seine Ätzrate ein reaktionslimitiertes Ätzen ist, und es kann der Beschleuni gungsmesser mit gleichmäßigen Eigenschaften hergestellt werden.

Ausführungsart 4

Die Fig. 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F und 7G sind Abbildungen, die das Herstellungsverfahren einer vierten Ausführungsart des Verfahrens zur Herstellung einer Struktur gemäß der vorlie genden Erfindung zeigen. Die vorliegende Ausführungsart betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Mittel schicht eines kapazitiven Beschleunigungsmessers.

Bei der vorliegenden Ausführungsart sind die Herstellungs schritte in den Fig. 7A bis 7C und in den Fig. 7F bis 7G die selben wie die in den Fig. 6A bis 6C und den Fig. 6F bis 6G. Im Herstellungsschritt von Fig. 7D wird die dritte Ätzmaske 604, die aus SiO₂ oder Si₃N₄ besteht, auf der trägen Masse 401 der Oberflächen an den Vorder- und Rückseiten des Wafers 601, auf dem Rahmen 403 und dem Teil gebildet, der ein Ausgangsmuster des freitragenden Armes 402 wird. Im Herstellungsschritt von Fig. 7E wird die zweite Ätzmaske 603, die aus SiO₂ oder Si₃N₄ be steht, mit einer Versetzung 605 auf der trägen Masse 401 der Oberflächen an den Vorder- und Rückseiten des Wafers 601 und dem Rahmen 403 der ersten und dritten Ätzmasken 602 und 604 auf der dritten Ätzmaske 604 überlagert gebildet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Struktur, bei dem ein einkristalliner Halbleiterwafer, insbesondere ein Silizium (100)-Wafer, in einem naßchemischen Ätzprozeß verarbeitet und eine Struktur mit einer konkaven Krümmung in der Dickenrichtung des Wafers hergestellt wird, das aufweist:
einen ersten streng anisotropen naßchemischen Ätzprozeß zur Bildung einer gestuften Oberfläche mit einer Stufe, deren Tiefe dem Krümmungsradius der herzustellenden Krümmung (203) oder mehr entspricht, auf dem Wafer unter Verwendung einer vorgeschriebenen Ätzmaske (302); und
einen zweiten streng anisotropen naßchemischen Ätzprozeß zur Durchführung einer Ätzung unter Verwendung einer Ätzmaske (303) nach Entfernen von mindestens einem Teil der im ersten streng anisotropen Ätzprozeß verwendeten Ätzmaske (302),
wobei im zweiten streng anisotropen Ätzprozeß die gestufte Oberfläche in dem Ausmaß geätzt wird, daß die Stufe zu der konkaven Krümmung in der Dickenrichtung des Wafers umgewandelt wird.

