EP1222143A1 - Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements sowie ein nach dem verfahren hergestelltes halbleiterbauelement - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements sowie ein nach dem verfahren hergestelltes halbleiterbauelement

Info

Publication number
EP1222143A1
EP1222143A1 EP01940181A EP01940181A EP1222143A1 EP 1222143 A1 EP1222143 A1 EP 1222143A1 EP 01940181 A EP01940181 A EP 01940181A EP 01940181 A EP01940181 A EP 01940181A EP 1222143 A1 EP1222143 A1 EP 1222143A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
cavity
etching
porous layer
cavern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01940181A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hubert Benzel
Heribert Weber
Hans Artmann
Frank Schaefer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to EP07107755.6A priority Critical patent/EP1810947B1/de
Publication of EP1222143A1 publication Critical patent/EP1222143A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00023—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems without movable or flexible elements
    • B81C1/00047—Cavities
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00555—Achieving a desired geometry, i.e. controlling etch rates, anisotropy or selectivity
    • B81C1/00595—Control etch selectivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G01L9/0045—Diaphragm associated with a buried cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3063—Electrolytic etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0264—Pressure sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0127—Diaphragms, i.e. structures separating two media that can control the passage from one medium to another; Membranes, i.e. diaphragms with filtering function
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/03—Static structures
    • B81B2203/0315—Cavities
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0111—Bulk micromachining
    • B81C2201/0115—Porous silicon

