DE69815781T2

DE69815781T2 - Halbleiter-Dehnungs-Sensor, Vefahren zu dessen Herstellung und Rastersondenmikroskop

Info

Publication number: DE69815781T2
Application number: DE69815781T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Mihama-ku Chiba-shi Takahashi; Mobuhiro Mihama-ku Chiba-shi Shimizu; Yoshiharu Mihama-ku Chiba-shi Shirakawabe; Michel Saumerstrasse 4 Despont
Original assignee: Seiko Instruments Inc; International Business Machines Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Science Corp; International Business Machines Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2018-10-01
Also published as: JPH11304825A; DE69815781D1; EP0905475B1; EP0905475A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiter-Dehnungssensor, ein Verfahren zur Herstellung des Sensors, und ein Abtastfühler-Mikroskop, genauer auf einen Halbleiter-Dehnungssensor, ein Verfahren zur Herstellung des Sensors und ein Abtast-Mikroskop mit einer verbesserten Erfassungsempfindlichkeit durch Vorbeanspruchung eines Fühlers im Halbleiter-Dehnungssensor, um diesem somit zu ermöglichen, eine Biegung des Fühlers als eine Änderung einer Strom-Spannung-Kennlinie eines Halbleiterübergangsabschnitts desselben zu erfassen.
Im herkömmlichen Abtastfühler-Mikroskop (SPM = Scanning Probe Microscope) ist eine Meßnadel am freien Ende eines Fühlers angebracht, wobei die Biegung des Fühlers, die durch Bewegung der Meßnadel nach oben und nach unten in Reaktion auf die Roheit einer Oberfläche einer Probe erzeugt wird, unter Verwendung der optischen Interferometrie der optischen Polarisationstechnik erfaßt wurde. Es bestand jedoch das Problem, daß die Konstruktion eine komplexe Einstellung im optischen Erfassungsverfahren erfordert. Andererseits wurde seit kurzem ein kleiner, leichter Halbleiter-Dehnungssensor verwendet, der die Biegung direkt als elektrisches Signal ausgeben kann. Der Sensor wird für den Fühler des SPM verwendet.
Wie in 26 gezeigt ist, umfaßt z. B. der Fühlertyp-Halbleiter-Dehnungssensor einen Auslegerarmabschnitt (Balkenabschnitt) 1 mit einem freien Ende 1a, der durch selektives Ätzen eines Teils eines Halbleitersubstrats 2 ausgebildet wird, so daß er eine U-Form aufweist, sowie einen Meßabschnitt 3, der nahe dem festen Ende (Wurzel) des Auslegerarmabschnitts 1 ausgebildet ist. Der Meßabschnitt 3 erfaßt die Beanspruchung/Dehnung, die an diesem Abschnitt als Ergebnis der Biegung des freien Endes 1a erscheint, um somit die Dehnung in ein elektrisches Signal umzusetzen und somit ein Ausgangssignal zu erzeugen.
Beim herkömmlichen Halbleiter-Dehnungssensor, wie z. B. im offengelegten japanischen Patent Nr. 5-196458 beschrieben ist, ist der Meßabschnitt mit einem Piezo-Widerstand konstruiert. Wenn sich der elektrische Widerstand des Piezo-Elements durch Ausüben einer Beanspruchung verändert, wird die Biegung durch Messen der Widerstandsänderung des Piezo-Elements unter Verwendung einer Widerstandsbrückenschaltung, wie z. B. einer Wheatstone-Brücke oder dergleichen, erfaßt.
Wenn jedoch die Biegung des Fühlers als Beanspruchungsdehnung erfaßt wird, die auf einen Piezo-Widerstand ausgeübt wird, ist dann, wenn die Widerstandsänderungsrate für die Dehnung des Piezo-Widerstands, d. h. die Spannungs- oder Stromänderungsrate, klein ist und die Empfindlichkeit gering ist, nicht nur eine komplexe Brückenschaltung für die Erfassung erforderlich, sondern auch eine extrem genaue Einstellung jedes Widerstands der Widerstandsbrücke erforderlich.
Um diese Probleme zu lösen, hat der Anmelder früher einen Halbleiter-Dehnungssensor-PN-Übergang, eine Art von Halbleiterübergang, und die Erfassung der Biegung des Fühlers mittels einer elektrischen Kennlinie (Diodenkennlinie) des PN-Übergangs erfunden (angemeldetes japanisches Patent Nr. 9-44372).
Im Halbleiter-Dehnungssensor, der die Biegung des Fühlers als Änderung einer Strom-Spannung-Kennlinie des Halbleiterübergangs erfaßt, ist die Erfassungsempfindlichkeit im Vergleich zum herkömmlichen Halbleiter-Dehnungssensor, der die Biegung als Widerstand eines Piezo-Elements erfaßt, deutlich verbessert. Je größer jedoch der Bereich ist, in dem die Biegung (Beanspruchungsdehnung) auftritt, desto stärker ist die Änderung der Diodenkennlinie für die Biegung, wobei das Problem bestand, daß eine unzureichende Erfassung erhalten wird, wenn die Biegung klein ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiter-Dehnungssensor, der das obenerwähnte herkömmliche Problem löst und die Biegung des Fühlers als eine große Signaländerung ausgibt, während er eine einfache Konstruktion aufweist, ein Verfahren zur Herstellung des Sensors und ein Abtastfühler-Mikroskop, das den Halbleiter-Dehnungssensor verwendet, zu schaffen.
Um die obenerwähnte Aufgabe zu lösen, weist die vorliegende Erfindung folgende Konfiguration auf:

(1) Ein Halbleiter-Dehnungssensor der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Fühler, der ein freies Ende und ein festes Ende aufweist, einen Halbleiterübergang, der in einem Bereich ausgebildet ist, in welchem eine Beanspruchung/Dehnung infolge einer Verschiebung des freien Endes des Fühlers auftritt, und Mittel auf einer Oberfläche des Fühlers, so daß die Beanspruchung/Dehnung immer in dem Bereich auftritt, wenn eine Beanspruchung/Dehnung durch Verschiebung des freien Endes auftritt.