2. Verfahren zur Herstellung einer Struktur, bei dem ein einkristalliner Halbleiterwafer, insbesondere ein Silizium (100)-Wafer, in einem naßchemischen Ätzprozeß verarbeitet wird und eine Struktur mit einer konkaven Krümmung in der Ebenenrichtung des Wafers hergestellt wird, das aufweist:
einen ersten streng anisotropen naßchemischen Ätzprozeß zur Bildung einer gestuften Oberfläche unter Verwendung einer vorgeschriebenen Ätzmaske (302) und
einen zweiten anisotropen naßchemischen Ätzprozeß zur Durchführung einer Ätzung unter Verwendung einer Ätzmaske (303) nach Entfernen von mindestens einem Teil der im ersten streng anisotropen Ätzprozeß verwendeten Ätzmaske (302),
wobei im zweiten anisotropen Ätzprozeß die gestufte Oberfläche in dem Ausmaß geätzt wird, daß die Stufe zu der konkaven Krümmung in der Ebenenrichtung des Wafers umgewandelt wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbeschleuni gungsmessers, bei dem ein einkristalliner Halbleiterwafer, insbesondere ein Silizium(100)-Wafer, in einem naßchemischen Prozeß verarbeitet wird und eine Struktur mit einem freitragenden Arm (402), dessen eines Ende an der Innenseite eines Rahmens (403) befestigt ist und dessen anderes Ende eine träge Masse (401) aufweist, als Bestandteil des Beschleunigungsmessers hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Herstellungsverfahren dieser Struktur der Wafer (601) in streng anisotropen naßchemischen Ätzprozessen unter Verwendung eines Ätzmittels, das den Wafer in Seiten- und Dickenrichtung mit unterschiedlicher Ätzgeschwindigkeit ätzt, verarbeitet wird und die Struktur, die mindestens eine konkave Krümmung zumindest am fixierten Ende des freitragenden Armes (402) am Rahmen (403) hat, mit folgenden Schritten hergestellt wird:
einem ersten photolithographischen Prozeß zur Bildung einer ersten Ätzmaske (602) auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Wafers auf einem Teil, der der Rahmen (403) wird,
einem ersten streng anisotropen naßchemischen Ätzprozeß auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Wafers zur Verkleinerung der Dicke des Wafers zur Bildung einer gestuften Oberfläche mit jeweils einer ersten Stufe, deren Tiefe dem Krümmungsradius der herzustellenden konkaven Krümmung am fixierten Ende des freitragenden Armes (402) oder mehr entspricht, zur Steuerung der Form der konkaven Krümmung in Tiefenrichtung des Wafers,
Entfernen der ersten Ätzmaske (602),
einem zweiten photolithographischen Prozeß zur minde stens teilweisen Bildung einer isolierenden Schicht (606) auf einem Teil, der die träge Masse (107) wird,
einem dritten photolithographischen Prozeß zur Bildung einer zweiten Ätzmaske (603) auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Wafers jeweils auf dem Teil, der die träge Masse (401) wird, und dem Teil, der der Rahmen (403) wird, mit einem Versatz (605) gegenüber der Lage der ersten Ätzmaske (601) derart, daß die erste Stufe in der Oberfläche in dem Teil, in dem die konkave Krümmung am fixierten Ende des freitragenden Armes (402) hergestellt werden soll, von der zweiten Ätzmaske (603) jeweils nicht bedeckt ist,
einem vierten photolithographischen Prozeß zur Bildung einer dritten Ätzmaske (604), auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Wafers, die der zweiten Ätzmaske (603) auf dem Teil, der die träge Masse (401) wird, auf dem Teil, der der Rahmen wird, einem Teil, der ein Ausgangsmuster des freitragenden Armes (402) wird, und einem Teil, der ein Ausgangsmuster der konkaven Krümmung am fixierten Ende des freitragenden Armes (402) wird, überlagert ist,
einem zweiten streng anisotropen naßchemischen Ätzprozeß auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Wafers zur jeweiligen Bildung einer gestuften Oberfläche mit einer zweiten Stufe, deren Tiefe mindestens der Hälfte der Dicke des freitragenden Armes (402) oder mehr entspricht, zur Steuerung der Form des freitragenden Armes (402) und der Form der konkaven Krümmung am fixierten Ende des freitragenden Armes in der Ebenenrichtung des Wafers,
Belassen der zweiten Ätzmaske (303) und Entfernen nur der dritten Ätzmaske (604) und
einem dritten streng anisotropen naßchemischen Ätzprozeß auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Wafers unter Verwendung der zweiten Ätzmaske (603) zur gleichzeitigen Bildung des Durchbruchs am Umfang der trägen Masse (401), des freitragenden Armes (402) und des durchbrochennen Teils an seinem Umfang, wobei ferner gleichzeitig die erste Stufe zu der konkaven Krümmung in der Tiefenrichtung des Wafers und die zweite Stufe zu der konkaven Krümmung in der Ebene des Wafers umgewandelt wird.

4. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbeschleunigungsmessers, bei dem ein einkristalliner Halbleiterwafer, insbesondere ein Silizium(100)-Wafer, in einem naßchemischen Prozeß verarbeitet wird und eine Struktur mit einem freitragenden Arm (402), dessen eines Ende an der Innenseite eines Rahmens (403) befestigt ist und dessen anderes Ende eine träge Masse (401) aufweist, als Bestandteil des Beschleunigungsmessers hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß im Herstellungsverfahren dieser Struktur der Wafer (601) in streng anisotropen naßchemischen Ätzprozessen unter Verwendung eines Ätzmittels, das den Wafer in Seiten- und Dickenrichtung mit unterschiedlicher Ätzgeschwindigkeit ätzt, verarbeitet wird und die Struktur, die mindestens eine konkave Krümmung zumindest am fixierten Ende des freitragenden Armes (402) am Rahmen (403) hat, mit folgenden Schritten hergestellt wird:
einem ersten photolithographischen Prozeß zur Bildung einer ersten Ätzmaske (302) auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Wafers auf einem Teil, der der Rahmen (403) wird,
einem ersten streng anisotropen naßchemischen Ätzprozeß auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Wafers zur Verkleinerung der Dicke des Wafers zur Bildung einer gestuften Oberfläche mit jeweils einer ersten Stufe, deren Tiefe dem Krümmungsradius der herzustellenden konkaven Krümmung am fixierten Ende des freitragenden Armes (402) oder mehr entspricht, zur Steuerung der Form der konkaven Krümmung in Tiefenrichtung des Wafers,
Entfernen der ersten Ätzmaske (602),
einem zweiten photolithographischen Prozeß zur mindestens teilweisen Bildung einer isolierenden Schicht (606) auf einem Teil, der die träge Masse wird,
einem dritten photolithographischen Prozeß zur Bildung einer zweiten Ätzmaske (604) auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Wafers jeweils auf dem Teil, der die träge Masse (401) wird, dem Teil, der ein Ausgangsmuster des freitragenden Armes (402) wird, dem Teil, der später ein Ausgangsmuster der konkaven Krümmung am fixierten Ende des freitragenden Armes (402) wird, und dem Teil, der der Rahmen (403) wird,
einem vierten photolithographischen Prozeß zur Bildung einer dritten Ätzmaske (603), auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Wafers in Überlagerung auf der der zweiten Ätzmaske (604) auf Teilen, die die träge Masse (401) und der Rahmen (403) werden, mit einem Versatz (605) gegenüber der Lage der zweiten Ätzmaske (604) derart, daß die erste Stufe in der Oberfläche in dem Teil, in welchem die konkave Krümmung am fixierten Ende des freitragenden Armes (402) hergestellt werden soll, von der dritten Ätzmaske (603) nicht bedeckt ist,
einem zweiten streng anisotropen naßchemischen Ätzprozeß auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Wafers zur jeweiligen Bildung einer gestuften Oberfläche mit einer zweiten Stufe, deren Tiefe mindestens der Hälfte der Dicke des freitragenden Armes (402) oder mehr entspricht, zur Steuerung der Form des freitragenden Armes (402) und der Form der konkaven Krümmung am fixierten Ende des freitragenden Armes in der Ebenenrichtung des Wafers,
Belassen der zweiten Ätzmaske (604) und Entfernen nur der dritten Ätzmaske (603), und
einem dritten streng anisotropen naßchemischen Ätzprozeß auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Wafers unter Verwendung der zweiten Ätzmaske (604) zur gleichzeitigen Bildung des Durchbruchs am Umfang der trägen Masse (401), des freitragenden Armes (402) und des durchbrochenen Teils an seinem Umfang, wobei ferner gleichzeitig die erste Stufe zu der konkaven Krümmung in der Tiefenrichtung des Wafers und die zweite Stufe zu der konkaven Krümmung in der Ebene des Wafers umgewandelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der zweiten Ätzmaske (303) größer als die der dritten Ätzmaske (504) gemacht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der zweiten Ätzmaske (303) kleiner als die der dritten Ätzmaske (504) gemacht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ätzmaske (303) und die dritte Ätzmaske (504) aus Maskenmaterialien bestehen, deren Selektivität gegenüber Ätzmitteln unterschiedlich ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Drucksensors mit einem Rahmen (202) und einer Membran, die im Inneren des Rahmens (202) angeordnet ist und aus einem einkristallinen Halbleiter-, insbesondere einem Silizium(100)-Wafer (301) besteht, wobei der Grenzbereich zwischen dem Rahmen (202) und der Membran (201) einen Aufbau mit einer konkaven Krümmung (203) in der Dickenrichtung und der Ebenenrichtung erhält und der einkristalline Halbleiterwafer (301) in naßchemischen Ätzprozessen verarbeitet wird,
mit einem ersten photolithographischen Prozeß zur Bildung einer ersten Ätzmaske (302) auf einer Oberfläche des einkristallinen Halbleiterwafers, insbesondere Siliziumwafers, (301), wobei die Maske eine Öffnung in dem die Membran (201) werdenden zentralen Teil hat,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner aufweist:
einen streng anisotropen ersten naßchemischen Ätzprozeß auf der einen Oberfläche des Wafers (301) unter Verwendung der ersten Ätzmaske (302) zur Verriegelung der Dicke des Wafers (302) zwecks Bildung einer gestuften Oberfläche mit einer Stufe einer vorgegebenen vertikalen Tiefe, wobei die vertikale Tiefe dem Krümmungsradius der herzustellenden konkaven Krümmung entspricht oder größer ist, zum Steuern der Form der konkaven Krümmung in der Tiefenrichtung des Wafers (301),
Entfernen der ersten Ätzmaske (302),
einen zweiten photolithographischen Prozeß zur Bildung einer zweiten Ätzmaske (303) mit einem Versatz nach außen gegenüber der ersten Ätzmaske (302) auf der Oberfläche des einkristallinen Halbleiterwafers (301),
einen streng anisotropen zweiten naßchemischen Ätzprozeß auf der einen Oberfläche des Wafers (301) unter Verwendung der zweiten Ätzmaske (303) und eines Ätzmittels, das den Wafer in Ebenen- und Dickenrichtung mit unterschiedlicher Ätzgeschwindigkeit ätzt, um die Membran (201) und den Rahmen (202) zu bilden und gleichzeitig die Stufe in die konkave Krümmung (203) umzuwandeln, und
Entfernen der zweiten Ätzmaske (303).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verwendende Ätzmittel für die Siliziumätzung eine wäßrige Lösung ist, die Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid, Ethylendiamin oder Hydrazin enthält.