Definitions

  • the invention is based on a method for producing a semiconductor component, such as, in particular, a multilayer semiconductor component, and on a semiconductor component produced in accordance with the method according to the type of the relevant independent claim.
  • a common process sequence for producing a cavern in surface micromechanics consists in particular of depositing a sacrificial layer, depositing a membrane layer, which usually consists of polysilicon, creating openings in the membrane layer or opening a lateral etching channel, etching out the sacrificial layer and closing it of the openings, whereby the internal cavern pressure is defined when closing.
  • the method according to the invention with the characterizing features of the relevant independent claim has in contrast
  • a micromechanical component such as, in particular, a pressure sensor with piezoresistive resistors made of single-crystal silicon, a capacitive pressure sensor, or a pressure sensor that has resistors whose resistance changes due to the deflection of a membrane of the pressure sensor when pressure is applied, is simple and inexpensive Surface micromechanics can be produced.
  • the measures listed in the dependent claims enable advantageous further developments and improvements of the method and the semiconductor component according to the relevant independent claims.
  • An essential aspect of the invention consists in creating a cavern or a cavity in a semiconductor substrate, such as in particular in a silicon substrate, with an etching medium.
  • a semiconductor substrate such as in particular in a silicon substrate
  • an etching medium for this purpose, the cover layer of the substrate is etched in the region of the subsequently produced cavern in such a way that openings or etching openings, such as, in particular, pores or cavities are formed in it.
  • the etching medium or one or more further etching media reaches deeper regions of the substrate via the etching openings or pores open to the outside.
  • the part of the semiconductor substrate decomposed in this area by the etching medium or by the further etching media is preferably removed via the openings or pores of the cover layer and / or via an external access opening to this area.
  • the cover layer preferably has a thickness of approximately 2 to 10 ⁇ m, in particular 3 to 5 ⁇ m.
  • a porous cover layer is preferably formed, which preferably has a thickness of approximately 40 to 80 ⁇ m, in particular 50 to 60 ⁇ m.
  • the greater thickness has the purpose that the cover layer can serve as an etching buffer layer when etching the access opening and thus enables a reliable etching stop in front of an epitaxial layer deposited on the cover layer.
  • the epitaxial layer deposited on the cover layer forms the actual sensor membrane.
  • measures are taken during the etching process which ensure that the rate of expansion of the pores in the cover layer is lower, is preferably significantly lower than the rate of expansion of the pores or cavities in the region of the substrate which forms the later cavity or the cavern.
  • etching parameters and / or the etching media or the etching media in the cover layer and the etching parameters and / or the etching media or the etching media or the etching media in the area of the later Caverns are chosen differently.
  • the porosity of the cover layer for the removal of the silicon to be decomposed for the manufacture of the cavern can preferably only be set to an appropriately large extent in a manner which is easy to control in terms of process technology.
  • the cavern can be manufactured quickly and therefore inexpensively.
  • etching parameters in such a way and / or to select the etching medium or media during the etching of the cavern in such a way that the rate of expansion of the pores or cavities is so high that the pores or cavities very quickly " overlap ".
  • the etching parameters and / or the etching media or the etching media during etching of the cavern are selected such that the porosity of the region of the substrate which forms the later cavern is greater than the porosity the top layer is.
  • the precursor of the later cavern preferably has a porosity of more than 80%.
  • the cavern is subsequently formed from the porous area of the substrate by executing one or more tempering steps, preferably above approximately 900 ° C.
  • the pores arrange themselves in the area of the silicon that forms the the later cavern forms, with a porosity of approximately more than 80%, whereby a single large pore, i.e. a cavity or a cavern, is created under the slightly porous cover layer or starting layer for an epitaxial layer to be subsequently deposited.
  • the pores on the top of the slightly porous layer or starting layer are largely closed in this high-temperature step, so that a largely monocrystalline silicon layer, which forms the actual sensor membrane, can be deposited on the starting layer.
  • the etching medium and / or the etching media for producing the openings and / or pores in the cover layer and / or for producing the cavern are hydrofluoric acid (HF) or a liquid mixture or a chemical compound, which contains hydrofluoric acid.
  • the etching medium or the etching media is a volatile component, preferably an alcohol, such as. B. ethanol, and / or purified water to dilute the etching medium or the etching media.
  • an alcohol such as. B. ethanol
  • Ethanol reduces the surface tension of an etching medium provided with it, which enables better wetting of the silicon surface and a better penetration of the etching medium into etched pores or openings or cavities. Furthermore, the bubbles formed during the etching process are smaller than without the addition of ethanol to the etching medium and the bubbles can thus escape better through the pores of the cover layer. Therefore, the pore size and / or the porosity of the cover layer can advantageously be kept smaller than without the addition of the alcohol.
  • the openings and / or pores in the cover layer and / or in the area of the subsequent cavern are produced using an electrochemical process, preferably using the aforementioned etching medium or the aforementioned etching media.
  • an electrochemical etching process preferably an etching process using hydrofluoric acid (HF)
  • HF hydrofluoric acid
  • the rate of expansion of the pores or cavities depends in particular on the doping of the silicon substrate to be etched, the current density, possibly the HF concentration in the etching medium and the temperature. It goes without saying that these are merely examples of relevant process parameters of an etching process according to the invention.
  • the etching medium, the HF concentration in the etching medium and / or the doping of the area to be etched and / or the temperature and optionally further process parameters of the etching process are selected such that the
  • a first current density in the etching medium which is not necessarily constant over time, is set in a first period during which the etching medium is in the region of the cover layer.
  • a second current density which is not necessarily constant over time, is preferably set, which is higher or significantly higher than the current density set during the first period.
  • the cavern or a preliminary stage of the cavern is formed by pores or cavities whose rate of expansion during the etching process of the cavern is higher or significantly higher than the rate of expansion of the pores for producing the porous cover layer.
  • the porous area of the top surface of the substrate is etched with a mask layer or To surround support layer, which allows or allow free access of the etching medium or the etching media to the porous area to be etched and which shields the non-porous areas of the top surface of the substrate against an etching attack.
  • the support layer is such that it mechanically fixes the porous area or the porous layer of the cover surface and after the cavern is etched on the non-etched part of the substrate.
  • the support layer is created prior to the etching of the region to be etched porously or the layer to be etched, in that at least the region around the porous layer to be etched is provided with an n-doping on the top surface of a p-doped silicon substrate becomes. This largely prevents the substrate from being "undercut", particularly in the area in which the porous-etched layer is mechanically bonded to the silicon substrate.
  • a silicon nitride layer can be used as a mask and, in particular, to protect against an etching attack from possibly underlying electronic circuits.
  • a metal layer or metal mask can be provided instead of the n-doping or an n-doped layer, which likewise largely prevents the substrate from being undercut.
  • a metal layer or metal mask will generally only be expedient if no circuits are to be provided in the substrate, since otherwise metal atoms remaining in the substrate even after removal of the metal layer or metal mask could impair the function of the circuits.
  • a porous-etched cover layer such as in particular a silicon layer
  • an epitaxial layer preferably a largely monocrystalline layer
  • Silicon layer is applied or deposited.
  • the pretreatment pursues the goal of completely or partially closing the pores in the porous-etched cover layer or starting layer in order to further improve the quality of the largely monocrystalline silicon layer, if necessary or expedient.
  • a pretreatment according to the invention can consist in tempering the porous-etched cover layer or starting layer, the tempering being carried out at a high temperature, for example at a temperature in the range from approximately 900 ° C. to approximately 1100 ° C.
  • the heat treatment is preferably carried out under a hydrogen, nitrogen and / or a noble gas atmosphere.
  • a (slight) oxidation of the porous-etched silicon starting layer can be provided.
  • the oxidation is preferably carried out with (slight) addition of oxygen into the atmosphere to which the starting layer in the reactor is exposed, the oxidation preferably taking place at a temperature in the range from about 400 ° C. to 600 ° C. Minor is to be understood as an oxidation which largely only partially or completely closes the pores of the starting layer and forms an approximately network-like oxide structure.
  • the oxide structure should cover the surface of the porously etched starting layer as little as possible in order to ensure that a silicon layer which is as single-crystalline as possible can be deposited on the starting layer and forms the actual sensor membrane. If necessary, the oxidation is removed in a subsequent process step until this desired state occurs.
  • the thickness of the starting layer is significantly smaller than the thickness of the silicon layer deposited on it, so that the physical behavior of the sensor membrane is largely determined by the thickness of the silicon layer, which can be adjusted in terms of process technology.
  • the slightly porous layer or starting layer for the deposition of an epitaxial layer which for example forms the membrane of a pressure sensor, is etched with an etching medium which has a hydrofluoric acid concentration (HF concentration) in the range from approximately 20% to approximately 50%, preferably approximately 30% to approximately 40%, in particular approximately 33%.
  • HF concentration hydrofluoric acid concentration
  • the porous layer which forms a precursor of the later cavity or the cavern, is etched with an etching medium which has a hydrofluoric acid concentration (HF concentration) in the range from approximately 0% to approximately 40%, preferably about 5% to about 20%, in particular less than about 20.
  • HF concentration hydrofluoric acid concentration
  • an inventive etching medium is provided in an embodiment of the invention.
  • the etching medium according to the invention has a hydrofluoric acid concentration (HF concentration) in the range from approx. 0% to approx. 5%, preferably approx. 1% to approx. 3%, in particular less than approx. 5% on.
  • HF concentration hydrofluoric acid concentration
  • the remaining part of this etching medium, which is not formed by hydrofluoric acid preferably consists largely of an alcohol, such as, in particular, ethanol, and / or of purified water.
  • FIG. 1 shows a first preferred variant of a preliminary stage of a pressure sensor according to the invention after the production of a silicon membrane with low porosity in a silicon substrate with one below the Silicon membrane lying porous silicon layer with high porosity - in cross section;
  • Fig. 2 shows the first preliminary stage shown in Fig. 1 after the one lying under the silicon membrane
  • Silicon layer with high porosity has become a cavity - in cross section
  • Fig. 3 shows a first variant of another based on the preliminary stage shown in Fig. 2
  • Fig. 4 shows a second variant of a based on the in
  • FIG. 2 shows the preliminary stage of a further preliminary stage of a pressure sensor, after the porous silicon membrane has been provided with an epitaxial layer, which forms the actual membrane of the pressure sensor - in cross section;
  • FIG. 5 a manufactured on the basis of the preliminary stage shown in Figures 3 or 4
  • Absolute pressure sensor which has been provided with monocrystalline, piezoresistive resistors and doped leads - in cross section;
  • FIG. 6 shows the absolute pressure sensor shown in FIG. 5, which has been provided with circuits integrated in the sensor - in cross section;
  • FIG. 7 shows a first variant of a differential pressure sensor according to the invention with an access opening and a lateral channel to the cavity - in cross section;
  • FIG. 8 shows the outline of the membrane area of the differential pressure sensor shown in FIG. 7 - in a top view;
  • Fig. 9 shows a second variant of an inventive
  • Differential pressure sensor with an access opening to the cavity - in cross section; 10 shows a preliminary stage of a third variant of a differential pressure sensor according to the invention with a single thick porous layer - in cross section;
  • FIG. 11 shows the preliminary stage shown in FIG. 10 with a first access opening - in cross section
  • FIG. 12 shows the preliminary stage shown in FIG. 10 with a second access opening - in cross section
  • FIG. 13 shows a preliminary stage of a fourth variant of a differential pressure sensor according to the invention with a porous layer which extends to the underside of the substrate - in cross section;
  • FIG. 14 shows the preliminary stage shown in FIG. 13 after the porous layer extending to the underside of the substrate has been removed - in cross section;
  • Fig. 16 shows the preliminary stage shown in Fig. 15 after the
  • Pressure sensor with resistors the resistance of which changes due to the deflection of a membrane of the pressure sensor when pressurized
  • FIG. 19 shows the preliminary stage shown in FIG. 17 after the creation of a porous silicon membrane in the silicon epitaxial layer deposited on the silicon substrate with a cavity lying under the silicon membrane - in cross section;
  • FIG. 20 shows the further preliminary stage shown in FIG. 19 after the porous silicon membrane has been provided with a sealing layer - in cross section;
  • FIG. 21 shows a first variant of a differential pressure sensor which has been produced on the basis of the absolute pressure sensor shown in FIG. 20 - in cross section;
  • FIG. 22 shows a second variant of a differential pressure sensor which has been produced on the basis of the absolute pressure sensor shown in FIG. 20 - in cross section.
  • FIG. 1 shows a preferred variant of a preliminary stage 100 of the absolute pressure sensor 500 shown in FIG. 5 - in cross section.
  • a mask layer 102 is first produced on the upper side of a silicon substrate 101, an area 103 not covered by the mask layer 102 being created.
  • the mask layer can be, for example, a nitride layer, an n-doped layer (in the case of p-doped silicon substrate) or another suitable layer which is largely unaffected by the etching medium used below.
  • the top of the silicon substrate 101 is electrochemically etched using a suitable etching medium such that the etching medium creates small openings or pores in the silicon substrate 101 immediately below the uncovered area 103. It a silicon layer 104 with low porosity is formed. Through these small openings or pores of the silicon layer 104, the etching medium reaches lower regions of the silicon substrate 101 and likewise forms pores in the silicon located there. This creates a porous silicon layer 105 below the porous silicon layer 104.
  • the etching medium for electrochemical etching is preferably hydrofluoric acid (HF) or an etching medium which u. a. Contains hydrofluoric acid (HF).
  • HF hydrofluoric acid
  • an electric field is preferably generated between the top and the bottom of the silicon substrate 101, the rate of expansion of the pores or openings or cavities being influenced by the set electric field strength or the set electric current density.
  • precursors of the pressure sensors to be etched are placed in a trough-shaped vessel which is filled with the etching medium, and an electrical voltage is applied to opposite ends of the etching medium in such a way that the electric field arises.
  • a not necessarily constant electrical current density is set in a first step after the etching medium has been applied to the uncovered area 103. It is preferably selected such that openings or pores are formed in the silicon substrate 101 directly under the uncovered area 103.
  • Another important criterion for the not necessarily constant electrical current density set in the first step is to set such an electrical current density at which suitable openings or pores in the
  • Openings or pores are particularly suitable which subsequently permit a largely formed on the porous silicon layer 104 formed during the etching process to deposit monocrystalline silicon layer, which forms the actual sensor membrane. Therefore, the openings or pores may only have an adequate size or diameter. Preferred openings or pores have, for example, a diameter of approximately 10 to 100 nm, preferably approximately 10-30 nm.
  • the current density is preferably increased in a second step in comparison to the current density during the first step, as a result of which the pore or cavity expansion speed is increased and larger pores in the silicon layer 105 compared to the pores in FIG of the porous silicon layer 104 arise.
  • the silicon decomposed by the etching medium is removed during the etching process and / or subsequently via the openings or pores in the porous silicon layer 104 and “fresh” etching medium is introduced.
  • the etching process for producing the later cavity 201 is carried out by selecting suitable process parameters and / or one or more suitable ones Etching media set such that the porosity of the silicon layer 105, which forms the later cavity 201, is sufficiently large.
  • "Sufficient" is preferably understood to mean a porosity that is greater than 80 percent and less than 100 percent.
  • Annealing is carried out below. The tempering is preferably carried out under a hydrogen, nitrogen or noble gas atmosphere and / or at a temperature above about 900 ° C. Due to the high porosity of the silicon layer 105, the pores rearrange during the annealing in such a way that the pores are less porous
  • Silicon layer 104 creates a single large pore, that is, the cavity shown in FIG. 2 or the cavern 201 shown.
  • the pores on the upper side of the slightly porous silicon layer 104 become largely in the tempering or high-temperature step sealed, so that the actual sensor membrane can be deposited as a largely monocrystalline silicon layer on this.
  • the process parameters are set after the formation of the silicon layer 104 of low porosity such that the rate of expansion of the pores or cavities within a thin transition layer under the silicon layer 104 rises sharply, with the pores in this
  • Transition layer grow together or virtually "overlap" each other.