(2) Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Dehnungssensors der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte: Ausbilden eines Fühlers, der ein freies Ende und ein festes Ende aufweist, durch Ätzen eines Halbleitersubstrats eines ersten Leitfähigkeitstyps, Ausbilden einer Maske, um einen Bereich zu definieren, in welchem aufgrund einer Verschiebung des freien Endes des Fühlers eine Beanspruchung/Dehnung auftritt, Ausbilden eines Halbleiterübergangs an dem Bereich, an dem die Beanspruchung/Dehnung auftritt, durch Dotieren mit einem Dotierstoff eines zweiten Leitfähigkeitstyps, und Ausbilden einer dünnen Schicht auf einer Oberfläche des Fühlers, so daß die Beanspruchung/Dehnung infolge einer Verschiebung des freien Endes immer in dem Bereich auftritt.
(3) Im Fühler der vorliegenden Erfindung ist ein Halbleiterübergang an einem Bereich ausgebildet, an dem eine Beanspruchung/Dehnung infolge einer Verschiebung eines freien Endes auftritt, wobei ein Auslegertyp-Halbleiter- Dehnungssensor, der eine Dünnschicht auf einer Oberfläche des Fühlers aufweist, so daß die Beanspruchung/Dehnung immer in diesem Bereich auftritt, für einen Abtastfühler verwendet wird. Es kann entweder ein PN-Übergang oder ein Bipolartransistor für den Halbleiterübergang verwendet werden.

Da gemäß der Konfiguration (1) eine Beanspruchungsdehnung infolge einer Verschiebung des freien Endes des Fühlers immer in diesem Bereich auftritt, ohne Bezug auf die Verschiebung des freien Endes des Fühlers, und eine weitere große Beanspruchungsdehnung am Halbleiterübergangsabschnitt auftritt, wenn sich das freie Ende des Fühlers biegt, kann die elektrische Kennlinie des Halbleiterübergangs deutlich verändert werden.
Gemäß der Konfiguration (2) ist ein Halbleiterübergang in dem Bereich ausgebildet, in dem eine Beanspruchung infolge einer Verschiebung des freien Endes auftritt, wobei ein Auslegertyp-Halbleiter-Dehnungssensor hergestellt werden kann, in welchem die Beanspruchungsdehnung immer in diesem Bereich auftritt.
Da gemäß der Konfiguration (3) der Fühler eine große Änderung der elektrischen Kennlinie des Halbleiterübergangs erzeugt, kann die Oberflächenform der Probe mit hoher Empfindlichkeit beobachtet werden.
Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhaft und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in welchem:
1 eine perspektivische Ansicht einer Übersicht über eine Konstruktion der vorliegenden Erfindung ist;
2A eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und 2B eine Schnittansicht längs der Linie A-A' der 2A ist;
3A eine Ansicht ist, die eine Dehnung-Strom-Spannung-Kennlinie eines PN-Übergangs zeigt;
4A eine Strom-Dehnung-Kennlinie ist und 4B eine Spannung-Dehnung-Kennlinie eines PN-Übergangs im Vergleich zu einem Piezo-Widerstand ist;
5A eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und 5B eine Schnittansicht längs der Linie C-C' der 5A ist;
6A bis 6I Schnittansichten sind, die ein Verfahren zur Herstellung des Fühlers gemäß 2 in Prozeßschritten zeigen;
7A eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und 7B eine Schnittansicht längs der Linie D-D' der 7A ist;
8A eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und 8B eine Schnittansicht längs der Linie E-E' der 8A ist;
9 eine Draufsicht einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
10 eine Draufsicht einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
11 eine Draufsicht einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
12 eine Draufsicht einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
13 eine Draufsicht einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
14 eine Schnittansicht längs der Linie F-F' der 9 ist, die eine Verar mungsschicht zeigt, die nahe eines PN-Übergangs auftritt;
15A eine Draufsicht einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und die 15B und 15C Schnittansichten längs der Linie G-G' der 15A sind;
16A eine Draufsicht einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und die 16B und 16C Schnittansichten längs der Linie H-H' der 16A sind;
17A eine Draufsicht einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und die 17B und 17C Schnittansichten längs der Linie I-I' der 17A sind;
18 eine Draufsicht des Sensors der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, der auf einem Fühler hergestellt worden ist;
19A eine perspektivische Ansicht eines Bipolartransistors für einen Halbleiterübergang der vorliegenden Erfindung ist; 19B eine Schnittansicht längs der Linie J-J' der 19A ist;
20A eine Draufsicht eines NPN-Typ-Bipolartransistors einer dreizehnten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist; 20B eine Schnittansicht längs der Linie K-K' der 20A ist;
21 eine Kennlinie einer Kollektor-Stromänderung bezüglich einer Dehnung eines Bipolartransistors der vorliegenden Ausführungsform ist;
22 eine Erfassungsschaltung eines Bipolartransistors der vorliegenden Ausführungsform ist;
23A eine Draufsicht eines PNP-Transistors einer vierzehnten Ausführungsform gemäß einer vorliegenden Erfindung ist, wobei 23B eine Schnittansicht längs der Linie L-L' der 23A ist;
24A eine Draufsicht eines Horizontaltyp-PNP-Transistors einer fünfzehn ten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wobei 24B eine Schnittansicht längs der Linie M-M' der 24A ist;
25 ein Blockschaltbild eines Hauptabschnitt eines Abtastfühler-Mikroskops ist, das die vorliegende Erfindung verwendet; und
26 eine perspektivische Ansicht eines Halbleiter-Dehnungssensors des Standes der Technik ist.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Figuren genauer beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der Konstruktion eines gewöhnlichen Fühlers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Fühler 10 umfaßt einen Armabschnitt 10a mit einem freien Ende, eine Meßnadel 10c, die eine Spitze des Armabschnitts ist, einen Trägerabschnitt 10b, der den Armabschnitt hält und fixiert, einen Halbleiterübergang 9, und eine dünne Schicht 8, die in dem Bereich ausgebildet ist, der wenigstens den Halbleiterübergang 9 enthält. Da die Biegung des Armabschnitts 10a auf einem Abschnitt an dessen Wurzel konzentriert ist, ist es wünschenswert, den Halbleiterübergang 9 an dem Bereich auszubilden, der den Übergang wenigstens des Armabschnitts 10a und des Trägerabschnitts 10b enthält. Die dünne Schicht 8 dient zur Vorbeanspruchung des Halbleiterübergangs 9. In dem Fall, in dem die Beanspruchung eine Kompressionsbeanspruchung ist, ist es wünschenswert, daß die Richtung der Meßnadel 10c nahezu vertikal in Richtung der Probe ist, um somit während der Probenbeobachtung genau zu beobachten, da der Armabschnitt 10a sich zur Unterseite biegt, wie in 1 dargestellt ist. Obwohl die Probe ohne die Meßnadel 10c beobachtet werden kann, ist es wünschenswert, daß die Meßnadel länger ist als die Rauheit der beobachteten Probe, und daß der Durchmesser der Spitze klein ist, da die Auflösungsleistung stark vom Durchmesser des Spitze der Meßnadel 10c abhängt. Es gibt verschiedene Arten von Formen, die verwendet werden kann, wie z. B. die in 1 gezeigte, im wesentlichen rechtwinklige Form, die U-Form der 7 oder dergleichen, so daß die Gestaltung der charakteristischen Anwendung entsprechen kann, für die sie vorgesehen ist.
