DE10207523A1

DE10207523A1 - Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10207523A1
Application number: DE10207523A
Authority: DE
Inventors: Katsumichi Ueyanagi; Mitsuo Sasaki; Toshiaki Sakai
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2002-09-05
Also published as: GB0203323D0; GB2375887A; US20020127822A1

Abstract

Ein Halbleiterbauelement umfaßt einen SOI-Wafer mit drei Schichten, von denen ein Siliciumsubstrat als erste Schicht mit einer Siliciumschicht als dritte Schicht vermittels eines Oxidfilms als zweite Schicht verbunden ist. Die zweite Schicht in Kontakt mit einer in der dritten Schicht gebildeten Detektorstruktur ist als Opferschicht entfernt, und an wenigstens einer der einander gegenüberliegenden Flächen von dritter Schicht und erster Schicht ist eine Unebenheit ausgebildet, um ein Anhaften der Detektorstruktur an der ersten Schicht zu verhindern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement, insbesondere in Form eines dynami schen Meßfühlers, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Zum Verständnis der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe soll zunächst der Stand der Technik anhand der Fig. 7 bis 10 beschrieben werden.

Die Fig. 78a) bis (e) zeigen als Schnittansichten einzelne Herstellungsschritte zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, während Fig. 7(f) eine Draufsicht und eine vergrößerte Ausschnittsansicht dieses Halbleiterbauelements sind. In der nachfolgenden Beschreibung des Herstellungsverfahrens entsprechen die einzelnen Punkte (a) bis (e) den jeweiligen Fig. 7(a) bis (e).

a) Eine Isolierschicht 11 aus BPSG (Borphosphorsilikatglas) oder PSG (Phosphorsilikatglas) wird auf der Oberseite eines Siliciumsubstrats 10 ausgebildet. Auf die Isolierschicht 11 wird Polysili cium 12 aufgebracht, das später als bewegliche bzw. feste Elektroden dienen soll. Bedarfsweise kann auch ein sogenanntes SOI-Wafer (SOI = Silicium auf Isolator) eingesetzt werden, das durch Verbinden eines Siliciumsubstrats 10, einer Isolierschicht 11 in Form eines Oxidfilms und einer aktiven Siliciumschicht 12 hergestellt wird. Wenn im nachfolgenden von der Siliciumschicht 12 die Rede ist, dann ist damit sowohl die Polysiliciumschicht 12 als auch, alternativ, die aktive Siliciumschicht 12 eines SOI-Wafers gemeint.
b) Aus der Siliciumschicht 12 wird mit Hilfe eines Resists, eines Mustergebungsschritts und eines nachfolgenden Ätzens eine Detektorstruktur 13 gebildet.
c) Anschließend wird die Isolierschicht 11 (BPSG-Schicht, PSG-Schicht oder, im Fall des SOI- Wafers, der Oxidfilm) als Opferschicht mittels einer Ätzlösung 20, etwa einer BHF enthaltenden wäßrigen Lösung geätzt.
d) Anschließend wird das Resist durch Austausch der Ätzlösung durch eine Mischung beispiels weise aus reinem Wasser und IPA (Isopropylalkohol) gereinigt und dann getrocknet.
e) Dabei bewirkt die Oberflächenspannung der Säuberungsflüssigkeit in den Spalten zwischen der Detektorstruktur 13 und dem Siliciumsubstrat 10, daß die erstere zur letzteren hingezogen wird und dort anhaftet (was hier als "Haftphänomen" bezeichnet werden soll).

Aus den Druckschriften JP 7-505743 A, JP 7-209105 A und JP 7-245414 A sind Lösungsvor schläge bekannt, deren Ziel die Vermeidung dieses Haftphänomens ist, die aber, wie später erläutert werden wird, nicht zufriedenstellend sind.

Anhand der Fig. 8(a) bis (h) soll zunächst die aus der JP 7-505743 A bekannte Lösung beschrie ben werden. Wiederum beziehen sich die einzelnen Punkte (a) bis (g) der nachfolgenden Be schreibung jeweils auf eine der Fig. 8(a) bis (g).