  • the transition layer is an initially flat cavity, which grows in depth during the further etching process and ultimately forms the cavity or the cavern 201. That is, pores are not first etched and then enlarged, but rather the transition layer, a flat "giant pore" with an initially small thickness, grows slowly into the depth.
  • the etching medium and / or the etching media is preferably provided with a slightly volatile component.
  • An alcohol such as ethanol is preferably used.
  • the porous area of the top surface of the substrate 101 with a mask layer and / or cladding layer which covers the porous layer of the top surface, i. H. the silicon layer 104, mechanically fixed (not shown) during and after the etching or during the creation of the cavity 201 at the connection points in the region of the non-etched top surface of the substrate.
  • Such a support layer can be created, for example, by providing at least the area around the porous silicon layer 104 of the top surface of the p-doped silicon substrate 101 with an n-doping. This can largely prevent the silicon substrate 101 from being “undercut” in the region of the connection points or interfaces between the silicon layer 104 and the silicon substrate 101. Furthermore, care can be taken to ensure that a preferably thin porous silicon layer 104, which forms the starting layer Silicon epitaxial layer 301 or 401 (Fig. 3 and 4) forms, is securely attached to the silicon substrate 101.
  • FIG. 3 shows a first variant of a further preliminary stage of the created on the basis of the preliminary stage shown in FIG.
  • Absolute pressure sensor 500 in cross section which is shown in FIG. 5, after the porous silicon membrane or silicon layer 104 has been pretreated and then provided with a largely monocrystalline silicon epitaxial layer 301.
  • the pressure that prevails in the epitaxial process or in the deposition of the epitaxial layer 301 defines the pressure enclosed in the cavity 201.
  • a preferred pretreatment according to the invention consists of tempering the porous silicon layer 104.
  • the tempering is preferably carried out at a high temperature, such as, for example, at a temperature in the range from approximately 900 ° C. to approximately 1100 ° C. and / or the tempering is carried out at Hydrogen, nitrogen and / or noble gas atmosphere made.
  • the pretreatment allows the pores in the porous etched, monocrystalline silicon layer 104 to be largely closed, so that a largely monocrystalline silicon epitaxial layer 301 can be deposited thereon. It goes without saying that such pretreatment, in particular for reasons of cost, can be dispensed with if the quality of the deposited
  • Silicon layer is satisfactory even without pretreatment.
  • FIG. 4 shows a second variant of a further preliminary stage of the absolute pressure sensor 500 shown in FIG. 5, produced on the basis of the preliminary stage shown in FIG. 2, after the porous silicon membrane or silicon layer 104 has been pretreated with a likewise largely monocrystalline silicon Epitaxial layer 401 has been provided. This in turn forms the actual membrane of the pressure sensor.
  • Epitaxial layer 401 defines the pressure enclosed in cavity 201.
  • hydrogen is mainly used in the Cavity 201 included. If the epitaxy takes place approximately at atmospheric pressure and thus at higher growth rates compared to lower process pressures, the included hydrogen pressure is approximately 1 bar.
  • the hydrogen diffuses due to its small molecular size and due to the gradient of the hydrogen concentration, in particular through the epitaxial layer 301 or 401, which is generally thinner in relation to the substrate. This almost creates a vacuum in the cavern 201.
  • Such a method step according to the invention is particularly expedient in the production of an absolute pressure sensor. Its cavity generally has a reduced pressure compared to the atmosphere, such as in particular a vacuum. Furthermore, it may be appropriate to carry out the high-temperature step according to the invention under one
  • the pressure of the hydrogen atmosphere is preferably set to the pressure that is desired in the cavern or in the cavity of the absolute pressure sensor.
  • an absolute pressure sensor 500 produced on the basis of the preliminary stage shown in FIGS. 3 or 4 is shown in cross section.
  • monocrystalline, piezoresistive resistors 501 and leads 502 made of doped silicon have been produced in a known manner on the largely monocrystalline silicon epitaxial layer 301 or 401.
  • an absolute pressure sensor 600 produced on the basis of the absolute pressure sensor 500 shown in FIG. 5 is shown in cross section.
  • the absolute pressure sensor 500 shown in FIG. 5 has been provided with integrated circuits 601, 602 and 603 in a known manner.
  • FIG. 7 shows a first variant of a differential pressure sensor 700 according to the invention - in cross section - with a Access opening 701 to the cavity or to the cavern 201 via a lateral channel 702.
  • the first variant of the differential pressure sensor 700 according to the invention shown in FIG. 7 has been manufactured like the absolute pressure sensor 600 shown in FIG. 6.
  • a differential pressure sensor it is desirable to be able to supply pressure from the rear side of the membrane or the epitaxial layer 301 or 401.
  • An opening 703, which preferably has largely vertical walls, can be created, for example, by dry etching, such as plasma etching or trenching. Plasma cats or trench cats stop on oxide layers.
  • an oxidation of the cavity 201 before the deposition of the silicon epitaxial layer 301 or 401 is not possible, since an undesired polycrystalline epitaxial layer would then grow on the slightly porous silicon layer or start layer 104.
  • the lateral channel 702 must be taken into account in the mask layer 102 and the lateral channel 702 must be created together with the cavity or with the cavern 201 in the manner described.
  • one or more holes or openings 701 are produced, for example by dry etching, from the top of the epitaxial layer to the cavity 201. This can be done (not shown) either directly in the membrane area (the area of the epitaxial layer 301 or 401 above the opening 703, see also FIG. 8) or outside the membrane, as shown in FIGS. 7 and 8.
  • the walls of the cavity or the cavern 201, the lateral channel 702 and the access opening 701 are oxidized in a known manner in an oxidation step.
  • the oxidation step may already be necessary for the production of circuit elements and may not require any additional effort. With a suitable choice of the size of the access opening 701, this is already closed by the oxidation step. Otherwise, the access opening 701 can be closed by a special locking step or by taking advantage of further process steps necessary for the production of circuit elements, for example by the deposition of oxide, nitride, metal, etc.
  • the opening 703 is formed from the underside of the substrate or wafer 101 by dry etching, such as, in particular, trench cats. This etching process stops on the oxide layer, which delimits the cavity from below.
  • a subsequent etching step such as a dry etching step or a wet chemical etching step, removes the thin oxide layer delimiting the cavity from below and an oxide mask which may be present on the back of the wafer, and opens the cavity or the cavity 201.
  • Fig. 9 shows a second variant of an inventive
  • Differential pressure sensor 900 with an access opening 901 to the cavity 201 - in cross section.
  • a lateral channel 702 is created.
  • an oxide stop layer 902 is deposited on the epitaxial layer 301 or 401 at least above the lateral channel 702.
  • an opening 901, such as in particular by trenching, is created below the oxide stop layer 902. The etching process stops in the area of the lateral channel 702 on the underside of the oxide stop layer 902, which is located above the epitaxial layer 301 or 401.
  • the oxide stop layer 902 can be reinforced by further layers. It is also conceivable not to use a lateral channel, but to provide the opening in the membrane area (not shown).
  • 10 shows a preliminary stage 1000 of a third variant of a differential pressure sensor 1100 or 1200 according to the invention with a single thick porous layer 1001 - in cross section.
  • the thick porous layer 1001 is made in a manner analogous to that in particular in FIG.
  • the porous layer 1001 is preferably significantly thicker than the slightly porous silicon layer 104.
  • the formation of a cavity or a cavern 201 is prior to the formation of an open on one side
  • Cavity 1101 or 1201 is not necessary.
  • the areas denoted by 1002 are doped areas of the substrate 101, which limit an undercut at the edge of the membrane, which extends over the cavity open on one side (cf. FIGS. 11 to 14). This makes sense due to the high etching depth for producing the thick porous layer 1001, for example approximately 50 ⁇ m. This makes the membrane somewhat stiffer at the edge of the membrane.
  • isotropic or anisotropic etching techniques are used to produce the cavity 1101 or 1201, which is open on one side, from the back of the substrate or wafer 101.
  • the width of the cavity 1101 open on one side is less than the width of the membrane region or as the width of the porous layer 1001, whereas the width of the cavity 1201 open on one side is greater than the width of the membrane region or as the width of the porous layer 1001.
  • FIG. 13 shows a preliminary stage 1300 of a fourth variant of a differential pressure sensor 1400 according to the invention in cross section.
  • the porous layer 1301 extends, in contrast to the preliminary stage shown in FIG. 10, to the underside of the substrate 101.
  • the porous layer 1301 can be selectively removed in the manner mentioned in connection with FIGS. 10 to 12 without an access opening must be etched.
  • a cavity 1401 which is open on one side is located under the sensor membrane or the epitaxial layer 401.
  • Standard semiconductor processes make the preliminary stage 1500, shown in cross section in FIG.
  • Absolute pressure sensor 1600 (Fig. 16).
  • a bottom electrode 1501 on the top side of the silicon substrate 101 in the silicon substrate 101 preferably produced by suitable doping of the silicon substrate 101
  • a silicon epitaxial layer 401 which is preferably monocrystalline, is provided.
  • a cover electrode 1502 preferably produced by a suitable doping, is provided in the silicon epitaxial layer 401 at a high offset from the bottom electrode 1501.
  • the upper side of the silicon epitaxial layer 401 is covered except in the area 103 of the cover electrode 1502 by a mask layer 102 for protection against an etching attack.
  • the area 103 not covered by the mask layer 102 is, as already described in detail, etched porously, preferably electrochemically, such as in particular using hydrofluoric acid (HF) or an etching medium which contains hydrofluoric acid.
  • HF hydrofluoric acid
  • an etching medium which contains hydrofluoric acid Starting from the lid electrode 1502, a porous lid electrode or membrane 1601 is created.
  • the cover electrode 1502 is formed from a p-doped layer of the likewise p-doped epitaxial layer 401.
  • a p-doped layer is etched porously by the etching medium.
  • the bottom electrode 1501 can be formed by both a p-doped and an n-doped layer.
  • both the bottom electrode 1501 and the cover electrode 1502 are formed by a sieve or mesh-like, n-doped layer in the p-doped epitaxial layer 401 or in the p-doped substrate 101.
  • the n-doped regions of the sieve or mesh-like layer are preferably very narrow, flat and have a suitable spacing from one another so that they can be easily undercut by the etching medium to form the porous cover electrode 1502.
  • n-doped layer is largely not attacked by the etching medium, and the etching medium penetrates the sieve-like or mesh-like layer of the cover electrode 1502 to form the later cavity 201.
  • the cavity 201 can in particular be formed by one of those already in connection with FIGS 3 described methods are formed.
  • a sieve or mesh-like, preferably also n-doped layer is preferably also provided for the bottom electrode 1501. This advantageously results in a largely homogeneous electric field during the electrochemical etching process.
  • An external pressure acting on the cover electrode 1502 of the absolute pressure sensor bends the cover electrode 1502 towards the bottom electrode 1501, as a result of which the capacitance of the capacitor formed by the two electrodes changes.
  • the electronically evaluable capacity is a measure of the absolute pressure acting on the cover electrode.
  • the contact area around the porous cover electrode 1502 is preferably n-doped, as a result of which the n-doped areas designated 1503 are formed.
  • a sealing layer (not shown) is subsequently deposited on the porous cover electrode or membrane 1601, e.g. B. a nitride layer.
  • the pressure prevailing during the deposition defines the pressure in the cavity or in the cavern 201 (cf. the explanations above on this point).
  • the pressure changes the distance between the cover electrode and the bottom electrode changes, and thus the Capacity.
  • the change in capacitance is evaluated by the integrated circuits 601 and 603.
  • the membrane 1601 by an oxidation step and / or a sealing layer (not shown), such as. B. an oxide layer, closed.
  • a further layer (not shown), such as in particular a doped polysilicon layer or a metal layer, is deposited on the oxidized membrane 1601 or on the sealing layer, which (possibly after structuring) has the function of a
  • Cover electrode has.
  • the cover electrode can also be provided, for example, in the form of a doped region in the further layer, such as in particular in an undoped poly-silicon layer.
  • further layers can be deposited and structured, for example in order to stiffen the membrane 1601, in particular in the central membrane area.
  • FIG. 17 shows a first variant of a preliminary stage 1700 of an absolute pressure sensor 2000 (cf. FIG. 20) with resistors, such as in particular polycrystalline piezoresistive resistors or metal thin film resistors - in cross section.
  • the preliminary stage 1700 formed by standard semiconductor processes for the further preliminary stage 1900 shown in FIG. 19 has a silicon substrate 101, a silicon epitaxial layer 401 deposited on the silicon substrate 101 and a mask layer 102 applied on the upper side of the silicon epitaxial layer 401.
  • the mask layer 102 is provided with an uncovered area 103.
  • an integrated circuit 601 or 603 has been formed in each case in the top of the silicon epitaxial layer 401 and between the silicon substrate or wafer 101 and the epitaxial layer 401.
  • FIG. 18 shows a second variant of a preliminary stage 1800 for forming the absolute pressure sensor 2000 (FIG. 20) in cross section.
  • the alternative second preliminary stage 1800 differs from the preliminary stage 1700 shown in FIG. 17 in that instead of one Silicon substrate 101 and a silicon epitaxial layer 401 deposited on this, only a silicon substrate or wafer 101 serves as a preliminary stage for the formation of the absolute pressure sensor 2000 (cf. FIG. 20), which, however, in contrast to the embodiment shown in FIG. 20, does not have a silicon epitaxial layer 401.
  • a porous silicon membrane 104 and an underlying cavity or cavern 201 in the region 103 are produced in the silicon epitaxial layer 401 of the preliminary stage 1700 or in the silicon substrate 101 of the preliminary stage 1800, as is shown in FIG. 19 for the prepress 1700 is shown.
  • the porous membrane 104 is deposited by the deposition of a closure layer 2001, such as. B. a nitride, an oxide, a poly-silicon layer or a monocrystalline silicon layer, or sealed by oxidation.
  • a closure layer 2001 such as. B. a nitride, an oxide, a poly-silicon layer or a monocrystalline silicon layer, or sealed by oxidation.
  • the pressure prevailing during the deposition of the sealing layer 2001 or during the oxidation defines the pressure enclosed in the cavity or in the cavern 201 (cf. the above
  • Resistors 2002 such as in particular polycrystalline piezoresistive resistors or metal thin-film resistors, are produced on the closure layer 2001 or on the oxidized membrane (not shown).
  • the resistors 2002 can be produced, for example, by the deposition of polysilicon on the sealing layer 2001, a subsequent doping of the deposited polysilicon and a subsequent structuring of the deposited polysilicon layer (not shown).
  • the resistors 2002 can be produced, for example, by the deposition of a polysilicon layer and a structured doping of the polysilicon layer (not shown).
  • strain gauges is also conceivable (not shown).
  • a change in pressure leads to a changed deflection in the membrane formed by the porous silicon layer 104 and the sealing layer 2001 over the cavity or the cavern 201. This goes with a change in resistance of the piezoresistive resistors in 2002 This is preferably evaluated by the integrated circuits 601 or 603 or by a separate circuit.
  • the resistors 2002 are produced in a sealing layer 2001, which is a monocrystalline silicon layer.
  • the pressure-dependent piezoresistive resistors 2002 in the absolute pressure sensor 2000 shown in FIG. 20 can be formed by n-doped resistors in the region of the epitaxial layer 401, which forms the later porous silicon layer 104 (not shown).
  • a differential pressure sensor it is desirable if the pressure can be supplied from the rear of the membrane of the differential pressure sensor.
  • a differential pressure sensor 2100 see FIG. 21
  • a differential pressure sensor 2200 see FIG. 22
  • an opening 2101 or an opening 2201 from the underside of the To create silicon substrate 101 to the cavity or to the cavern 201.
  • the opening 2101 or 2201 is preferably created by dry etching, such as in particular by trench cats or plasma etching (cf. the above explanations for creating openings by dry etching). Since such an etching process stops on oxide layers, the embodiment of a differential pressure sensor 2100 shown in FIG. 21 provides for the cavity or the cavern 201 to be provided with an oxide layer. This is achieved when the cavity or the cavern 201 is closed by oxidation of the porous silicon layer 104.
  • a silicon layer is preferably deposited on the oxidized porous silicon layer or membrane 104, on or in which the piezoresistive resistors 2002, in particular by suitable ones
  • Doping of the silicon layer can be generated.
  • a pressure supply in the form of the opening 2101 is subsequently produced in the membrane region from the rear side of the silicon substrate or wafer 101, preferably by means of a trench process.
  • On such an etching process stops on the preferably thin oxide layer, which delimits the cavity or the cavern 201 from below.
  • the oxide layer can optionally be removed from the back of the substrate or wafer 101 by a subsequent, suitable dry etching step or by a wet chemical etching step. In this step, the cavity or the cavern 201 is opened.
  • the etching step is preferably such that all the oxide is etched out of the cavity or from the cavern 201 and the oxidized, porous silicon layer 104 is thus removed.
  • the advantage of this is that the membrane thickness of the differential pressure sensor 2100 is then only determined by the sealing layer 2001 deposited on the oxidized, porous silicon layer 104.
  • the layer thickness of the sealing layer 2001 can advantageously be set very precisely and reproducibly, which means the production of
  • FIG. 22 shows a second variant of a differential pressure sensor, which was produced on the basis of the absolute pressure sensor 2000 shown in FIG. 20, in cross section, with the difference between the upper side of the silicon epitaxial layer 401 and the one shown in FIG. 20 being different Closure layer 2001, an oxide layer 2202 is additionally provided.
  • an opening 2201 is preferably made through
  • Trench cats generated.
  • the etching process stops on the oxide layer 2202 and the pressure supply to the cavity or to the cavern 201 is created.
  • an additional oxide layer 2202 may be dispensed with. This applies in particular if the stability of the sealing layer 2001, which serves as the membrane of the differential pressure sensor, is sufficient.

