DE4407992A1

DE4407992A1 - Verfahren zur Bearbeitung von Siliziumwafern

Info

Publication number: DE4407992A1
Application number: DE19944407992
Authority: DE
Inventors: Franz Dr Laermer; Andrea Schilp; Markus Dipl Ing Lutz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-03-10
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1995-05-04

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bearbeitung von Sili ziumwafern nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits be kannt, einzelne Siliziumflächen gegeneinander zu isolieren, indem zwischen den Siliziumflächen, die gegeneinander isoliert werden sollen, Gräben mit sich in der Tiefe leicht verjüngendem Querschnitt herzustellen. Die Seitenwände dieser Gräben werden thermisch oxi diert und anschließend mit einem Polysilizium wieder aufgefüllt. In einem Nachbearbeitungsschritt wird dann die Oberfläche wieder einge ebnet.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Verfahren zum Auffüllen der Gräben besonders einfach ist. Es können so ebenfalls einzelne Siliziumbereiche gegeneinander isoliert werden, ohne daß die Abscheidung von Polysilizium notwendig wäre. Das erfindungsge mäße Verfahren ist besonders geeignet, wenn keine Kontaktierung zum unter dem Graben gelegenen Siliziumsubstrat erforderlich ist, wie dies beispielsweise bei der Herstellung von Sensoren aus Silizium der Fall ist. Dies trifft vor allem bei kapazitiven Sensoren zu.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich. Durch die Verwendung eines Siliziumwafers mit einer Siliziumschicht auf einer Isolationsschicht können Siliziumbereiche gebildet werden, die vollständig dielek trisch von anderen Bereichen des Siliziumwafers getrennt sind. Bei der Herstellung von kapazitiven Sensoren ist dies besonders vorteilhaft, da so die parasitären Kapazitäten gering gehalten werden können. Weiterhin kann in diesem Fall die Isolationsschicht auch als Ätzschicht genutzt werden, die zum Unterätzen der eigentlichen Sen sorstruktur, die in der oberen Schicht ausgebildet wird, genutzt werden kann. Weiterhin läßt sich das Verfahren besonders gut in ein Herstellungsverfahren für Sensoren integrieren.

Durch das gleichzeitige Aufwachsen einer dicken Oxidschicht auf der Oberseite des Wafers wird gleichzeitig ein Feldoxid gebildet, wel ches zur Isolation der Leiterbahnen gegen die Siliziumschichten verwendet werden kann.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 einen Siliziumwafer mit einem Graben, Fig. 2 den Beginn der Oxidation, Fig. 3 die fertiggestellte Oxidation und Fig. 4 eine darauf aufgebrachte Metallisierung.

Beschreibung der Erfindung

In der Fig. 1 ist ein Siliziumwafer 1 gezeigt. Der Siliziumwafer 1 weist ein Siliziumsubstrat 2, eine darauf aufgebrachte Isolations schicht 3 und eine darauf aufgebrachte Siliziumschicht 4 auf. In die Oberseite des Siliziumwafers 1 ist ein Graben 5 eingebracht, der die obere Siliziumschicht 4 vollständig durchdringt. Zur Herstellung des Grabens 5 wurde eine Maskierschicht 7 aufgebracht und dann ent sprechend strukturiert. Durch einen Ätzprozeß, beispielsweise einen Plasmaätzprozeß, wurde dann der Graben 5 eingeätzt. Als Materialien für die Maskierschicht 7 ist beispielsweise Siliziumoxid oder ein Photolack verwendbar. Es können jedoch auch andere Maskiermate rialien verwendet werden. Neben Plasmaätzprozessen können auch anisotrope Siliziumätzprozesse verwendet werden, bei denen ein kristallines Silizium aufgrund seiner Kristallstruktur in einer Richtung stärker geätzt wird als in einer anderen. Beim einem der artigen Prozeß müßte dann die obere Siliziumschicht 4 aus ein kristallinem Silizium bestehen. Bei der Verwendung von Plasmaätz prozessen ist für die obere Siliziumschicht 4 auch ein poly kristallines Siliziummaterial einsetzbar.

