DE60318545T2

DE60318545T2 - Verfahren zum Freisetzen von mikrohergestellten Oberflächenstrukturen in einem Epitaxiereaktor

Info

Publication number: DE60318545T2
Application number: DE60318545T
Authority: DE
Inventors: Markus Lutz; Aaron Partridge
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2023-10-21
Also published as: US20040124481A1; US20070178703A1; US7595539B2; DE60318545D1; EP1435335A2; EP1435335B1; US6939809B2; EP1435335A3; JP2004230546A

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von mikromechanischen Bauelementen und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Freisetzen einer mikromechanischen Struktur von benachbarten Strukturen während der Herstellung in einem Epitaxiereaktor.
Allgemeiner Stand der Technik
Ein Verfahren zum Abscheiden struktureller Schichten während der Herstellung oberflächenmikrostrukturierter Bauelemente beinhaltet die Verwendung eines Epitaxiereaktors. Die Epitaxie ist ein Prozeß zum Erzeugen von Schichten aus monokristallinen Schichten aus Silizium über einem Einkristallsubstrat und zum Ausbilden von polykristallinen Siliziumschichten über anderen Substratmaterialien, wie etwa SiO₂-Filmen auf Siliziumsubstraten. Epitaxiereaktoren können mit präzise gesteuerten Umgebungsbedingungen hinsichtlich Temperatur und Atmosphäre betrieben werden, um eine gleichförmige Abscheidung und chemische Zusammensetzung der Schicht(en), die auf dem Zielsubstrat abgeschieden werden, sicherzustellen. Zusätzlich zu einer präzisen Steuerung kann der Einsatz eines Epitaxiereaktors den Aufbau von Schichten auf einem Substrat mit signifikant höheren Raten gestatten, als typischerweise mit LPCVD-Systemen anzutreffen sind.
Aus dem US-Patent Nr. 6,318,175 , als Beispiel, besteht ein Ansatz zum Herstellen eines mikrostrukturierten Bauelements wie etwa eines Drehsensors darin, an einer Position, wo ein oder mehrere mikromechanische Ablenkungsteile ausgebildet werden sollen, eine SiO₂-Opferschicht auf einem monokristallinen Siliziumsubstrat aufzubringen. Fenster durch die SiO₂-Schicht zu dem Siliziumsubstrat können dann ausgebildet werden, indem eine Schicht aus lichtempfindlichem Material aufgetragen wird, eine Maskenstruktur über die lichtempfindliche Schicht gelegt wird und die maskierte Oberfläche Licht ausgesetzt wird und dann ein Entwickler verwendet wird, um den dem Licht ausgesetzten Abschnitt des lichtempfindlichen Materials selektiv zu entfernen, und HF verwendet wird, um die SiO₂-Schicht zu ätzen, die direkt unter diesen belichteten Abschnitten liegt. Nach der Herstellung der gewünschten Fenster in der SiO₂-Schicht kann dann eine obere Epitaxialschicht aus Silizium sowohl auf der SiO₂-Schicht als auch den Kontaktöffnungen abgeschieden werden. Die obere Epitaxialschicht wächst in polykristalliner Form auf der SiO₂-Schicht und in monokristalliner Form auf den Kontaktfensteröffnungen, um eine direkte Verbindung zu dem Siliziumsubstrat bereitzustellen. Die strukturellen Elemente des mikromechanischen Bauelements können auf der oberen Siliziumschicht definiert werden, indem beispielsweise eine anisotrope Plasmaätztechnik verwendet wird. Das Ätzen kann durch den polykristallinen Abschnitt der Epitaxialschicht zur SiO₂-Schicht erfolgen, um um die strukturellen Grenzen der mikromechanischen Teile herum Gräben auszubilden. Schließlich kann die SiO₂-Schicht von unter den mikromechanischen Teilen in der oberen Siliziumschicht während eines Ätzprozesses entfernt werden, um die Ausbildung des mikromechanischen Bauelements abzuschließen.