1. Die Schritte (a) und (b) entsprechen denen der Fig. 7, auf die daher zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
2. Dieser Schritt unterscheidet sich von dem gemäß Fig. 7 darin, daß verhindert wird, daß die Isolierschicht 11 unter der Detektorstruktur 13 völlig entfernt wird.
3. Nun wird ein lichtempfindliches Polymer 30 aufgebracht und gemustert, um die Detektor struktur 13 zu stützen.
4. Die Detektorstruktur 13 wird dann nach dem Ätzen der zweiten Opferschicht getrocknet. Bei dieser Gelegenheit stützt die Steifigkeit des lichtempfindlichen Polymers 30 die Detektorstruktur, so daß das Haftphänomen nicht auftritt.
5. Das lichtempfindliche Polymer 13 wird dann durch einen Trocknungsschritt, etwa Aschen, entfernt.
6. Durch den Schritt (f) wird der gewünschte freie Zustand der Detektorstruktur 13 erhalten.

Nachdem die erste Opferschicht (die Isolierschicht 11) geätzt wurde, ist es bei diesem Stand der Technik schwierig, das lichtempfindliche Polymer 30 in genauer Weise mit dem erforderlichen Muster herzustellen, so daß sich ungleiche Höhen mit einer Höhendifferenz von mehreren µm ergeben. Außerdem ist es schwierig, dafür zu sorgen, daß das Polymer 30 bis zur Oberfläche des Substrats 10 gelangt, von der die erste Opferschicht weggeätzt wurde.

Es ist ferner schwierig, später das Polymer 30, das bis zu dieser Oberfläche gelangt ist, wieder zu entfernen. Dies führt zu einer verringerten Herstellungsausbeute und kann verhindern, daß ein bestimmter Bewegungsbereich der Detektorstruktur 13 gewährleistet ist, was die Zuverlässigkeit des Meßfühlers beeinträchtigt. Ferner besteht die Notwendigkeit, zwei Ätzschritte zum Entfernen einer Opferschicht auszuführen und zusätzlich das lichtempfindliche Polymer zu mustern, was die Herstellungskosten erhöht.

Das aus den Druckschriften JP 7-209105 A und 7-245414 A bekannte Verfahren wird nachfol gend anhand der Fig. 9(a) bis (f) beschrieben, wobei wiederum die nachfolgenden Punkte (a) bis (e) auf eine jeweilige der Fig. 9(a) bis (e) Bezug nehmen.

a) Für den Schritt (a) kann wieder auf die Ausführungen zu Fig. 7 verwiesen werden, wobei hinzuzufügen ist, daß für den Fall der Verwendung eines SOI-Wafers dieses in der in der Fig. 10 dargestellten Weise hergestellt werden kann. Danach werden ein Siliciumwafer 10' und ein Wafer 12' aus einer aktiven Siliciumschicht, deren gesamte Oberfläche mit einem Oxidfilm als Isolierfilm 11' bedeckt ist, miteinander verbunden und das Wafer 12' dann abgeschliffen und poliert.
b) Die Schritte in (b) und (c) entsprechen den Schritten in (b) bzw. (c), die in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben wurden.
c) Ein Sublimat 40 wie etwa Paradichlorbenzol oder Naphthalin wird in Form einer Flüssigkeit mit einer Reinigungslösung eingesetzt; das Sublimat 40 wird in dem Spalt zwischen der Detektor struktur 13 und dem Siliciumsubstrat 10 fest.
d) Das Sublimat 40 wird dann sublimiert, um die freiliegende Detektorstruktur 13 zu vervollstän digen.

Bei diesem anhand von Fig. 9 beschriebenen Stand der Technik ist es unmöglich, das Sublimat 40 vollständig zu entfernen, so daß Fremdkörper auf der Oberfläche des gereinigten Meßfühlers zurückbleiben und dessen Zuverlässigkeit beeinträchtigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Halbleiterbauelement und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, durch die ohne die erwähnten zusätzlichen speziellen Verfahrensschritte des Standes der Technik oder das Problem der zurückbleibenden Fremdkörper das Haftphänomen sicher vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und ein Halbleiterbauelement gemäß Patentanspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Unebenheit an wenigstens einer der einander zugewandten Flächen von erster Schicht und dritter Schicht reduziert die Kontaktfläche zwischen diesen beiden Schichten. Dies wiederum verringert das Absorptions- oder Adhäsionsvermögen der dritten Schicht zur ersten Schicht, das von der Oberflächenspannung einer Flüssigkeit im Verlauf des Herstellungsverfahrens verursacht wird, so daß das Haftphänomen sicher vermieden wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1(A) bis (C) Ansichten eines Beschleunigungsfühlers als eines Halbleiterbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei (A) eine Draufsicht auf das gesamte Bauelement ist, (B) eine vergrößerte Draufsicht eines Meßfühlerabschnitts des Bauelements ist und (C) eine Schnittansicht längs der Linie Y-Y in Fig. 1(B) ist,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Wheatstonschen Brückenschaltung, gebildet von Halbleiterdeh nungsmeßstreifen des Beschleunigungsfühlers in Fig. 1,