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements (100;...; 2200), insbesondere ein mehrschichtiges Halbleiterbauelement, vorzugsweise ein mikromechanisches Bauelement, wie insbesondere ein Drucksensor, das ein Halbleitersubstrat (101) aufweist, wie insbesondere aus Silizium, und von einem verfahrensgemäss hergestellten Halbleiterbauelement. Insbesondere zur Reduzierung der Herstellungskosten eines solchen Halbleiterbauelements wird vorgeschlagen, das Verfahren dahingehend weiterzubilden, dass in einem ersten Schritt eine erste poröse Schicht (104; 1001; 1301) in dem Halbleiterbauelement gebildet wird, und dass in einem zweiten Schritt ein Hohlraum bzw. eine Kaverne (201; 1101; 1201; 1401; 2101; 2201) unter oder aus der ersten porösen Schicht (104; 1001; 1301) in dem Halbleiterbauelement gebildet wird, wobei der Hohlraum bzw. die Kaverne mit einer externen Zugangsöffnung versehen sein kann.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, wie insbesondere ein mehrschichtiges Halbleiterbauelement, und von einem verfahrensgemäß hergestellten Halbleiterbauelement nach der Gattung des betreffenden unabhängigen Patentanspruchs .
Halbleiterbauelemente, wie insbesondere mikromechanische Drucksensoren, werden in der Regel in sogenannter Bulk- oder Oberflächenmikromechanik hergestellt. Die Herstellung von bulkmikromechanischen Bauelementen ist relativ aufwendig und damit teuer. Bei bekannten oberflächenmikromechanischen Bauelementen ist die Herstellung einer Kaverne aufwendig. Eine übliche Prozeßfolge zur Herstellung einer Kaverne in Oberflächenmikromechanik besteht insbesondere aus dem Abscheiden einer Opferschicht, dem Abscheiden einer Membranschicht, die meist aus Polysilizium besteht, dem Erzeugen von Öffnungen in der Membranschicht bzw. dem Öffnen eines lateralen Ätzkanals, dem Herausätzen der Opferschicht und dem Verschließen der Öffnungen, wobei beim Verschließen der Kaverneninnendruck definiert wird. In solcher Weise hergestellte oberflächenmikromechanische Drucksensoren haben zudem den Nachteil, daß ein auf sie einwirkender Druck meist nur über ein kapazitives Verfahren ausgewertet werden kann. Eine piezoresistive Auswertung des auf sie einwirkenden Drucks ist schwierig, da es durch bekannte oberflächenmikro-mechanische Verfahren lediglich möglich ist, piezoresistive Widerstände aus polykristallinem Silizium herzustellen. Diese haben gegenüber piezoresistiven Widerständen aus einkristallinem Silizium den Nachteil einer geringen Langzeitstabilität, wobei sie zusätzlich auch noch einen geringen piezoelektrischen Effekt aufweisen.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des betreffenden unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber insbesondere den Vorteil, daß ein mikromechanisches Bauelement, wie insbesondere ein Drucksensor mit piezoresistiven Widerständen aus einkristallinem Silizium, ein kapazitiver Drucksensor, oder ein Drucksensor, der Widerstände aufweist, deren Widerstandswert sich aufgrund der Durchbiegung einer Membran des Drucksensors bei Druckbeaufschlagung ändert, einfach und kostengünstig in Oberflächenmikromechanik hergestellt werden kann. Durch die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Verfahrens und des Halbleiterbauelements nach den betreffenden unabhängigen Patentansprüchen ermöglicht.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, eine Kaverne bzw. einen Hohlraum in einem Halbleitersubstrat, wie insbesondere in einem Siliziumsubstrat, mit einem Ätzmedium zu schaffen. Hierzu wird die Deckschicht des Substrats im Bereich der nachfolgend erzeugten Kaverne derart geätzt, daß in dieser Öffnungen bzw. Ätzöffnungen, wie insbesondere Poren bzw. Hohlräume, entstehen. Über die Ätzόffnungen bzw. nach außen offenen Poren gelangt das Ätzmedium oder ein oder mehrere weitere Ätzmedien an tiefere Bereiche des Substrats. Der in diesem Bereich von dem Ätzmedium bzw. von den weiteren Ätzmedien zersetzte Teil des Halbleitersubstrats wird bevorzugt über die Öffnungen bzw. Poren der Deckschicht und/oder über eine externe Zugangsöffnung zu diesem Bereich entfernt. Die Deckschicht weist vorzugsweise eine Dicke von ca. 2 bis 10 μm, wie insbesondere 3 bis 5 μm, auf. Im Falle einer Zugangsöffnung wird bevorzugt, anstelle einer porösen Deckschicht von ca. 2 bis 10 μm, eine poröse Deckschicht gebildet, die bevorzugt eine Dicke von ca. 40 bis 80 μm, wie insbesondere 50 bis 60 μm, aufweist. Die größere Dicke hat den Zweck, daß die Deckschicht als Ätz-Pufferschicht beim Ätzen der Zugangsöffnung dienen kann und so einen sicheren Ätzstop vor einer auf der Deckschicht abgeschiedenen Epitaxieschicht ermöglicht. Im Falle eines Drucksensors bildet die auf der Deckschicht abgeschiedene Epitaxieschicht die eigentliche Sensormembran.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden beim Ätzvorgang Maßnahmen ergriffen, die dafür sorgen, daß die Ausdehnungsgeschwindigkeit der Poren in der Deckschicht geringer, vorzugsweise deutlich geringer, als die Ausdehnungsgeschwindigkeit der Poren bzw. Hohlräume in dem Bereich des Substrats ist, der den spateren Hohlraum bzw. die Kaverne bildet.
Dies wird nach einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung erreicht, indem die Atzparameter und/oder das oder die Atzmedien be m Atzen der Poren in der Deckschicht und die Atzparameter und/oder das oder die Atzmedien beim Atzen der Poren bzw. Hohlräume m dem Bereich der spateren Kaverne unterschiedlich gewählt sind.
Hieran ist insbesondere vorteilhaft, daß die Porosität der Deckschicht zum Abtransport des zur Herstellung der Kaverne zu zersetzenden Siliziums in prozeßtechnisch gut kontrollierbarer Weise bevorzugt lediglich angemessen groß einstellbar ist. Andererseits kann die Kaverne jedoch schnell und damit kostengünstig hergestellt werden.
Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, die Atzparameter derart einzustellen und/oder das oder die Atzmedien beim Atzen der Kaverne derart zu wählen, daß die Ausdehnungsgeschwindigkeit der Poren bzw. Hohlräume derart hoch ist, daß die Poren bzw. Hohlräume sehr rasch miteinander "überlappen". Hierdurch entsteht zunächst ein einziger weitgehend flachenhafter Ausgangshohlraum im Substrat, der sich mit fortschreitender Zeit in die Tiefe ausdehnt und die Kaverne bildet.
Bei einer bevorzugten, zur unmittelbar vorstehenden Ausfuhrungsform alternativen Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, die Atzparameter und/oder das oder die Atzmedien beim Atzen der Kaverne derart zu wählen, daß die Porosität des Bereichs des Substrats, der die spatere Kaverne bildet, großer als die Porosität der Deckschicht ist. Bevorzugt weist die Vorstufe der spateren Kaverne eine Porosität von mehr als 80 % auf. Vorzugsweise wird die Kaverne nachfolgend aus dem porösen Bereich des Substrats unter Ausfuhrung von einem oder mehreren Temperschritten, vorzugsweise über ca. 900 °C, gebildet.
Bei einer Temperung, bevorzugt unter einer Wasserstoff- , Stickstoff- oder Edelgasatmosphare, wie bei Temperaturen über ca. 900 °C, ordnen sich die Poren im Bereich des Siliziums, der die spätere Kaverne bildet, bei einer Porosität von ca. mehr als 80 % um, wodurch unter der gering porösen Deckschicht bzw. Startschicht für eine nachfolgend abzuscheidende Epitaxieschicht eine einzelne große Pore, also ein Hohlraum bzw. eine Kaverne, entsteht. Die Poren auf der Oberseite der gering porösen Schicht bzw. Startschicht werden bei diesem Hochtemperaturschritt weitgehend verschlossen, so daß auf der Startschicht eine weitgehend monokristalline Siliziumschicht, die die eigentliche Sensormembran bildet, abgeschieden werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Ätzmedium und/oder den Ätzmedien zur Erzeugung der Offnungen und/oder Poren in der Deckschicht und/oder zur Erzeugung der Kaverne um Flußsaure (HF) oder um eine flüssige Mischung oder eine chemische Verbindung, die Flußsäure enthält.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird dem Ätzmedium bzw. den Ätzmedien ein leicht flüchtiger Bestandteil, vorzugsweise ein Alkohol, wie z. B. Äthanol, und/oder gereinigtes Wasser zur Verdünnung des Atzmediums bzw. der Atzmedien beigegeben.
Äthanol reduziert die Oberflächenspannung eines mit ihm versehenen Ätzmediums, wodurch eine bessere Benetzung der Siliziumoberfläche und ein besseres Eindringen des Ätzmediums in geätzte Poren bzw. Öffnungen bzw. Hohlräume ermöglicht wird. Ferner sind die während des Ätzvorgangs entstehenden Blasen kleiner als ohne die Zugabe von Äthanol zum Ätzmedium und die Blasen können so besser durch die Poren der Deckschicht entweichen. Daher läßt sich die Porengröße und/oder die Porosität der Deckschicht in vorteilhafter Weise kleiner halten als ohne die Zugabe des Alkohols.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, die Öffnungen und/oder Poren in der Deckschicht und/oder im Bereich der späteren Kaverne mit einem elektrochemischen Verfahren, vorzugsweise unter Verwendung des vorgenannten Atzmediums bzw. der vorgenannten Ätzmedien, zu erzeugen.
Ferner ist bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung unter Verwendung eines elektrochemischen Ätzverfahrens, vorzugsweise ein Ätzverfahren unter Verwendung von Flußsäure (HF) , vorgesehen, die Ausdehnungsgeschwindigkeit der beim Atzvorgang entstehenden Poren oder Hohlräume durch das Anlegen einer elektrischen Spannung und eines hierdurch hervorgerufenen elektrischen Stroms durch das Ätzmedium bzw. die Ätzmedien zu beeinflussen. Die Ausdehnungsgeschwindigkeit der Poren bzw. Hohlräume ist insbesondere abhangig von der Dotierung des zu atzenden Siliziumsubstrats, der Stromdichte, ggf. der HF-Konzentration im Ätzmedium und der Temperatur. Es versteht sich, daß dies lediglich Beispiele relevanter Verfahrensparameter eines erfindungsgemäßen Atzverfahrens sind.
Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird das Ätzmedium, die HF-Konzentration im Ätzmedium und/oder die Dotierung des zu atzenden Bereichs und/oder die Temperatur und ggf. weitere Prozeßparameter des Ätzverfahrens derart gewählt, daß sich der
Ätzvorgang bzw. die Poren- bzw. Hohlraumbildung in geeigneter Weise einstellen und/oder mit dem Ausschalten der elektrischen Spannung abstellen läßt, vorzugsweise weitgehend abrupt.
Bei einem erfindungsgemäß bevorzugten elektrochemischen Atzverfahren mit einem einzigen Ätzmedium und/oder mit zwei oder mehreren Ätzmedien wird in einem ersten Zeitraum, während dem sich das Ätzmedium im Bereich der Deckschicht befindet, eine erste, nicht notwendigerweise zeitlich konstante Stromdichte im Atzmedium eingestellt. Während eines zweiten Zeitraums, zu dem sich das betreffende Ätzmedium im Bereich der zu schaffenden Kaverne befindet, wird bevorzugt eine zweite, nicht notwendigerweise zeitlich konstante Stromdichte eingestellt, die höher oder deutlich höher als die oder eine während des ersten Zeitraums eingestellte Stromdichte ist.
Hierdurch wird die Kaverne oder ein Vorstadium der Kaverne durch Poren bzw. Hohlräume gebildet, deren Ausdehnungsgeschwindigkeit während des Ätzvorgangs der Kaverne hoher oder deutlich höher als die Ausdehnungsgeschwindigkeit der Poren zur Herstellung der porösen Deckschicht ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, den porös zu ätzenden Bereich der Deckfläche des Substrats vor dem Ätzvorgang mit einer Maskenschicht bzw. Stutzschicht zu umgeben, die einen freien Zugang des Atzmediums bzw. der Atzmedien zu dem porös zu atzenden Bereich gestattet bzw. gestatten und die die nicht porös zu atzenden Bereiche der Deckflache des Substrats gegen einen Atzangriff abschirmt.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist die Stutzschicht dergestalt, daß sie den porös zu atzenden Bereich bzw. die porös zu atzende Schicht der Deckflache wahrend und nach dem Atzen der Kaverne am nicht geatzten Teil des Substrats mechanisch fixiert.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird die Stutzschicht vor dem Atzen des porös zu atzenden Bereichs bzw. der zu atzenden Schicht geschaffen, indem zumindest der nächst umliegende Bereich um die porös zu atzende Schicht der Deckflache eines p-dotierten Siliziumsubstrats mit einer n-Dotierung versehen wird. Hierdurch kann ein "Unteratzen" des Substrats insbesondere m dem Bereich weitgehend verhindert werden, in dem die porös geatzte Schicht mit dem Siliziumsubstrat mechanisch verbunden ist.
Anderenfalls bestünde die Gefahr, insbesondere bei einer bevorzugt dünnen porösen Schicht bzw. Startschicht, daß diese sich vom Substrat ablost. usatzlich kann eine Siliziumnitrid-Schicht als Maskierung und insbesondere zum Schutz gegen einen Atzangriff von ggf- darunter liegenden elektronischen Schaltungen verwendet werden.
Alternativ oder ergänzend kann anstelle der n-Dotierung bzw. einer n-dotierten Schicht eine Metallschicht oder Metallmaske vorgesehen sein, die ebenfalls ein Unteratzen des Substrats weitgehend verhindert. Die Verwendung einer Metallschicht bzw. Metallmaske wird jedoch in der Regel nur dann zweckmäßig sein, wenn im Substrat keine Schaltkreise vorgesehen werden sollen, da ansonsten im Substrat auch nach dem Entfernen der Metallschicht bzw. Metallmaske verbleibende Metallatome die Funktion der Schaltkreise beeinträchtigen konnten.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, eine porös geatzte Deckschicht, wie insbesondere eine Siliziumschicht, vorzubehandeln, bevor auf diese eine Epitaxieschicht, vorzugsweise eine weitgehend monokristalline Siliziumschicht, aufgebracht bzw. abgeschieden wird. Die Vorbehandlung verfolgt das Ziel, die Poren in der porös geatzten Deckschicht bzw. Startschicht ganz oder teilweise zu verschließen, um d e Qualität der weitgehend monokristallinen Siliziumschicht, falls erforderlich oder zweckmäßig, weiter zu verbessern.
Eine erfindungsgemaße Vorbehandlung kann in einer Temperung der porös geatzten Deckschicht bzw. Startschicht bestehen, wobei die Temperung bei einer hohen Temperatur vorgenommen wird, beispielsweise bei einer Temperatur im Bereich von ca. 900 °C bis ca. 1100 °C. Bevorzugt erfolgt die Temperung unter einer Wasserstoff-, Stickstoff- und/oder einer Edelgasatmosphare .