2A ist eine Draufsicht eines Fühlertyp-Halbleiter-Dehnungssensors einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2B ist eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A' der 2A. Es wird ein PN-Übergang für den Halbleiterübergang 9 verwendet.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Fühler 10 aus einem N-Typ-Substrat 31 gebildet, wobei an dessen Innenfläche ein P^–-Diffusionsbereich 32 ausgebildet ist.
Da ein PN-Übergang 50 an der Grenze des P^–-Diffusionsbereiches 32 und des N-Typ-Substrats 31 ausgebildet ist, ist der PN-Übergang 50 an der Innenseite des Auslegerarmabschnitts 10a in der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet. Im Trägerabschnitt 10b ist ein N⁺-Kontaktbereich 21 im N-Typ-Substrat ausgebildet, wobei ein P⁺-Kontaktbereich 22 im P^–-Diffusionsbereich 32 ausgebildet ist.
Ein Isolierfilm 40, wie z. B. ein SiO₂-Film, ein Si₃N₄-Film oder dergleichen, ist auf der Oberfläche des N-Typ-Substrats 31 als eine dünne Schicht 8 aufgebracht, um die Beanspruchung immer insbesondere auf den Auslegerarmabschnitt 10a auszuüben. Es ist wünschenswert, die Isolationsschicht 40 so auszubilden, daß die Vorbeanspruchungs-Dehnung etwa gleich 1·10⁹ Pa oder 1·10¹⁰ dyn/cm² ist. Es ist nicht erforderlich, daß die Isolationsschicht 40 über der gesamten Oberfläche des N-Typ-Substrats 31 ausgebildet wird, wobei die Schicht z. B. nur auf der Oberfläche des Auslegerarmabschnitts 10a ausgebildet werden kann, vorausgesetzt, daß die Beanspruchungsdehnung am PN-Übergang auftreten kann.
Da bei dieser Konstruktion der Auslegerarmabschnitt 10a des Fühlers 10 sich in Abhängigkeit von der Form der Oberfläche einer Probe am Trägerabschnitt 10b biegt, der als Drehpunkt dient, wenn die Meßnadel die Oberfläche der Probe abtastet, tritt die Beanspruchungsdehnung an dem am Armabschnitt 10a ausgebildeten PN-Übergang 50 auf.
3 ist ein Beispiel, das Eigenschaften der Diodenkennlinie eines PN-Übergangs in Abhängigkeit von der Beanspruchungsdehnung zeigt. Es ist zu beachten, daß sich die Strom-Spannung-Kennlinie ändert, wenn eine Beanspruchungsdehnung am PN-Übergang auftritt. Die Kennlinienänderung ist nicht allgemein, da sie von der Struktur oder Form des PN-Übergangs abhängt.
4A und 4B zeigen Strom-Dehnung-Kennlinien und Spannung-Dehnung-Kennlinien im Vergleich zu den Kennlinien von Piezo-Widerständen. Änderungen des Stroms I und der Spannung V mit der Beanspruchung sind bei einer Beanspruchung von mehr als etwa 1·10⁹ Pa im PN-Übergang größer als im Piezo-Widerstand.
Da in der vorliegenden Ausführungsform die Beanspruchungsdehnung aufgrund der dünnen Schicht 8 (der Isolationsschicht 40) immer am PN-Übergang 50 auftritt, ist jede Beanspruchungsdehnung am PN-Übergang überlagert, wobei eine größere Beanspruchungsdehnung auftritt als in dem Fall, in dem die dünne Schicht 8 nicht ausgebildet ist.
Wenn somit die Beanspruchung im voraus auf den PN-Übergang ausgeübt wird, in dem die dünne Schicht 8 ausgebildet wird, und durch Biegen des Auslegerarmabschnitts 10a in Abhängigkeit von der Form der Oberfläche der Probe überlagert wird, wird die Spannung-Strom-Änderung für die Biegung des Auslegerarmabschnitts 10a größer als in dem Fall, in dem die dünne Schicht 8 nicht ausgebildet ist.
5A ist eine Draufsicht eines Fühlertyp-Halbleiter-Dehnungssensors einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5B ist eine Schnittansicht längs der Linie C-C' der 5A.
In der vorliegenden Ausführungsform ist im Vergleich zur ersten Ausführungsform der P⁺-Kontakt 22 in einem Mittelabschnitt des P^–-Bereiches 32 ausgebildet. Da die elektrische Änderung sehr nahe am PN-Übergangsabschnitt erfaßt wird, wird eine höhere Genauigkeit bei der Erfassung möglich. Obwohl der PN-Übergang im wesentlichen am P^–-Bereich erzeugt wird, ist der P⁺-Bereich 22 nicht erforderlich und die Konstruktion wird vereinfacht durch Ändern des P^–-Bereiches zu einem P⁺-Bereich unter Verwendung einer Dotierung mit hoher Dichte.
