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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
beweglichen Abschnitts einer Halbleitervorrichtung.
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Eine
Halbleitervorrichtung, die einen beweglichen Abschnitt aufweist,
sieht zum Beispiel einen Sensor für eine physikalische Größe vor.
In dem Sensor ist der bewegliche Abschnitt auf einem Halbleitersubstrat
ausgebildet. Der bewegliche Abschnitt ist in Übereinstimmung mit einer physikalischen
Größe, wie
zum Beispiel einer Beschleunigung, beweglich, die auf den Sensor
ausgeübt
wird. Der Sensor beinhaltet weiterhin einen festen Abschnitt. Der
feste Abschnitt und der bewegliche Abschnitt bilden einen Kondensator
aus, der eine elektrostatische Kapazität aufweist, welche in Übereinstimmung
mit der Verschiebung des beweglichen Abschnitts derart änderbar
ist, dass die physikalische Größe erfaßt wird,
die auf den Sensor ausgeübt
wird.
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Ein
Verfahren zum Ausbilden eines beweglichen Abschnitts ist in den
US-Patenten Nr. 6 399 516 und Nr. 6 365 056 offenbart. In diesem
Verfahren ist der bewegliche Abschnitt unter Verwendung eines Kerbeffektes
ausgebildet. Genauer gesagt wird eine Halbleiterschicht auf einer
Isolationsschicht in einem Substrat in einem reaktiven Ionenätzverfahren
derart überätzt, dass
die Halbleiterschicht von der Isolationsschicht getrennt wird. Daher
wird der beweglich Abschnitt ausgebildet. In diesem Fall werden
ein Grabenausbildungsverfahren zum Ausbilden eines Grabens auf der
Halbleiterschicht und ein Trennverfahren zum Trennen der Halbleiterschicht
von der Isolationsschicht aufeinanderfolgend unter der gleichen Ätzbedingung
durchgeführt.
Deshalb ist ein Steuern (das heißt eine Ätzbedingung) zum Steuern des Trennverfahrens
lediglich durch ein Steuern einer Ätzzeit vorgesehen. Daher wird
eine Form einer Kerbe, das heißt
eine Form des beweglichen Abschnitts, nicht genau gesteuert. Genauer
gesagt wird ein Spalt zwischen dem beweglichen Abschnitt und der
Isolationsschicht nicht gesteuert.
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Daher
weist der Sensor unterschiedliche bewegliche Abschnitte auf, die
unterschiedliche Spalte aufweisen. Jedoch ist es bevorzugt, dass
der Spalt zwischen dem beweglichen Abschnitt und der Isolationsschicht
gleichmäßig ist,
um einheitliche Sensorcharakteristiken zu erzielen.
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Weiterhin
kann in dem Trennverfahren ein nadelähnlicher Vorsprung auf der
Innenwand des Grabens, das heißt
auf der Innenwand der Kerbe, ausgebildet werden, welche der Isolationsschicht
gegenüberliegt.
Der Vorsprung der Kerbe kann gebrochen werden, wenn ein starker
Stoß derart
auf den Vorsprung ausgeübt
wird, dass der Vorsprung die Isolationsschicht zerschmettert. Der
gebrochene Vorsprung kann einen Partikel in dem Plasma verursachen
und das Plasma kann ein Problem verursachen.
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Wenn
die Ätzbedingung
des Grabenätzverfahrens
weiterhin derart optimiert wird, dass der Graben zweckmäßig in einer
Tiefenrichtung geätzt
wird, wird eine Seitenwand des Grabens stark durch einen Schutzfilm
geschützt.
In diesem Fall wird in dem Trennverfahren zum Ätzen der Seitenwand des Grabens,
um den beweglichen Abschnitt auszubilden, die Ätzgeschwindigkeit der Seitenwand
des Grabens in der horizontalen Richtung kleiner, und wird daher die Ätzzeit zum
Trennen der Halbleiterschicht von der Isolationsschicht, das heißt die Verfahrenszeit,
länger.
Daher werden die Herstellungskosten größer.
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Im
Hinblick auf das zuvor beschriebene Problem ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ausbilden eines beweglichen
Abschnitts einer Halbleitervorrichtung zu schaffen, die einen einheitlichen
beweglichen Abschnitt aufweist. Es ist eine weitere Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ausbilden eines beweglichen
Abschnitts einer Halbleitervorrichtung ohne irgendeinen nadelähnlichen
Vorsprung zu schaffen, wobei das Verfahren eine kurze Verfahrenszeit
zum Ausbilden des beweglichen Abschnitts aufweist.
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Diese
Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1, 16 und 42 angegebenen
Maßnahmen
gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche.
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Ein
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, die einen
beweglichen Abschnitt aufweist, weist die folgenden Schritte auf:
derartiges Ausbilden eines Grabens auf einer Halbleiterschicht, dass
der Graben eine Isolationsschicht erreicht, die unter der Halbleiterschicht
angeordnet ist; und derartiges Ausbilden eines beweglichen Abschnitts
durch Ätzen
einer Seitenwand des Grabens, die sich in der Nähe des Bodens des Grabens befindet,
in eine Richtung parallel zu der Isolationsschicht, dass die Halbleiterschicht
von der Isolationsschicht getrennt wird. Die Schritte des Ausbildens
des Grabens und des Ausbildens des beweglichen Abschnitts werden durch
ein reaktives Ionenätzverfahren
durchgeführt. Es
wird verhindert, dass die Isolationsschicht, die auf dem Boden des
Grabens angeordnet ist, in dem Schritt eines Ausbildens des Grabens
positiv geladen wird. Die Isolationsschicht, die auf dem Boden des Grabens
angeordnet ist, wird in dem Schritt eines Ausbildens des beweglichen
Abschnitts positiv geladen.
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Unter
Verwendung des vorhergehenden Verfahrens kann der gesamte Graben
die Isolationsschicht erreichen, ohne die Kerbe auszubilden. Daher
kann der Graben, der eine unterschiedliche Grabenbreite und eine
unterschiedliche Ätzgeschwindigkeit
aufweist, eine vorbestimmte Form ohne ein Ausbilden der Kerbe aufweisen.
Daher ist der Beginn eines Ausbildens der Kerbe auf der Innenwand
jedes Grabens derart abgeglichen, dass der Spalt zwischen dem Boden
des beweglichen Abschnitts und der Isolationsschicht abgeglichen
werden kann. Daher ist auch dann, wenn die Breite des Grabens unterschiedlich
ist, jeder Spalt zwischen dem Boden des beweglichen Abschnitts und
der Isolationsschicht abgeglichen. Demgemäß schafft das Verfahren die
Halbleitervorrichtung, die einen einheitlichen beweglichen Abschnitt
aufweist. Genauer gesagt weist der einheitliche bewegliche Abschnitt
einen abgeglichenen Spalt zwischen dem beweglichen Abschnitt und
der Isolationsschicht auf.
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Weiterhin
ist in dem vorhergehenden Verfahren der Schutzeffekt in dem Trennverfahren
verhältnismäßig schwach,
so dass die Ätzgeschwindigkeit der
Seitenwand des Grabens in der horizontalen Richtung in dem Trennverfahren
größer als
die in dem Grabenausbildungsverfahren ist. Daher wird die Verfahrenszeit
des Trennverfahrens kürzer.
Weiterhin wird der Schutzfilm, der in dem Trennverfahren ausgebildet
wird, durch das Ätzen
der horizontalen Richtung in dem Trennverfahren einfach entfernt.
Daher bleibt der Schutzfilm auf der Innenwand des Grabens nicht
teilweise zurück,
so dass kein nadelähnlicher
Vorsprung auf der Innenwand der Kerbe ausgebildet wird. Demgemäß beinhaltet
die Halbleitervorrichtung, die durch das vorhergehende Verfahren ausgebildet
wird, einen beweglichen Abschnitt ohne einen nadelähnlichen
Vorsprung. Weiterhin wird die Verfahrenszeit des Verfahrens zum
Ausbilden des beweglichen Abschnitts kürzer.
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Vorzugsweise
wird der Schritt des Ausbildens des Grabens durch eine erste Ätzbedingung vorgesehen
und wird der Schritt des Ausbilden des beweglichen Grabens durch
eine zweite Ätzbedingung
vorgesehen. Die erste Ätzbedingung
beinhaltet ein elektrisches Vorfeld, das eine pulsartige Oszillation
mit einer ersten Frequenz in einem Bereich aufweist, in welchem
ein positives Ion in dem Plasma im Stande ist, dem elektrischen
Vorfeld zu folgen. Die zweite Ätzbedingung
beinhaltet ein anderes elektrisches Vorfeld, das eine kontinuierliche
Oszillation mit einer zweiten Frequenz in einem Bereich aufweist,
in welchem ein positives Ion in dem Plasma nicht im Stande ist,
dem elektrischen Vorfeld zu folgen.
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Vorzugsweise
weist der Schutzfilm, der in dem Abscheidungsschritt in dem Schritt
des Ausbildens des beweglichen Abschnitts ausgebildet wird, einen
Schutzeffekt auf, welcher vergleichsweise schwächer als der in dem Schritt
des Ausbildens des Grabens ist.
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Weiterhin
weist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung die
folgenden Schritte auf: Vorbereiten eines Halbleitersubstrats, das
eine Isolationsschicht und eine Halbleiterschicht aufweist, wobei
die Isolationsschicht innerhalb des Substrats angeordnet ist und
die Halbleiterschicht auf einer Oberfläche des Substrats angeordnet
ist; Ausbilden einer Maske, die ein vorbestimmtes Muster aufweist,
auf der Halbleiterschicht; Ausbilden eines Grabens auf der Halbleiterschicht
durch Ätzen
der Halbleiterschicht durch die Maske, wobei der Graben von der Oberfläche der
Halbleiterschicht angeordnet ist und die Isolationsschicht erreicht;
und derartiges Ausbilden eines beweglichen Abschnitts durch Ätzen einer Seitenwand
des Grabens, der in der Nähe
des Bodens des Grabens angeordnet ist, in eine Richtung parallel
zu der Isolationsschicht, dass die Halbleiterschicht von der Isolationsschicht
getrennt wird. Der Schritt des Ausbildens des Grabens weist eine
erste Ätzbedingung
auf und der Schritt des Ausbildens des beweglichen Abschnitts weist
eine zweite Ätzbedingung
auf. Die erste Ätzbedingung
in dem Schritt des Ausbildens des Grabens ist derart vorgesehen,
dass eine Seitenwand des Grabens, die in der Nähe des Bodens vorgesehen ist,
in einem Fall nicht geätzt wird,
in dem das Ätzen
fortgesetzt wird, nachdem der Boden des Grabens die Isolationsschicht
erreicht. Die zweite Ätzbedingung
in dem Schritt des Ausbildens des beweglichen Abschnitts ist derart
vorgesehen, dass die Seitenwand des Grabens, die in der Nähe des Bodens
angeordnet ist, in einem Fall geätzt wird,
in dem das Ätzen
fortgesetzt wird, nachdem der Boden des Grabens die Isolationsschicht
erreicht.
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Unter
Verwendung des vorhergehenden Verfahrens kann der gesamte Graben
die Isolationsschicht ohne Ausbilden der Kerbe erreichen. Daher kann
der Graben, der eine unterschiedliche Grabenbreite und eine unterschiedliche Ätzgeschwindigkeit aufweist,
eine vorbestimmte Form ohne ein Ausbilden der Kerbe aufweisen. Daher
wird der Beginn eines Ausbildens der Kerbe auf der Innenwand jedes Grabens
derart abgeglichen, dass der Spalt zwischen dem Boden des beweglichen
Abschnitts und der Isolationsschicht abgeglichen werden kann. Daher
wird auch dann, wenn die Breite des Grabens unterschiedlich ist,
jeder Spalt zwischen dem Boden des beweglichen Abschnitts und der
Isolationsschicht abgeglichen. Demgemäß schafft das Verfahren die
Halbleitervorrichtung, die einen einheitlichen beweglichen Abschnitt
aufweist. Genauer gesagt weist der einheitliche bewegliche Abschnitt
einen abgeglichenen Spalt zwischen dem beweglichen Abschnitt und
der Isolationsschicht auf.
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Weiterhin
weist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung die
folgenden Schritte auf: Vorbereiten eines Halbleitersubstrats, das
eine Isolationsschicht und eine Halbleiterschicht aufweist, wobei
die Isolationsschicht innerhalb des Substrats angeordnet ist und
die Halbleiterschicht auf einer Oberfläche des Substrats angeordnet
ist; Ausbilden einer Maske, die ein vorbestimmtes Muster aufweist,
auf der Halbleiterschicht, Ausbilden eines Grabens auf der Halbleiterschicht
durch Ätzen
der Halbleiterschicht durch die Maske, wobei der Graben von der Oberfläche der
Halbleiterschicht angeordnet wird und die Isolationsschicht erreicht;
und derartiges Ausbilden eines beweglichen Abschnitts durch Ätzen einer
Seitenwand des Grabens, die in der Nähe des Bodens des Grabens angeordnet
ist, in eine Richtung, die parallel zu der Isolationsschicht ist,
dass die Halbleiterschicht von der Isolationsschicht getrennt wird.