Der Endschritt des Freisetzens der in der oberen Siliziumschicht ausgebildeten mikrostrukturierten Strukturen von der darunterliegenden Opfersiliziumdioxidschicht kann angesichts der folgenden Punkte problematisch sein: die Geometrie der mikrostrukturierten Strukturen; die Schwierigkeit beim Sicherstellen einer vollständigen Ätzmitteldurchdringung durch die Opferschicht unter den Strukturen und Probleme mit Bauelementverformung und -haftung während des Trocknungsprozesses. Die Freisetzung wurde durch Ätzen unter Verwendung eines HF-Dampfes bewerkstelligt, wie in der deutschen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 19704454 und dem US-Patent Nr. 5,683,591 erörtert, oder durch Anwendung von flüssigem HF in Kombination mit superkritischem Kohlendioxid (CO₂), um das Opfer-SiO₂ von unterhalb den mikrostrukturierten strukturellen Teilen freizusetzen und zu evakuieren.
Mit diesen Prozessen können jedoch Nachteile einhergehen. Die chemisch agressive Natur von HF kann ihren Einsatz beim Freisetzen von mikrostrukturierten Bauelementen ausschließen, die auf Substraten hergestellt werden, auf denen sich auch integrierte Schaltungsabschnitte befinden. Es kann potentiell zu Schäden kommen, wenn flüssige Ätzmittel auf empfindliche mikrostrukturierte Strukturen auftreffen. Es kann Probleme geben, die durch eine unvollständige Eliminierung von Flüssigen Ätzmitteln hervorgerufen werden. Mit Prozeßschritten, die das Entfernen der Bauelemente aus dem Epitaxiereaktor und/oder das Wiedereinsetzen erfordern, können erhöhte Prozeßkomplexität und -aufwand verbunden sein. Es kann möglicherweise notwendig sein, die Zufuhr und die Umgebungssteuerung von Materialien in speziellen Zuständen in einer Epitaxiereaktorumgebung aufrechtzuerhalten.
Deshalb besteht ein Bedarf an einem weniger komplexen und kosteneffektiveren Verfahren zum Freisetzen mikrostrukturierter Strukturen aus ihren darunterliegenden Substraten.
Die deutsche veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 100 17 976 bezieht sich auf eine mikromechanische Komponente und ein entsprechendes Produktionsverfahren, bei dem eine mikromechanische Funktionsebene auf einem Substrat bereitgestellt wird, eine Abdeckebene auf der mikromechanischen Funktionsebene bereitgestellt wird und eine Leiterplattenbahnenebene auf der Abdeckebene bereitgestellt wird. Hier weist die Abdeckebene ein monokristallines Gebiet auf, das Epitaxial auf darunterliegenden monokristallinen Gebieten aufgewachsen wird, und ein polykristallines Gebiet, das gleichzeitig epitaxial auf einer polykristallinen Ausgangsschicht aufgewachsen wird.
Die deutsche veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 100 06 035 betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer hermetisch abgedichteten mikromechanischen Komponente und eine gemäß dem Verfahren hergestellte Komponente, deren Funktionselement das Aufbringen einer Schutzschicht vor dem Ätzen der Opferschicht erfordert.
Kurze Darstellung der Erfindung
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Freisetzen einer mikrostrukturierten Struktur oder eines mikrostrukturierten Bauelements von seinem tragenden Substrat mit einem teilweise ausgebildeten mikrostrukturierten Bauelement beginnen, das eine Substratschicht aus beispielsweise monokristallinem Silizium, eine ein Opferoxid tragende Schicht aus beispielsweise abgeschiedenem oder aufgewachsenem SiO₂ auf der Substratschicht und geätzt, um eine Struktur von Löchern oder offenen Bereichen durch zur Substratschicht, und eine Funktionsschicht aus beispielsweise epitaxial abgeschiedenem Silizium umfassen kann, das geätzt werden kann, um mikromechanische Strukturen oder Bauelemente darauf zu definieren und dadurch die darunterliegende Opferschicht freizulegen.