Fig. 3 die Darstellung eines Herstellungsprozesses für ein SOI-Wafer zur Verwendung bei der Herstellung des Halbleiterbauelements gemäß der ersten Ausführungsform der Erfin dung,

Fig. 4(a) bis (f) Schnittansichten einzelner Herstellungsschritte zur Herstellung des Halbleiterbau elements des ersten Ausführungsbeispiels unter Verwendung des SOI-Wafers gemäß Fig. 3,

Fig. 4(g) verkleinerte Wiedergaben der Fig. 1(A) und (B),

Fig. 5 die Darstellung eines Herstellungsprozesses für ein SOI-Wafer zur Verwendung bei der Herstellung des Halbleiterbauelements gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfin dung,

Fig. 6(a) bis (f) Schnittansichten einzelner Herstellungsschritte zur Herstellung des Halbleiterbau elements des zweiten Ausführungsbeispiels unter Verwendung des SOI-Wafers gemäß Fig. 5,

Fig. 7(a) bis (e) Schnittansichten einzelner Verfahrensschritte eines bekannten Herstellungsver fahrens und (f) eine Draufsicht und eine vergrößerte Detaildraufsicht eines nach dem Verfahren hergestellten Halbleiterbauelements,

Fig. 8(a) bis (h) Schnittansichten, teilweise perspektivisch, eines anderen bekannten Herstel lungsverfahrens,

Fig. 9(a) bis (f) Schnittansichten einzelner Verfahrensschritte noch eines anderen bekannten Herstellungsverfahrens, und

Fig. 10 einen bekannten Prozeßablauf zur Herstellung eines SOI-Wafers, das bei den bekannten Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements verwendet werden kann.

Fig. 1 zeigt einen Beschleunigungsfühler als ein Beispiel eines Halbleiterbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß Darstellung in Fig. 1 umfaßt das Halbleiterchip zwischen einem Siliciumsubstrat 100 als erster Schicht und einer Siliciumschicht 101 als dritter Schicht eine SiO₂ Schicht 102 als zweite Schicht, die zur elektrischen Isolation und teilweise als Opferschicht dient. Bei dem Substrat 100 und auch bei der Siliciumschicht 101 kann es sich um N-leitendes Silicium, aber genausogut um P-leitendes Silicium handeln. Auf dem Siliciumsubstrat 100 sind eine Detektorstruktur 103 und eine nicht gezeigte Signalverarbeitungsschaltung sowie Ein gangs/Ausgangsanschlußflächen 106 unter Verwendung der Siliciumschicht 101 ausgebildet.

Die SiO₂ Schicht 102 ist von der Unterseite der Detektorstruktur 103, die im mittleren Bereich des Chips angeordnet ist, entfernt, so daß sich diese Detektorstruktur 103 in Richtung der Tiefe bzw. der Dicke des Chips frei bewegen kann.

Die Detektorstruktur 103 umfaßt vier Balkenabschnitte 111a bis 111d, auf denen jeweils ein Halbleiterdehnungsmeßstreifen 108a bis 108d ausgebildet ist, Verdrahtungs- bzw. Anschlußbal kenabschnitte 111e bis 111h und einen Gewichtsabschnitt, der mit Ätzlöchern 109 versehen ist. Die Dehnungsmeßstreifen 108a bis 108d sind gemäß Darstellung in Fig. 2 zu einer Wheatston schen Brückenschaltung 1001 verschaltet. Die nicht gezeigte Signalverarbeitungsschaltung verstärkt die Ausgangsspannung dieser Brückenschaltung.