Die Schritte des Ausbildens des Grabens und des beweglichen Abschnitts
werden durch ein reaktives Ionenätzverfahren
derart durchgeführt,
dass das Substrat in einer Vakuumkammer eingesetzt wird und ein
reaktives Gas in die Kammer eingebracht wird, um ein Plasmazustand
zu werden. Das reaktive Ionenätzverfahren
wird auf eine derartige Weise durchgeführt, dass ein Ätzschritt
und ein Abscheidungsschritt abwechselnd und wiederholt durchgeführt oder
gleichzeitig durchgeführt
werden. Der Ätzschritt ist
derart, dass ein Ätzgas
in dem Plasmazustand die Halbleiterschicht ätzt. Der Abscheidungsschritt
ist derart, dass ein Abscheidungsgas in dem Plasmazustand einen
Schutzfilm auf der Innenwand des Grabens abscheidet. Jeder Schritt
des Ausbildens des Grabens und des Ausbildens des beweglichen Abschnitts
weist eine unterschiedliche Ätzbedingung auf,
so dass ein Schutzeffekt des Schutzfilms in dem Schritt des Ausbildens
des beweglichen Abschnitts vergleichsweise schwächer als der in dem Schritt
des Ausbildens des Grabens ist.
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In
dem vorhergehenden Verfahren ist der Schutzeffekt in dem Abscheidungsverfahren
vergleichsweise schwach, so dass die Ätzgeschwindigkeit der Seitenwand
des Grabens in der horizontalen Richtung in dem Trennverfahren größer als
die in dem Grabenausbildungsverfahren ist. Deshalb wird die Verfahrenszeit
des Trennverfahrens kürzer.
Weiterhin wird der Schutzfilm, der in dem Trennverfahren ausgebildet
wird, durch das Ätzen
der horizontalen Richtung in dem Trennverfahren einfach entfernt.
Daher bleibt der Schutzfilm auf der Innenwand des Grabens nicht
teilweise zurück,
so dass kein nadelähnlicher
Vorsprung auf der Innenwand der Kerbe ausgebildet wird. Demgemäß weist
die Halbleitervorrichtung, die durch das vorhergehende Verfahren
ausgebildet wird, einen beweglichen Abschnitt ohne irgendeinen nadelähnlichen
Vorsprung auf. Weiterhin wird die Verfahrenszeit des Verfahrens
zum Ausbilden des beweglichen Abschnitts kürzer.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine Draufsicht eine Halbleiterbeschleunigungssensors
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine entlang Linien IIA,
IIB und IIC in 1 genommene
synthetisierte Querschnittsansicht des Sensors gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine eine reaktive Ionenätzausstattung
zeigende schematische Ansicht gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4A bis 4E Querschnittsansichten, die ein Verfahren
zum Herstellen des Sensors gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
erläutern
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine schematische Ansicht
einer reaktiven Ionenätzausstattung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6A und 6B Querschnittsansichten, die ein Verfahren
zum Herstellen eines Sensors gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutern;
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7A bis 7C Querschnittsansichten, die ein Verfahren
zum Herstellen eines Sensors für
einen Vergleich mir dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung erläutern;
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8 eine Querschnittsansicht
eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9 eine schematische perspektivische Ansicht
des Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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10A eine entlang einer Linie
XA-XA in 9 genommene
Querschnittsansicht des Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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10B eine entlang einer Linie
XB-XB in 9 genommene
Querschnittsansicht des Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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11A bis 11E Querschnittsansichten, die ein Verfahren
zum Herstellen des Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutern;
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12 eine schematische Querschnittsansicht
eines Grabens eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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13A bis 13D Querschnittsansichten der Gräben, die
unterschiedliche Seitenverhältnisse
aufweisen, gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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14 einen Graph einer Beziehung
zwischen einem Seitenverhältnis
und einer Kerbrate gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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15A eine perspektivische
Ansicht eines Sensors gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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15B eine entlang einer Linie
XVB-XVB in 15A genommene
Querschnittsansicht des Sensors gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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16 eine Querschnittsansicht
eines Sensors für
einen Vergleich mit dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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17A bis 17E Querschnittsansichten, die ein Verfahren
zum Her stellen des Sensors für
einen Vergleich mit dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung erläutern;
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18A und 18B Querschnittsansichten, die das Verfahren
zum Herstellen des Sensors für
einen Vergleich mit dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung erläutern;
und
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19A bis 19C Querschnittsansichten eines Ausbildens
eines nadelähnlichen
Vorsprungs gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Nachstehend
erfolgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Erfinder haben einleitend ein Verfahren zum Ausbilden eines beweglichen
Abschnitts unter Verwendung eines Kerbeffekts untersucht.
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Wie
es in den 7A bis 7C gezeigt ist, wird ein
Halbleitersubstrat 10, das Halbleiterschichten 11, 12 und
eine Isolationsschicht 13 aufweist, unter Verwendung des
Kerbeffekts ausgebildet. Die Isolationsschicht 13 ist innerhalb
des Substrats 10 angeordnet und die Halbleiterschichten 11, 12 sind
auf der Oberfläche
des Substrats 10 angeordnet. Das Substrat 10 ist
ein SOI-(Silizium-auf-Isolator)-Substrat, welches eine erste Siliziumschicht 11 als
eine erste Halbleiterschicht, eine eingebettete Oxidschicht 13 als
eine Isolationsschicht und die zweite Siliziumschicht 12 als
die zweite Halbleiterschicht aufweist. Die zweite Siliziumschicht 12 ist
eine SOI-Schicht.
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Als
erstes wird eine Maske 100 auf der Oberfläche der
zweiten Siliziumschicht 12 ausgebildet. Die Maske 100 weist
ein vorbestimmtes Muster auf, welches einem beweglichen Abschnitt 20 entspricht. Dieses
Verfahren ist ein Maskenausbildungsverfahren. Danach wird die zweite
Siliziumschicht 12 von der Oberfläche der zweiten Siliziumschicht 12 derart geätzt, dass
ein Graben in der zweiten Siliziumschicht 12 ausgebildet
wird. Der Graben 14 erreicht die eingebettete Oxidschicht 13.
Dieses Verfahren ist ein Grabenausbildungsverfahren. Aufeinanderfolgend
wird eine Seitenwand des Grabens 14 in einer horizontalen
Richtung geätzt,
welche parallel zu der einge betteten Oxidschicht 13 ist.
Genauer gesagt wird ein Teil der zweiten Siliziumschicht 12,
welcher auf dem Boden des Grabens 14 angeordnet ist und in
der horizontalen Richtung angeordnet ist, geätzt. Daher wird die zweite
Siliziumschicht 12 von der eingebetteten Oxidschicht 13 derart
entfernt, dass der bewegliche Abschnitt 12 ausgebildet
wird. Dieses Verfahren ist ein Trennverfahren. Dieses Herstellungsverfahren,
das das Grabenausbildungsverfahren und das Trennverfahren beinhaltet,
wird durch einen Kerbeffekt vorgesehen, wenn die zweite Siliziumschicht 12 geätzt wird,
um den Graben 14 unter Verwendung eines reaktiven Ionenätzverfahrens auszubilden.
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Der
Kerbeffekt ist derart, dass die Seitenwand des Grabens 14,
der sich in der Nähe
der eingebetteten Oxidschicht 13 befindet und in der Nähe des Bodens
des Grabens 14 angeordnet ist, lokal in der horizontalen
Richtung in einem Fall geätzt
wird, in dem das Grabenausbildungsverfahren fortgesetzt wird, nachdem
der Boden des Grabens 14 die eingebettete Oxidschicht 13 erreicht,
das heißt
in einem Fall, in dem das Substrat 12 überätzt wird. In dem vorhergehenden
Verfahren wird das Trennverfahren durch dieses Überätzverfahren, das heißt den Kerbeffekt,
vorgesehen. Genauer gesagt wird eine Kerbe 110 durch den
Kerbeffekt ausgebildet. Die Kerbe 110 ist eine lokale Konkavität auf der
Seitenwand des Grabens 14 und die Kerbe 110 wird
mit dem Verstreichen der Zeit des Überätzverfahrens größer.
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Deshalb
wird, wenn benachbarte zwei Gräben 14 auf
dem Substrat derart überätzt werden, dass
die Kerben 110 auf jeder Seitenwand der Gräben 14 ausgebildet
werden, die zweite Siliziumschicht 12, die zwischen den
benachbarten Gräben 14 angeordnet
ist, teilweise entfernt. Das heißt, zwei Kerben 110 auf
beiden Seiten werden verbunden. Genauer gesagt wird der Bodenabschnitt
der zweiten Siliziumschicht 12 derart geätzt, dass
die verbleibende zweite Siliziumschicht, welche ein oberer Abschnitt
ist, von der eingebetteten Oxidschicht 13 getrennt wird.
Daher ist der bewegliche Abschnitt 20 fertiggestellt.
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In
dem Sensor für
eine physikalische Größe weist
der bewegliche Abschnitt 20 einen Träger, einen Gewichtsabschnitt,
eine bewegliche Elektrode und dergleichen auf, welche vorbestimmte
unterschiedliche Formen aufweisen. Deshalb weist die Maske 100 ein
entsprechendes Maskenmuster auf, welches dem beweglichen Abschnitt
entspricht, so dass die Maske 100 einen breiten Graben 14 und
einen schmalen Graben 14 aufweist, welche auf verschiedene
Weisen angeordnet sind. Der breite Graben 14 weist eine
breite Öffnung
auf und der schmale Graben 14 weist eine schmale Öffnung auf.
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Im
allgemeinen weist der schmale Graben 14 eine niedrige Ätzgeschwindigkeit
auf, die niedriger als die des breiten Grabens 14 ist.
Dies ist so, da während
des reaktiven Ionenätzverfahrens
ein Mikrobelastungseffekt wirkt. Deshalb erreicht in dem Grabenausbildungsverfahren
der breite Graben 14 die eingebettete Oxidschicht 13 zuerst.
Danach erreicht der schmale Graben 14 die eingebettete
Oxidschicht 13. Wenn der schmale Graben 14 die
eingebettete Oxidschicht 13 erreicht, beginnt sich zuerst
die Kerbe 110 auf der Seitenwand des breiten Grabens 14 auszubilden.
Genauer gesagt beginnt sich die Kerbe 110 auf der Seitenwand
des breiten Grabens 14 auszubilden, bevor der schmale Graben 14 die
eingebettete Oxidschicht 13 erreicht.
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Deshalb
wird ein Teil der zweiten Siliziumschicht 12, der von den
vergleichsweise breiten Gräben 14 beidseitig
umfaßt
wird, schnell von der eingebetteten Oxidschicht 13 getrennt
und wird ein anderer Teil der zweiten Siliziumschicht 13,
der von den vergleichsweise schmalen Gräben 14 beidseitig
umfaßt
wird, langsam von der eingebetteten Oxidschicht 13 getrennt.
Der Teil der zweiten Siliziumschicht 12, der von den vergleichsweise
breiten Gräben 14 beidseitig
umfaßt
wird, wird durch den Kerbeffekt derart stark überätzt, dass der bewegliche Abschnitt 20,
der dem Teil der zweiten Siliziumschicht 12 entspricht, die
von den breiten Gräben 14 beidseitig
umfaßt
wird, einen großen
Spalt G1 zwischen dem beweglichen Abschnitt 20 und der
eingebetteten Oxidschicht 13 aufweist. Andererseits weist
ein anderer beweglicher Abschnitt 20, der dem anderen der
zweiten Siliziumschicht 12 entspricht, der von den verhältnismäßig schmalen
Gräben 14 beidseitig
umfaßt
wird, einen kleinen Spalt G2 auf. Daher weisen die Spalte G1, G2
zwischen dem beweglichen Abschnitt 20 und der eingebetteten
Oxidschicht 13 unterschiedliche Abstände zwischen dem beweglichen
Abschnitt 20 und der eingebetteten Oxidschicht 13 auf.
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Um
den beweglichen Abschnitt 20 steuerbar auszubilden, wird
eine zusätzliche
Verfahrensbedingung zum Steuern des Kerbeffekts ausgenommen der Ätzzeit in
einem Verfahren zum Ausbilden des beweglichen Abschnitts 20 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Weiterhin sind das Grabenausbildungsverfahren
und das Trennverfahren offensichtlich geteilt, so dass jede Ätzbedingung
optimiert steuerbar ist. Ein detailliertes Verfahren zum Ausbilden
des beweglichen Abschnitts wird wie folgt beschrieben.
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Die 1 und 2 zeigen einen Halbleiterbeschleunigungssensor
S1 als eine Halbleitervorrichtung, die durch ein Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
hergestellt ist. 2 zeigt
eine Teilquerschnittsansicht, die durch drei Querschnittsansichten
synthetisiert ist, die drei Teile des Sensors S1 zeigen, die entlang
Linien IIA-IIA, IIB-IIB und IIC-IIC in 1 genommen sind. Obgleich die Halbleitervorrichtung
S1 der Beschleunigungssensor S1 ist, kann die Halbleitervorrichtung
S1 eine andere Vorrichtung sein, solange die Halbleitervorrichtung S1
den beweglichen Abschnitt 20 aufweist, welcher derart ausgebildet
ist, dass der Graben 14 auf der Halbleiterschicht 12 des
Substrats 10 ausgebildet ist, das die Isolationsschicht 13 aufweist,
die innerhalb von ihr ausgebildet ist, und die Halbleiterschicht 12 ist derart
von der Isolationsschicht 12 getrennt, dass der bewegliche
Abschnitt 20 ausgebildet ist.