Nachdem die Elemente der mikromechanischen Struktur oder des mikromechanischen Bauelements in der Funktionsschicht definiert worden sind, sorgt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für eine in situ Reinigung des Bauelements innerhalb des Epitaxiereaktors sowohl mit Wasserstoff (H₂) zum Entfernen von Oberflächenoxiden als auch mit Chlorwasserstoffsäure (HCl) zum Entfernen von Siliziumresten und Oberflächenfehlern, die sich aus dem Grabenätzprozeß ergeben. Nach dem Reinigungsschritt können die Strukturen freigesetzt werden, indem das Bauelement Hochtemperatur-H₂ ausgesetzt wird, das sich mit dem oxidtragenden Material der Oberflächenschicht verbindet. Das resultierende Gas kann durch den H₂-Fluß aus dem Bauelement ausgespült werden. Die Exposition zu dem H₂-Fluß kann fortgesetzt werden, bis alles Opferschichtmaterial unter den Elementen der mikromechanischen Struktur oder dem mikromechanischen Bauelement evakuiert ist.
Die Freisetzung der mikromechanischen Elemente von ihren darunterliegenden Opferschichtträgern auf die vorausgegangene Weise kann die folgenden Vorteile liefern: die Notwendigkeit wird vermieden, starke Kräfte auf empfindliche Elemente auszuüben; das Haften des mikromechanischen Elements nach dem Freisetzen von der Opferschicht (d. h. "Ankleben") zu verhindern; und die Notwendigkeit für stark agressive Ätzmittel wie etwa HF oder flüssige Trennmittel wird reduziert, deren vollständiges Entfernen von der mikromechanischen Struktur oder dem mikromechanischen Bauelement problematisch sein kann. H₂ auf diese Weise zu verwenden kann mit dem weiteren Vorteil einer leichten Kompatibilität mit einer epitaxialen Umgebung und einem relativ zweckmäßigen Handhaben von Materialien im Vergleich zu anderen Trennsubstanzen wie etwa Säuren verbunden sein, wodurch Prozeßoperationen vereinfacht und die Produktion der mikrostrukturierten Bauelemente im Epitaxiereaktor verbessert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1a bis 1f zeigen Querschnitte und Draufsichten von verschiedenen Produktionsstadien eines beispielhaften mikrostrukturierten Bauelements.
2a bis 2c veranschaulichen das Entfernen von Opfermaterial, um ein mikromechanisches Element gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung freizusetzen.
3 ist ein Flußdiagramm, das Schritte zum Freisetzen eines mikromechanischen Elements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 zeigt einen Querschnitt durch ein beispielhaftes Bauelement mit mehreren Schichten einer siliziumtragenden Verbindung.
Ausführliche Beschreibung
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beginnt ein Verfahren zum Freisetzen einer mikrostrukturierten Struktur oder eines mikrostrukturierten Bauelements von seinem tragenden Substrat mit einem teilweise ausgebildeten Bauelement, das wie folgt ausgebildet sein kann. Wie in der Querschnittsansicht in 1a gezeigt, basiert das teilweise ausgebildete Bauelement auf einer Substratschicht 1 aus Silizium, auf der eine Opferschicht 2 aus SiO₂ abgeschieden oder aufgewachsen wird. 1b zeigt eine Querschnittsansicht der Kombination aus Substrat und Opferschicht von 1a, nachdem ein Muster aus Löchern oder offenen Bereichen 3 unter Verwendung von Ätztechniken in der Opferschicht 2 ausgebildet worden sind, wie etwa durch das Aufbringen eines lichtempfindlichen Materials über der Opferschicht, Aufbringen einer Maske mit der gewünschten Ätzstruktur über dem lichtempfindlichen Material, Belichten der maskierten Oberfläche und dann Aufbringen eines Ätzmittels, um die belichteten Abschnitte des lichtempfindlichen Materials und des Opfer-SiO₂ unter den belichteten Abschnitten zu entfernen. 1c zeigt eine Draufsicht auf das teilweise ausgebildete Bauelement von 1b, die ein durch den Ätzprozeß durch die Opferschicht 2 definiertes Loch 3 zeigt. Die Querschnittsansicht in 1b ist entlang der Linie 1B-1B von 1c genommen.