Die 6A bis 6I sind Schnittansichten der Prozeßschritte, die ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiter-Dehnungssensors der 2 zeigen, wobei 6I eine Schnittstruktur längs der Linie B-B' der 2A zeigt.
Zuerst wird ein N-Typ-Halbleitersubstrat 31 zu der Fühlerform der 2 geätzt, wobei ein Resist 81 auf der gesamten Oberfläche aufgebracht wird. Anschließend wird eine Maske durch selektives Entfernen nur des Teil des Resists, der dem P^–-Bereich 32 der 2 entspricht, mittels der wohlbekannten Photoresist-Technik ausgebildet. Anschließend wird ein P-Typ-Dotierstoff (z. B. Bor) ionen-implantiert (6A). Der P^–-Bereich 32 wird durch thermische Diffusion ausgebildet (6B).
Anschließend wird ein Resist 82 auf der gesamten Oberfläche aufgetragen, wobei ein Teil des Kontaktbereiches 32 geöffnet wird. Anschließend wird ein P-Typ-Dotierstoff ionen-implantiert (6C), wobei ein P⁺-Kontaktbereich 22 mittels Diffusion ausgebildet wird (6B). Anschließend wird nach Aufbringen eines Resists 83 auf der gesamten Oberfläche ein Teil des Kontaktbereiches 21 geöffnet. Diesmal wird ein N-Typ-Dotierstoft (z. B. Phosphor) ionen-implantiert (6E), wobei der N⁺-Kontaktbereich 21 ausgebildet wird (6F).
Anschließend wird eine Lage Isolationsschicht 84 auf der gesamten Oberfläche ausgebildet, wobei eine Verdrahtungselektrode 91 mit den freigelegten Abschnitten jedes der Kontaktbereiche 21 und 22 verbunden wird, und wobei eine Isolationsschicht 40 für die Vorbeaufschlagung einer Beanspruchungsdehnung am PN-Übergangsabschnitt auf der Oberfläche ausgebildet wird (6H). Für die Verdrahtungselektrode 91 wird ein Material mit geringem Widerstand verwendet, wie z. B. Al, W, Ti, Ta, Cr und dergleichen. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die Isolationsschicht 40 (40a) auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet wird, kann die Isolationsschicht 40 (40a) auf der hinteren Oberfläche des Substrats ausgebildet werden (6I). Es ist möglich, daß die Lage Isolationsschicht 84 die Isolationsschicht 40 verschiebt. In diesem Fall kann die Isolationsschicht 40 weggelassen werden. Durch die Verwendung eines vorbeanspruchten Materials für die Verdrahtungselektrode 91 kann eine Beanspruchung auf den Halbleiter-Übergangsabschnitt ausgeübt werden, um somit die dünne Schicht 8 zu ersetzen. Das heißt, ein beliebiges Material, nicht unbedingt eine Isolations schicht, kann für die dünne Schicht 8 zur Verfügung stehen, das eine Beanspruchung ausübt und auf dem Halbleiterübergang 9 aufgebracht wird, vorausgesetzt, daß die elektrische Kennlinie des Halbleiterübergangs 9 nicht beeinflußt wird, wie z. B. durch Kurzschließen und dergleichen.
In den 7 bis 13 sind U-förmige Fühlerarme gezeigt, obwohl oben rechtwinklige Arme beschrieben worden sind. Der U-förmige Arm hat im Vergleich zu einem rechtwinkligen Arm mit den gleichen äußeren Abmessungen die folgenden zwei Vorteile. Einer besteht darin, daß eine kleine wirkliche Breite des Arms die Federkonstante klein macht. Der andere besteht darin, daß der Luftwiderstand klein wird, wenn der Arm schwingt, was eine genauere Beobachtung ermöglicht, da die Mitte des Arms hohl ist.
7A ist eine Draufsicht eines Fühlers einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. 7B ist eine Querschnittsansicht längs der Linie D-D' der 7A. Die Figuren zeigen hauptsächlich einen Armabschnitt 10a eines Fühlers 10 und einen PN-Übergang eines Halbleiterübergangs, wobei Einzelheiten der Meßnadel 10c weggelassen sind. Der PN-Übergang 50 ist längs des Armabschnitts 10a ausgebildet, um somit die gesamte Beanspruchung des Armabschnitts zu erfassen.
8A ist eine Draufsicht eines Fühlers einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. 8B ist eine Querschnittsansicht längs der Linie E-E' der 8A. Es werden in den vorangehenden Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile zu bezeichnen. Die vorliegende Ausführungsform hat den Vorteil, daß der P^–-Bereich 32 wirklich über der gesamten Oberfläche des Fühlers 10 ausgebildet ist.
In der obenerwähnten dritten Ausführungsform ist die Fläche des PN-Übergangs vergleichsweise klein, da der PN-Übergang 50 nur über einen Teil der Oberfläche des Fühlers 10 ausgebildet ist. Mit dieser Anordnung ist es schwierig, eine hohe Empfindlichkeit zu erreichen, obwohl der Leckstrom klein ist. Die vierte Ausführungsform hat jedoch den Vorteil, daß eine hohe Empfindlichkeit erhalten wird, obwohl der Leckstrom im Vergleich zur dritten Ausführungsform etwas ansteigt.
Im folgenden werden mit Bezug auf die 9 bis 13 weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Isolationsschicht 40 kann auf der oberen oder der hinteren Oberfläche jeder dieser Ausführungsformen ausgebildet werden, obwohl die Schicht jeder Figur gezeigt ist.
9 ist eine Draufsicht einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie in den vorangehenden Figuren verwendet. Die Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der P^–-Bereich 32 in einer Bandform längs des Mittelabschnitts des Fühlers 10 ausgebildet ist. Der PN-Übergang ist an der Stirnfläche des Fühlers 10 nicht freigelegt. Obwohl ein Leckstrom im allgemeinen nahe der Stirnfläche des PN-Übergangs auftritt, wird in der vorliegenden Ausführungsform eine hohe Empfindlichkeit erhalten, während der Leckstrom gesenkt wird. Der Herstellungsprozeß wird jedoch etwas komplex, da der PN-Übergang 50 nicht an der Stirnfläche des Fühlers 10 freiliegt.