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Der
Sensor S1 ist zum Beispiel ein Beschleunigungssensor oder ein Gyrosensor
zum Steuern eines Airbags, eines ABS bzw. Antiblockierbremssystems,
eines VSC- bzw. Fahrzeugstabilitätssteuersystems
oder dergleichen in einem Kraftfahrzeug. Der Sensor S1 weist ein
Halbleitersubstrat 10 auf, das Halbleiterschichten 11, 12 und
eine Isolationsschicht 13 aufweist. Die Isolationsschicht 13 ist
innerhalb des Substrats 10 angeordnet und die Halbleiterschichten 11, 12 sind
auf der Oberfläche
des Substrats 10 angeordnet. Das Substrat 10 ist
ein SOI- bzw. Silizium-auf-Isolator-Substrat, welches die erste
Siliziumschicht 11 als die erste Halbleiterschicht, eine
eingebettete Oxidschicht 13 als eine Isolationsschicht
und die zweite Siliziumschicht 12 als die zweite Halbleiterschicht
aufweist. Die zweite Siliziumschicht 12 ist eine SOI-Schicht.
Die eingebettete Oxidschicht 13 besteht aus einem Siliziumoxidfilm.
Das Substrat 10 weist eine rechteckige Form aus.
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Ein
Graben 14 ist in der zweiten Siliziumschicht 12 derart
ausgebildet, dass ein beweglicher Abschnitt 20 und feste
Abschnitte 30, 40 in der zweiten Siliziumschicht 12 ausgebildet
sind. Der bewegliche Abschnitt 20 und die festen Abschnitte 30, 40 weisen
eine Trägerkonstruktion
und eine Kammzahnform auf. Der bewegliche Abschnitt 20 beinhaltet
einen Gewichtsabschnitt 21 und einen Federabschnitt 22.
Der Gewichtsabschnitt 21 weist eine rechteckige Form auf
und der Federabschnitt 22 ist auf beiden Seiten des Gewichtsabschnitts 21 angeordnet.
Der bewegliche Abschnitt 20 wird von einem Paar von Ankern 23a, 23b durch
den Fehlerabschnitt 22 gehalten.
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Die
Anker 23a, 23b sind auf der eingebetteten Oxidschicht 13 befestigt,
die unter den Ankern 23a, 23b angeordnet ist,
wie es in 2 gezeigt
ist. Der bewegliche Abschnitt 20, das heißt der Gewichtsabschnitt 21 und
der Federabschnitt 22, der zwischen den Ankern 23a, 23b angeordnet
ist, ist von der eingebetteten Oxidschicht 13 getrennt.
In dem beweglichen Abschnitt 20 werden der Gewichtsabschnitt 21 und
der Federabschnitt 22 durch die Anker 23a, 23b auf
der eingebetteten Oxidschicht 13 aufgehängt.
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Der
Federabschnitt 22 weist ein Paar von Trägern auf, dessen beide Enden
miteinander verbunden sind, so dass die zwei Träger eine rechteckige Form ausbilden.
Der Federabschnitt 22 ist eine Richtung verschiebbar, die
senkrecht zu einer Längsrichtung
des Trägers
ist. Das heißt,
der Federabschnitt 22 ist in eine Richtung X in 1 beweglich. Deshalb wird,
wenn auf den Sensor S1 eine Beschleunigung in der Richtung X ausgeübt wird,
der Gewichtsabschnitt 21 in die Richtung X verschoben und
wird der Federabschnitt 22 ebenso in die Richtung X verschoben.
Wenn die Beschleunigung, die auf den Sensor S1 ausgeübt wird,
verschwindet, werden der Federabschnitt 22 und der Gewichtsabschnitt 21 zu
einer neutralen Position zurückgeführt. Daher
ist der bewegliche Abschnitt 20 in der Richtung X in Übereinstimmung
mit dem Ausüben
der Beschleunigung beweglich. In diesem Fall arbeiten die Anker 23a, 23b als
Haltepunkte, das heißt
feste Punkte, des beweglichen Abschnitts 20.
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Der
Gewichtsabschnitt 21 weist mehrere bewegliche Elektroden 24 auf.
Die Hälfte
der beweglichen Elektroden 24 steht von einer Seite des
Ge wichtsabschnitts 21 hervor und eine andere Hälfte der
beweglichen Elektroden 24 steht von der anderen Seite des
Gewichtsabschnitts 21 hervor. Die beweglichen Elektroden 24 stehen
integral von dem Gewichtsabschnitt 21 in eine Richtung
hervor, die senkrecht zu der Richtung X ist, welche parallel zu
der Verschiebungsrichtung des Federabschnitts 22 ist. Daher
sehen die beweglichen Elektroden 24, die von beiden Seiten
des Gewichtsabschnitts 21 gegenüberliegend hervorstehen eine
Kammzahnform vor. In diesem Ausführungsbeispiel
steht jede der drei beweglichen Elektroden 24 von einer
rechten oder linken Seite des Gewichtsabschnitts 21 hervor.
Jede bewegliche Elektrode 24 weist einen rechteckförmigen Querschnitt
auf und sieht einen Träger
vor. Die bewegliche Elektrode 24 ist von der eingebetteten Oxidschicht 13 entfernt
angeordnet. Zum Beispiel beträgt
ein Spalt, das heißt
ein Abstand zwischen der beweglichen Elektrode 24 und der
eingebetteten Oxidschicht 13 ungefähr wenige Mikrometer.
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Daher
ist die bewegliche Elektrode 24 integral mit dem Gewichtsabschnitt 21 und
dem Federabschnitt 22 ausgebildet, so dass die bewegliche Elektrode 24 ein
Teil des beweglichen Abschnitts 20 ist. Die bewegliche
Elektrode 24 ist zusammen mit dem Gewichtsabschnitt 21 in
die Verschiebungsrichtung des Federabschnitts 22 verschiebbar,
welche parallel zu der Richtung X ist.
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Jeder
feste Abschnitt 30, 40 ist auf jeder Seite eines
Paars von Seiten des Sensors S1 angeordnet. Hierbei sind die Anker 23a, 23b eines
anderen Paars auf Seiten des Sensors S1 angeordnet. Daher sind die
festen Abschnitte 30, 40 auf der eingebetteten
Oxidschicht 13 befestigt. Die festen Abschnitte 30, 40 sind
auf beiden Seiten des Gewichtsabschnitts 21 derart angeordnet,
dass die festen Abschnitte 30, 40 den Gewichtsabschnitt 21 beidseitig
umfassen. Der erste feste Abschnitt 30 ist auf der linken
Seite des Gewichtsabschnitts 21 angeordnet und der zweite
Gewichtsabschnitt 40 ist auf der rechten Seite des Gewichtsabschnitts 21 angeordnet.
Die ersten und zweiten festen Abschnitte 30, 40 sind
elektrisch voneinander isoliert. Jeder feste Abschnitt 30, 40 beinhaltet
einen Verdrahtungsabschnitt 31, 41 und eine feste
Elektrode 32 bzw. 42. Genauer gesagt beinhaltet
der erste feste Abschnitt 30 den ersten Verdrahtungsabschnitt 31 und
die erste feste Elektrode 32 und beinhaltet der zweite
feste Abschnitt 40 den zweiten Verdrah tungsabschnitt 41 und
die zweite feste Elektrode 42. Der Verdrahtungsabschnitt 31, 41 ist auf
der eingebetteten Oxidschicht 13 befestigt, die unter dem
Verdrahtungsabschnitt 31, 41 angeordnet ist, so
dass der Verdrahtungsabschnitt 31, 41 durch die
eingebettete Oxidschicht 13 auf der ersten Siliziumschicht 11 gehalten
wird.
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Die
feste Elektrode 32, 42 steht von dem Verdrahtungsabschnitt 31, 41 in
die Richtung hervor, die senkrecht zu der Richtung X ist, welche
parallel zu der Verschiebungsrichtung des Federabschnitts 22 ist,
so dass die feste Elektrode 32, 42 der beweglichen
Elektrode 24 gegenüberliegt.
Weiterhin steht die feste Elektrode 32, 42 von
der Seite des Verdrahtungsabschnitts 31, 41 zu
dem Gewichtsabschnitt 21 hervor, um eine Kammzahnform auszubilden.
Daher greift die feste Elektrode 32, 42 über einen
vorbestimmten Abstand in die bewegliche Elektrode 24 ein. In
diesem Ausführungsbeispiel
sind drei feste Elektroden 32, 42 integral ausgebildet,
um mit dem Verdrahtungsabschnitt 31, 41 verbunden
zu sein.
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Jede
feste Elektrode 32, 42 weist einen rechtecksförmigen Querschnitt
auf und sieht derart einen Träger
vor, dass die feste Elektrode 32, 42 auf dem Verdrahtungsabschnitt 31, 41 ausgelegt
ist. Daher ist die feste Elektrode 31, 41 von
der eingebetteten Oxidschicht 13 getrennt. Zum Beispiel
ist die feste Elektrode 31, 41 um wenige Mikrometer
von der eingebetteten Oxidschicht 13 beabstandet angeordnet.
Die Seite der festen Elektrode 32, 42 liegt der Seite
der entsprechenden beweglichen Elektrode 24 mit einem vorbestimmten
Abstand gegenüber,
welches ein Erfassungsabstand zwischen den festen und beweglichen
Elektroden 24, 32, 42 ist. Eine feste Elektrodenanschlussfläche 31a, 41a ist
auf jedem Verdrahtungsmuster 31, 41 des festen
Abschnitts 30, 40 ausgebildet. Die feste Elektrodenanschlussfläche 31a, 41a ist
durch ein Drahtkontaktierungsverfahren mit einer externen Schaltung
verbunden. Eine bewegliche Elektrodenanschlussfläche 20a ist auf einer Seite
der Anker 23b ausgebildet. Die bewegliche Elektrodenanschlussfläche 20a ist
durch das Drahtkontaktierungsverfahren mit der externen Schaltung verbunden.
Die festen und beweglichen Elektrodenanschlussflächen 20a, 31a, 41a bestehen
aus Aluminium oder dergleichen. Der Sensor S1 ist in ein Gehäuse (nicht
gezeigt) eingebaut. Genauer gesagt ist die rückseitige Oberfläche der
ersten Siliziumschicht 11, welche der einge betteten Oxidschicht 13 gegenüberliegt,
durch einen Klebstoff oder dergleichen an dem Gehäuse befestigt.
Das Gehäuse
beinhaltet die externe Schaltung derart, dass die externe Schaltung über einen
Golddraht oder einen Aluminiumdraht, die durch das Drahtkontaktierungsverfahren
ausgebildet sind, elektrisch mit den festen und beweglichen Elektrodenanschlussflächen 20a, 31a, 41a verbunden
ist.
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Hierbei
bilden die erste feste Elektrode 32 und die bewegliche
Elektrode 24 den ersten Kondensator aus, der die erste
Kapazität
CS1 aufweist, und bilden die zweite feste Elektrode 42 und
die bewegliche Elektrode 24 den zweiten Kondensator aus,
der die zweite Kapazität
CS2 aufweist. Wenn die Beschleunigung auf den Sensor S1 ausgeübt wird,
wird der bewegliche Abschnitt 20 integral mit dem Gewichtsabschnitt 21 auf
Grund der Federcharakteristik des Federabschnitts 22 in
die Richtung X verschoben. Hierbei arbeitet der Anker 23a, 23b als
ein Träger.
Dann wird der Abstand zwischen der ersten oder zweiten festen Elektrode 32, 42 und
der beweglichen Elektrode 24 in Übereinstimmung mit der Verschiebung
der beweglichen Elektrode 24 derart geändert, dass die ersten und
zweiten Kapazitäten
CS1, CS2 in Übereinstimmung
mit der Abstandsänderung
geändert
werden. Auf der Grundlage einer Differenz zwischen den ersten und
zweiten Kapazitäten
CS1, CS2 (das heißt
CS1 – CS2)
wird die Beschleunigung, die in die Richtung X auf den Sensor S1
ausgeübt
wird, erfaßt.
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Der
vorhergehende Beschleunigungssensor S1 wird wie folgt hergestellt.
Die 3 und 4 erläutern ein Verfahren zum Herstellen
des Sensors S1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die reaktive Ionenätzausstattung ist in 3 gezeigt. 4 erläutert
jede Verarbeitung des Verfahrens. 4 entspricht
nicht 2 und ist eine
schematische Querschnittsansicht, die den beweglichen Abschnitt 20 zeigt.
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Zuerst
wird das Substrat 10, das die ersten und zweiten Siliziumschichten 11 und 12 und
die eingebettete Oxidschicht 13 aufweist, vorbereitet,
wie es in 4A gezeigt
ist. Das Substrat wird in dem Grabenausbildungsverfahren und dem
Trennverfahren unter Verwendung der reaktiven Ionenätzausstattung verarbeitet,
die in 3 gezeigt ist.