Wenn ein in dieser Weise aufgebauter Beschleunigungsfühler einer Beschleunigung in Richtung des in Fig. 1(C) gezeigten Pfeiles ausgesetzt wird, tritt in den beiden Dehnungsmeßstreifen 108b und 108d eine Druckspannung auf, die zu einer Widerstandsverringerung führt, während in den beiden anderen Dehnungsmeßstreifen 108a und 108c eine deren Widerstand erhöhende Zugspannung auftritt. An den Anschlüssen V+ und V- der Brückenschaltung 1001 tritt dement sprechend ein Beschleunigungsmeßsignal auf.

Erstes Ausführungsbeispiel

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 soll zunächst der Prozeß zur Herstellung eines SOI-Wafers als erster Teil des Herstellungsverfahrens für einen Beschleunigungsfühler gemäß Fig. 1 beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung entsprechen die Punkte (a) bis (e) einem jeweiligen der Schritte (a) bis (e) in Fig. 3. Dies gilt in gleicher Weise für die Beschreibung der nachfolgenden Figuren.

a) An der gesamten Oberfläche 133 eines Siliciumwafers 101 (das später zu einer Silicium schicht 101 wird) wird eine Dotierstoffzone 133 hoher Konzentration ausgebildet. Diese Dotierstoffzone 133 wird durch Ionenimplantation mit 1 × 10¹⁴ atm/cm² oder mehr (zum Beispiel BF2, B11 und P) ausgebildet. Die Implantation von 10¹⁵ atm/cm² oder mehr würde das Ätzen erleichtern und die Höhe der Unebenheit vergrößern.
b) Auf der gesamten Oberfläche des Wafers 101' wird durch thermische Oxidation SiO₂ 102' ausgebildet, die später als Isolierschicht 102 dient.
c) Ein weiteres Siliciumwafer 100' als das spätere Siliciumsubstrat 100 und das gemäß den Schritten (a) und (b) bearbeitete Siliciumwafer 101' werden unter hohem Druck (beispielsweise 20 × 10⁴ bis 80 × 10⁴ Pa) und hoher Temperatur (beispielsweise 800 bis 1000°C) miteinander verbunden.
d) Das Siliciumwafer 101' wird dann durch Schleifen seiner freiliegenden Fläche auf eine vorbestimmte Dicke (beispielsweise 50 bis 200 µm) gebracht.
e) Das Siliciumwafer 101' wird nun durch Polieren (Spiegelpolieren) seiner zuvor geschliffenen Fläche auf eine vorbestimmte Dicke von beispielsweise 5 bis 10 µm und eine Oberflächenrauhheit von beispielsweise 0,001 µm oder weniger gebracht.

Unter Einsatz des so hergestellten SOI-Wafers wird der in Fig. 1 gezeigte Beschleunigungsfühler gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Verfahren hergestellt. Bezüglich Fig. 4 ist darauf hinzuweisen, daß die Darstellung in Fig. 4(g) mit den Fig. 1(A) und 1(B) (abgesehen von der Größe) identisch ist und nur zum besseren Verständnis der Erfindung in Fig. 4 wiederholt ist. Das Verfahren zur Herstellung des Beschleunigungsfühlers umfaßt die folgenden Schritte.