10 ist eine Draufsicht einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie in den vorangehenden Figuren verwendet. Die vorliegende Ausführungsform beruht auf der Annahme, daß eine Beanspruchung nicht über dem gesamten U-förmigen Abschnitt auftritt, wenn sich der Fühler biegt, vielmehr ist die Beanspruchung an den Übergängen des Auslegerarmabschnitts 10a zum Trägerabschnitt 10b, d. h. an einem Wurzelabschnitt des Fühlers 10, am größten.
Die vorliegende Ausführungsform, wie in 10 gezeigt ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der P^–-Bereich 32 nur am Wurzelabschnitt ausgebildet ist, wo die Dehnung am größten wird, wenn sich der Fühler 10 biegt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine hohe Empfindlichkeit erhalten, während der Leckstrom reduziert wird, da der PN-Übergang nicht an den Teilen ausgebildet ist, die nicht zur Erfassung der Dehnung beitragen.
11 ist eine Draufsicht einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie in den vorangehenden Figuren verwendet. Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der P^–-Bereich 32 nur am Wurzelabschnitt des Auslegers 10 und an dem Abschnitt ausgebildet ist, an dem er in einer Bandform am Mittelabschnitt des Fühlers 10 ausgebildet ist, um den Leckstrom zu reduzieren.
Die 12 und 13 sind Draufsichten einer achten und einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie in den vorangehenden Figuren verwendet. Diese Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen P^–-Bereiche 32 nur an einem der Wurzelabschnitte des Auslegers ausgebildet sind. Gemäß diesen Ausführungsformen nimmt der Leckstrom deutlich ab, obwohl die Erfassungsempfindlichkeit ebenfalls etwas abnimmt.
Wenn ein Differenzsignal vom PN-Übergang erhalten wird, der an einem Ende des Abschnitts 10a ausgebildet ist, können die dritten bis siebten Ausführungsformen (7 bis 11) leicht das Biegemaß des Arms erfassen.
Obwohl in jeder der obenerwähnten Ausführungsformen der P^–-Diffusionsbereich 32 in einem N-Typ-Substrat 30 ausgebildet ist, um den PN-Übergang zu bilden, kann im Gegensatz hierzu ein N^–-Bereich in einem P-Typ-Substrat ausgebildet werden, um den PN-Übergang zu bilden. Das heißt, der PN-Übergang kann selbst dann hergestellt werden, wenn ein P-Typ-Material anstelle des N-Typ-Materials verwendet wird. Somit wird ein N^–-Bereich als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten.
In den Ausführungsformen, die mit Bezug auf die 9, 11 und 13 beschrieben worden sind, ist der P^–-Diffusionsbereich 32 des PN-Übergangs so ausgebildet, daß ein Raum von beiden Endabschnitten des Auslegers freigelassen wird, so daß der PN-Übergang an der Stirnfläche des Kühlers 10 nicht frei liegt. In diesem Fall erscheint eine Verarmungsschicht 51, wie in 14 gezeigt ist, wobei diese manchmal den Endabschnitt des Substrats erreicht, wenn eine Rückwärtsvorspannung an den PN-Übergang angelegt wird. Anschließend tritt ein neues Problem auf, da der Leckstrom ansteigt, so daß die Meßempfindlichkeit abnimmt. Daher wird in jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die im folgenden beschrieben wird, der Anstieg des Leckstroms unterdrückt, indem eine Schutzvorrichtung ausgebildet wird, die eine Ausbreitung der Verarmungsschicht verhindert. 14 ist eine Schnittansicht längs der Linie F-F' der 9.
15A ist eine Draufsicht einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die 15B und 15C verschiedene Variationen als Schnittansichten längs der Linie G-G' der 15A zeigen. Diese Figuren zeigen einen vergrößerten Sensorabschnitt eines Armabschnitts 10a. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein PN-Übergang vom P^–-Bereich 32 gebildet, der eine Bandform in der Mitte des Armabschnitts 10a aufweist. Der P^–-Bereich 32 liegt an den Stirnflächen des Armabschnitts 10a nicht frei, wie in 15A gezeigt ist. An der Oberfläche des N-Typ-Substrats 31 zwischen den Enden des Armabschnitts 10a und dem P^–-Bereich 32 ist eine N⁺-Schutzschicht 61 ausgebildet, um eine Ausbreitung der Verarmungsschicht zu verhindern. Kontaktelektroden 32c und 61c sind jeweils am P^–-Bereich 32 und an der N⁺-Schutzschicht 61 ausgebildet. Die Kontaktelektrode hat die gleiche Funktion wie die Verdrahtungselektrode 91 der 6 und kann aus dem gleichen Material hergestellt werden.
Wenn gemäß der obenbeschriebenen Konfiguration die Verarmungsschicht am PN-Übergangsabschnitt infolge einer Rückwärtsvorspannung, die zwischen dem P^–-Bereich 32 und dem N-Typ-Substrat 31 anliegt, auftritt, wird die Ausbreitung in horizontaler Richtung durch die N⁺-Schutzschicht 61 verhindert, so daß die Verarmungsschicht nicht den Endabschnitt des Fühlers 10 erreicht. Somit wird die Meßempfindlichkeit hoch gehalten, da jede Erhöhung des Leckstroms unterdrückt wird. Die N⁺-Schutzschicht 61 kann beispielsweise nur auf der Oberfläche des N-Typ-Substrats 31 ausgebildet sein, wie in 15B gezeigt ist, oder kann so ausgebildet sein, daß sie den P^–-Bereich 32 innerhalb des Substrats kontinuierlich umschließt, wie in 15C gezeigt ist.