Alternativ oder ergänzend zur vorgenannten Vorbehandlung kann eine (geringfügige) Oxidierung der porös geatzten Silizium-Startschicht vorgesehen werden. Bevorzugt erfolgt die Oxidierung unter (geringfügiger) Zugabe von Sauerstoff in die Atmosphäre, der die Startschicht im Reaktor ausgesetzt ist, wobei die Oxidierung bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von etwa 400 °C bis 600 °C erfolgt. Unter geringfügig ist eine Oxidierung zu verstehen, die weitgehend lediglich die Poren der Startschicht ganz oder teilweise verschließt und eine etwa netzartige Oxidstruktur bildet. Die Oxidstruktur soll erfindungsgemaß die Oberflache der porös geatzten Startschicht möglichst wenig bedecken, um dafür zu sorgen, daß sich auf der Startschicht eine möglichst einkristalline Siliziumschicht abscheiden laßt, die die eigentliche Sensormembran bildet. Falls notig, wird die Oxidierung in einem nachfolgenden Prozeßschritt soweit entfernt, bis dieser erwünschte Zustand eintritt.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist die Dicke der Startschicht wesentlich kleiner als die Dicke der auf ihr abgeschiedenen Siliziumschicht, so daß das physikalische Verhalten der Sensormembran weitgehend durch die prozeßtechnisch gut in ihrer Dicke einstellbare Siliziumschicht bestimmt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungs orm der Erfindung wird die gering poröse Schicht bzw. Startschicht für die Abscheidung einer Epitaxieschicht, die beispielsweise die Membran eines Drucksensors bildet, mit einem Atzmedium geatzt, das eine Flußsaure-Konzentration (HF-Konzentration) im Bereich von ca. 20 % bis ca. 50 %, vorzugsweise ca. 30 % bis ca. 40 %, insbesondere ca. 33 %, aufweist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung, wird die poröse Schicht, die eine Vorstufe des spateren Hohlraums bzw. der Kaverne bildet, mit einem Atzmedium geatzt, das eine Flußsaure- Konzentration (HF-Konzentration) im Bereich von ca. 0 % bis ca. 40 %, vorzugsweise ca. 5 % bis ca. 20 %, insbesondere weniger als ca. 20 , aufweist. Bevorzugt besteht der verbleibende Teil des Atzmediums, der nicht durch Flußsaure gebildet ist, weitgehend aus einem Alkohol, wie insbesondere Äthanol.
Um wahrend eines vorgenannten erfindungsgemaßen Atzschritts zur Bildung eines Hohlraums bzw. einer Kaverne eine hohe Ausdehnungsgeschwindigkeit der Poren bzw. Hohlräume in der zu zersetzenden Schicht zu erreichen, bei der die Poren bzw. Hohlräume sehr rasch miteinander "überlappen" und so eine einzige "Riesenpore" bilden, ist bei einer erfindungsgemaßen Ausfuhrungsform der Erfindung ein erfindungsgemaßes Atzmedium vorgesehen. Das erfindungsgemaße Atzmedium weist eine Flußsaure-Konzentration (HF- Konzentration) im Bereich von ca. 0 % bis ca. 5 %, vorzugsweise ca. 1 % bis ca. 3 %, insbesondere weniger als ca . 5 % auf. Bevorzugt besteht der verbleibende Teil dieses Atzmediums, der nicht durch Flußsaure gebildet ist, weitgehend aus einem Alkohol, wie insbesondere Äthanol, und/oder aus gereinigtem Wasser.
Zeichnungen
Das erfindungsgemaße Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemaßen mehrschichtigen Halbleiterbauelements wird nachfolgend am Beispiel von Drucksensoren unter Verwendung von schematischen, nicht notwendigerweise maßstablichen Zeichnungen naher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Schichten oder Teile bezeichnen. Es zeigt: Fig. 1 eine erste bevorzugte Variante einer Vorstufe eines erfindungsgemaßen Drucksensors nach der Erzeugung einer Siliziummembran mit geringer Porosität in einem Siliziumsubstrat mit einer unter der Siliziummembran liegenden porösen Siliziumschicht mit demgegenüber hoher Porosität - im Querschnitt;
Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte erste Vorstufe, nachdem die unter der Siliziummembran liegende
Siliziumschicht mit hoher Porosität zu einem Hohlraum geworden ist - im Querschnitt;
Fig. 3 eine erste Variante einer auf der Grundlage der in Fig. 2 dargestellten Vorstufe hergestellte weitere
Vorstufe eines Drucksensors, nachdem die poröse Siliziummembran vorbehandelt und dann mit einer Epitaxieschicht versehen worden ist, die die eigentliche Membran des Drucksensors bildet - im Querschnitt;
Fig. 4 eine zweite Variante einer auf der Grundlage der in
Fig. 2 dargestellten Vorstufe hergestellte weitere Vorstufe eines Drucksensors, nachdem die poröse Siliziummembran mit einer Epitaxieschicht versehen worden ist, die die eigentliche Membran des Drucksensors bildet - im Querschnitt;
Fig. 5 einen auf der Basis der in den Figuren 3 oder 4 dargestellten Vorstufe hergestellten
Absolutdrucksensor, der mit monokristallinen, piezoresistiven Widerständen und dotierten Zuleitungen versehen worden ist - im Querschnitt;
Fig. 6 den in Fig. 5 dargestellten Absolutdrucksensor, der mit im Sensor integrierten Schaltungen versehen worden ist - im Querschnitt;
Fig. 7 eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors mit einer Zugangsöffnung und einem lateralen Kanal zum Hohlraum - im Querschnitt;
Fig. 8 den Umriß des Membranbereichs des in Fig. 7 dargestellten Differenzdrucksensors - in Draufsicht; Fig. 9 eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen
Differenzdrucksensors mit einer Zugangsöffnung zum Hohlraum - im Querschnitt; Fig. 10 eine Vorstufe einer dritten Variante eines erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors mit einer einzigen dicken porösen Schicht - im Querschnitt;
Fig. 11 die in Fig. 10 dargestellte Vorstufe mit einer ersten Zugangsöffnung - im Querschnitt;
Fig. 12 die in Fig. 10 dargestellte Vorstufe mit einer zweiten Zugangsöffnung - im Querschnitt;
Fig. 13 eine Vorstufe einer vierten Variante eines erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors mit einer porösen Schicht, die sich bis zur Unterseite des Substrats erstreckt - im Querschnitt;
Fig. .14 die in Fig. 13 dargestellte Vorstufe, nachdem die sich bis zur Unterseite des Substrats erstreckende poröse Schicht entfernt worden ist - im Querschnitt;
Fig. 15 eine Vorstufe eines erfindungsgemäßen kapazitiven Absolutdrucksensors - im Querschnitt;
Fig. 16 die in Fig. 15 dargestellte Vorstufe nach der
Erzeugung einer porösen Siliziummembran mit einem unter der Siliziummembran liegenden Hohlraum - im Querschnitt;
Fig. 17 eine erste Variante einer Vorstufe eines
Drucksensors mit Widerständen, deren Widerstand sich aufgrund der Durchbiegung einer Membran des Drucksensors bei Druckbeaufschlagung ändert- im
Querschnitt;
Fig. 18 eine zweite Variante einer Vorstufe eines
Drucksensors mit Widerständen, deren Widerstand sich aufgrund der Durchbiegung einer Membran des Drucksensors bei Druckbeaufschlagung ändert- im Querschnitt;
Fig. 19 die in Fig. 17 dargestellte Vorstufe nach der Erzeugung einer porösen Siliziummembran in der auf dem Siliziumsubstrat abgeschiedenen Silizium- Epitaxieschicht mit einem unter der Siliziummembran liegenden Hohlraum - im Querschnitt;
Fig. 20 die in Fig. 19 dargestellte weitere Vorstufe, nachdem die poröse Siliziummembran mit einer Verschlußschicht versehen worden ist - im Querschnitt;
Fig. 21 eine erste Variante eines Differenzdruck-sensors, der auf der Basis des in Fig. 20 dargestellten Absolutdrucksensors hergestellt worden ist - im Querschnitt; und
Fig. 22 eine zweite Variante eines Differenzdruck-sensors, der auf der Basis des in Fig. 20 dargestellten Absolutdrucksensors hergestellt worden ist - im Querschnitt.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Variante einer Vorstufe 100 des in Fig. 5 dargestellten Absolutdrucksensors 500 - im Querschnitt. Zur Herstellung des in Fig. 5 dargestellten Absolutdrucksensors 500 wird zunächst auf der Oberseite eines Siliziumsubstrats 101 eine Maskenschicht 102 erzeugt, wobei ein nicht durch die Maskenschicht 102 abgedeckter Bereich 103 entsteht. Bei der Maskenschicht kann es sich beispielsweise um eine Nitridschicht, eine n-dotierte Schicht (bei p-dotiertem Siliziumsubstrat) oder eine sonstige geeignete Schicht handeln, die von dem nachfolgend verwendeten Ätzmedium weitgehend nicht angegriffen wird.
Die Oberseite des Siliziumsubstrats 101 wird elektrochemisch unter Verwendung eines geeigneten Ätzmediums derart geätzt, daß das Ätzmedium unmittelbar unter dem nicht abgedeckten Bereich 103 kleine Öffnungen bzw. Poren in dem Siliziumsubstrat 101 erzeugt. Es entsteht eine Siliziumschicht 104 mit geringer Porosität. Durch diese kleinen Öffnungen bzw. Poren der Siliziumschicht 104 gelangt das Atzmedium in tiefer gelegene Bereiche des Siliziumsubstrats 101 und bildet ebenfalls Poren in dem dort befindlichen Silizium. Hierbei entsteht eine poröse Siliziumschicht 105 unterhalb der porösen Siliziumschicht 104.
Bei dem Atzmedium zum elektrochemischen Ätzen, wie insbesondere Naßatzen, handelt es sich bevorzugt um Flußsaure (HF) oder um ein Ätzmedium, das u. a. Flußsäure (HF) enthält. Erfindungsgemäß wird bevorzugt ein elektrisches Feld zwischen der Oberseite und der Unterseite des Siliziumsubstrats 101 erzeugt, wobei über die eingestellte elektrische Feldstarke bzw. die eingestellte elektrische Stromdichte die Ausdehnungsgeschwindigkeit der Poren bzw. Öffnungen bzw. Hohlräume beeinflußt wird.
Bei einem bevorzugten elektrochemischen Ätzverfahren gemäß der Erfindung, werden zu ätzende Vorstufen der Drucksensoren in ein wannenformiges Gefäß gegeben, das mit dem Atzmedium gefüllt ist, und es wird eine elektrische Spannung derart an gegenüberliegenden Enden des Ätzmediums angelegt, daß das elektrische Feld entsteht.
Um dafür zu sorgen, daß die poröse Siliziumschicht 104 im Bereich unmittelbar unter dem von der Maskenschicht 102 ausgesparten Bereich 103 entsteht, wird nach dem Aufbringen des Ätzmediums auf den nicht abgedeckten Bereich 103 in einem ersten Schritt eine nicht notwendigerweise konstante elektrische Stromdichte eingestellt. Sie ist vorzugsweise derart gewählt, daß unmittelbar unter dem nicht abgedeckten Bereich 103 Öffnungen bzw. Poren im Siliziumsubstrat 101 entstehen.
Ein weiteres, wichtiges Kriterium für die in dem ersten Schritt eingestellte, nicht notwendigerweise konstante elektrische Stromdichte besteht darin, eine solche elektrische Stromdichte einzustellen, bei der geeignete Öffnungen bzw. Poren im
Siliziumsubstrat 101 unmittelbar unter dem nicht abgedeckten Bereich 103 entstehen. Geeignet sind insbesondere solche Offnungen bzw. Poren, die es nachfolgend gestatten auf der während des Ätzvorgangs gebildeten porösen Siliziumschicht 104 eine weitgehend monokristalline Siliziumschicht abzuscheiden, die die eigentliche Sensormembran bildet. Daher dürfen die Öffnungen bzw. Poren nur eine adäquate Größe bzw. einen adäquaten Durchmesser aufweisen. Bevorzugte Offnungen bzw. Poren haben beispielsweise einen Durchmesser von ca. 10 bis 100 nm, vorzugsweise ca. 10-30 nm.
Es versteht sich, daß dies lediglich ein Beispiel für geeignete Offnungen bzw. Poren ist.
Nachdem das Ätzmedium die poröse Siliziumschicht 104 durchdrungen hat, wird in einem zweiten Schritt bevorzugt die Stromdichte im Vergleich zur Stromdichte während des ersten Schritts erhöht, wodurch die Poren- bzw. Hohlraumausdehnungsgeschwindigkeit gesteigert wird und größere Poren in der Siliziumschicht 105 im Vergleich zu den Poren in der porösen Siliziumschicht 104 entstehen.
Das von dem Ätzmedium zersetzte Silizium wird wahrend des Ätzvorgangs und/oder nachfolgend über die Öffnungen bzw. Poren in der porösen Siliziumschicht 104 entfernt und "frisches" Ätzmedium herangeführt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Vorstufe eines Drucksensors bzw. eines Hohlraums, wird der Ätzvorgang zur Herstellung des späteren Hohlraums 201 (Fig. 2) durch die Wahl geeigneter Prozeßparameter und/oder eines oder mehrerer geeigneter Ätzmedien derart eingestellt, daß die Porosität der Siliziumschicht 105, die den spateren Hohlraum 201 bildet, ausreichend groß ist. Unter "ausreichend" wird bevorzugt eine Porosität verstanden, die größer als 80 Prozent und kleiner als 100 Prozent ist. Nachfolgend wird eine Temperung vorgenommen. Die Temperung erfolgt bevorzugt unter einer Wasserstoff-, Stickstoff- oder Edelgasatmosphare und/oder bei einer Temperatur von über ca. 900 °C. Aufgrund der hohen Porosität der Siliziumschicht 105 ordnen sich bei der Temperung die Poren so um, daß unter der gering porösen
Siliziumschicht 104 eine einzelne große Pore entsteht, also der in Fig. 2 dargestellte Hohlraum bzw. die dargestellte Kaverne 201. Die Poren auf der Oberseite der gering porösen Siliziumschicht 104 werden bei der Temperung bzw. dem Hochtemperaturschritt weitgehend verschlossen, so daß auf dieser die eigentliche Sensormembran als weitgehend monokristalline Siliziumschicht abgeschieden werden kann.
Bei einer nicht dargestellten, ebenfalls bevorzugten erfindungsgemaßen zweiten Variante zur Erzeugung der Vorstufe eines Drucksensors bzw. eines Hohlraums 201 werden die Prozeßparameter nach der Bildung der Siliziumschicht 104 geringer Porosität derart eingestellt, daß die Ausdehnungsgeschwindigkeit der Poren bzw. Hohlräume innerhalb einer dünnen Ubergangsschicht unter der Siliziumschicht 104 stark ansteigt, wobei die Poren in dieser
Ubergangsschicht zusammenwachsen bzw. einander quasi "überlappen". Mit anderen Worten: Die Ubergangsschicht ist ein zunächst flachenhafter Hohlraum, der wahrend des weiteren Atzvorgangs in die Tiefe wachst und schließlich den Hohlraum bzw. die Kaverne 201 bildet. D. h. es werden nicht erst Poren geatzt und dann vergrößert, sondern die Ubergangsschicht, eine flachenhafte "Riesenpore" mit zunächst geringer Dicke, wachst langsam in die Tiefe. Erfindungsgemaß wird das Atzmedium und/oder die Atzmedien bevorzugt mit einem leicht fluchtigen Bestandteil versehen. Vorzugsweise wird ein Alkohol verwendet, wie beispielsweise Äthanol.
Falls erforderlich oder zweckmäßig, ist erfindungsgemaß vorgesehen, den porös zu atzenden Bereich der Deckflache des Substrats 101 mit einer Maskenschicht und/oder Stutzschicht zu versehen, die die porös zu atzende Schicht der Deckflache, d. h. die Siliziumschicht 104, wahrend und nach dem Atzen bzw. wahrend der Schaffung des Hohlraums 201 an den Verbindungsstellen im Bereich der nicht geatzten Deckflache des Substrats mechanisch fixiert (nicht dargestellt) .
Eine solche Stutzschicht kann beispielsweise geschaffen werden, indem zumindest der nächst umliegende Bereich um die porös zu atzende Siliziumschicht 104 der Deckflache des p-dotierten Siliziumsubstrats 101 mit einer n-Dotierung versehen wird. Hiermit kann ein "Unteratzen" des Siliziumsubstrats 101 im Bereich der Verbindungsstellen bzw. Grenzflachen zwischen der Siliziumschicht 104 und dem Siliziumsubstrat 101 weitgehend verhindert werden. Ferner kann dafür Sorge getragen werden, daß auch eine bevorzugt dünne poröse Siliziumschicht 104, die die Startschicht einer Silizium-Epitaxieschicht 301 bzw. 401 (Fig. 3 und 4) bildet, sicher am Siliziumsubstrat 101 befestigt ist.
Fig. 3 zeigt eine erste Variante einer auf der Grundlage der in Fig. 2 dargestellten Vorstufe geschaffenen weiteren Vorstufe des