Das teilweise ausgebildete Bauelement kann dann eine epitaxial abgeschiedene Funktionsschicht 4 aus Silizium aufnehmen, wie in der Querschnittsansicht 1d gezeigt. Die auf dem SiO₂ ausgebildeten Abschnitte 5 der Funktionsschicht 4 weisen eine polykristalline Struktur auf, während die auf der monokristallinen Siliziumsubstratschicht 1 ausgebildeten Abschnitte 6 der Funktionsschicht 4 eine monokristalline Struktur besitzen. Die Funktionsschicht 4 wird dann geätzt, um die mikromechanischen Strukturen oder Bauelemente in der Funktionsschicht 4 mit tiefen schmalen Gräben 7 zu definieren, die durch die freigelegten Abschnitte des lichtempfindlichen Materials und das darunterliegende polykristalline Silizium der Funktionsschicht 4 geätzt sind, wie in 1e gezeigt. 1f ist eine Draufsicht auf das teilweise ausgebildete Bauelement, die ein durch geätzte Gräben 7 definiertes mikromechanisches Element 8 zeigt. Die Querschnittsansichten in 1d und 1e sind beide entlang der Linie 1E-1E genommen, die der Linie 1B-1B von 1c entspricht. Der Auslenkungsbalkenabschnitt 9 des mikromechanischen elements 8 ist in 1e so gezeigt, daß er sich von dem Basisabschnitt 10 des mikromechanischen Elements 8 aus erstreckt. Der Basisabschnitt 10 ist an dem Siliziumsubstrat 1 befestigt, während der Auslenkungsbalkenabschnitt 9 auf einer darunterliegenden Säule 11 aus SiO₂ der Opferschicht 2 ruhen kann und deshalb davon festgehalten werden kann. Diese Säule aus Opfermaterial muß entfernt werden, um den Balken 9 zu befreien, damit er sich bei Betrieb des mikromechanischen Bauelements aus seiner Ruheposition auslenken kann.
Als nächstes können die Oberflächen des teilweise ausgebildeten Bauelements in situ in dem Epitaxiereaktor gereinigt werden. Um Oxide auf der Oberfläche des Bauelements zu entfernen, kann H₂ bei erhöhter Temperatur über das Bauelement geleitet werden, was verursachen kann, daß sich die Oxidmoleküle unter Bildung von Wasser an das H₂ binden und von der Bauelementoberfläche verdampfen. Nach dem Entfernen etwaiger restlicher Oberflächenoxide kann gasförmiges HCl verwendet werden, um etwaige verbleibende Siliziumreste und Oberflächenfehler von der Oberfläche des Bauelements zu entfernen, wie etwa Siliziumreste, die während des ein mikromechanisches Element definierenden Grabenätzprozesses auf der Bauelementoberfläche zurückbleiben.
Nach der oder den Reinigungsoperationen kann das Bauelement H₂ ausgesetzt werden, das bei Temperaturen in dem Bereich von 800°C bis 1400°C strömt, wie in 2a gezeigt. 2a veranschaulicht, wie das SiO₂ der Operschicht in Kommunikation mit den das mikromechanische Element 8 definierenden Gräben 7 dem Hochtemperatur-H₂-Gas 12 ausgesetzt wird, das in die Gräben 7 hinein und aus diesen herausströmt. Beim Erreichen der exponierten Oberflächen der SiO₂-Opferschicht um das mikromechanische Element herum und darunter kann sich das gasförmige H₂ an Sauerstoff in dem sauerstofftragenden Material an der Oberfläche der Opferschicht binden, wodurch Wasser (H₂O) und Siliziummonoxid (SiO) entstehen. Das Wasser und das Siliziummonoxid sind gasförmig und können sofort von der exponierten Oberfläche der Opferschicht in das strömende H₂-Gas freigegeben werden, das das Wasser und das Siliziummonoxid aus dem Bauelement spülen kann. Wie in 2b dargestellt, kann die Freisetzung und das Entfernen des gasförmigen Wassers und gasförmigen Siliziummonoxids aus den Bauelementgräben 7 zusätzliches SiO₂ in der Opferschicht dem Hochtemperatur-H₂-Fluß aussetzen, was bewirkt, daß zusätzliches SiO₂ aus der Opferschicht freigegeben wird. Wie in 2c veranschaulicht, kann der Prozeß fortgesetzt werden, bis alles unter dem Auslenkungsbalkenabschnitt 9 des mikromechanischen Elements 8 liegende SiO₂ entfernt worden ist und der Balken freigesetzt worden ist.