16A ist eine Draufsicht einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die 16B und 16C zeigen verschiedene Variationen als Schnittansichten längs der Linie H-H' der 16A. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie in den vorangehenden Figuren verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein P^–-Bereich 32 in einer Bandform in der Mitte des Armabschnitts ausgebildet, so daß der PN-Übergang nicht an der Stirnfläche des Armabschnitts 10a freiliegt, wie in 16A gezeigt ist. Eine N⁺-Schutzschicht 62 ist so ausgebildet, daß sie den P^–-Bereich 32 umgibt. Die Kontaktelektroden 32c und 62c sind am P^–-Bereich 32 und an der N⁺-Schutzschicht 62 ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Ausbreitung der Verarmungsschicht in horizontaler Richtung durch die N⁺-Schutzschicht 62 verhindert, so daß die Verarmungsschicht nicht den Endabschnitt des Fühlers 10 erreicht. Somit wird die Meßempfindlichkeit hoch gehalten, da eine mögliche Erhöhung des Leckstroms unterdrückt wird. Die N⁺-Schutzschicht 62 braucht nur an der Oberfläche des N-Typ-Substrats 31 ausgebildet sein, wie in 16B gezeigt ist, oder kann so ausgebildet sein, daß sie den P^–-Bereich 32 innerhalb des Substrats kontinuierlich umgibt, wie in 16C gezeigt ist.
17A ist eine Draufsicht einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die 17B und 17C zeigen verschiedene Variationen als Schnittansichten längs der Linie I-I' der 17A. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie in den vorangehenden Figuren verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 17A gezeigt ist, ist ein P^–-Bereich 32 in einer Bandform in der Mitte des Armabschnitts ausgebildet, so daß der PN-Übergang nicht an den Stirnflächen des Armabschnitts 10a frei liegt. Die Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß eine N⁺-Schutzschicht 63 so ausgebildet ist, daß sie den P^–-Bereich 32 an drei Seiten umgibt. Die Kontaktelektroden 32c und 63c sind am P^–-Bereich 32 und an der N⁺-Schutzschicht 63 ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Ausbreitung der Verarmungsschicht in horizontaler Richtung durch die N⁺-Schutzschicht 63 verhindert, so daß die Verarmungsschicht nicht den Endabschnitt des Fühlers 10 erreicht. Somit wird die Meßempfindlichkeit hoch gehalten, da ein möglicher Anstieg des Leckstroms unterdrückt wird. Die N⁺-Schutzschicht 63 kann lediglich an der Oberfläche des N-Typ-Substrats 31 ausgebildet sein, wie in 17B gezeigt ist, oder kann so ausgebildet sein, daß sie den P^–-Bereich 32 innerhalb des Substrats kontinuierlich umgibt, wie in 17C gezeigt ist. Wenn die Schutzvorrichtung ausgebildet wird, wird die Breite des Armabschnitts 10a breit, da die Breite des Substrats im Vergleich zu dem Fall, in dem die Schutzvorrichtung nicht ausgebildet wird, breit wird. Hierdurch ist es einfacher, den Fühler in einer rechtwinkligen Form statt in einer U-Form herzustellen. 18 zeigt ein Beispiel, bei dem der PN-Übergang-Sensor der 17A auf einem rechtwinkligen Hebelabschnitt hergestellt wird.
Als nächstes wird ein Fall beschrieben, in welchem ein Bipolartransistor an einem Biegeabschnitt des Arms als Halbleiterübergang 9 verwendet wird. Eine Übersicht über denselben wird mit Bezug auf 19 beschrieben. Genaue Ausführungsformen werden als dreizehnte bis fünfzehnte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. 19A zeigt eine perspektivische Ansicht der vorliegenden Ausführungsform. 19B zeigt eine Schnittansicht längs der Linie J-J' der 19A. Da der Bipolartransistor einen PN-Übergang enthält, ist die grundsätzliche Theorie der Funktion dieselbe wie für den Fall, in dem der PN-Übergang verwendet wird. Die Empfindlichkeit ist jedoch größer als dann, wenn ein einfacher PN-Übergang verwendet wird, da der Transistor eine Verstärkungsfunktion aufweist.
Ein Fühler 10 umfaßt einen Auslegerarmabschnitt 10a und einen Trägerabschnitt 10b, wie in 19A gezeigt ist. An der Spitze des Auslegerarmabschnitts 10a ist eine Meßnadel 10c für das SMP ausgebildet. Am Biegeabschnitt, der den Übergang des Auslegerarmabschnitts 10a zum Trägerabschnitt 10b enthält, ist ein Bipolartransistor 102 ausgebildet. Die Verdrahtungen 103, 104 und 105 sind auf der Oberfläche des Trägerabschnitts 10b ausgebildet. Die Verdrahtungen sind mit einer Basis (B), einem Emitter (E) und einem Kollektor (C) des Bipolartransistors 102 elektrisch verbunden.
Der Fühler 10 umfaßt: eine aktive Lage 111 aus Si (Silicium) mit der Oberflächenrichtung (111), eine Zwischenlage 112 aus SiO₂ und ein Basislage 113 aus Si mit der Oberflächenrichtung (100), wie in 19A gezeigt ist. Der Bipolartransistor 102 ist in der aktiven Lage 111 ausgebildet. Je flacher der Transistor ausgebildet wird, desto höher wird die Empfindlichkeit. Der Bipolartransistor sollte auf einer Si-(iii)-Oberfläche hergestellt werden, um die beste Kennlinie zu erhalten. Die Si-(111)-Oberfläche erleichtert eine Schärfung der Spitze der Meßnadel 10c. Es ist daher wünschenswert, eine (111)-Oberfläche für die aktive Lage 111 im Bipolartransistor zu verwenden, obwohl die aktive Lage in einer (100)-Oberfläche hergestellt werden kann. Es ist wünschenswert, daß die Basislage 113 in einer (100)-Oberfläche ausgebildet wird, da die Form, die nach dem Ätzen erforderlich ist (wie in 19B gezeigt), leicht erhalten wird, wenn die Basislage 113 unter Verwendung einer KOH-Lösung ausgebildet wird.