Im Allgemeinen wird der Sensor S1 aus einem Halbleiterwafer ausgebildet.
Genauer gesagt wird der Sensor S1 als ein Chip erzielt, der aus
dem Wafer geschnitten wird, der mehrere Chips aufweist. In diesem
Ausführungsbeispiel
wird der Wafer in dem Maskenausbildungsverfahren, dem Grabenausbildungsverfahren
und dem Trennverfahren verarbeitet und wird dann der Wafer in mehrere
Chips geteilt. Daher wird der Sensor S1 ausgebildet.
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Die
reaktive Ionenätzausstattung
beinhaltet eine Vakuumkammer 200 mit einer Halterung 201. Der
Wafer, das heißt
das Substrat 10, wird in die Halterung 201 eingesetzt.
Dann wird ein reaktives Gas derart in die Kammer 200 eingebracht,
dass das reaktive Gas ein Plasmazustand wird. Ein Ätzgas als das
reaktive Gas, wie zum Beispiel ein SF6-Gas (das heißt ein Schwefelhexafluoridgas)
oder dergleichen, und ein Abscheidungsgas als das andere reaktive Gas,
wie zum Beispiel ein C4F8-Gas (das heißt ein Octafluoro-2-Buten-Gas) oder
dergleichen, werden abwechselnd in die Kammer 200 eingebracht.
Das reaktive Gas und dergleichen, das heißt die Gase, werden durch eine
Vakuumpumpe derart aus der Kammer 200 evakuiert, dass der
Druck in der Kammer 200, das heißt ein Kammerdruck, an einem
vorbestimmten konstanten Druck gehalten wird.
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Die
Ausstattung beinhaltet zwei Typen von HF- bzw. Hochfrequenz-Energieversorgungen 202, 203, 204.
Eine ist die HF-Energieversorgung 202 zum Erzeugen von
Plasma (das heißt
die Plasma erzeugende HF-Energieversorgung). Die andere ist die HF-Energieversorgung 203, 204 zum
Anlegen eines elektrischen Vorfelds (das heißt die HF-Energieversorgung
für ein
elektrisches Vorfeld). Die HF-Energieversorgung 202 erzeugt
derart ein Plasma in der Kammer 200, dass das reaktive
Gas, das in die Kammer 200 eingebracht wird, der Plasmazustand
wird. Die HF-Energieversorgungen 203, 204 legen
das elektrische Vorfeld derart an das Substrat 10 an, das in
die Kammer 200 eingebracht ist, dass ein reaktives Ion
in dem Plasma zu dem Substrat 10 hin beschleunigt wird.
Daher wird das Substrat 10 mit dem reaktiven Ion derart
bestrahlt, dass das Substrat durch das Ion geätzt wird.
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Daher
wird das Substrat 10 durch das reaktive Ionenätzverfahren
geätzt.
In dem reaktiven Ionenätzverfahren
werden abwechselnd ein Ätzschritt zum Ätzen des
Substrats 10 und ein Schutzfilmabscheidungsschritt (das
heißt
ein Abscheidungsschritt) zum Abscheiden eines Schutzfilms, das heißt eines
Passivierungsfilms, auf dem Substrat 10 durchgeführt. In
dem Ätzschritt ätzt das Ätzgas in
dem Plasmazustand die zweite Halbleiterschicht 12 als die
zweite Siliziumschicht. In dem Schutzfilmabscheidungsschritt wird
der Schutzfilm auf der Innenwand des Grabens 14 unter Verwendung
des Abscheidungsgases in dem Plasmazustand abgeschieden. Der Schutzfilm
schützt
die Innenwand des Grabens 14 davor, geätzt zu werden. Zum Beispiel ätzt das SF6-Gas
in dem Plasmazustand, das heißt
das SF6-Plasma, die zweite Halbleiterschicht 12 derart, dass
der Ätzschritt
durchgeführt
wird. Das C4F8-Gas in dem Plasmazustand, das heißt das C4F8-Plasma, scheidet
den Schutzfilm auf der Innenwand des Grabens 14 derart
ab, dass der Abscheidungsschritt durchgeführt wird. Daher wird der Schutzfilm
auf der Innenwand des Grabens 14 abgeschieden und wird dann
der Boden des Grabens 14 in der Tiefenrichtung geätzt. Diese
Schritte werden während
des reaktiven Ionenätzverfahrens
wiederholt.
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Hierbei
wird in dem Verfahren zum Ausbilden des beweglichen Abschnitts 20,
das in den 7A bis 7C gezeigt ist, auch dann,
wenn der Boden von einigen Gräben
die eingebettete Oxidschicht 13 erreicht, fortgesetzt,
dass das Ionenätzverfahren durchgeführt wird.
In diesem Fall wird die Oberfläche der
eingebetteten Oxidschicht 13 positiv geladen. Daher stoßen in dem
Schritt eines Ätzens
der zweiten Halbleiterschicht 12 des Verfahrens, das in
den 7A bis 7C gezeigt ist, ein Ätzion, das
heißt
ein positives Ion, das zu dem Substrat 10 abgestrahlt wird,
und die positiv geladene Oberfläche
der eingebetteten Oxidschicht 13 einander elektrisch ab,
so dass die Abstrahlungsrichtung des positiven Ions gebeugt wird.
Dann geht das positive Ion zu der Innenwand des Grabens 14.
Daher wird die Innenwand des Grabens 14 durch das Ätzion derart
geätzt,
dass eine Kerbe 110 auf der Innenwand des Grabens 14 ausgebildet
wird. Demgemäß wird,
nachdem die Oberfläche
der eingebetteten Oxidschicht 13 von der zweiten Halbleiterschicht 12 freigelegt
ist, die Innenwand des Grabens 14 derart geätzt, dass
ein Teil der zweiten Halbleiterschicht, welcher der bewegliche Abschnitt 20 wird,
von der eingebetteten Oxidschicht 13 getrennt wird. Daher
fängt die
Innenwand jedes Grabens 14 einzeln an, in dem Trennverfahren
zu einem unterschiedlichen Anfangszeitpunkt geätzt zu werden. Dies ist so,
da der Anfang des Trennverfahrens von jedem Graben 14 zueinander
unterschiedlich ist.
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Hierbei
ist ein Verfahren zum Unterdrücken des
Kerbeffekts in dem US-Patent
Nr. 6 187 685 offenbart. In diesem Verfahren erzeugt eine HF-Energieversorgung
zum Anlegen eines elektrischen Vorfelds ein niederfrequentes Feld,
das eine niedrige Frequenz von zum Beispiel 380 kHz aufweist, welche viel
niedriger als eine herkömmliche
Spannung von zum Beispiel 13,56 MHz ist. Daher erzeugt die HF-Energieversorgung
ein pulsartiges elektrisches Feld. Hierbei kann das positive Ion
in dem reaktiven Gasplasma dem niederfrequenten elektrischen Feld folgen.
Dieses pulsartige niederfrequente elektrische Feld, das zum Erzeugen
des elektrischen Vorfelds von der HF-Energieversorgung angelegt wird, kann die
positive Entladung bezüglich
der eingebetteten Oxidschicht 13 unterdrücken, welche
ein Faktor des Kerbeffekts ist. Daher wird der Kerbeffekt derart
verringert, dass die Innenwand des Grabens 14, die in der
Nähe des
Bodens des Grabens 14 angeordnet ist, nicht geätzt wird.
Andererseits erzeugt die HF-Energieversorgung zum Anlegen des elektrischen
Vorfelds das herkömmliche
elektrische Feld, das die herkömmliche
Frequenz von zum Beispiel 13,56 MHz aufweist, wenn die eingebettete
Oxidschicht 13 derart positiv geladen wird, dass die Innenwand
des Grabens 14 unter Verwendung des Kerbeffekts geätzt wird.
In diesem Fall wird das elektrische Vorfeld kontinuierlich an das
Substrat 10 angelegt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird die Frequenz und die Oszillationsbedingung der HF-Energieversorgung 203, 204 zum
Anlegen des elektrischen Vorfelds zwischen dem Grabenausbildungsverfahren
und dem Trennverfahren geschaltet. Genauer gesagt beinhaltet die
reaktive Ionenätzausstattung
zwei HF-Energieversorgungen 203, 204 zum Anlegen
des elektrischen Vorfelds. Die erste HF-Energieversorgung 203 zum
Anlegen des elektrischen Vorfelds erzeugt das elektrische Feld,
das die niedrige Frequenz von 380 kHz aufweist, derart, dass die erste
HF-Energieversorgung 203 das pulsartige elektrische Vorfeld
erzeugt. Die erste HF-Energieversorgung 203 wird in dem
Grabenausbildungsverfahren verwendet. Hierbei ist das pulsartige
elektrische Vorfeld derart, dass die niederfrequente elektrische HF-Energie
genau wie ein elektrisches Pulsfeld an das Substrat 10 angelegt
wird. Die zweite HF-Energieversorgung 204 zum Anlegen des
elektrischen Vorfelds erzeugt das elektrische Feld, das die herkömmliche
Frequenz von 13,56 MHz aufweist, derart, dass die zweite HF-Energieversor gung 204 kontinuierlich
das elektrische Vorfeld erzeugt. Die zweite HF-Energieversorgung 204 wird
in dem Trennverfahren verwendet. Hierbei ist das kontinuierliche
elektrische Vorfeld derart, dass die elektrische HF-Energie kontinuierlich
an das Substrat 10 angelegt wird. Die ersten und zweiten
HF-Energieversorgungen 203, 204 werden
durch Ein- und Ausschalten von Schaltern 203a, 204a geschaltet.
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Das
Verfahren zum Ausbilden des beweglichen Abschnitts 20 in
dem Sensor S1 wird wie folgt durchgeführt.
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Zuerst
wird, wie es in 4A gezeigt
ist, eine Maske 100, die ein vorbestimmtes Muster aufweist, auf
der zweiten Halbleiterschicht 12 ausgebildet. Das vorbestimmte
Muster entspricht dem beweglichen Abschnitt 20 und dem
festen Abschnitt 30. Dies ist ein Maskenausbildungsverfahren.
Genauer gesagt entspricht das vorbestimmte Muster der Maske 100 einem
planaren Muster der zweiten Halbleiterschicht 12 des Sensors
S1, der in 1 gezeigt
ist. Hierbei wird die Maske 100 auf dem Halbleiterwafer,
der das Substrat 10 aufweist, in dem Maskenausbildungsverfahren
ausgebildet. Die Maske 100 besteht zum Beispiel aus einem
herkömmlichen
Photoresist, wie zum Beispiel einem unter Licht aushärtenden
Harz oder einem thermisch härtenden
Harz. Das Substrat mit der Maske 100 wird auf die Halterung 201 in
der Kammer 200 eingesetzt.
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Als
Nächstes
wird, wie es in den 4B bis 4D gezeigt ist, die zweite
Halbleiterschicht 12 von der Oberfläche der zweiten Siliziumschicht 12 derart
geätzt,
dass der Graben 14 ausgebildet wird, um die eingebettete
Oxidschicht 13 zu erreichen. Dies ist ein Grabenausbildungsverfahren.
In dem Grabenausbildungsverfahren schaltet sich der erste Schalter 203a ein
und schaltet sich der zweite Schalter 204a aus. Deshalb
wird die HF-Energieversorgung 203 zum Anlegen des pulsartigen
elektrischen Vorfelds zum Ätzen
der zweiten Halbleiterschicht 12 verwendet. Während des
Grabenätzverfahrens
legt die HF-Energieversorgung 202 zum Erzeugen des Plasmas,
das die Oszillationsfrequenz von 13,56 MHz aufweist, die kontinuierliche
Oszillation derart an, dass das Plasma in der Kammer 200 erzeugt
wird. Demgemäß wird auch
dann, wenn der Boden von einigen Gräben 14 die eingebettete
Oxidschicht 13 derart erreicht, dass die eingebettete Oxid schicht 13 von
der zweiten Halbleiterschicht 12 freigelegt wird, verhindert,
dass die freiliegende Oberfläche
der eingebetteten Oxidschicht 13 positiv geladen wird.
Daher wird der Kerbeffekt derart unterdrückt, dass die Innenwand des Grabens 14,
die in der Nähe
des Bodens des Grabens 14 angeordnet ist, nicht teilweise
geätzt
wird.
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In
dem Grabenausbildungsverfahren wird das Ätzen während einer ausreichenden Zeit
derart durchgeführt,
dass alle der Gräben 14,
die der Öffnung
der Maske 100 entsprechen, die Oberfläche der eingebetteten Oxidschicht 13 erreichen.