Das vorausgegangene Verfahren kann die folgenden Vorteile aufweisen: es gestattet das Entfernen der unter den mikromechanischen Elementen liegenden Opferschicht ohne Ausübung einer signifikanten Schlagkraft auf die mikrostrukturierten Elemente; es stellt ein vollständiges Entfernen des Opferschichtmaterials unter den mikromechanischen Elementen von dem Bauelement sicher. Dieses Verfahren kann Probleme vermeiden, die mit dem unvollständigen Trocknen von flüssigen Mitteln aus innerhalb des Halbleiterbauelements nach dem Entfernen der Opferschicht assoziiert sind.
Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel kann ein SOI-Wafer (Silicon on Insulator – Silizium auf Isolator) zum Konstruieren des Bauelements verwendet werden, wobei die Substratschicht, die Opferschicht und die Funktionsschicht kollektiv den SOI-Wafer bilden können.
Aus höheren Ätzraten können sich höhere Produktionsraten und eine reduzierte Handhabung des Wafers ergeben. Die Raten für das Entfernen der Opferschicht können weiter verbessert werden, indem beispielsweise die Temperatur des H₂ heraufgesetzt wird, das verwendet wird, um das SiO₂ zu H₂O und SiO umzuwandeln, oder durch das Einleiten von kleinen Mengen von gasförmiges Germanium oder gasförmiges Silizium tragenden Verbindungen. Das Zusetzen von kleinen Mengen von Siliziumträger während der H₂-Exposition kann sich auch eignen, um das Ausmaß des Silizium-Lochfraßes bei höheren H₂-Gastemperaturen zu mäßigen. Der Einsatz von H₂ für das Entfernen von SiO₂ bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Vorteile der leichten Kompatibilität mit existierendem Epitaxialgerät und Hochtemperaturumgebungen und einer relativ bequemen Handhabung von Materialien aufweisen. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann dementsprechend vereinfachte Prozeßoperationen gestatten, wodurch die Epitaxiereaktorproduktion von mikrostrukturierten Bauelementen weiter verbessert wird.
3 ist ein Flußdiagramm, das eine detaillierte Implementierung der vorausgegangenen Schritte zum Freisetzen eines mikromechanischen Elements zeigt. Das Prozeßverfahren beginnt bei Schritt 100 mit einem Bauelement, in das Gräben geätzt worden sind, um ein Element einer mikromechanischen Struktur oder eines mikromechanischen Bauelements zu definieren. In Schritt 110 wird die Oberfläche chemisch gereinigt. Dieser Schritt kann beinhalten, Restmaterialien von dem Grabenätzungsprozeß zu entfernen, Restoxide von der Oberfläche des mikromechanischen Bauelements zu entfernen, die nach dem Grabenbildungsprozeß zurückbleiben. Auf Schritt 110 folgt Schritt 120, wobei das Substrat, der Wafer und/oder das mikromechansiche Bauelement in einem Epitaxiereaktor plaziert werden. Auf Schritt 120 folgt Schritt 130, wobei exponiertes Opferschichtmaterial durch strömendes H₂-Gas bei hohen Temperaturen innerhalb des Bauelements lange genug entfernt wird, um das Opferschicht-SiO₂ in gasförmiges H₂O und SiO umzuwandeln und zu gestatten, daß diese von der Opferschicht entfernt und aus dem Bauelement herausgetragen werden. Die Entfernungsoperation kann bei einem Druck zwischen 1 Millitorr und 100 Torr durchgeführt werden und kann bevorzugt bei einem Druck von etwa 10 Torr durchgeführt werden. Schritt 140 folgt auf Schritt 130 und markiert das Ende des Mikromechanisches-Element-Freisetzungsabschnitts eines Mikrostrukturiertes-Bauelement-Herstellungsprozesses.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel wird Schritt 110 möglicherweise nicht durchgeführt, und der Prozeß geht von Schritt 100 direkt zu Schritt 120 weiter. Bei einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel kann ein in situ-Reinigungsschritt zwischen Schritt 120 und 130 erfolgen. Der in situ-Reinigungsschritt kann in dem Epitaxiereaktor durchgeführt werden und kann das Entfernen von Restoxiden von der Oberfläche des mikomechansichen Bauelements beinhalten, indem die Oberfläche des Bauelements H₂-Gas ausgesetzt wird, und/oder das Entfernen von Siliziumresten, indem die Oberfläche des Bauelements HCl ausgesetzt wird. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Schritt der epitaxialen Abscheidung nach Schritt 130 und vor Schritt 140 durchgeführt werden.
Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel kann ein SOI-Wafer (Silicon on Insulator) verwendet werden, bei dem eine obere Siliziumschicht des SOI-Wafers die Funktionsschicht ist und eine Isolatorschicht des SOI-Wafers die Opferschicht ist.
4 zeigt einen Handle-Wafer 41, bei dem es sich um einen Siliziumwafer handeln kann, mit einer über dem Handle-Wafer 41 angeordneten und einen Hohlraum 44a definierenden Bauelementschicht 42. Der Hohlraum 44a kann einen Raum darstellen, der zuvor von einer Opferschicht eingenommen wurde. Eine Verkapselungsschicht 43 ist auf der Bauelementeschicht 42 angeordnet und enthält Austrittsöffnungen 45, die zu einem anderen Hohlraum 44b gehen können. Auf diese Weise kann das Bauelement 46 von dem Handle-Wafer 41 darunter und von der Verkapselungsschicht 43 darüber in einem Freisetzungsschritt freigesetzt werden. Auf diese Weise kann ein beispielhaftes Bauelement mit mehreren Funktionsschichten und mehreren Opferschichten konstruiert werden. Bei einer alternativen beispielhaften Ausführungsform können mehr Opferschichten und mehr Funktionsschichten über der Verkapselungsschicht 43 angeordnet sein.
In anderen alternativen Ausführungsbeispielen kann mehr als eine freizusetzende Siliziumschicht vorliegen. Beispielsweise zwei vertikal gestapelte Siliziumschichten mit Opferoxidschichten unter und zwischen ihnen. In diesen komplexeren Strukturen kann sich das Opferoxid auf und neben sowie am Boden der Strukturen befinden.
Wenngleich die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit der vorausgegangenen repräsentativen Ausführungsform beschrieben worden ist, ergibt sich dem Durchschnittsfachmann ohne weiteres, daß die repräsentative Ausführungsform von beispielhafter Natur ist und nicht so ausgelegt werden sollte, als wenn sie den Schutzbereich für die Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt, beschränkt.
Die Funktionsschicht kann ein Material enthalten einschließlich mindestens eines von Silizium, Silizium/Germanium und Siliziumcarbid.
Der gasförmige Wasserstoff kann auf eine Temperatur von zwischen etwa 600°C und etwa 1400°C erhitzt werden.
Die Operation des Freisetzens einer mikromechanischen Struktur in einem mikromechanischen Element kann weiterhin folgendes beinhalten: Bereitstellen einer unteren Siliziumschicht, wobei die untere Siliziumschicht die Substratschicht ist; Abscheiden einer Oxidschicht einschließlich einer oxidtragenden Verbindung auf der unteren Siliziumschicht, wobei die Oxidschicht die Opferschicht ist; und Abscheiden einer oberen Siliziumschicht auf der Oxidschicht, wobei die obere Siliziumschicht die Funktionsschicht ist.
Die Funktionsschicht kann gegenüber erhitztem gasförmigen Wasserstoff chemisch beständig sein.
Der gasförmige Wasserstoff kann auf eine Temperatur von zwischen etwa 600°C und etwa 1400°C erhitzt werden.