Eine Isolationsschicht 40 (dünne Schicht 8), wie z. B. eine SiO₂-Schicht, eine Si₃O₄-Schicht oder dergleichen, ist auf der Oberfläche des Fühlers 10 in ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform aufgebracht, obwohl sie in den 19A und 19B teilweise weggelassen ist. Die Isolationsschicht hat die Funktion, eine konstante Beanspruchung des Auslegerarmabschnitts 10a zu bewerkstelligen, wobei es für die Durchführung von Messungen wünschenswert ist, daß der Armabschnitt sich in entgegengesetzter Richtung zu der Seite biegt, wo die Meßnadel ausgebildet ist. Es ist wünschenswert, daß die von der Isolationsschicht ausgeübte Vorbeanspruchung etwa gleich 1·10⁹ Pa (1·10¹⁰ dyn/cm²) ist. Es ist nicht notwendig, die Isolationsschicht über der gesamten Oberfläche des Fühlers 10 auszubilden. Die Schicht kann z. B. nur auf der Oberfläche des Auslegerarmabschnitts 10a oder der Oberfläche des Bipolartransistors 102 ausgebildet werden. Durch das vorherige Beaufschlagen des Fühlers 10 mit einer Beanspruchungsvorspannung kann der Fühler 10 in einem guten Empfindlichkeitsbereich desselben verwendet werden. In der folgenden Beschreibung wird der Bezug auf die Isolationsschicht 40 (die dünne Schicht 8) weggelassen.
Mit Bezug auf die 20A und 20B wird ein spezifisches Beispiel des Bipolartransistors 102 der dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 20A und 20B zeigen ein Beispiel des NPN-Typs. 20A ist eine Draufsicht eines Bipolartransistors 102 gemäß 19A, während 20B eine Schnittansicht längs der Linie K-K' der 20A ist.
Der Bipolartransistor 102 ist auf einem P-Typ-Substrat ausgebildet, wobei dessen Elektroden Bezugszeichen aufweisen, die den Kollektor C, dem Emitter E und der Basis B des Transistors entsprechen, wie in den 20A und 20B gezeigt ist. Da die Verarbeitungsverfahren zur Ausbildung eines Bipolartransistors wohlbekannt sind, wird deren Beschreibung weggelassen.
21 zeigt eine Kennlinie des Bipolartransistors 102, wenn der Basisstrom konstant ist. Die horizontale Achse zeigt das Dehnungsmaß (dyn/cm²), während die vertikale Achse eine Änderung des Kollektorstroms zeigt. Die Kennlinie lehrt, daß die Änderung des Kollektorstroms als Funktion der Dehnung groß ist und eine hervorragende Empfindlichkeit aufweist.
22 zeigt ein Beispiel einer Erfassungsschaltung, die mit einem Fühler 10 verwendet wird, der einen Bipolartransistor aufweist, wenn eine aktuelle SPM-Messung durchgeführt wird. Das Bezugszeichen 110 bezeichnet eine Verstärkungsschaltung, die einen Teil des Meßabschnitts 71 bildet, wie in 25 gezeigt ist. Die Verstärkungsschaltung ist einer allgemeinen Verstärkungsschaltung ähnlich, wobei es leicht ist, das Dehnungssignal zu erfassen. Verschiedene Verfahren können für eine Konfiguration einer Erfassungsschaltung verwendet werden.
Obwohl in dieser Ausführungsform ein NPN-Bipolartransistor als ein Beispiel beschrieben worden ist, kann der in den 23 und 24 gezeigte PNP-Bipolartransistor eine ähnliche Empfindlichkeit erreichen.
23A ist eine Draufsicht eines PNP-Transistors einer vierzehnten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 23B eine Schnittansicht längs der Linie L-L' der 23A ist.
24A ist eine Draufsicht eines Horizontal-Typ-PNP-Transistors einer fünfzehnten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. 24B ist eine Schnittansicht längs der Linie M-M' der 24A. Da diese Transistoren wohlbekannt sind, wird deren Beschreibung hier weggelassen.
Obwohl oben beschrieben worden ist, daß die dünne Schicht, die eine Vorbeanspruchung bewerkstelligt, die Isolationsschicht 40 ist, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Die dünne Schicht zum Bewerkstelligen der Vorbeanspruchung kann eine leitende Schicht oder eine halbleitende Schicht sein, wenn eine Isolationsschicht im voraus auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet wird, ohne irgendeine Vorbeanspruchung zu bewirken, wobei die dünne Schicht auf der Oberfläche der Isolationsschicht ausgebildet wird.
Obwohl oben beschrieben worden ist, daß die dünne Schicht, die eine Vorbeanspruchung bewerkstelligt, nur auf einer Hauptoberfläche des Fühlers 10 ausgebildet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Die dünne Schicht kann auf beiden Oberflächen des Fühlers 10 ausgebildet sein.
25 ist ein Blockschaltbild, das die Konfiguration eines Abtastfühler-Mikroskops zeigt, das die vorliegende Erfindung verwendet. Eine Probe 52 ist auf einer XYZ-Probenbühne 55 aufgesetzt, wobei eine Meßnadel 10c des Fühlers so angeordnet ist, daß sie der Bühne 55 zugewandt ist. Der Ausgang vom Halbleiterübergang des Fühlers wird mittels eines Meßabschnitts 71 erfaßt, und hiervon in einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß (+) eines Differenzverstärkers 75 als Biegesignal S1 eingegeben. Ein Referenzwert, der der Biegung des Fühlers 10 entspricht, wird in einen invertierenden Eingangsanschluß (-) des Differenzverstärkers 75 eingegeben, so daß der Ausgang des Differenzverstärkers 75 gleich 0 wird, wenn die Biegung z. B. gleich 0 ist. Ein Fehlersignal S2 wird vom Differenzverstärker ausgegeben und in einen Regelungsabschnitt 76 eingegeben. Der Regelungsabschnitt 76 regelt einen Stellgliedantriebsverstärker 70, so daß das Fehlersignal S2 den Wert 0 erreicht. Das Ausgangssignal des Regelungsabschnitts 76 wird einer CRT als Helligkeitssignal zugeführt. Ein Abtastsignal-Erzeugungsabschnitt 78 liefert ein Differenzsignal an den Stellgliedantriebsverstärker, um die Probe 52 leicht in die Richtungen X, Y und Z zu bewegen. Der Abtastsignal-Erzeugungsabschnitt 78 liefert ferner ein Rasterabtastsignal, das der CRT zugeführt wird.