Zu dieser Zeit wird die Innenwand des Grabens 14 auch dann nicht
geätzt,
wenn der Boden des Grabens 14 die eingebettete Oxidschicht 13 erreicht,
da der Kerbeffekt unterdrückt
ist. Dann erreicht der Boden des Grabens 14, der eine verhältnismäßig kleine Ätzgeschwindigkeit
aufweist, die eingebettete Oxidschicht 13. Wie es in den 4C und 4D gezeigt ist, erreicht der Boden des
Grabens 14, der eine verhältnismäßig weite Breite aufweist,
zuerst die eingebettete Oxidschicht 13. Dann erreicht der
Boden des Grabens 14, der eine verhältnismäßig schmale Breite aufweist, die
eingebettete Oxidschicht 13. Dies ist so, da der Graben 14,
der die weite Breite aufweist, auf Grund des Mikrobelastungseffekts
schneller als der geätzt wird,
der die schmale Breite aufweist.
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Auch
dann, wenn der Boden des Grabens 14, der die schmale Breite
aufweist, die Oberfläche der
eingebetteten Oxidschicht 13 erreicht, weist die Innenwand
des Grabens 14, der die weite Breite aufweist, keine Kerbe 110 auf,
so dass der Graben 14, der die weite Breite aufweist, seine
Form hält.
Das Grabenausbildungsverfahren wird beendet, nachdem alle der Böden der
Gräben 14 die
Oberfläche der
eingebetteten Oxidschicht 13 erreichen, so dass die eingebettete
Oxidschicht 13, die an allen der Öffnungen der Maske 100 angeordnet
ist, von der zweiten Halbleiterschicht 12 freiliegt. Hierbei
kann das Grabenausbildungsverfahren beendet werden, nachdem mindestens
einige der Böden
der Gräben 14 zum
Definieren des beweglichen Abschnitts 20 die Oberfläche der
eingebetteten Oxidschicht 13 erreichen, so dass die eingebettete
Oxidschicht 13, die an einigen der Öffnungen der Maske angeordnet
ist, von der zweiten Halbleiterschicht 12 freiliegt. Genauer gesagt
kann das Verfahren beendet werden, nachdem einige der Gräben 14,
die dem beweglichen Abschnitt 20 entsprechen, die eingebettete
Oxidschicht 13 erreichen.
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Die
Entscheidung einer Ätzzeit,
wenn alle der Böden
der Gräben 14 die
Oberfläche
der eingebetteten Oxidschicht 13 erreichen, wird durch
Berechnen der Zeit auf die Grundlage der Ätzgeschwindigkeit der zweiten
Halbleiterschicht 12, die an der Öffnung der Maske 100 angeordnet
ist, und der Dicke der zweiten Halbleiterschicht 12 bestimmt.
-
Weiterhin
kann die Entscheidung einer Ätzzeit
durch ein Erfassen eines Emissionsspektrums bestimmt werden, das
von dem Plasma abgegeben wird. Genauer gesagt kann die Entscheidung
auf der Grundlage einer Stärkeänderung
einer vorbestimmten Spitze in dem Emissionsspektrum oder einer Stärkeänderung
einer Gesamtemission bestimmt werden. Diese Erfassen wird derart
durchgeführt, dass
ein Fenster auf der Kammer 200 ausgebildet ist und eine
Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Emissionsspektrums auf dem
Fenster eingebaut ist. Die Erfassungseinrichtung erfaßt Emissionslicht
von der Kammer 200. In der Kammer 200 gibt das
Plasma vom reaktiven Gas Licht ab. Wenn die eingebettete Oxidschicht 13 von
der zweiten Halbleiterschicht 12 freiliegt, wird die Stärke der
vorbestimmten Spitze und/oder die Stärke von allem Licht, das von
dem Plasma abgegeben wird, verglichen mit demjenigen geändert, wenn
die zweite Halbleiterschicht 12 geätzt wird, um den Graben 14 auszubilden.
Deshalb kann die Entscheidung einer Ätzzeit, wenn alle der eingebetteten
Oxidschichten 13 von der zweiten Halbleiterschicht 12 freiliegen,
durch Erfassen der Stärkeänderung
mit der Erfassungseinrichtung durch das Fenster der Kammer 200 bestimmt
werden.
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Weiterhin
kann die Entscheidung einer Ätzzeit
durch eine Überwachung
von Interferenzrändern des
Bodens des Grabens 14 bestimmt werden. Die Überwachung
von Interferenzrändern
wird mit einer Überwachungseinrichtung
zum Überwachen
des Bodens des Grabens 14 durchgeführt, welche in dem Grabenausbildungsverfahren
ausgebildet wird. Wenn alle der eingebetteten Oxidschichten 13 von der
zweiten Halbleiterschicht 12 freiliegen, verschwinden die
Interferenzränder
an dem Boden des Grabens 14. Die Überwachung wird derart durchgeführt, dass
ein Fenster auf der Kammer 200 ausgebildet ist und die Überwachungseinrichtung
zum Über wachen
der Oberfläche
des Halbleiterwafers in das Fenster eingebaut ist. Zu diesem Zeitpunkt
verschwinden, wenn der Boden des Grabens 14 sich der Oberfläche der
eingebetteten Oxidschicht 13 annähert, die Interferenzränder, da
der Teil der zweiten Halbleiterschicht, der zwischen dem Boden des
Grabens 14 und der Oberfläche der eingebetteten Oxidschicht 13 angeordnet
ist, dünn
wird. Nachdem der Boden des Grabens 14 die Oberfläche der
eingebetteten Oxidschicht 13 erreicht, verschwinden die
Interferenzränder.
Daher wird die Entscheidung der Ätzzeit
bestimmt.
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Als
Nächstes
wird das Trennverfahren zum Ausbilden des beweglichen Abschnitts 20 durch Schalten
der Ätzbedingung
durchgeführt.
In dem Trennverfahren wird die Innenwand der zweiten Halbleiterschicht 12,
die in der Nähe
des Bodens des Grabens 14 angeordnet ist, in der horizontalen
Richtung geätzt.
Daher wird die zweite Halbleiterschicht 12 derart von der
eingebetteten Oxidschicht 13 getrennt, dass der bewegliche
Abschnitt 20 ausgebildet wird. Genauer gesagt schaltet
sich der erste Schalter 203a aus und schaltet sich der
zweite Schalter 204a ein. Daher wird die erste HF-Energieversorgung 203 zu
der zweiten HF-Energieversorgung 204 geschaltet. Während des
Trennverfahrens legt die HF-Energieversorgung 202 zum Erzeugen
des Plasma, das die Oszillationsfrequenz von 13,56 MHz aufweist,
die kontinuierliche Oszillation derart an, dass das Plasma in der
Kammer 200 erzeugt wird. Daher werden, nachdem das Grabenausbildungsverfahren
beendet ist, die Schalter 210a, 211a betätigt und
werden andere Ätzbedingungen
optimiert. Dann wird das Ätzen,
das heißt
das Überätzen der
Innenwand des Grabens 14, in dem Trennverfahren erneut
gestartet. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kerbeffekt nicht unterdrückt, so
dass die Kerbe 110 auf der Innenwand des Grabens 14 ausgebildet
wird, die sich in der Nähe des
Bodens des Grabens 14 befindet. Die Kerbe 110 wird
größer, wenn
das Ätzen
fortschreitet. Dann verbindet sich eine Kerbe 110 auf der
Innenwand von einem Graben 14 mit einer anderen Kerbe 110 auf
der anderen Innenwand des anderen Grabens 14, welcher dem
einen Graben 14 gegenüberliegt.
Die benachbarten zwei Gräben 14 sind
derart miteinander verbunden, dass die zweite Halbleiterschicht
als der bewegliche Abschnitt 20 von der eingebetteten Oxidschicht 13 getrennt
ist.
-
Weiterhin
wird das Ätzen
derart fortgesetzt, dass ein Spalt G zwischen dem Boden der zweiten Halbleiterschicht 12,
das heißt
dem Boden des beweglichen Abschnitts 20 und der eingebetteten
Oxidschicht 13, breiter wird. Wenn der Spalt G ein vorbestimmter
Spalt, zum Beispiel einige wenige Mikrometer, wird, wird das Ätzen beendet.
Daher ist das Trennverfahren derart beendet, dass jeder Spalt G zwischen
dem beweglichen Abschnitt 20 und der eingebetteten Oxidschicht 13 abgeglichen
ist und eine vorbestimmte Breite aufweist. Weiterhin werden ein Drahtkontaktierungsverfahren
und dergleichen derart durchgeführt,
dass der Sensor S1 fert9iggestellt wird.
-
Das
Verfahren gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
weist die folgenden Charakteristiken auf.
- (1)
Das Grabenausbildungsverfahren und das Trennverfahren werden derart
unabhängig
durchgeführt,
dass zwei Verfahren unterschiedliche Ätzbedingungen aufweisen.
- (2) In dem Grabenausbildungsverfahren wird auch dann, wenn das Ätzen fortgesetzt
wird, nachdem der Boden von einigen Gräben 14 die eingebettete
Oxidschicht 13 erreicht, die Innenwand des Grabens 14,
die in der Nähe
des Bodens des Grabens 14 angeordnet ist, nicht geätzt.
- (3) In dem Trennverfahren wird die Innenwand des Grabens 14,
die in der Nähe
des Bodens des Grabens 14 angeordnet ist, geätzt.
-
Demgemäß erreicht
in dem Grabenausbildungsverfahren der Boden des Grabens 14,
der die verhältnismäßig weite
Breite aufweist, zuerst die eingebettete Oxidschicht 13.
Dann wird das Ätzen
fortgesetzt, um den Graben 14 auszubilden, der die schmale
Breite aufweist. In diesem Fall wird die Innenwand des Grabens,
der die verhältnismäßig weite Breite
aufweist, nicht in der horizontalen Richtung geätzt. Demgemäß können alle der Gräben 14 die
eingebettete Oxidschicht 13 ohne ein Ausbilden der Kerbe 110 erreichen.
Daher kann der Graben, der eine unterschiedliche Grabenbreite und
eine unterschiedliche Ätzgeschwindigkeit
aufweist, eine vorbestimmte Form ohne ein Ausbilden der Kerbe 100 auf
seiner Innenwand aufweisen.
-
Danach
wird in dem Trennverfahren die Innenwand des Grabens 14, die
in der Nähe
des Bodens des Grabens 14 angeordnet ist, geätzt, das heißt die Kerbe 110 wird
auf der Innenwand des Grabens 14 derart ausgebildet, dass
der bewegliche Abschnitt 20 durch Trennen der zweiten Halbleiterschicht 12 von
der eingebetteten Oxidschicht 13 ausgebildet wird. Hierbei
wird damit begonnen, nachdem weitestgehend alle der Gräben 14,
die eine unterschiedliche Grabenbreite und eine unterschiedliche Ätzgeschwindigkeit
aufweisen die eingebettete Oxidschicht 13 erreichen, dass
das Ätzen
des Trennverfahrens, durchgeführt
wird. Deshalb wird die Kerbe 110 auf den Innenwänden von
weitestgehend allen der Gräben 14 zu
der gleichen Zeit ausgebildet. Daher wird das Anfangen eines Ausbildens
der Kerbe 110 auf jeder Innenwand abgeglichen. Daher kann der
Spalt G zwischen dem Boden des beweglichen Abschnitts 20 und
der eingebetteten Oxidschicht 13 abgeglichen werden, nachdem
das Trennverfahren beendet ist. Daher wird auch dann, wenn die Breite des
Grabens 14 unterschiedlich ist, jeder Spalt G zwischen
dem Boden des beweglichen Abschnitts 20 und der eingebetteten
Oxidschicht 13 abgeglichen. Jeder Spalt G ist in einem
Bereich angeordnet, in dem alle der beweglichen Abschnitte angeordnet sind.
-
Weiterhin
wird, nachdem die eingebettete Oxidschicht 13 von allen
der Öffnungen
der Maske 100 in dem Halbleiterwafer freiliegt, das Grabenätzverfahren
zu dem Trennverfahren geschaltet. Deshalb wird das Anfangen des Ätzens des
Trennverfahrens in dem Wafer abgeglichen. Daher können auch dann,
wenn die Ätzgeschwindigkeit
des Grabens 14 unterschiedlich ist, alle der Gräben 14 die
eingebettete Oxidschicht 13 ohne ein Ausbilden der Kerbe 110 erreichen.
Demgemäß werden
alle der Gräben 14 ausgebildet,
um eine vorbestimmte Form aufzuweisen. Weiterhin ist jeder Spalt
G zwischen dem Boden des beweglichen Abschnitts 20 und
der eingebetteten Oxidschicht 13 abgeglichen. Der Spalt
G ist auf dem ganzen Bereich des Halbleiterwafers angeordnet.
-
Weiterhin
kann, nachdem die eingebettete Oxidschicht 13 von einem
Teil der Öffnungen
der Maske 100 freiliegt, wobei der Teil der Öffnungen
den beweglichen Abschnitt definiert, das Grabenausbildungsverfahren
zu dem Trennverfahren geschaltet werden. Das heißt, nachdem die Böden eines
Teils der Gräben 14,
die den beweglichen Abschnitt 20 definieren, die eingebettete
Oxidschicht 13 erreichen, kann das Grabenausbildungsverfahren zu
dem Trennverfahren geschaltet werden. In diesem Fall kann der Spalt
G zwischen dem beweglichen Abschnitt und der eingebetteten Oxidschicht 13 abgeglichen
werden.
-
Das
Grabenausbildungsverfahren und das Trennverfahren werden durch das
reaktive Ionenätzverfahren
durchgeführt.