Durch den Graben 5 werden zwei Bereiche der oberen Siliziumschicht 4 voneinander getrennt. Wenn einer der Bereiche vollständig von einem Graben 5 umgeben ist und weiterhin für eine Isolation zum Substrat 2 hin gesorgt ist, so ist dieser Bereich elektrisch vollständig gegen den Rest des Siliziumwafers 1 isoliert. Eine elektrische Isolation zum Substrat hin kann wie hier gezeigt durch eine Isolationsschicht 3 oder aber alternativ durch einen pn-Übergang erzielt werden.

Im weiteren Verlauf des Verfahrens erfolgt ein Oxidationsschritt, bei dem der Siliziumwafer unter Sauerstoffzufuhr erhitzt wird. Dabei bildet sich eine Siliziumoxidschicht 6, die in der Fig. 2 im An fangsstadium der Oxidation und in der Fig. 3 nach fertiggestelltem Oxidationsschritt gezeigt wird. Der Oxidfilm 6 bildet sich auch innerhalb des Grabens 5. Wird die Oxidation lange genug fortgeführt, so bildet sich, wie in der Fig. 3 gezeigt, ein Oxid, welches dick genug ist, um den Graben 5 vollständig zu verschließen. Dazu wird die Oxidation so lange weitergeführt, bis die Dicke der gebildeten Oxidschicht 6 mindestens der halben Breite des Grabens 5 entspricht. Dieser Zustand ist in der Fig. 3 gezeigt.

Bei dem hier gezeigten Verfahren wurde die Maskierschicht 7 vor dem Oxidieren vollständig entfernt, so daß sich eine Oxidschicht 6 so wohl im Graben 5 wie auch auf der Oberseite des Siliziumwafers 1 bildet. Bei einer besonders wärmebeständigen Maskierschicht 7, bei spielsweise Siliziumnitrid, kann die Maskierschicht auch auf der Oberseite des Siliziumwafers 1 verbleiben. In diesem Fall bildet sich die Oxidschicht 6 nur im Bereich des Grabens 5. In der Fig. 4 wird eine Anwendung des zu den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ver fahrens gezeigt. Dabei wird davon ausgegangen, daß durch eine ent sprechende Gestaltung des Grabens der mit 10 bezeichnete Bereich der Siliziumschicht 4 gegen den Rest des Wafers 1 isoliert ist. Durch die aufgebrachte leitfähige Schicht bzw. Metallisierung 8 und das Kontaktloch 9 kann dann an einer definierten Stelle ein elektrischer Kontakt zum isolierten Siliziumbereich 10 hergestellt werden. Als Materialien für die leitfähige Schicht 8 eignet sich neben Metall auch eine entsprechend dotierte Siliziumschicht. Die Oxidschicht 6 erfüllt hier zwei Funktionen. Zum einen wird durch den Oxidfilm 6 der Graben 5 aufgefüllt und so eine Planarisierung der Oberfläche erzielt, so daß die Metallisierung 8 die Grabenbereiche überbrücken kann, ohne daß es dabei zu einer Unterbrechung kommt. Die Metalli sierung 8 kann somit als Leiterbahn verwendet werden, die den Be reich 10 mit dem Rest des Siliziumwafers verbindet. Weiterhin wird die Siliziumschicht 6 als Isolation der Metallisierung 8 gegen den Siliziumwafer 1 verwandt. Es kann so durch das Einbringen von Kon taktlöchern 9 an definierten Stellen eine Kontaktierung des Si liziumwafers 1 sichergestellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Bearbeitung von Siliziumwafern (1), wobei Gräben (5) mit einer definierten Breite in den Siliziumwafer (1) einge bracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem nachfolgenden Schritt der Siliziumwafer (1) oxidiert wird, wobei die Dicke der so erzeugten Oxidschicht (6) mindestens der halben Breite des Grabens (6) entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliziumwafer (1) ein Siliziumsubstrat (2), eine darauf angeordnete Isolationsschicht (3) und eine darauf angeordnete Siliziumschicht (4) aufweist, und daß die Tiefe des Grabens (5) mindestens der Dicke der Siliziumschicht (4) entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitfähige Schicht (8) aufgebracht wird, die einen isolierten Bereich (10) der Siliziumschicht (4) elektrisch mit einem anderen Punkt des Siliziumwafers (1) verbindet.