Wie oben beschrieben worden ist, hat die vorliegende Erfindung folgende Vorteile:

(1) Die Empfindlichkeit gegenüber einem Biegen des Fühlers nimmt zu infolge des Vorsehens eines Halbleiterübergangs, in welchem eine elektrische Kennlinie die Empfindlichkeit in Reaktion auf eine Dehnung ändert, wodurch die Erfassung der Biegung des Fühlers als Änderung der elektrischen Kennlinie des Halbleiterübergangs ermöglicht wird; ferner ist eine dünne Schicht (Isolationsschicht) auf einer Hauptoberfläche des Fühlers ausgebildet, um somit den Halbleiterübergangsbereich dort vorzubeanspru chen, wo die Beanspruchungsdehnung auftritt, wenn sich der Fühler biegt.
(2) Die Meßempfindlichkeit kann hoch gehalten werden, wobei eine mögliche Erhöhung des Leckstroms unterdrückt wird, indem eine Schutzschicht vorgesehen wird, die zwischen einem PN-Übergang und einem Endabschnitt des Fühlers ausgebildet ist, so daß die Verarmungsschicht, die am Übergangsabschnitt auftritt, nicht den Endabschnitt des Fühlers erreicht.
(3) Im Vergleich zu einem PN-Übergang ist eine hohe Empfindlichkeit möglich, indem ein Bipolartransistor am Biegebereich des Fühlers ausgebildet wird und eine Vorbeanspruchungs-Dünnschicht (Isolationsschicht) auf einer Oberfläche des Fühlers vorgesehen wird.
(4) Es wird eine verbesserte Genauigkeit erhalten, indem dafür gesorgt wird, daß der Armabschnitt sich in Richtung zu der Oberfläche entgegengesetzt zu derjenigen mit der Meßnadel biegt, indem eine Vorbeanspruchungs-Dünnschicht (die Isolationsschicht) so aufgetragen wird, daß der Winkel zwischen der Meßnadel und einer Probe im wesentlichen vertikal wird.
(5) Die Oberfläche einer Probe kann mit hoher Empfindlichkeit beobachtet werden, indem die Änderung der elektrischen Kennlinie eines Halbleiterübergangs in einem Fühler eines Abtastfühler-Mikroskops überwacht wird.

Claims

Halbleiter-Dehnungssensor, umfassend: einen Fühler (10), der ein freies Ende und ein festes Ende aufweist; einen Halbleiterübergang (9), der in einem Bereich ausgebildet ist, in welchem eine Beanspruchung/Dehnung infolge einer Verschiebung des freien Endes des Fühlers auftritt; und Mittel zum Vorbeanspruchen des Sensors.
Halbleiter-Dehnungssensor nach Anspruch 1, bei dem das Mittel eine dünne Schicht (8) umfaßt, die auf einer Oberfläche des Fühlers ausgebildet ist.
Halbleiter-Dehnungssensor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Halbleiterübergang ein PN-Übergang (50) ist; wobei der Fühler ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps und einen darauf ausgebildeten Halbleiterbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfaßt.
Halbleiter-Dehnungssensor nach Anspruch 3, bei dem der Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps ein bandförmiger Bereich ist, der so ausgebildet ist, daß er sich längs eines Endabschnitts des Fühlers erstreckt.
Halbleiter-Dehnungssensor nach Anspruch 3, bei dem der Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps über einen wesentlichen Abschnitt des freien Endes des Fühlers ausgebildet ist.
Halbleiter-Dehnungssensor nach Anspruch 3, bei dem der Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps nur an dem Bereich ausgebildet ist.
Halbleiter-Dehnungssensor nach Anspruch 3, bei dem der Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps ein bandförmiger Bereich ist, der längs eines Mittelabschnitts des Fühlers, jedoch ausschließlich der Endabschnitte desselben, ausgebildet ist.
Halbleiter-Dehnungssensor nach Anspruch 7, bei dem ein hochdichter Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps im Halbleitersubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps zwischen dem bandförmigen Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps und einem Endabschnitt des Fühlers ausgebildet ist.
Halbleiter-Dehnungssensor nach Anspruch 8, bei dem der hochdichte Halbleiterbereich des ersten Leitfähigkeitstyps so ausgebildet ist, daß er den bandförmigen Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps an der Oberfläche des Substrats umgibt.
Halbleiter-Dehnungssensor nach Anspruch 9, bei dem der hochdichte Halbleiterbereich des ersten Leitfähigkeitstyps so ausgebildet ist, daß er den bandförmigen Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps innerhalb des Substrats umhüllt.
Halbleiter-Dehnungssensor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Halbleiterübergang von einem Bipolartransistor gebildet wird.
Halbleiter-Dehnungssensor nach Anspruch 11, bei dem der Fühler eine aktive Lage aus Silicium mit einer (111)-Oberflächenrichtung, eine Zwischenlage aus Siliciumdioxid und eine Basislage aus Silicium mit einer (100)-Oberflächenrichtung umfaßt.
Halbleiter-Dehnungssensor nach Anspruch 12, bei dem der Bipolartransistor in der aktiven Lage ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Dehnungssensors, das die Schritte umfaßt: Ausbilden eines Fühlers, der ein freies Ende und ein festes Ende aufweist, durch Ätzen eines Halbleitersubstrats eines ersten Leitfähigkeitstyps; Ausbilden einer Maske, um einen Bereich zu definieren, in welchem aufgrund einer Verschiebung des freien Endes des Fühlers eine Beanspruchung/Dehnung erzeugt werden soll; Ausbilden eines PN-Übergangs an dem Bereich durch Dotieren mit einem Dotierstoff eines zweiten Leitfähigkeitstyps; und Ausbilden einer dünnen Schicht auf einer Oberfläche des Fühlers, um somit eine Vorbeanspruchung zu schaffen.
Abtastfühler-Mikroskop, das einen Halbleiter-Dehnungssensor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13 umfaßt.