In dem Grabenausbildungsverfahren wird das Ätzen derart durchgeführt, dass verhindert
wird, dass die Oberfläche
der eingebetteten Oxidschicht 13, die auf dem Boden des
Grabens 14 angeordnet ist positiv geladen wird. Deshalb
wird die Innenwand des Grabens 14 in der Nähe des Bodens
des Grabens 14 nicht geätzt.
In dem Trennverfahren wird das Ätzen
derart durchgeführt,
dass die Oberfläche
der eingebetteten Oxidschicht 13, die auf dem Boden des
Grabens 14 angeordnet ist, positiv geladen wird. Deshalb
wird die Innenwand des Grabens 14 in der Nähe des Bodens
des Grabens 14 derart geätzt, dass die Kerbe 110 ausgebildet
wird. Diese Ätzbedingungen
werden durch Schalten der ersten und zweiten HF-Energieversorgungen 203, 204 gesteuert.
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In
dem Grabenausbildungsverfahren erzeugt die erste HF-Energieversorgung 203 ein
niederfrequentes elektrisches Feld, das eine niedrige Frequenz aufweist,
die in einem Bereich angeordnet ist, in welchem das positive Ion
in dem Plasma im Stande ist, der Oszillation des elektrischen Felds
zu folgen. Weiterhin erzeugt die erste HF-Energieversorgung 203 das
pulsartige elektrische Feld. Daher wird in dem Grabenausbildungsverfahren
verhindert, dass sich die eingebettete Oxidschicht 13,
die auf dem Boden des Grabens 14 angeordnet ist, positiv lädt. In dem
Trennverfahren erzeugt die zweite HF-Energieversorgung 204 ein hochfrequentes
elektrisches Feld, das eine hohe Frequenz aufweist, die in einem
Bereich angeordnet ist, in welchem das positive Ion in dem Plasma
nicht im Stande ist, der Oszillation des elektrischen Felds zu folgen.
Daher wird in dem Trennverfahren die eingebettete Oxidschicht 13,
die auf dem Boden des Grabens 14 angeordnet ist, positiv
geladen.
-
Obgleich
die niedrige Frequenz auf 380 kHz festgelegt ist und die hohe Frequenz
auf 13,56 MHz festgelegt ist, können
die niedrigen und hohen Frequenzen auf andere Frequenzen festgelegt
sein. Der Bereich der niedrigen Frequenz, in welchem das positive
Ion in dem Plasma im Stande ist, der Oszillation des elektrischen
Felds zu folgen, ist gleich oder niedriger als 600 kHz. Der Bereich
der hohen Frequenz, in welchem das positive Ion in dem Plasma nicht
im Stande ist, der Oszillation des elektrischen Felds zu folgen,
ist gleich oder höher
als 600 kHz.
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Die
reaktive Ionenätzausstattung
beinhaltet zwei HF-Energieversorgungen 203, 204 zum
Anlegen des elektrischen Vorfelds, so dass diese durch die Schalter 203a, 204a geschaltet
werden. Deshalb können
das Grabenausbildungsverfahren und das Trennverfahren aufeinanderfolgend
ohne Entfernen des Substrats 10, das heißt des Wafers,
von der Kammer 200, durchgeführt werden. Die Ausstattung kann
zwei Kammern aufweisen. Eine ist die erste Kammer, die die HF-Energieversorgung 202 zum
Erzeugen des Plasmas und die erste HF-Energieversorgung 203 zum
Anlegen des niederfrequenten elektrischen Vorfelds in dem Grabenausbildungsverfahren
aufweist. Die andere ist die zweite Kammer, die die HF-Energieversorgung 202 zum
Erzeugen des Plasmas und die zweite HF-Energieversorgung 204 zum
Anlegen des hochfrequenten elektrischen Vorfelds in dem Trennverfahren
aufweist. In diesem Fall wird das Substrat 10 von der ersten
Kammer zu der zweiten Kammer befördert,
nachdem das Grabenausbildungsverfahren beendet ist, so dass das Trennverfahren
anfängt.
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Jedes
des Grabenausbildungsverfahrens und des Trennverfahrens kann eine
jeweilige individuelle Ätzbedingung
aufweisen. Zum Beispiel sind die Ätzbedingung eine HF-Energie
zum Erzeugen von Plasma, eine andere HF-Energie zum Anlegen des
elektrischen Vorfelds, eine Gasflussgeschwindigkeit, ein Zeitverhältnis zwischen
dem Ätzschritt und
dem Abscheidungsschritt des Schutzfilms, eine Beschleunigungsspannung
des Ätzions,
ein Verhältnis
zwischen einer Menge einer Abscheidung des Schutzfilms pro einem
Zyklus und eine Menge eines Ätzens
pro einem Zyklus und dergleichen. Diese Parameter der Ätzbedingung
werden in jedem Verfahren optimiert. Zum Beispiel kann die Ätzbedingung zum
Ausbilden des Grabens 14, die eine vertikale Seitenwand
aufweist, in dem Grabenausbildungsverfahren nicht mit der Ätzbedingung
zum Ausbilden des beweglichen Abschnitts 20, der den optimalen
Spalt zwischen dem Boden des beweglichen Abschnitts 20 und
der eingebetteten Oxidschicht 13 aufweist, übereinstimmen.
Wenn die Ätzbedingungen
des Grabenausbildungsverfahrens und des Trennverfahrens die gleichen
sind, kann der Spalt nicht optimiert werden oder kann der Querschnitt
des Grabens 14 eine konische Form aufweisen. Deshalb werden
die Ätzbedingungen
des Grabenausbildungsverfahrens und des Trennverfahrens derart individuell
gesteuert, dass der Graben 14 die vertikale Seitenwand
aufweist und der Spalt optimiert ist.
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Obgleich
der Sensor S1 ein Beschleunigungssensor ist, kann der Sensor S1
ein anderer Sensor sein, der einen beweglichen Abschnitt aufweist,
wie zum Beispiel ein Halbleitergyrosensor, ein Halbleiterdrucksensor,
ein Halbleitergassensor, ein Halbleitergasflusssensor, ein Infrarotlichtsensor
oder ein Halbleiterfeuchtigkeitssensor.
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Nachstehend
erfolgt die Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
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In
dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird das Laden der eingebetteten Oxidschicht 13 derart
gesteuert, dass die Frequenz und der Oszillationszustand der HF-Energieversorgung 202 zum
Erzeugen des Plasma und der HF-Energieversorgungen 203, 204 zum
Anlegen des elektrischen Vorfelds gesteuert werden.
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Hierbei
ist ein Verfahren zum Steuern des Kerbeffekts in der japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. H08-181125 offenbart. In diesem Verfahren wird
ein Mikrowelle derart in eine Vakuumkammer eingebracht, dass ein
reaktives Gas ein Plasmazustand wird. Das Plasma in der Kammer wird
durch ein magnetisches Feld stabilisiert, das von einer Spule erzeugt
wird, die um die Kammer angeordnet ist. In diesem Fall wird die
Mikrowelle zu einer pulsartigen Mikrowelle moduliert, so dass das
Plasma, das ein positives Ion und ein negatives Ion eines Ätzgases aufweist,
erzeugt wird. Eine HF-Energieversorgung zum Anlegen eines elektrischen
Vorfelds legt das elektrische Vorfeld als ein elektrisches Substratvorfeld
an ein Substrat an. Hierbei weist das elektrische Vorfeld eine Frequenz
in einem Bereich auf, in dem die positiven und negativen Ionen im
Stande sind, dem elektrischen Feld zu folgen. Zum Beispiel ist die Frequenz
des elektrischen Vorfelds gleich oder niedriger als 600 kHz. In
diesem Fall wird das Laden einer ein gebetteten Oxidschicht unterdrückt.
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Im
Hinblick auf die vorhergehende Erkenntnis ist eine reaktive Ionenätzausstattung
zum Ausbilden eines beweglichen Abschnitts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in 5 gezeigt.
Die Ausstattung weist eine Spule 205 auf, die um die Kammer 200 angeordnet ist.
Die Spule 205 erzeugt ein magnetisches Feld zum stabilen
Einschließen
(das heißt
Einfangen) des Plasmas in der Kammer 200. Die Ausstattung
weist weiterhin eine HF-Energieversorgung 206 zum Erzeugen
von Plasma als ein Mikrowellengenerator auf. Die HF-Energieversorgung 206 weist
eine Pulserzeugungsschaltung 207 auf. Eine Wellenleiterröhre 208 ist
zwischen der HF-Energieversorgung 206 und der Kammer 200 angeordnet.
Die Wellenleiterröhre 208 bringt
die Mikrowelle in die Kammer 200 ein.
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Die
HF-Energieversorgung 206 erzeugt kontinuierlich ein elektrisches
HF-Feld, das eine Frequenz von ungefähr einigen wenigen GHz aufweist. Weiterhin
erzeugt die HF-Energieversorgung 206 unter Verwendung der
Pulserzeugungsschaltung 207 ein pulsartiges elektrisches
HF-Feld. In diesem Ausführungsbeispiel
wird das pulsartige elektrische Feld in dem Grabenausbildungsverfahren
erzeugt und wird das kontinuierliche elektrische Feld in dem Trennverfahren
erzeugt. Daher kann der Oszillationszustand umgeschaltet werden.
Die Ausstattung beinhaltet weiterhin die ersten und zweiten HF-Energieversorgungen 203, 204 zum
Anlegen des elektrischen Vorfelds an das Substrat 10. Die
erste HF-Energieversorgung 203 erzeugt ein pulsartiges
elektrisches Vorfeld, das eine Frequenz von 400 kHz aufweist, und
wird in dem Grabenausbildungsverfahren verwendet. Die zweite HF-Energieversorgung 204 erzeugt
ein kontinuierliches elektrisches Vorfeld, das eine Frequenz von
13,56 MHz aufweist, und wird in dem Trennverfahren verwendet. Diese
zwei HF-Energieversorgungen 203, 204 werden durch
Ein- und Ausschalten
der Schalter 203a, 204a geschaltet.
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Ein
Verfahren zum Herstellen des Sensors S2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
wird wie folgt beschrieben. Die Maske 100 wird auf dem Substrat 10 ausgebildet,
wie es in 4A gezeigt
ist. Dann wird das Substrat 10, das heißt der Wafer, in die Halterung 201 in
der Kammer 200 eingesetzt, wie es in 5 gezeigt ist. In dem Grabenausbildungsverfahren
erzeugt die HF-Energieversorgung 206 zum Erzeugen von Plasma
eine pulsartige Oszillation und legt die erste HF-Energieversorgung 203 ein
niederfrequentes elektrisches Vorfeld an, das eine niedrige Frequenz
aufweist, die in einem Bereich angeordnet ist, in welchem das positive
Ion in dem Plasma im Stande ist, der Oszillation des elektrischen
Felds zu folgen.
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Genauer
gesagt erzeugt die HF-Energieversorgung 206 zum Erzeugen
von Plasma mit der Pulserzeugungsschaltung 207 eine pulsartige
Oszillation, die eine Frequenz von einigen wenigen kHz, das heißt einen
Puls von einigen wenigen Millisekunden aufweist. Der Schalter 203a schaltet
sich ein und der Schalter 204a schaltet sich aus, so dass
die erste HF-Energieversorgung 203 eine pulsartige Oszillation
erzeugt, die eine Frequenz von 400 kHz aufweist. In dieser Ätzbedingung
wird das Laden der eingebetteten Oxidschicht 13, die auf
dem Boden des Grabens 14 angeordnet ist, verringert. Auch
dann, wenn der Boden von einigen Gräben 14 die eingebettete Oxidschicht 13 derart
erreicht, dass die eingebettete Oxidschicht 13 von der
zweiten Halbleiterschicht 12 freiliegt, wird verhindert,
dass die freiliegende Oberfläche
der eingebetteten Oxidschicht 13 positiv geladen wird.
Daher wird der Kerbeffekt derart unterdrückt, dass die Innenwand des
Grabens 14, die in der Nähe des Bodens des Grabens 14 angeordnet ist,
nicht teilweise in einem Zustand geätzt wird, in dem das Ätzen fortgesetzt
wird, nachdem der Boden der Gräben 14 die
eingebettete Oxidschicht 13 erreicht hat.
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Nachdem
das Grabenausbildungsverfahren beendet ist, wird die Ätzbedingung
derart geschaltet, dass das Trennverfahren durchgeführt wird.
In dem Trennverfahren erzeugt die HF-Energieversorgung 206 zum
Erzeugen von Plasma eine kontinuierliche Oszillation und legt die
zweite HF-Energieversorgung 204 ein hochfrequentes elektrisches
Vorfeld an, das eine hohe Frequenz aufweist, die in einem Bereich angeordnet
ist, in welchem das positive Ion in dem Plasma nicht im Stande ist,
der Oszillation des elektrischen Felds zu folgen.