Absolutdrucksensors 500 im Querschnitt, der in Fig. 5 dargestellt ist, nachdem die poröse Siliziummembran bzw. Siliziumschicht 104 vorbehandelt und dann mit einer weitgehend monokristallinen Silizium-Epitaxieschicht 301 versehen worden ist. Der Druck, der bei dem Epitaxieprozeß bzw. bei der Abscheidung der Epitaxieschicht 301 herrscht, definiert den im Hohlraum 201 eingeschlossenen Druck.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Vorbehandlung besteht aus einer Temperung der porösen Siliziumschicht 104. Bevorzugt wird die Temperung bei einer hohen Temperatur vorgenommen, wie beispielsweise bei einer Temperatur im Bereich von ca. 900 °C bis ca. 1100 °C und/oder die Temperung wird unter einer Wasserstoff-, Stickstoff- und/oder Edelgasatmosphäre vorgenommen.
Die Vorbehandlung erlaubt es die Poren in der porös geätzten, monokristallinen Siliziumschicht 104 weitgehend zu verschließen, so daß auf dieser eine weitgehend monokristalline Silizium- Epitaxieschicht 301 abgeschieden werden kann. Es versteht sich, daß auf eine solche Vorbehandlung, insbesondere aus Kostengründen, verzichtet werden kann, wenn die Qualität der abgeschiedenen
Siliziumschicht auch ohne Vorbehandlung zufriedenstellend ist.
Fig. 4 zeigt demgegenüber eine zweite Variante einer auf der Grundlage der in Fig. 2 dargestellten Vorstufe hergestellten weiteren Vorstufe des in Fig. 5 gezeigten Absolutdrucksensors 500 im Querschnitt, nachdem die poröse Siliziummembran bzw. Siliziumschicht 104 ohne Vorbehandlung mit einer ebenfalls weitgehend monokristallinen Silizium-Epitaxieschicht 401 versehen worden ist. Diese bildet wiederum die eigentliche Membran des Drucksensors. Der Druck, der bei dem Epitaxieprozeß bzw. bei der Abscheidung der
Epitaxieschicht 401 herrscht, definiert, wie bei der Abscheidung der Epitaxieschicht 301, den im Hohlraum 201 eingeschlossenen Druck. Beim Epitaxieprozeß mit Wasserstoff als Trägergas zur Herstellung der Epitaxieschicht 301 bzw. 401 wird hauptsächlich Wasserstoff im Hohlraum 201 eingeschlossen. Findet die Epitaxie in etwa bei Atmospharendruck und damit bei gegenüber niedrigeren Prozeßdrucken höheren Wachstumsraten statt, so beträgt der eingeschlossene Wasserstoffdruck etwa 1 bar. Bei einem erfindungsgemäßen Hochtemperaturschritt, z. B. unter einer Stickstoffatmosphäre, diffundiert der Wasserstoff aufgrund seiner geringen Molekülgröße und aufgrund des Gradienten der Wasserstoffkonzentration insbesondere durch die im Verhältnis zum Substrat in der Regel dünnere Epitaxieschicht 301 bzw. 401. Hierdurch entsteht in der Kaverne 201 nahezu ein Vakuum. Ein solcher erfindungsgemäßer Verfahrensschritt ist insbesondere bei der Herstellung eines Absolutdrucksensors zweckmäßig. Dessen Hohlraum weist in der Regel einen gegenüber der Atmosphäre verminderten Druck auf, wie insbesondere Vakuum. Ferner kann es zweckmäßig sein, den erfindungsgemäßen Hochtemperaturschritt unter einer
Wasserstoffatmosphäre auszuführen, wobei der Druck der Wasserstoffatmosphare vorzugsweise auf den Druck eingestellt wird, der in der Kaverne bzw. im Hohlraum des Absolutdrucksensors erwünscht ist.
Es versteht sich, daß die vorstehende Verfahrensweise zur Herstellung eines weitgehenden Vakuums in der Kaverne 201 auch bei Epitaxieprozessen mit Wasserstoff als Trägergas unter höheren oder niedrigeren Gesamtdrücken als etwa 1 bar Verwendung finden kann.
In Fig. 5 ist ein auf der Basis der in den Figuren 3 oder 4 dargestellten Vorstufe hergestellter Absolutdrucksensor 500 im Querschnitt gezeigt. Bei dem Absolutdrucksensor 500 sind auf der weitgehend monokristallinen Silizium-Epitaxieschicht 301 bzw. 401 in bekannter Weise monokristalline, piezoresistive Widerstände 501 und Zuleitungen 502 aus dotiertem Silizium erzeugt worden. In Fig. 6 ist ein auf der Basis des in Fig. 5 dargestellten Absolutdrucksensors 500 hergestellter Absolutdrucksensor 600 im Querschnitt gezeigt. Der in Fig. 5 dargestellte Absolutdrucksensor 500 ist in bekannter Weise mit integrierten Schaltungen 601, 602 und 603 versehen worden.
Fig. 7 zeigt eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors 700 - im Querschnitt - mit einer Zugangsoffnung 701 zum Hohlraum bzw. zur Kaverne 201 über einen lateralen Kanal 702. Die in Fig. 7 dargestellte erste Variante des erfindungsgemaßen Differenzdrucksensors 700 ist wie der in Fig. 6 dargestellte Absolutdrucksensor 600 hergestellt worden.
Für einen Differenzdrucksensor ist es wünschenswert, Druck von der Ruckseite der Membran bzw. der Epitaxieschicht 301 bzw. 401 zufuhren zu können. Dazu ist es notwendig, durch geeignete Atztechniken eine Öffnung 703 von der Ruckseite der Membran bzw. des Substrats 101 zu erzeugen. Eine vorzugsweise weitgehend senkrechte Wände aufweisende Öffnung 703 kann beispielsweise durch Trockenatzen, wie Plasmaatzen oder Trenchatzen, erzeugt werden. Plasmaatzen oder Trenchatzen stoppt auf Oxidschichten. Erfindungsgemaß ist nun vorgesehen, den Hohlraum 201 mit einer Oxidschicht zu versehen. Eine Oxidation des Hohlraums 201 vor der Abscheidung der Silizium-Epitaxieschicht 301 bzw. 401 ist jedoch nicht möglich, da dann auf der gering porösen Siliziumschicht bzw. Startschicht 104 eine nicht erwünschte polykristalline Epitaxieschicht aufwachsen wurde.
Liegt die Zugangsoffnung 701 außerhalb des Membranbereichs, wie im Ausfuhrungsbeispiel gemäß der Figuren 7 und 8, muß in der Maskenschicht 102 der laterale Kanal 702 berücksichtigt und der laterale Kanal 702 zusammen mit dem Hohlraum bzw. mit der Kaverne 201 in der beschriebenen Weise erzeugt werden.
Nach der Abscheidung der Epitaxieschicht 301 bzw. 401 werden beispielsweise durch Trockenatzen ein oder mehrere Locher bzw. Offnungen 701 von der Oberseite der Epitaxieschicht bis zum Hohlraum 201 erzeugt. Dies kann (nicht dargestellt) entweder direkt im Membranbereich (der Bereich der Epitaxieschicht 301 bzw. 401 oberhalb der Öffnung 703, vgl. auch Fig. 8) oder außerhalb der Membran erfolgen, wie in den Figuren 7 und 8 dargestellt.
Nach der Herstellung des Hohlraums 201, des lateralen Kanals 702 sowie der Zugangsoffnung 701 werden die Wände des Hohlraums bzw. der Kaverne 201, des lateralen Kanals 702 und der Zugangsoffnung 701 in bekannter Weise in einem Oxidationsschritt oxidiert. Der Oxidationsschritt ist möglicherweise bereits für die Erzeugung von Schaltungselementen notwendig und erfordert ggf. keinen zusätzlichen Aufwand. Bei geeigneter Wahl der Große der Zugangsoffnung 701 wird diese bereits durch den Oxidationsschritt verschlossen. Ansonsten kann die Zugangsoffnung 701 durch einen speziellen Verschlußschritt oder durch das Ausnutzen weiterer, zur Erzeugung von Schaltungselementen notwendiger Prozeßschritte verschlossen werden, wie beispielsweise durch die Abscheidung von Oxid, Nitrid, Metall, usw..
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird die Öffnung 703 von der Unterseite des Substrats bzw. Wafers 101 durch Trockenatzen, wie insbesondere Trenchatzen, gebildet. Dieser Atzprozeß stoppt auf der Oxidschicht, die den Hohlraum von unten begrenzt. Durch einen sich hieran anschließenden Atzschritt, wie ein Trockenatzschritt oder ein naßchemischer Atzschritt, wird die den Hohlraum von unten begrenzende dünne Oxidschicht und eine ggf. auf der Ruckseite des Wafers vorhandene Oxidmaske entfernt und der Hohlraum bzw. die Kaverne 201 geöffnet. Fig. 9 zeigt eine zweite Variante eines erfindungsgemaßen
Differenzdrucksensors 900 mit einer Zugangsoffnung 901 zum Hohlraum 201 - im Querschnitt. Wie im Zusammenhang mit den Figuren 7 und 8 beschrieben, wird ein lateraler Kanal 702 erzeugt. Anstelle der Zugangsoffnung 701 bei der in den Figuren 7 und 8 dargestellten ersten Variante eines erfindungsgemaßen Differenzdrucksensors 700, wird bei dem in Fig. 9 dargestellten Differenzdrucksensor 900 eine Oxid-Stopschicht 902 zumindest oberhalb des lateralen Kanals 702 auf der Epitaxieschicht 301 bzw. 401 abgeschieden. Analog zu der im Zusammenhang mit den Figuren 7 und 8 beschriebenen Weise, wird in einem nachfolgenden Atzschritt eine Öffnung 901, wie insbesondere durch Trenchatzen, unterhalb der Oxid-Stopschicht 902 erzeugt. Der Atzprozeß stoppt dabei im Bereich des lateralen Kanals 702 auf der Unterseite der Oxid-Stopschicht 902, die sich oberhalb der Epitaxieschicht 301 bzw. 401 befindet.
Zur Erhöhung der Stabilität der Epitaxieschicht 301 bzw. 401 kann die Oxid-Stopschicht 902 durch weitere Schichten verstärkt werden. Ebenso ist es denkbar keinen lateralen Kanal zu verwenden, sondern die Öffnung im Membranbereich vorzusehen (nicht dargestellt) . Fig. 10 zeigt eine Vorstufe 1000 einer dritten Variante eines erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors 1100 bzw. 1200 mit einer einzigen dicken porösen Schicht 1001 - im Querschnitt. Die dicke poröse Schicht 1001 wird in analoger Weise wie insbesondere im
Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 erläutert erzeugt. Die poröse Schicht 1001 ist jedoch vorzugsweise deutlich dicker als die gering poröse Siliziumschicht 104. Im Unterschied zu den Differenzdrucksensoren 700 und 900 ist die Bildung eines Hohlraums bzw. einer Kaverne 201 vor der Bildung eines einseitig offenen
Hohlraums 1101 bzw. 1201 (vgl. Figuren 11 und 12) nicht notwendig. Die mit 1002 bezeichneten Bereiche sind dotierte Bereiche des Substrats 101, die eine Unterätzung am Rand der Membran, die sich über dem einseitig offenen Hohlraum (vgl. Fig. 11 bis 14) erstreckt, begrenzen. Dies ist aufgrund der hohen Ätztiefe zur Erzeugung der dicken porösen Schicht 1001, wie beispielsweise ca. 50 μm, sinnvoll. Die Membran wird dadurch am Membranrand etwas steifer.
Ausgehend von der in Fig. 10 dargestellten Vorstufe eines erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors 1100 bzw. 1200, wird mit isotropen oder anisotropen Ätztechniken, bevorzugt mit Hochratentrenchen, von der Ruckseite des Substrats bzw. Wafers 101 der einseitig offene Hohlraum 1101 bzw. 1201 hergestellt.
Aufgrund der in der dicken porösen Schicht 1001 vorhandenen Poren kann diese selektiv zum umgebenden Substratmaterial durch Atzlösungen oder Atzgase herausgelöst werden. Dieses Herauslösen kann im gleichen Prozeßschritt wie das Ätzen der Zugangsöffnung zur Rückseite der Sensormembran und zur Bildung des einseitig offenen Hohlraums 1101 bzw. 1201 erfolgen.
Die Breite des einseitig offenen Hohlraums 1101 ist geringer als die Breite des Membranbereichs bzw. als die Breite der porösen Schicht 1001, wohingegen die Breite des einseitig offenen Hohlraums 1201 größer als die Breite des Membranbereichs bzw. als die Breite der porösen Schicht 1001 ist.
Fig. 13 zeigt eine Vorstufe 1300 einer vierten Variante eines erfindungsgemäßen Differenzdrucksensors 1400 im Querschnitt. Bei der Vorstufe 1300 erstreckt sich die poröse Schicht 1301, im Unterschied zu der in Fig. 10 dargestellten Vorstufe, bis zur Unterseite des Substrats 101. Die poröse Schicht 1301 kann in der im Zusammenhang mit den Figuren 10 bis 12 genannten Weise selektiv entfernt werden, ohne daß eine Zugangsoffnung geatzt werden muß. Nach der selektiven Entfernung der porösen Schicht 1301 befindet sich unter der Sensormembran bzw. der Epitaxieschicht 401 ein einseitig offener Hohlraum 1401. Durch Standardhalbleiterprozesse wird die in Fig. 15 im Querschnitt dargestellte Vorstufe 1500 eines erfindungsgemaßen kapazitiven
Absolutdrucksensors 1600 (Fig. 16) hergestellt. Neben integrierten Schaltungen 601 und 603 zur Auswertung der vom kapazitiven Absolutdrucksensors 1600 abgegebenen Meßsignale, ist auf der Oberseite des Siliziumsubstrats 101 in dem Siliziumsubstrat 101 eine vorzugsweise durch eine geeignete Dotierung des Siliziumsubstrats 101 erzeugte Bodenelektrode 1501 und auf der Oberseite des Siliziumsubstrats 101 und der Bodenelektrode 1501 eine Silizium- Epitaxieschicht 401, die vorzugsweise monokristallin ist, vorgesehen. Auf der Oberseite der Silizium-Epitaxieschicht 401 ist hohenversetzt zur Bodenelektrode 1501 eine vorzugsweise durch eine geeignete Dotierung erzeugte Deckelelektrode 1502 in der Silizium- Epitaxieschicht 401 vorgesehen. Die Oberseite der Silizium- Epitaxieschicht 401 ist außer im Bereich 103 der Deckelelektrode 1502 von einer Maskenschicht 102 zum Schutz gegen einen Atzangriff abgedeckt.
Der durch die Maskenschicht 102 nicht abgedeckte Bereich 103 wird, wie bereits eingehend beschrieben, porös geatzt, vorzugsweise elektrochemisch, wie insbesondere unter Verwendung von Flußsaure (HF) oder einem Atzmedium, das Flußsaure enthalt. Ausgehend von der Deckelelektrode 1502 entsteht hierbei eine poröse Deckelelektrode bzw. Membran 1601.
Bei einer möglichen Ausfuhrungsform der Erfindung wird die Deckelelektrode 1502 aus einer p-dotierten Schicht der ebenfalls p- dotierten Epitaxieschicht 401 gebildet. Eine p-dotierte Schicht wird von dem Atzmedium porös geatzt. Die Bodenelektrode 1501 kann sowohl durch eine p-dotierte als auch durch eine n-dotierte Schicht gebildet werden. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird sowohl die Bodenelektrode 1501 als auch die Deckelelektrode 1502 durch eine sieb- bzw. netzartige, n-dotierte Schicht in der p-dotierten Epitaxieschicht 401 bzw. im p-dotierten Substrat 101 gebildet. Die n-dotierten Bereiche der sieb- bzw. netzartigen Schicht sind vorzugsweise sehr schmal, flach und weisen einen geeigneten Abstand zueinander auf, so daß sie gut von dem Atzmedium zur Bildung der porösen Deckelelektrode 1502 unteratzt werden können.
Eine n-dotierte Schicht wird von dem Atzmedium weitgehend nicht angegriffen, und das Atzmedium durchdringt die sieb- bzw. netzartige Schicht der Deckelelektrode 1502 zur Bildung des spateren Hohlraums 201. Der Hohlraum 201 kann insbesondere durch eines der bereits im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Verfahren gebildet werden. Bevorzugt ist auch für die Bodenelektrode 1501 eine sieb- bzw. netzartige, vorzugsweise ebenfalls n-dotierte Schicht vorgesehen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein weitgehend homogenes elektrisches Feld beim elektrochemischen Atzvorgang .
Ein auf die Deckelelektrode 1502 des Absolutdrucksensors wirkender äußerer Druck biegt die Deckelelektrode 1502 zur Bodenelektrode 1501 hin, wodurch sich die Kapazität des durch die beiden Elektroden gebildeten Kondensators ändert. Die elektronisch auswertbare Kapazität ist ein Maß für den auf die Deckelelektrode wirkenden Absolutdruck.
Um ein Unteratzen der Epitaxieschicht 401 im Kontaktbereich mit der porösen Deckelelektrode 1502 zu verhindern, ist der Kontaktbereich um die poröse Deckelelektrode 1502 bevorzugt n-dotiert, wodurch die mit 1503 bezeichneten n-dotierten Bereiche entstehen.