a) Eine integrierte Halbleiterschaltung, eine diffundierte Verdrahtung, eine Al-Verdrahtung (Al- Anschlußflächen etc., die alle nicht dargestellt sind) werden zur Bildung einer Signalverarbei tungsschaltung in einem Bereich der Siliciumschicht 101 (der dritten Schicht) ausgebildet. Danach wird ein nicht gezeigter Passivierungsfilm gebildet. Der Passivierungsfilm wird von dem Teil der Siliciumschicht 101, einschließlich der Balkenabschnitte 111 in diesem Fall, entfernt, in dem die Detektorstruktur 103 hergestellt werden soll. Ein Resist 104 zur Ausbildung der Detektorstruktur 103 wird dann mit gewünschtem Muster auf der Siliciumschicht 101 ausgebildet. In dem Bereich der Siliciumschicht 101, in dem die Detektorstruktur 103 gebildet werden soll, liegt das Resist 104 direkt auf der Siliciumschicht 101 auf, während es in dem Bereich, wo die Signalverarbeitungsschaltung ausgebildet wurde, auf dem diese schützenden Passivierungsfilm liegt.
b) Nuten bzw. Ausschnitte (110 in Fig. 1) und Ätzlöcher (109 in Fig. 1) zur Festlegung der Kontur der Detektorstruktur 103 werden maschinell in der Siliciumschicht 101 durch Trocken ätzen, Naßätzen oder ähnliches ausgebildet. Zugleich werden auch die Balkenabschnitte (111 in Fig. 1) ausgebildet.
c) Die SiO₂-Schicht 102 (Opferschicht) unter der in der Siliciumschicht 101 ausgebildeten Detektorstruktur 103 wird durch Ätzen mittels eines HF enthaltenden Gases, einer HF enthalten den wäßrigen Lösung 200 oder dergleichen entfernt. Dabei wird die Oberfläche des Teils der Siliciumschicht 101, von dem bei diesem Schritt das SiO₂ entfernt wird, durch das Ätzgas oder die Ätzlösung aufgerauht, und zwar infolge der hohen Oberflächendotierstoffkonzentration (Verunreinigungsätzen) der zuvor gemäß Erläuterungen zu Fig. 3 in der Siliciumschicht 101 erzeugten Dotierstoffzone 133. Folglich stellt sich eine Unebenheit oder Rauhheit 112 mit einer Höhe von etwa 0,01 bis 0,5 µm an den entsprechenden Stellen der Siliciumschicht 101 ein, wie in Fig. 4(c) angedeutet.

Die Unebenheit hängt von der Tiefe der Dotierstoffzone 133 ab. In der unebenen Oberfläche können Dotierstoffzone 133 und das Si der dritten Schicht 101 vermischt auftreten.

1. Das im Schritt (c) eingesetzte HF enthaltende Ätzmittel (Gas oder wäßrige Lösung) wird durch reines Wasser, IPA (Isopropylalkohol) etc. ersetzt. Beim anschließenden Trocknen erzeugt die Oberflächenspannung 300 der eingesetzten Flüssigkeit eine Spannung, die die Detektorstruk tur 103, die in der Siliciumschicht 101 ausgebildet wurde, zum Siliciumsubstrat 100 zieht, und zwar abhängig von der Kontaktfläche. Die Unebenheit 112 der Oberfläche der Siliciumschicht 101 verringert die Kontaktfläche zwischen den beiden Schichten 100 und 101 und ermöglicht damit ein Trocknen ohne Auftreten des Haftphänomens.
2. Nach dem Trocknen wird das Resist 104 durch Aschen oder dergleichen entfernt, um die Detektorstruktur 103 fertigzustellen.

Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 bei der Herstellung des SOI-Wafers die SiO₂-Schicht 102 als SiO₂-Film auf dem Siliciumwafer 101 ausgebildet wird, kann statt dessen auch das Siliciumsubstrat 100 mit einer SiO₂-Schicht als der zweiten Schicht versehen werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird ein anderes Beispiel der Herstellung eines SOI-Wafers für ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dabei beschränkt sich die Beschreibung auf Unterschiede gegenüber dem Verfahren gemäß Fig. 3. Vor der in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen Implantation von Dotierstoffionen wird auf der Oberfläche des Siliciumwafers 101' für die dritte Schicht, welcher bei der späteren Verbindung mit dem Siliciumwafer 100' für das Siliciumsubstrat 100 diesem zugewandt ist, ein Resistmuster mit kreisförmigen Fenstern mit einem Rastermaß von 30 bis 50 µm und einem Durchmesser von je 5 bis 10 µm ausgebildet. Von der anschließenden Dotierstoffimplantation sind alle Flächenabschnitte außer den Fenstern im Resistmuster ausgenommen. Anders ausgedrückt, an der Unterseite des Siliciumwafers 101' in Fig. 5 ist nur an Teilen der Oberfläche eine jeweilige mit 134 bezeichnete Dotierstoffzone hoher Konzentration ausgebildet.

Die nachfolgenden Schritte (b) bis (e) stimmen mit den entsprechenden Schritten gemäß Fig. 3 im wesentlichen überein, wobei im Schritt (e) in Fig. 5 auf eine vorbestimmte Dicke von beispielsweise 5 bis 100 µm und eine Oberflächenrauhheit von beispielsweise 0,001 µm oder weniger poliert wird.