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Genauer
gesagt erzeugt die HF-Energieversorgung 206 zum Erzeugen von Plasma
ohne ein Modulieren der Mikrowelle durch die Pulserzeugungsschaltung 207 eine
kontinuierliche Oszillation, die eine Frequenz von einigen wenigen
GHz aufweist. Der Schalter 203a schaltet sich aus und der Schalter 204a schaltet
sich ein, so dass die zweite HF-Energieversorgung 204 eine
kontinuierliche Oszillation erzeugt, die eine Frequenz von 13,56
MHz aufweist. In dieser Ätzbedingung
wird die eingebettete Oxidschicht 13, die auf dem Boden
des Grabens 14 angeordnet ist, positiv geladen. Daher wird
die Seitenwand des Grabens 14, die in der Nähe des Bodens
des Grabens 14 angeordnet ist, lokal geätzt. Demgemäß wird die Kerbe 110 auf
der Seitenwand des Grabens 14 ausgebildet. Die Kerbe 14 wird
größer, wenn
das Ätzen
fortschreitet. Dann wird eine Kerbe 110 auf der Innenwand
von einem Graben 14 mit einer anderen Kerbe 110 auf
der anderen Innenwand der anderen Kerbe 14 verbunden, welche
dem einen Graben 14 gegenüberliegt. Die benachbarten zwei
Gräben 14 werden
derart miteinander verbunden, dass die zweite Halbleiterschicht 12 als
der bewegliche Abschnitt 20 von der eingebetteten Oxidschicht 13 getrennt
wird. Daher wird der Sensor S1 fertiggestellt, der den abgeglichenen
Spalt zwischen dem beweglichen Abschnitt 20 und der eingebetteten Oxidschicht 13 aufweist.
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Obgleich
die niedrige Frequenz auf 400 kHz festgelegt ist und die hohe Frequenz
auf 13,56 MHz festgelegt ist, können
die niedrigen und hohen Frequenzen auf andere Frequenzen festgelegt
sein. Der Bereich der niedrigen Frequenz, in welchem das positive
Ion in dem Plasma im Stande ist, der Oszillation des elektrischen
Felds zu folgen, ist gleich oder niedriger als 600 kHz. Der Bereich
der hohen Frequenz, in welchem das positive Ion in dem Plasma nicht
im Stande ist, der Oszillation des elektrischen Felds zu folgen,
ist gleich oder höher
als 600 kHz.
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Nachstehend
erfolgt die Beschreibung eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
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Ein
Verfahren zum Herstellen des Sensors S1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird wie folgt beschrieben. Die Ätzbedingung
in dem Grabenausbildungsverfahren des Verfahrens ist derart, dass
ein Verhältnis
der Menge eines Ätzens
der zweiten Halbleiterschicht 12 und die Menge eines Abscheidens
des Schutzfilms in einem Zyklus des Ätzschritts und des Abscheidungsschritts
des Schutzfilms gesteuert wird.
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Eine
reaktive Ionenätzausstattung
zum Ausbilden eines beweglichen Abschnitts gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
ist die Ausstattung, die in 5 gezeigt
ist, ohne die erste HF-Energieversorgung 203. Das heißt, die
Ausstattung beinhaltet lediglich einen Typ der zweiten HF-Energieversorgung 204
zum Anlegen des hochfrequenten elektrischen Vorfelds. 6A erläutert das Grabenausbildungsverfahren
in dem Verfahren, das in den 7A bis 7C gezeigt ist. 6B erläutert das Grabenausbildungsverfahren
in dem Verfahren gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
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In
dem reaktiven Ionenätzverfahren
werden der Ätzschritt
zum Ätzen
des Substrats 10 und der Schutzfilmabscheidungsschritt
zum Abscheiden des Schutzfilms 50 auf dem Substrat 10 abwechselnd durchgeführt. In
dem Ätzschritt ätzt das Ätzgas, wie zum
Beispiel das SF6-Gas, in dem Plasmazustand die zweite Halbleiterschicht 12.
In dem Schutzfilmabscheidungsschritt wird der Schutzfilm 50 auf
der Innenwand des Grabens 14 unter Verwendung des Abscheidungsgases,
wie zum Beispiel des C4F8-Gases, in dem Plasmazustand abgeschieden.
Der Schutzfilm 50 schützt
die Innenwand des Grabens 14 davor, geätzt zu werden. Daher wird der
Schutzfilm 50 auf der Innenwand des Grabens 14 abgeschieden und
wird dann der Boden des Grabens 14 in der Tiefenrichtung
geätzt.
Diese Schritte werden während des
reaktiven Ionenätzverfahrens
wiederholt.
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Hierbei
wird in dem Verfahren, das in 6A gezeigt
ist, die Kerbe 110 auf der Seitenwand des Grabens 14 ausgebildet.
Genauer gesagt wird in einem Fall, in dem das Ätzen fortgesetzt wird, nachdem
der Boden des Grabens 14 die eingebettete Oxidschicht 13 erreicht
hat, die Innenwand des Grabens 14 in der Nähe des Bodens
des Grabens 14 lokal in der horizontalen Richtung geätzt. Daher
sieht das Überätzen die
Kerbe 110 vor.
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Im
Hinblick auf das vorhergehende Problem wird das Verfahren gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
wie folgt beschrieben. In dem Grabenausbildungsverfahren ist die
Menge einer Abscheidung des Schutzfilms 50 vergleichsweise
und relativ größer als die
Menge eines Ätzens
der zweiten Halbleiterschicht 12 in einem Zyklus des Ätzschritts
und des Abscheidungsschritts des Schutzfilms 50 verglichen mit
dem Trennverfahren. Hierbei besteht der Schutzfilm 50 aus
zum Beispiel einem Fluoridpolymer.
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Genauer
gesagt ist die Menge des Ätzens der
zweiten Halbleiterschicht 12 pro einem Zyklus in dem Ätzschritt
als W1 definiert und ist die Menge des Abscheidens des Schutzfilms 50 pro
einem Zyklus in dem Abscheidungsschritt als W2 definiert. Das Verhältnis zwischen
der Menge des Ätzens
und der Menge des Abscheidens wird durch W2/W1 erzielt. Zum Beispiel
ist die Menge W1 des Ätzens
pro einem Zyklus in beiden Schritten als 0,2 μ m/Zyklus festgelegt. Die Menge
W2 des Abscheidens pro einem Zyklus in dem Abscheidungsschritt in
dem Trennverfahren ist als 10 nm/Zyklus festgelegt, so dass das
Verhältnis zwischen
W2 und W1 0,05 ist. Die Menge W2 der Abscheidung pro einem Zyklus
in dem Abscheidungsschritt in dem Grabenausbildungsverfahren ist
als 20 nm/Zyklus festgelegt, so dass das Verhältnis W2/W1 zwischen W2 und
W1 0,10 ist.
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Hierbei
wird das Verhältnis
zwischen der Menge des Ätzens
und der Menge des Abscheidens durch ein Verhältnis einer Laufzeit zwischen
dem Ätzschritt
und dem Abscheidungsschritt gesteuert. Weiterhin kann das Verhältnis durch
eine elektrische HF-Feldenergie zum Erzeugen von Plasma, eine elektrische
HF-Feldenergie zum Anlegen des elektrischen Vorfelds, eine Flussgeschwindigkeit
des reaktiven Gases oder den Druck der Kammer 200 in jedem
Schritt gesteuert werden. Daher wird, wie es in 6B gezeigt ist, der Schutzfilm 50,
der eine verhältnismäßig dicke
Dicke aufweist, auf der Seitenwand des Grabens 14 ausgebildet.
Deshalb wird die Seitenwand des Grabens 14 vor dem Ätzion geschützt, das
zu der Seitenwand des Grabens 14 fließt, so dass verhindert wird,
dass die Kerbe 110 ausgebildet wird.
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Andererseits
ist der Schutzfilm 50, der in dem Abscheidungsschritt in
dem Trennverfahren ausgebildet wird, dünner als der in dem Grabenausbildungsverfahren.
Weiterhin ist die Menge des Abscheidens verhältnismäßig klein, so dass die Seitenwand
des Grabens 14 einfach geätzt wird. Daher wird die Kerbe 110 auf
der Seitenwand des Grabens 14 ausgebildet. Demgemäß wird der
bewegliche Abschnitt 20 von der eingebetteten Oxidschicht 13 getrennt.
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Daher
ist das Verhältnis
W2/W1 in dem Trennverfahren kleiner als das Verhältnis W2/W1 in dem Grabenausbildungsverfahren,
so dass der Schutz film 50, der in dem Trennverfahren ausgebildet
wird, dicker als der in dem Grabenausbildungsverfahren ist. Daher
wird der Schutzfilm 50 in dem Trennverfahren einfacher
geätzt
als der in dem Grabenausbildungsverfahren. Demgemäß wird in
dem Grabenausbildungsverfahren die Seitenwand des Grabens 14 nicht
geätzt
und wird in dem Trennverfahren die Seitenwand des Grabens 14 derart
geätzt, dass
der bewegliche Abschnitt 20 von der eingebetteten Oxidschicht 13 getrennt
wird.
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Das
Verhältnis
W2/W1 in beiden des Grabenausbildungsverfahrens und des Trennverfahrens wird
wie folgt gesteuert. Die Laufzeit des Ätzschritts in dem Grabenausbildungsverfahren
ist als TA1 definiert, die Laufzeit des Abscheidungsschritts in
dem Grabenausbildungsverfahren ist als TA2 definiert und das Verhältnis der
Laufzeiten zwischen dem Ätzschritt
und dem Abscheidungsschritt ist als TA1/TA2 definiert. Die Laufzeit
des Ätzschritts
in dem Trennverfahren ist als TB1 definiert, die Laufzeit des Abscheidungsschritts
in dem Trennverfahren ist als TB2 definiert und das Verhältnis der
Laufzeiten zwischen dem Ätzschritt
und dem Abscheidungsschritt ist als TB1/TB2 definiert. Die Ätzbedingung
wird derart zwischen dem Grabenausbildungsverfahren und dem Trennverfahren
geschaltet, dass das Verhältnis
der Laufzeiten von TA1/TA2 kleiner als das Verhältnis der Laufzeiten von TB1/TB2
wird. In diesem Fall ist die Laufzeit des Abscheidungsschritts in
dem Trennverfahren kürzer
als die in dem Grabenausbildungsverfahren. Das heißt, die
Verfahrenszeit zum Abscheiden des Schutzfilms 50 in dem
Trennverfahren ist kürzer
als die in dem Grabenausbildungsverfahren. Demgemäß ist der
Schutzfilm 50, der in dem Trennverfahren ausgebildet wird,
dünner
als der in dem Grabenausbildungsverfahren. Daher ist das Verhältnis von
W2/W1 in dem Trennverfahren kleiner als das in dem Grabenausbildungsverfahren.
Weiterhin kann das Verhältnis
W2/W1 durch die elektrische Vorfeldenergie gesteuert werden. Genauer
gesagt wird die elektrische Vorfeldenergie in dem Ätzschritt
in dem Grabenausbildungsverfahren derart festgelegt, dass sie kleiner
als die in dem Ätzschritt
in dem Trennverfahren ist. In diesem Fall ist das Verhältnis von W2/W1
in dem Trennverfahren kleiner als das in dem Grabenausbildungsverfahren.
Weiterhin kann das Verhältnis
W2/W1 durch die Gasflussgeschwindigkeit des Ätzgases gesteuert werden. Genauer
gesagt wird die Gasflussgeschwindigkeit des Ätzgases in dem Ätzschritt
in dem Grabenausbildungsverfahren derart festgelegt, dass sie kleiner als
in dem Ätzschritt
in dem Trennverfahren ist. In diesem Fall ist das Verhältnis von
W2/W1 in dem Trennverfahren kleiner als das in dem Grabenausbildungsverfahren. Weiterhin
kann das Verhältnis
W2/W1 durch die Gasflussgeschwindigkeit des Abscheidungsgases gesteuert
werden. Genauer gesagt wird die Gasflussgeschwindigkeit des Abscheidungsgases
in dem Abscheidungsschritt in dem Grabenausbildungsverfahren derart
festgelegt, dass sie größer als
die in dem Abscheidungsschritt in dem Trennverfahren ist. In diesem
Fall ist das Verhältnis
von W2/W1 in dem Trennverfahren kleiner als das in dem Grabenausbildungsverfahren.
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Nachstehend
erfolgt die Beschreibung eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Erfinder haben einleitend einen nadelähnlichen Vorsprung untersucht.
Eine Halbleitervorrichtung S2, die aus einem SOI- bzw. Silizium-auf-Isolator-Substrat 10 ausgebildet
ist, das die Isolationsschicht 13, die innerhalb von diesem
angeordnet ist, und die Halbleiterschicht 12 aufweist,
die auf der Oberfläche
des SOI-Substrats 10 angeordnet ist, ist in 16 gezeigt.
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Das
SOI-Substrat 10 wird in dem Grabenausbildungsverfahren
und dem Trennverfahren derart verarbeitet, dass die Vorrichtung
S2 fertiggestellt wird, die den beweglichen Abschnitt 20 aufweist.
Die 17A bis 17E erläutern das Grabenausbildungsverfahren
und die 18A und 18B erläutern das Trennverfahren.
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In
dem Grabenausbildungsverfahren werden der Ätzschritt zum Ätzen der
Hableiterschicht 12 durch das Plasma des Ätzgases
und der Abscheidungsschritt zum Abscheiden des Schutzfilms 50 auf der
Innenwand des Grabens 14 durch das Plasma des Abscheidungsgases
abwechselnd und wiederholt durchgeführt.