Mindestens eine einer germaniumtragenden Verbindung und einer siliziumtragenden Verbindung kann dem gasförmigen Wasserstoff zugesetzt werden.

Claims

Verfahren zum Freisetzen einer mikromechanischen Struktur in mindestens einem mikromechanischen Element, worin eine Substratschicht, eine Opferschicht und eine Funktionsschicht vorgesehen ist, wobei die Opferschicht über mindestens einem ersten Abschnitt der Substratschicht liegt, die Funktionsschicht über mindestens einem zweiten Abschnitt der Opferschicht liegt, umfassend Ätzen oder Strukturieren der Funktionsschicht, um mindestens einen Abschnitt der Opferschicht freizulegen, wobei das Ätzen oder Strukturieren einen Umriß des mindestens einen mikromechanischen Elements bildet; gekennzeichnet durch Entfernen mindestens eines dritten Abschnitts der Opferschicht zwischen dem mindestens einen mikromechanischen Element und der Substratschicht durch Exponieren des dritten Abschnitts der Opferschicht einem erhitzten gasförmigen Wasserstoff, wobei die Opferschicht ein Material enthält, das mit dem erhitzten gasförmigen Wasserstoff eine Bindung eingeht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens die Entfernungsoperation in einem Epitaxierreaktor vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Reinigen mindestens einer Oberfläche mindestens der Substratschicht, der Opferschicht und/oder der Funktionsschicht vor der Entfernungsoperation.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Substratschicht und der Funktionsschicht eine siliziumtragende Verbindung enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Opferschicht eine oxidtragende Verbindung enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Entfernungsoperation mindestens Wasser, Siliziummonoxid oder Silan bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Funktionsschicht ein Material enthält, einschließlich mindestens eines von Silizium, Silizium/Germanium oder Siliziumcarbid.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Funktionsschicht gegenüber erhitztem gasförmigem Wasserstoff chemisch beständig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der gasförmige Wasserstoff auf eine Temperatur von zwischen 600°C und etwa 1400°C erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der gasförmige Wasserstoff auf eine Temperatur von zwischen 800°C und etwa 1200°C erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Entfernungsoperation bei einem Druck unter etwa 10 Torr ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine germaniumtragende Verbindung dem gasförmigen Wasserstoff zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine siliziumtragende Verbindung dem gasförmigen Wasserstoff zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bereitstellungsoperation weiterhin das Bereitstellen eines SOI-Wafers beinhaltet, wobei eine obere Siliziumschicht des SOI-Wafers die Funktionsschicht ist, wobei eine Isolatorschicht des SOI-Wafers die Opferschicht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bereitstellungsoperation weiterhin beinhaltet: Bereitstellen einer unteren Siliziumschicht, wobei die untere Siliziumschicht die Substratschicht ist; Abscheiden einer Oxidschicht einschließlich einer oxidtragenden Verbindung auf der unteren Siliziumschicht, wobei die Oxidschicht die Opferschicht ist; und Abscheiden einer oberen Siliziumschicht auf der Oxidschicht, wobei die obere Siliziumschicht die Funktionsschicht ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die obere Siliziumschicht in mindestens einem Epitaxiereaktor, einem LPCVD-Prozeß (low pressure chemical vapor deposition) oder einem Sputterprozeß abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend vor dem Abscheiden der oberen Siliziumschicht das Strukturieren der Oxidschicht zum Ausbilden mindestens eines Lochs, wobei das mindestens eine Loch einen zweiten Abschnitt der unteren Siliziumschicht freilegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Funktionsschicht über einem vierten Abschnitt der Substratschicht liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend mindestens eines von: Abscheiden einer weiteren Opferschicht und Abscheiden einer weiteren Funktionsschicht.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das mindestens eine des Abscheidens der weiteren Opferschicht und des Abscheidens der weiteren Funktionsschicht vor der Entfernungsoperation durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das mindestens eine des Abscheidens der weiteren Opferschicht und des Abscheidens der weiteren Funktionsschicht in einer Epitaxierreaktorumgebung durchgeführt wird.