Bei einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung wird nachfolgend auf der porösen Deckelelektrode bzw. Membran 1601 eine Verschlußschicht (nicht dargestellt) abgeschieden, z. B. eine Nitridschicht. Der bei der Abscheidung herrschende Druck definiert den Druck im Hohlraum bzw. in der Kaverne 201 (vgl. die vorstehenden Ausfuhrungen zu diesem Punkt) . Bei einer Druckanderung verändert sich der Abstand zwischen der Deckelelektrode und der Bodenelektrode und damit die Kapazität. Die Kapazitätsänderung wird durch die integrierten Schaltungen 601 und 603 ausgewertet.
Bei einer zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung wird die Membran 1601 durch einen Oxidationsschritt und/oder eine Verschlußschicht (nicht dargestellt), wie z. B. eine Oxidschicht, verschlossen. Auf der oxidierten Membran 1601 bzw. auf der Verschlußschicht wird eine weitere Schicht (nicht dargestellt) , wie insbesondere eine dotierte Poly-Siliziumschicht oder eine Metallschicht, abgeschieden, die (möglicherweise nach einer Strukturierung) die Funktion einer
Deckelelektrode hat. Ebenso kann die Deckelelektrode beispielsweise in Form eines dotierten Bereichs in der weiteren Schicht, wie insbesondere in einer undotierten Poly-Siliziumschicht, vorgesehen sein.
Sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Ausfuhrungsform können weitere Schichten abgeschieden und strukturiert werden, beispielsweise um eine Versteifung der Membran 1601, insbesondere im mittleren Membranbereich, zu erreichen.
Fig. 17 zeigt eine erste Variante einer Vorstufe 1700 eines Absolutdrucksensors 2000 (vgl. Fig. 20) mit Widerständen, wie insbesondere polykristallinen piezoresistiven Widerständen oder Metalldünnschichtwiderständen - im Querschnitt. Die durch Standardhalbleiterprozesse gebildete Vorstufe 1700 für die in Fig. 19 dargestellte weitere Vorstufe 1900, weist ein Siliziumsubstrat 101, eine auf dem Siliziumsubstrat 101 abgeschiedene Silizium- Epitaxieschicht 401 und eine auf der Oberseite der Silizium- Epitaxieschicht 401 aufgebrachte Maskenschicht 102 auf. Die Maskenschicht 102 ist mit einem nicht abgedeckten Bereich 103 versehen. Ferner ist in der Oberseite der Silizium-Epitaxieschicht 401 und zwischen dem Siliziumsubstrat bzw. Wafer 101 und der Epitaxieschicht 401 jeweils eine integrierte Schaltung 601 bzw. 603 gebildet worden.
Fig. 18 zeigt eine zweite Variante einer Vorstufe 1800 zur Bildung des Absolutdrucksensors 2000 (Fig. 20) im Querschnitt. Die alternative zweite Vorstufe 1800 unterscheidet sich von der in Fig. 17 dargestellten Vorstufe 1700 darin, daß anstelle eines Siliziumsubstrats 101 und einer auf dieser abgeschiedenen Silizium- Epitaxieschicht 401 lediglich ein Siliziumsubstrat bzw. Wafer 101 als Vorstufe zur Bildung des Absolutdrucksensors 2000 (vgl. Fig. 20) dient, der jedoch im Unterschied zu der in Fig. 20 dargestellten Ausfuhrungsform keine Silizium-Epitaxieschicht 401 aufweist.
Mit den vorstehend beschriebenen erfindungsgemaßen Verfahren wird m der Silizium-Epitaxieschicht 401 der Vorstufe 1700 bzw. in dem Siliziumsubstrat 101 der Vorstufe 1800 eine poröse Siliziummembran 104 und ein darunter liegender Hohlraum bzw. eine Kaverne 201 im Bereich 103 erzeugt, wie dies in Fig. 19 für die Vorstufe 1700 dargestellt ist.
Nach der Entfernung der Maskenschicht 102 wird die poröse Membran 104 durch die Abscheidung einer Verschlußschicht 2001, wie z. B. eine Nitrid- , eine Oxid-, eine Poly-Siliziumschicht oder eine monokristalline Siliziumschicht, oder durch Oxidation verschlossen. Der bei der Abscheidung der Verschlußschicht 2001 bzw. bei der Oxidation herrschende Druck definiert den im Hohlraum bzw. in der Kaverne 201 eingeschlossenen Druck (vgl. die vorstehenden
Ausfuhrungen zu diesem Punkt) . Auf der Verschlußschicht 2001 bzw. auf der oxidierten Membran (nicht dargestellt) werden Widerstände 2002, wie insbesondere polykristalline piezoresistive Widerstände oder Metalldunnschichtwiderstande, erzeugt. Die Erzeugung der Widerstände 2002 kann beispielsweise durch die Abscheidung von Polysilizium auf der Verschlußschicht 2001, eine nachfolgende Dotierung des abgeschiedenen Polysiliziums und ein anschließendes Strukturieren der abgeschiedenen Poly-Siliziumschicht erfolgen (nicht dargestellt) . Ferner können die Widerstände 2002 beispielsweise durch die Abscheidung einer Poly-Siliziumschicht und einem strukturierten Dotieren der Poly-Siliziumschicht erzeugt werden (nicht dargestellt) . Ebenso ist die Verwendung von Dehnungsmeßstreifen denkbar (nicht dargestellt) .
Eine Druckanderung fuhrt zu einer veränderten Durchbiegung in der durch die poröse Siliziumschicht 104 und die Verschlußschicht 2001 über dem Hohlraum bzw. der Kaverne 201 gebildeten Membran. Dies geht mit einer Widerstandsanderung der piezoresistiven Widerstände 2002 einher, die vorzugsweise von den integrierten Schaltungen 601 bzw. 603 oder durch eine separate Schaltung ausgewertet wird.
Aufgrund der größeren Langzeitstabilitat von monokristallinen piezoresistiven Widerstanden ggu. polykristallinen piezoresistiven Widerstanden, werden die Widerstände 2002 in einer Verschlußschicht 2001 erzeugt, die eine monokristallme Siliziumschicht ist.
Alternativ können die druckabhangigen piezoresistiven Widerstände 2002 bei dem in Fig. 20 dargestellten Absolutdrucksensor 2000 durch n-dotierte Widerstände in dem Bereich der Epitaxieschicht 401 gebildet sein, die die spatere poröse Siliziumschicht 104 bildet (nicht dargestellt) .
Für einen Differenzdrucksensor ist es wünschenswert, wenn der Druck von der Ruckseite der Membran des Differenzdrucksensors zugeführt werden kann. Um aus dem in Fig. 20 im Querschnitt dargestellten Absolutdrucksensor 2000 einen Differenzdrucksensor 2100 (vgl. Fig. 21) oder einen Differenzdrucksensor 2200 (vgl. Fig. 22) herzustellen, ist es notwendig eine Öffnung 2101 bzw. eine Öffnung 2201 von der Unterseite des Siliziu substrats 101 zum Hohlraum bzw. zur Kaverne 201 zu schaffen.
Erfindungsgemaß wird die Öffnung 2101 bzw. 2201 bevorzugt durch Trockenatzen, wie insbesondere durch Trenchatzen bzw. Plasmaatzen, erzeugt (vgl. die vorstehenden Ausfuhrungen zur Erzeugung von Offnungen durch Trockenatzen) . Da ein solcher Atzprozeß auf Oxidschichten stoppt, ist bei der in Fig. 21 dargestellten Ausfuhrungsform eines Differenzdrucksensors 2100 erfindungsgemaß vorgesehen, den Hohlraum bzw. die Kaverne 201 mit einer Oxidschicht zu versehen. Dies wird erreicht, wenn der Hohlraum bzw. die Kaverne 201 durch Oxidation der porösen Siliziumschicht 104 verschlossen wird. Bevorzugt wird auf der oxidierten porösen Siliziumschicht bzw. Membran 104 eine Siliziumschicht abgeschieden, auf oder in der die piezoresistiven Widerstände 2002, insbesondere durch geeignete
Dotierung der Siliziumschicht, erzeugt werden. Nachfolgend wird von der Ruckseite des Siliziumsubstrats bzw. Wafers 101 im Membranbereich eine Druckzufuhrung in Form der Öffnung 2101 hergestellt, vorzugsweise mittels eines Trenchatzprozesses . Ein solcher Ätzprozeß stoppt auf der vorzugsweise dünnen Oxidschicht, die den Hohlraum bzw. die Kaverne 201 von unten begrenzt. Durch einen nachfolgenden, geeigneten Trockenätzschritt oder durch einen naßchemischen Ätzschritt kann die Oxidschicht ggf. von der Rückseite des Substrats bzw. Wafers 101 entfernt werden. Bei diesem Schritt wird der Hohlraum bzw. die Kaverne 201 geöffnet.
Bevorzugt ist der Ätzschritt dergestalt, daß sämtliches Oxid aus dem Hohlraum bzw. aus der Kaverne 201 herausgeätzt und somit die oxidierte, poröse Siliziumschicht 104 entfernt wird. Hieran ist von Vorteil, daß die Membrandicke des Differenzdrucksensors 2100 dann nur noch durch die auf der oxidierten, porösen Siliziumschicht 104 abgeschiedene Verschlußschicht 2001 bestimmt wird. Die Schichtdicke der Verschlußschicht 2001 kann in vorteilhafter Weise sehr genau und reproduzierbar eingestellt werden, was die Herstellung von
Differenzdrucksensoren mit reproduzierbaren Eigenschaften deutlich erleichtert.
Fig. 22 zeigt eine zweite Variante eines Differenzdrucksensors, der auf der Basis des in Fig. 20 dargestellten Absolutdrucksensors 2000 hergestellt worden ist, im Querschnitt, wobei im Unterschied zu der in Fig. 20 dargestellten Vorstufe zwischen der Oberseite der Silizium-Epitaxieschicht 401 und der Verschlußschicht 2001 zusätzlich eine Oxidschicht 2202 vorgesehen ist. In analoger Weise wie bei Fig. 21 wird eine Öffnung 2201, vorzugsweise durch
Trenchatzen, erzeugt. Der Ätzprozeß stoppt dabei auf der Oxidschicht 2202 und die Druckzuführung zum Hohlraum bzw. zur Kaverne 201 wird geschaffen.
Für den Fall, daß die Verschlußschicht 2001 durch eine Oxidschicht gebildet ist, kann ggf. auf eine zusätzliche Oxidschicht 2202 verzichtet werden. Dies gilt insbesondere, wenn die Stabilität der Verschlußschicht 2001, die als Membran des Differenzdrucksensors dient, ausreichend ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements (100; ...; 2200), insbesondere ein mehrschichtiges Halbleiterbauelement, vorzugsweise ein mikromechanisches Bauelement, wie insbesondere ein Drucksensor, das ein Halbleitersubstrat (101) aufweist, wie insbesondere aus Silizium,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Schritt eine erste poröse Schicht (104; 1001; 1301) in dem Halbleiterbauelement gebildet wird; und
daß in einem zweiten Schritt ein Hohlraum bzw. eine Kaverne (201; 1101; 1201; 1401; 2101; 2201) unter oder aus der ersten porösen Schicht (104; 1001; 1301) in dem Halbleiterbauelement gebildet wird, wobei der Hohlraum bzw. die Kaverne mit einer externen Zugangsöffnung versehen sein kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt einen ersten Unterschritt aufweist, während dem unter der ersten porösen Schicht (104) eine zweite poröse Schicht (105) mit einer Porosität von mehr als ca. 70 % und weniger als 100 %, vorzugsweise ca. 85 bis 95 %, gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum bzw. die Kaverne (201) durch einen Temperschritt aus der zweiten porösen Schicht gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Unterschritt des zweiten Schritts eine Zugangsöffnung bzw. ein einseitig offener Hohlraum (1101; 1201; 1401) in Richtung auf die erste poröse Schicht (1001; 1301) und/oder auf eine zweite poröse Schicht gebildet wird, wobei die erste und/oder zweite poröse Schicht ganz oder teilweise bevorzugt über die Zugangsöffnung bzw. den einseitig offenen Hohlraum entfernt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt einen ersten Unterschritt aufweist, während dem unter der ersten porösen Schicht (104) ein zunächst flächenhafter Hohlraum gebildet wird, und sich der zunächst flächenhafte Hohlraum in die Tiefe ausdehnt und so aus dem zunächst flächenhaften Hohlraum der Hohlraum bzw. die Kaverne (201) entsteht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite poröse Schicht (104, 105) durch ein oder mehrere Ätzmedien gebildet wird bzw. gebildet werden, wobei das Ätzmedium und/oder die Ätzmedien vorzugsweise
Flußsäure, HF-Säure, aufweisen oder aus Flußsäure bestehen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzmedium bzw. die Ätzmedien mit einem oder mehreren
Zusätzen versehen ist bzw. sind, wie Zusätzen zur Verringerung der Blasenbildung, zur Verbesserung der Benetzung und/oder zur Verbesserung der Trocknung, wie insbesondere ein Alkohol, wie beispielsweise Äthanol, wobei die Volumenkonzentration des Zusatzes, wie insbesondere Äthanol, bei Äthanol vorzugsweise ca. 60 % bis ca. 100 % , beträgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite poröse Schicht (104, 105) unter Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen der Oberseite und der Unterseite des Halbleiterbauelements (100; ...; 2200) und der Einstellung eines elektrischen Stroms gebildet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensparameter zur Bildung der zweiten porösen Schicht (105) bzw. zur Bildung des zunächst flachenhaften Hohlraums derart gewählt werden, daß die
Ausdehnungsgeschwindigkeit der Poren bzw. Hohlräume in der zweiten porösen Schicht deutlich hoher ist als d e Ausdehnungsgeschwindigkeit der Poren bzw. Hohlräume zur Bildung der ersten porösen Schicht (104) .
10. Verfahren nach einem der Anspr che 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensparameter zur Bildung des zunächst flachenhaften Hohlraums derart gewählt werden, daß die Poren bzw. Hohlräume der zweiten porösen Schicht (105) einander in lateraler Richtung "überlappen" und so eine einzige zunächst flachenhafte Pore bzw. ein einziger zunächst flachenhafter Hohlraum gebildet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierung des zu atzenden Halbleitersubstrats (101) , wie insbesondere ein Siliziumsubstrat, die Stromdichte in dem Atzmedium bzw. in den Atzmedien, die Flußsaure-Konzentration in dem Atzmedium bzw. m den Atzmedien, ein oder mehrere
Zusätze zum Atzmedium bzw. zu den Atzmedien und die Temperatur Verfahrensparameter darstellen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß m der Kaverne bzw. im Hohlraum (201) eingeschlossener Wasserstoff im Rahmen eines Hochtemperaturschritts aus der Kaverne bzw. dem Hohlraum weitgehend ganz oder teilweise entfernt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten porösen Schicht (104) eine Epitaxieschicht (301; 401) , wie beispielsweise eine Siliziumschicht, abgeschieden wird, die vorzugsweise monokristallin ist.
14. Halbleiterbauelement (100; ...; 2200), insbesondere ein mehrschichtiges Halbleiterbauelement, vorzugsweise ein mikromechanisches Bauelement, wie insbesondere ein Drucksensor, mit einem Halbleitersubstrat (101) , wie insbesondere aus Silizium, und einem Hohlraum bzw. einer Kaverne (201; 1101; 1201; 1401; 2101; 2201), wobei der
Hohlraum bzw. die Kaverne mit einer externen Zugangsöffnung versehen sein kann, gekennzeichnet durch eine poröse Schicht (104; 1001; 1301) oberhalb des Hohlraums bzw. der Kaverne.
15. Halbleiterbauelement (100; ...; 2200), insbesondere ein mehrschichtiges Halbleiterbauelement, vorzugsweise ein mikromechanisches Bauelement, wie insbesondere ein Drucksensor, mit einem Halbleitersubstrat (101), wie insbesondere aus Silizium, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt worden ist.
EP01940181A 2000-07-05 2001-04-20 Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements sowie ein nach dem verfahren hergestelltes halbleiterbauelement Withdrawn EP1222143A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07107755.6A EP1810947B1 (de) 2000-07-05 2001-04-20 Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10032579 2000-07-05
DE10032579.3A DE10032579B4 (de) 2000-07-05 2000-07-05 Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement
PCT/DE2001/001516 WO2002002458A1 (de) 2000-07-05 2001-04-20 Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements sowie ein nach dem verfahren hergestelltes halbleiterbauelement