Anhand von Fig. 6 wird ein Verfahren zur Herstellung des in Fig. 1 gezeigten Beschleunigungs fühlers unter Verwendung des gemäß Fig. 5 hergestellten SOI-Wafers beschrieben. Dabei ist zu beachten, daß die Fig. 6(a) bis (f) Herstellungsschritte veranschaulichen, während die Darstellun gen von Fig. 6(g) (von der Größe abgesehen) mit den Fig. 1(A) und 1(B) identisch sind und nur zum besseren Verständnis der Erfindung eingefügt sind.

Die Schritte (a) bis (c) des Verfahrens gemäß Fig. 6 entsprechen den Schritten (a) bis (c) des Verfahrens gemäß Fig. 4. Anders als im Fall von Fig. 4 wird bei der Entfernung der SiO₂-Schicht im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Oberfläche der Siliciumschicht 101 durch das gasförmige oder flüssige, HF enthaltende Ätzmittel dadurch aufgerauht (Verunreinigungsätzen), daß die Dotierstoffzonen 134 mit hoher Oberflächendotierstoffkonzentration ganz oder teilweise weggeätzt werden. Dadurch ergeben sich jeweils Vertiefungen 113 mit einer Höhe von etwa 0,01 bis 0,5 µm in den Bereichen, wo Ionen implantiert wurden, und eine Unebenheit innerhalb der Vertiefungen, vor allem aber gegenüber den Bereichen der Fläche, in die keine Ionen implantiert wurden.

Diese Unebenheit hängt von der Tiefe der Dotierstoffzonen 134 ab. Wenn im Bereich der Vertiefungen die Dotierzonen 134 nicht vollständig weggeätzt werden, können hier übriggeblie bene Flächenteile der jeweiligen Dotierstoffzone und Flächenteile der ursprünglichen Siliciumschicht 101 nebeneinander existieren.

Die Schritte (d) bis (f) entsprechen wieder den entsprechenden Schritten des Verfahrens gemäß Fig. 4, auf deren Beschreibung zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.

Während bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die Dotierstoffzone hoher Konzen tration auf der gesamten Oberfläche oder einem Teil der Oberfläche des Siliciums der dritten Schicht gegenüber dem Siliciumsubstrat als erster Schicht ausgebildet wurde, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, vielmehr kann diese Dotierstoffzone hoher Konzentration auch auf der gesamten Oberfläche oder einem Teil der Oberfläche des Siliciumsubstrats als erster Schicht, die der dritten Schicht zugewandt ist, ausgebildet sein.

Auch kann eine solche Dotierstoffzone bzw. können mehrere Zonen hoher Konzentration in den einander zugewandten Flächen beider Schichten, d. h. dem Silicium der ersten Schicht und dem Silicium der zweiten Schicht, ausgebildet sein.

Schließlich ist die vorliegende Erfindung natürlich nicht auf die Anwendung bei einem Halbleiter meßfühlers mit Dehnungsmeßstreifen beschränkt, sondern gleichermaßen auf andere Halbleiter bauelemente anwendbar, bei denen ein vergleichbares Haftphänomen zu befürchten ist, bei spielsweise auf einen kapazitiven Meßfühler.

Wie voranstehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung in wenigstens einer von zwei gegenüberliegenden Flächen einer ersten bzw. einer dritten Schicht eine Unebenheit hervorgerufen. Diese Unebenheit verringert die Kontaktfläche zwischen den beiden Schichten und verringert das Absorptionsvermögen der dritten Schicht zur ersten Schicht, welches von der Oberflächenspannung einer Flüssigkeit herrührt. Dadurch kann das Haftphänomen als größtes Problem beim Ätzen einer Opferschicht sicher verhindert werden. Dies ermöglicht die Herstellung eines zuverlässigen Halbleiterbauelements mit hoher Ausbeute.