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07107755.6A Division EP1810947B1 (de) 2000-07-05 2001-04-20 Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1222143A1 true EP1222143A1 (de) 2002-07-17

Family

ID=7647815

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07107755.6A Expired - Lifetime EP1810947B1 (de) 2000-07-05 2001-04-20 Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement
EP01940181A Withdrawn EP1222143A1 (de) 2000-07-05 2001-04-20 Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements sowie ein nach dem verfahren hergestelltes halbleiterbauelement

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07107755.6A Expired - Lifetime EP1810947B1 (de) 2000-07-05 2001-04-20 Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement

Country Status (6)

Country Link
US (4) US7037438B2 (de)
EP (2) EP1810947B1 (de)
JP (1) JP5100949B2 (de)
KR (1) KR100859613B1 (de)
DE (1) DE10032579B4 (de)
WO (1) WO2002002458A1 (de)

Families Citing this family (84)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10032579B4 (de) * 2000-07-05 2020-07-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement
DE10054484A1 (de) * 2000-11-03 2002-05-08 Bosch Gmbh Robert Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren
FI112644B (fi) * 2000-11-10 2003-12-31 Vaisala Oyj Pintamikromekaaninen absoluuttipaineanturi ja menetelmä sen valmistamiseksi
DE10064494A1 (de) * 2000-12-22 2002-07-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement, wobei das Halbleiterbauelement insbesondere eine bewegliche Masse aufweist
DE10117486A1 (de) * 2001-04-07 2002-10-17 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstelung eines Halbleiterbauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement
DE10138759A1 (de) 2001-08-07 2003-03-06 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie Halbleiterbauelement, insbesondere Membransensor
DE10154867A1 (de) 2001-11-08 2003-05-28 Bosch Gmbh Robert Halbleiterbauelement, insbesondere mikromechanischer Drucksensor
FR2838423B1 (fr) * 2002-04-12 2005-06-24 Thales Sa Procede de fabrication d'une microstructure comportant une cavite sous vide et microstructure correspondante
DE10241066A1 (de) * 2002-09-05 2004-03-18 Robert Bosch Gmbh Halbleiterbauelement und Verfahren
DE10244786A1 (de) * 2002-09-26 2004-04-08 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement und Verfahren
DE10260859B4 (de) * 2002-12-23 2008-12-04 Robert Bosch Gmbh Strukturkörper mit einem porösen Bereich und dessen Verwendung sowie Verfahren zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit eines porösen Bereiches
EP1439383B1 (de) * 2003-01-20 2008-12-31 Biotechnologie Kempe GmbH Sondeneinrichtung zur Messung der Ethanolkonzentration in einer wässrigen Lösung
US6928879B2 (en) * 2003-02-26 2005-08-16 Robert Bosch Gmbh Episeal pressure sensor and method for making an episeal pressure sensor
DE10311795B4 (de) * 2003-03-18 2012-09-27 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Druckschalter sowie Verfahren zur Herstellung des Mikromechanischen Druckschalters
DE10333960A1 (de) * 2003-07-25 2005-02-10 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur kapazitiven Druckmessung sowie Vefahren zur Herstellung einer kapazitiven Druckmessvorrichtung
US7071017B2 (en) 2003-08-01 2006-07-04 Yamaha Corporation Micro structure with interlock configuration
DE10350036B4 (de) * 2003-10-27 2014-01-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Vereinzeln von Halbleiterchips und entsprechende Halbleiterchipanordnung
DE102004036035B4 (de) 2003-12-16 2015-10-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Membransensor
EP1544163B1 (de) * 2003-12-16 2021-02-24 Robert Bosch GmbH Verfahren zur Herstellung eines Membransensors und entsprechender Membransensor
US7569412B2 (en) 2003-12-16 2009-08-04 Robert Bosch Gmbh Method for manufacturing a diaphragm sensor
US7368313B2 (en) 2004-02-17 2008-05-06 Robert Bosch Gmbh Method of making a differential pressure sensor
DE102004011203B4 (de) * 2004-03-04 2010-09-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und entsprechende Halbleiterchipanordnung
US7531002B2 (en) * 2004-04-16 2009-05-12 Depuy Spine, Inc. Intervertebral disc with monitoring and adjusting capabilities
DE102004021041A1 (de) 2004-04-29 2005-11-24 Robert Bosch Gmbh Kombinierter Absolutdruck- und Relativdrucksensor
DE102004023063A1 (de) 2004-05-11 2005-12-01 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische piezoresistive Drucksensorenvorrichtung
JP2006050592A (ja) * 2004-07-06 2006-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電共振器及びその製造方法
DE102004043357B4 (de) 2004-09-08 2015-10-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensorelements
DE102004043356A1 (de) 2004-09-08 2006-03-09 Robert Bosch Gmbh Sensorelement mit getrenchter Kaverne
DE102004051468A1 (de) 2004-10-22 2006-04-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und entsprechende Halbleiterchipanordnung
DE102005029097A1 (de) 2005-06-23 2007-01-04 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Drucksensorelement und Verfahren zur Verwendung eines derartigen Drucksensorelementes
DE102005032635A1 (de) 2005-07-13 2007-01-25 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Vorrichtung mit zwei Sensorstrukturen, Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Vorrichtung
DE102005038752B4 (de) 2005-08-17 2018-04-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und entsprechende Halbleiterchipanordnung
DE102005042648B4 (de) * 2005-09-08 2007-06-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von kommunizierenden Hohlräumen
DE102005053861A1 (de) 2005-11-11 2007-05-16 Bosch Gmbh Robert Sensoranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung
US7691130B2 (en) * 2006-01-27 2010-04-06 Warsaw Orthopedic, Inc. Spinal implants including a sensor and methods of use
DE102006009076A1 (de) 2006-02-28 2007-08-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung des freien Falls
DE102006012857A1 (de) 2006-03-21 2007-09-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur und entsprechende Halbleiterstruktur
DE102006022377B4 (de) * 2006-05-12 2016-03-03 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Vorrichtung
US7998788B2 (en) * 2006-07-27 2011-08-16 International Business Machines Corporation Techniques for use of nanotechnology in photovoltaics
DE102007002273A1 (de) * 2007-01-16 2008-07-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und Sensorelement
DE102007003544A1 (de) * 2007-01-24 2008-07-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und Sensorelement
DE102007019639A1 (de) 2007-04-26 2008-10-30 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102007022852A1 (de) * 2007-05-15 2008-11-20 Robert Bosch Gmbh Differenzdruck-Sensoranordnung und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102007024199B4 (de) 2007-05-24 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh Herstellungsverfahren eines mikromechanischen Bauelements mit porösifizierter Membran
DE102007026445A1 (de) 2007-06-06 2008-12-11 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements
DE102007027708A1 (de) 2007-06-15 2008-12-18 Robert Bosch Gmbh Fluiddrucksensorvorrichtung und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102007053280A1 (de) 2007-11-08 2009-05-14 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement mit einem Membrangitter
DE102007061184A1 (de) 2007-12-17 2009-06-25 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Differenzdruckmesszelle
DE102008002668A1 (de) 2008-06-26 2009-12-31 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102008040521A1 (de) 2008-07-18 2010-01-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauelements, Verfahren zur Herstellung einer Bauelementanordnung, Bauelement und Bauelementanordnung
DE102008040564A1 (de) 2008-07-21 2010-01-28 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Sensorbauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensorbauelements
DE102008041942A1 (de) * 2008-09-10 2010-03-11 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung, Verfahren zum Betrieb einer Sensoranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung
DE102008043084A1 (de) 2008-10-22 2010-04-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Erzeugen von monokristallinen Piezowiderständen und Drucksensorelemente mit solchen Piezowiderständen
DE102008054428A1 (de) 2008-12-09 2010-06-10 Robert Bosch Gmbh Aufbau eines Drucksensors
DE102009000071A1 (de) 2009-01-08 2010-07-15 Robert Bosch Gmbh Kapazitiver Drucksensor
DE102009026676A1 (de) 2009-06-03 2010-12-09 Robert Bosch Gmbh Drucksensoranordnung und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102009045158A1 (de) 2009-09-30 2011-04-07 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung
US8120074B2 (en) 2009-10-29 2012-02-21 Infineon Technologies Austria Ag Bipolar semiconductor device and manufacturing method
JP5115618B2 (ja) * 2009-12-17 2013-01-09 株式会社デンソー 半導体装置
EP2523896B1 (de) * 2010-01-11 2014-06-11 ELMOS Semiconductor AG Mikroelektromechanisches halbleiterbauelement und verfahren zu seiner herstellung
US8889021B2 (en) * 2010-01-21 2014-11-18 Kla-Tencor Corporation Process condition sensing device and method for plasma chamber
DE102010002818B4 (de) 2010-03-12 2017-08-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelementes
DE102010041101B4 (de) 2010-09-21 2018-05-30 Robert Bosch Gmbh Bauelement mit einer Durchkontaktierung und ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit einer Durchkontaktierung
DE102010042399A1 (de) 2010-10-13 2012-04-19 Robert Bosch Gmbh Drucksensor
US9162876B2 (en) 2011-03-18 2015-10-20 Stmicroelectronics S.R.L. Process for manufacturing a membrane microelectromechanical device, and membrane microelectromechanical device
US8816503B2 (en) * 2011-08-29 2014-08-26 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device with buried electrode
US9212940B2 (en) * 2012-09-07 2015-12-15 Xiang Zheng Tu Vacuum cavity-insulated flow sensors
DE102013211970A1 (de) 2013-06-25 2015-01-22 Robert Bosch Gmbh Mikro-elektromechanischer Resonator und Verfahren zum Herstellen eines mikro-elektromechanischen Resonators
US9085120B2 (en) * 2013-08-26 2015-07-21 International Business Machines Corporation Solid state nanopore devices for nanopore applications to improve the nanopore sensitivity and methods of manufacture
US20150090030A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 Infineon Technologies Ag Transducer arrangement comprising a transducer die and method of covering a transducer die
DE102014214525B4 (de) 2014-07-24 2019-11-14 Robert Bosch Gmbh Mikro-elektromechanisches Bauteil und Herstellungsverfahren für mikro-elektromechanische Bauteile
EP3106426B1 (de) 2015-06-19 2019-11-06 Invensense, Inc. Drucksensor
CN106365109A (zh) * 2015-07-24 2017-02-01 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种mems器件及其制备方法、电子装置
DE102015224545A1 (de) * 2015-12-08 2017-06-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines mikromechanisches Bauelements
DE102016201144A1 (de) 2016-01-27 2017-07-27 Robert Bosch Gmbh Halbleitersensor für eine Gaskonzentration
CN109072451B (zh) 2016-03-18 2021-08-03 麻省理工学院 纳米多孔半导体材料及其制造
DE102017212866A1 (de) 2017-07-26 2019-01-31 Robert Bosch Gmbh Drucksensoranordnung, Messvorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE102017212838A1 (de) 2017-07-26 2019-01-31 Robert Bosch Gmbh Drucksensoranordnung, Messvorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
EP3776634A4 (de) 2018-04-05 2022-01-05 Massachusetts Institute of Technology Poröse und nanoporöse halbleitermaterialien und ihre herstellung
DE102018207689B4 (de) * 2018-05-17 2021-09-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen mindestens einer Membrananordnung, Membrananordnung für einen mikromechanischen Sensor und Bauteil
DE102020200335A1 (de) 2020-01-14 2021-07-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Herstellungsverfahren für zumindest ein mikromechanisches Bauteil und mikromechanisches Bauteil für eine Sensor- oder Mikrofonvorrichtung
JP7444628B2 (ja) * 2020-02-19 2024-03-06 アズビル株式会社 圧力センサ
DE102020211230A1 (de) 2020-09-08 2021-08-19 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Mikromechanisches Drucksensorelement und Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Drucksensorelements
DE102020211348A1 (de) 2020-09-10 2022-03-10 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Herstellen eines elektroakustischen Bauelements

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61170618A (ja) * 1985-01-24 1986-08-01 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 流速検出用半導体センサ
CN1027011C (zh) * 1990-07-12 1994-12-14 涂相征 一种硅梁压阻加速度传感器及其制造方法
US5139624A (en) * 1990-12-06 1992-08-18 Sri International Method for making porous semiconductor membranes
FR2670579A1 (fr) * 1990-12-14 1992-06-19 Schlumberger Ind Sa Capteur semi-conducteur de debit.
JPH0590113A (ja) * 1991-09-30 1993-04-09 Canon Inc Ｓｉ基体及びその加工方法
DE4202455C1 (de) * 1992-01-29 1993-08-19 Siemens Ag, 8000 Muenchen, De
US5298767A (en) * 1992-10-06 1994-03-29 Kulite Semiconductor Products, Inc. Porous silicon carbide (SiC) semiconductor device
JPH07115209A (ja) * 1993-10-18 1995-05-02 Omron Corp 半導体圧力センサ及びその製造方法並びに触覚センサ
KR970007108B1 (ko) * 1993-11-02 1997-05-02 손병기 2중 확산을 이용한 실리콘 미세구조의 스톱퍼 제조방법
KR0155141B1 (ko) * 1993-12-24 1998-10-15 손병기 다공질실리콘을 이용한 반도체 장치의 제조방법
US5464509A (en) * 1994-05-20 1995-11-07 Massachusetts Institute Of Technology P-N junction etch-stop technique for electrochemical etching of semiconductors
JP3399660B2 (ja) * 1994-10-06 2003-04-21 株式会社東海理化電機製作所 表面型の加速度センサの製造方法
JPH08236784A (ja) 1995-02-23 1996-09-13 Tokai Rika Co Ltd 加速度センサ及びその製造方法
US5604144A (en) * 1995-05-19 1997-02-18 Kulite Semiconductor Products, Inc. Method for fabricating active devices on a thin membrane structure using porous silicon or porous silicon carbide
CA2176052A1 (en) * 1995-06-07 1996-12-08 James D. Seefeldt Transducer having a resonating silicon beam and method for forming same
RU2099813C1 (ru) * 1995-12-05 1997-12-20 Научно-исследовательский институт измерительных систем Способ формирования мембран в монокристаллической кремниевой подложке
JP3542491B2 (ja) * 1997-03-17 2004-07-14 キヤノン株式会社 化合物半導体層を有する半導体基板とその作製方法及び該半導体基板に作製された電子デバイス
JP3697052B2 (ja) * 1997-03-26 2005-09-21 キヤノン株式会社 基板の製造方法及び半導体膜の製造方法
SG63832A1 (en) * 1997-03-26 1999-03-30 Canon Kk Substrate and production method thereof
GB9710062D0 (en) 1997-05-16 1997-07-09 British Tech Group Optical devices and methods of fabrication thereof
US6645833B2 (en) * 1997-06-30 2003-11-11 Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E. V. Method for producing layered structures on a substrate, substrate and semiconductor components produced according to said method
EP0895276A1 (de) * 1997-07-31 1999-02-03 STMicroelectronics S.r.l. Verfahren zum Herstellen integrierter Mikrostrukturen von Einkristall-Halbleitermaterialien
DE19752208A1 (de) 1997-11-25 1999-06-02 Bosch Gmbh Robert Thermischer Membransensor und Verfahren zu seiner Herstellung
JP4075021B2 (ja) * 1997-12-26 2008-04-16 ソニー株式会社 半導体基板の製造方法および薄膜半導体部材の製造方法
DE19803013B4 (de) * 1998-01-27 2005-02-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ablösen einer Epitaxieschicht oder eines Schichtsystems und nachfolgendem Aufbringen auf einen alternativen Träger
NL1010234C1 (nl) * 1998-03-02 1999-09-03 Stichting Tech Wetenschapp Werkwijze voor het elektrochemisch etsen van een p-type halfgeleidermateriaal, alsmede substraat van althans gedeeltelijk poreus halfgeleidermateriaal.
CN1118103C (zh) * 1998-10-21 2003-08-13 李韫言 微细加工热辐射红外传感器
DE19940512A1 (de) * 1999-08-26 2001-03-22 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Verkappung eines Bauelementes mit einer Kavernenstruktur und Verfahren zur Herstellung der Kavernenstruktur
DE10032579B4 (de) * 2000-07-05 2020-07-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement
DE10046622B4 (de) * 2000-09-20 2010-05-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Membransensoreinheit sowie Membransensoreinheit
DE10058009A1 (de) * 2000-11-23 2002-06-06 Bosch Gmbh Robert Strömungssensor
DE10064494A1 (de) * 2000-12-22 2002-07-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement, wobei das Halbleiterbauelement insbesondere eine bewegliche Masse aufweist
GR1004040B (el) * 2001-07-31 2002-10-31 Μεθοδος για την κατασκευη αιωρουμενων μεμβρανων πορωδους πυριτιου και εφαρμογης της σε αισθητηρες αεριων
DE10160830A1 (de) * 2001-12-11 2003-06-26 Infineon Technologies Ag Mikromechanische Sensoren und Verfahren zur Herstellung derselben
US7091057B2 (en) * 2003-12-19 2006-08-15 Agency For Science, Technology And Research Method of making a single-crystal-silicon 3D micromirror
JP4951632B2 (ja) * 2006-03-14 2012-06-13 インスティチュート フュア ミクロエレクトロニク シュトゥットガルト 集積回路を製造する方法
DE102006024668A1 (de) * 2006-05-26 2007-11-29 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102007019639A1 (de) * 2007-04-26 2008-10-30 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0202458A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20020170875A1 (en) 2002-11-21
KR20020060170A (ko) 2002-07-16
US7479232B2 (en) 2009-01-20
US8123963B2 (en) 2012-02-28
US7037438B2 (en) 2006-05-02
US20060014392A1 (en) 2006-01-19
DE10032579A1 (de) 2002-01-24
EP1810947A2 (de) 2007-07-25
EP1810947B1 (de) 2016-06-22
WO2002002458A1 (de) 2002-01-10
KR100859613B1 (ko) 2008-09-23
US20080286970A1 (en) 2008-11-20
USRE44995E1 (en) 2014-07-08
JP2004502555A (ja) 2004-01-29
EP1810947A3 (de) 2014-04-02
JP5100949B2 (ja) 2012-12-19
DE10032579B4 (de) 2020-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1810947B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement
EP1345842B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement, wobei das Halbleiterbauelement insbesondere eine bewegliche Masse aufweist
DE10063991B4 (de) Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Bauelementen
DE102004036035B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Membransensor
EP1379463B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement
EP1167934A1 (de) Mikromechanisches Bauelement, insbesondere Sensorelement, mit einer stabilisierten Membran und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauelementes
DE10332725A1 (de) Verfahren zur selbstjustierenden Verkleinerung von Strukturen
EP2125607B1 (de) Sensorelement zur Relativdruckmessung und Herstellungsverfahren
DE10161202C1 (de) Verfahren zur Reduktion der Dicke eines Silizium-Substrates
EP1347937A2 (de) Mikromechanisches bauelement und entsprechendes herstellungsverfahren
EP1396469A2 (de) Halbleiterbauelement mit Bereichen unterschiedlicher Porenstruktur und Herstellungsverfahren
EP1716070B1 (de) Mikromechanischer sensor
DE102004024285B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauelements
DE102007002273A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und Sensorelement
DE102020211554B3 (de) Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil
EP1546027A2 (de) Verfahren und mikromechanisches bauelement
WO2007071500A1 (de) Verfahren zum herstellen einer membran auf einem halbleitersubstrat und mikromechanisches bauelement mit einer solchen membran
DE102005009422B4 (de) Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102008040564A1 (de) Mikromechanisches Sensorbauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensorbauelements

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

17P Request for examination filed

Effective date: 20020710

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: ARTMANN, HANS

Inventor name: WEBER, HERIBERT

Inventor name: BENZEL, HUBERT

Inventor name: SCHAEFER, FRANK

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE ES FR GB IT SE

17Q First examination report despatched

Effective date: 20100127

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20140909