Dabei erfordert die vorliegende Erfindung keinen komplizierten Prozeß zur Verhinderung des Haftphänomens, was die Herstellung eines Halbleiterbauelements wie etwa eines Halbleitermeß fühlers mit niedrigen Kosten ermöglicht.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, umfassend die Schritte:

a) Herstellen eines Substrats (100, 101, 102) mit einem Siliciumsubstrat als einer ersten Schicht (100), einer Siliciumschicht als einer dritten Schicht (101) und, zwischen beiden, eines Oxidfilms als einer zweiten Schicht (102), und
b) Entfernen der zweiten Schicht (102) wenigstens aus einem Teil des Bereichs zwi schen der ersten (100) und der dritten Schicht (101) mittels eines HF enthaltenden Gases oder einer HF enthaltenden wäßrigen Lösung und zugleich Ausbilden einer Unebenheit an einer oder beiden sich in dem Bereich mit entfernter dritter Schicht gegenüberliegenden Flächen der ersten und der dritten Schicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (a) umfaßt:

1. Ausbilden einer Dotierstoffzone hoher Konzentration auf der gesamten Oberfläche oder einem Teil der Oberfläche der ersten Schicht (100) und/oder der dritten Schicht (101), und
2. Verbinden der ersten Schicht (100) und der dritten Schicht (101) unter Zwischen lage des Oxidfilms als der zweiten Schicht (102) derart, daß die Dotierstoffzone zwischen der ersten Schicht und der dritten Schicht eingeschlossen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Schritt (a) und vor Schritt (b)

a) in der dritten Schicht (101) eine Detektorstruktur (103) ausgebildet wird, und Schritt (b) das Entfernen der dritten Schicht (102) im Bereich der Detektorstruktur um faßt.

4. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, umfassend

1. Ausbilden einer Dotierstoffzone hoher Konzentration auf der gesamten Oberfläche oder einem Teil der Oberfläche eines Siliciumsubstrats als einer ersten Schicht (100) und/oder einer Siliciumschicht als einer dritten Schicht (101), und
2. Verbinden der ersten Schicht (100) und der dritten Schicht (101) unter Zwischen lage eines Oxidfilms als einer zweiten Schicht (102) derart, daß die Dotierstoffzone zwischen der ersten Schicht und der dritten Schicht eingeschlossen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch:

a) Entfernen der mit der dritten Schicht (101) in Kontakt stehenden zweiten Schicht (102) mittels eines HF enthaltenden Gases oder einer HF enthaltenden wäßrigen Lösung und zugleich Ausbilden einer Unebenheit an der Fläche mit der Dotierstoffzone nach
b) Ausbilden einer Detektorstruktur (103) in der dritten Schicht (101).

6. Verfahren nach einem Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (c) umfaßt:
Ausbilden eines Passivierungsfilms nach Herstellen einer Signalverarbeitungsschaltung in der dritten Schicht (101),
Entfernen des Passivierungsfilms in einem Bereich, in welchem die Detektorstruktur (103) hergestellt werden soll,
Ausbilden eines Resistmusters zur Herstellung der Detektorstruktur (103) auf der dritten Schicht (101) in dem Bereich, wo der Passivierungsfilm entfernt wurde, wobei das Resist zugleich als Schutz des Passivierungsfilms ausgebildet wird, und
Ausbilden der Detektorstruktur (103) in der dritten Schicht (101) durch Trockenätzen oder Naßätzen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Schritt (b) gebildete Unebenheit eine Höhe von 0,01 bis 0,5 µm aufweist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt (a1) die Dotierstoffzone durch Ionenimplantation mit 1 × 10¹⁴ atm/cm² ausgebildet wird.

9. Halbleiterbauelement mit einem SOI-Wafer mit drei Schichten, von denen ein Silicium substrat (100) als erste Schicht mit einer Siliciumschicht (101) als dritter Schicht vermittels eines Oxidfilms (102) als zweiter Schicht verbunden ist, wobei die zweite Schicht (102) in Kontakt mit einer in der dritten Schicht (101) gebildeten Detektorstruktur (103) als Opferschicht entfernt ist, und an wenigstens einer der einander gegenüberliegenden Flächen von dritter Schicht (101) und erster Schicht (100) eine Unebenheit ausgebildet ist.

10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dotier stoffzone (133; 134) hoher Konzentration in einem Teil oder der gesamten Fläche ausgebildet ist, in der die Unebenheit gebildet ist.

11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Unebenheit eine Höhe von 0,01 bis 0,5 µm besitzt.

12. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bauelement eine Signalverarbeitungsschaltung integriert ist.

13. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Halbleitermeßfühler mit Dehnungsmeßstreifen, bei dem von der dritten Schicht (101) in einem als eine Detektorstruktur (103) verwendeten Teil die zweite Schicht (102) entfernt ist, oder um einen kapazitiven Meßfühler handelt.