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Zuerst
zeigt 17A den ersten
Zyklus des Ätzschritts.
Das Substrat 10 ist in die Kammer 200 eingesetzt.
Das SF6-Gas als ein Ätzgas
zum Ätzen von
Silizium wird in die Kammer 200 während einer vorbestimmten Zeit,
wie zum Beispiel 7 Sekunden, eingebracht. Daher wird die Halbleiterschicht 12 derart
teilweise geätzt,
dass ein Teil des Grabens 14 ausgebildet wird. In diesem
Fall wird das SF6-Gas ein Plasmazustand in dem elektrischen Feld
in der Kammer 200, so dass das SF6-Gas zu dem Ätzen beiträgt. In 17A ist das SF6-Gas als
ein positives Ion gezeigt. Das elektrische Vorfeld wird derart an das
Substrat 10 angelegt, dass das positive Ion in dem Plasma
zu dem Substrat 10 hingezogen wird. Daher wird der Graben 14 durch
ein anisotropes Ätzen
mit dem positiven Ion, wie zum Beispiel einem SF6 +-Ion oder einem SF5 +-Ion geätzt.
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Als
Nächstes
wird, wie es in 17B gezeigt ist,
der Abscheidungsschritt durchgeführt.
Genauer gesagt wird gestoppt, dass das SF6-Gas als das Ätzgas in
die Kammer 200 eingebracht wird. Anstatt dessen wird das
C4F8-Gas als das Abscheidungsgas in die Kammer 200 während einer
vorbestimmten Zeit, wie zum Beispiel 8 Sekunden, eingebracht. In
dem Abscheidungsschritt wird kein elektrisches Vorfeld an das Substrat 10 angelegt.
Daher wird der Schutzfilm 50 gleichmäßig auf der Seitenwand und
der Innenwand des Grabens 14 ausgebildet. Wenn das Fluoridgas,
wie zum Beispiel das C4F8-Gas, als das Abscheidungsgas verwendet
wird, besteht der Schutzfilm 50 aus einem Fluoridpolymer.
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Dann
werden, wie es in den 17C und 17D gezeigt ist, der Ätzschritt
und der Abscheidungsschritt abwechselnd und wiederholt durchgeführt. Hierbei
beträgt
zum Beispiel die Ätztiefe
des Ätzschritts
pro einem Zyklus 0,1 μm
bis 0,5 μm.
Daher erreicht der Graben 14 die Oberfläche der Isolationsschicht 13.
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Als
Nächstes
wird das Trennverfahren durchgeführt,
wie es in den 18A und 18B gezeigt ist. In dem Trennverfahren
werden der Ätzschritt
zum Ätzen
der Halbleiterschicht 12 durch das Plasma des Ätzgases
und der Abscheidungsschritt zum Abscheiden des Schutzfilms 50 auf
der Innenwand des Grabens durch das Plasma des Abscheidungsgases
abwechselnd und wiederholt durchgeführt. Wie es in 18A gezeigt ist, wird die Oberfläche der
Isolationsschicht 13 durch das positive Ion in dem Ätzgas positiv
geladen. In dem Ätzschritt
des Trennverfahrens wird das positive Ion des Ätzgases zu dem Graben 14 hin
eingebracht. In diesem Fall wird das positive Ion, wie es in 18B gezeigt ist, durch die
Isolationsschicht, die in der Nähe des
Bodens des Grabens 14 positiv geladen wird, abgestoßen. Daher wird
das positive Ion in der horizontalen Richtung derart verteilt, dass
die Seitenwand des Grabens, das heißt die Halbleiterschicht 12,
die in der Nähe des
Bodens des Grabens 14 angeordnet ist, in der horizontalen
Richtung geätzt
wird. Demgemäß wird die
Kerbe 110 auf der Seitenwand des Grabens 14 ausgebildet.
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Hierbei ätzt das
positive Ion des Ätzgases die
Halbleiterschicht 12 und den Schutzfilm 50 durch chemisches Ätzen oder
physikalisches Zerstäuben. Daher
wird die Kerbe 110 derart größer, dass die Halbleiterschicht 12 von
der Isolationsschicht 13 getrennt wird. Schließlich wird
der bewegliche Abschnitt 20 ausgebildet.
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Hierbei
kann in dem Trennverfahren ein nadelähnlicher Vorsprung wie folgt
ausgebildet werden. Die 19A bis 19C erläutern das Ätzen in dem Trennverfahren.
Das Ätzgas ätzt die
Halbleiterschicht 12 mit einem Entfernen des Schutzfilms 50 derart, dass
die Kerbe 110 ausgebildet wird. Wenn der Schutzfilm 50 stark,
das heißt
dick, ist, bleibt ein Teil des Schutzfilms 50 zurück, wie
es in 19B gezeigt ist.
Daher wird die Halbleiterschicht 12 mit dem Teil des Schutzfilms 50 geätzt. In
diesem Fall dient der Schutzfilm 50, der auf der Seitenwand
des Grabens 14 zurückbleibt,
derart als ein Maske, dass ein nadelähnlicher Vorsprung K auf der
Innenwand des Grabens 14 ausgebildet wird, wie es in 19C gezeigt ist. Genauer
gesagt wird der Vorsprung K auf der Innenwand der Kerbe 110 angeordnet,
welche der Isolationsschicht 13 gegenüberliegt. Der Vorsprung K der
Kerbe 110 kann gebrochen werden, wenn ein großer Stoß derart
auf den Vorsprung K ausgeübt wird,
dass der Vorsprung K die Isolationsschicht 13 zerbricht.
Der gebrochene Vorsprung K kann einen Partikel verursachen und der
Partikel kann ein Problem verursachen.
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Im
Hinblick auf das vorhergehende Problem wird ein Verfahren zum Herstellen
eines Sensors S3 gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wie folgt beschrieben. 8 zeigt eine schematische Querschnittsansicht,
die den Sensor S3 zeigt. Der Sensor S3 ist aus dem SOI-Substrat 10 ausgebildet,
das die erste und zweite Siliziumschicht 11, 12 und
die Siliziumoxidschicht 13 aufweist, die zwischen der ersten
und zweiten Siliziumschicht 11, 12 angeordnet
ist. Der bewegliche Abschnitt 20 ist durch einen Teil der
zweiten Siliziumschicht 12 vorgesehen, welcher von der
Siliziumoxidschicht 13 getrennt ist. Das heißt, der
bewegliche Abschnitt 20 wird von dem Graben 14 derart
umgeben, dass der bewegliche Abschnitt 20 von der anderen Siliziumschicht 12 getrennt
ist, die um den beweglichen Abschnitt 20 angeordnet ist.
Weiterhin ist ein Raum derart unter dem beweglichen Abschnitt 20 angeordnet,
dass ein Hohlabschnitt ausgebildet wird.
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Die 9, 10A und 10B zeigen
eine Haltekonstruktion zum Halten des beweglichen Abschnitts 20.
Der bewegliche Abschnitt 20 ist mit einem Anker 23c verbunden.
Der Anker 23c wird durch die Siliziumoxidschicht 13 auf
der ersten Siliziumschicht 11 gehalten. Daher wird der
bewegliche Abschnitt 20 durch den Anker 23c derart
ausgelegt, dass der bewegliche Abschnitt 20 beweglich ist.
Die Beschleunigung, die auf den Sensor S3 ausgeübt wird, wird unter Verwendung
des beweglichen Abschnitts 20 erfaßt. Dieser Erfassungsmechanismus
kann der Gleiche wie bei einem herkömmlichen kapazitiven Beschleunigungssensor
sein. Genauer gesagt wird, wenn die Beschleunigung auf den Sensor
S3 ausgeübt
wird, der bewegliche Abschnitt 20 derart in eine vorbestimmte
Richtung verschoben oder deformiert, dass ein Abstand zwischen dem
beweglichen Abschnitt 20 und einem festen Abschnitt geändert wird. Der
bewegliche Abschnitt 20 ist durch den Graben 14 von
dem festen Abschnitt getrennt. Die Änderung des Abstands bewirkt
eine Kapazitätsänderung
eines Kondensators zwischen dem beweglichen Abschnitt 20 und
dem festen Abschnitt, so dass eine Beschleunigung erfaßt wird.
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Eine
Elektrodenanschlussfläche 417 ist
auf der zweiten Siliziumschicht 12 an einer vorbestimmten
Position ausgebildet. Die Elektrodenanschlussfläche 417 besteht aus
Aluminium oder dergleichen. Die Elektrodenanschlussfläche 417 ist
mit einer externen Schaltung verbunden. Die Elektrodenanschlussfläche 417 beinhaltet
die bewegliche Elektrodenanschlussfläche 20a und die feste
Elektrodenanschlussfläche 31a, 41a.
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Der
Sensor S3 wird wie folgt hergestellt. Wie es in den 11A bis 11E gezeigt
ist, wird die Anschlussfläche 417 auf
der Oberfläche
der zweiten Siliziumschicht 12 unter Verwendung eines Filmabscheidungsverfahrens, wie
zum Beispiel eines Zerstäubungsverfahrens
und eines Abscheidungsverfahrens, und unter Verwendung eines Fotolithografieverfahrens
ausgebildet. Als Nächstes
wird die Maske, die ein vorbestimmtes Muster aufweist, auf der zweiten
Siliziumschicht 12 ausgebildet. Dies ist ein Maskenausbildungsverfahren.
Die Maske 100 beinhaltet eine Öffnung, die dem Graben 14 entspricht. Dann
wird der Graben 14 auf der zweiten Siliziumschicht 12 ausgebildet.
Dies ist das Grabenausbildungsverfahren. Das Verfahren wird durch
das reaktive Ionenätzverfahren
vorgesehen, das den Ätzschritt
und den Abscheidungsschritt aufweist, die in den 10A bis 10E gezeigt
sind. Genauer gesagt werden der Ätzschritt
zum Ätzen
der zweiten Siliziumschicht 12 und der Abscheidungsschritt
zum Abscheiden des Schutzfilms 50 abwechselnd und wiederholt
durchgeführt.
Diese Schritte werden durch drei Zyklen und mehr wiederholt. Daher
wird der Graben 14 ausgebildet, um die Siliziumoxidschicht 13 zu erreichen
und den Schutzfilm 50 aufzuweisen, der auf der Innenwand
des Grabens 14 angeordnet ist. Dann wird das Trennverfahren
derart durchgeführt, dass
der bewegliche Abschnitt 20 ausgebildet wird, wie es in
den 11D und 11E gezeigt ist. Dann wird die
Maske 100 durch ein Trockenätzverfahren, wie zum Beispiel
ein Sauerstoffveraschungsverfahren und dergleichen, entfernt. Daher
ist der Sensor S3 fertiggestellt.
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In
dem vorhergehenden Verfahren weist der Schutzfilm 50, der
in dem Grabenausbildungsverfahren ausgebildet wird, einen starken
Schutzeffekt auf, welcher stärker
als der in dem Trennverfahren ist. Um diesen Aufbau durchzuführen, werden
die Ätzbedingungen
in dem Grabenausbildungsverfahren und dem Trennverfahren gesteuert.
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Der
Schutzeffekt des Schutzfilms 50 wird durch eine Zeit gesteuert.
Genauer gesagt wird ein Verhältnis
einer Laufzeit zwischen dem Ätzschritt
und dem Abscheidungsschritt gesteuert, um den Schutzeffekt zu steuern.
Die Laufzeit des Ätzschritts
in dem Grabenausbildungsverfahren ist als TA1 definiert, die Laufzeit
des Abscheidungsschritts in dem Grabenausbildungsverfahren ist als
TA2 definiert und das Verhältnis
der Laufzeiten zwischen dem Ätzschritt und
dem Abscheidungsschritt ist als TA1/TA2 definiert. Die Laufzeit
des Ätzschritts
in dem Trennverfahren ist als TB1 definiert, die Laufzeit des Abscheidungsschritts
in dem Trennverfahren ist als TB2 definiert und das Verhältnis der
Laufzeiten zwischen dem Ätzschritt
und dem Abscheidungsschritt ist als TB1/TB2 definiert. Die Ätzbedingungen
in dem Grabenausbildungsverfahren und dem Trennverfahren werden
derart gesteuert, dass das Zeitverhältnis TA1/TA2 kleiner als das
Zeitverhältnis
TB1/TB2 wird. Zum Beispiel wird die Laufzeit von TA1 in dem Grabenausbildungsverfahren
auf 7 Sekunden festgelegt und wird die Laufzeit von TA2 in dem Grabenausbildungsverfahren
auf 5 Sekunden festgelegt, so dass das Zeitverhältnis von TA1/TA2 1,4 wird.
Andererseits wird die Laufzeit von TB1 in dem Trennverfahren auf
7 Sekunden festgelegt und wird die Laufzeit von TB2 in dem Trennverfahren
auf 4 Sekunden festgelegt, so dass das Zeitverhältnis von TB1/TB2 1,75 wird,
welches größer als
das Zeitverhältnis
von TA1/TA2 ist.
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In
diesem Fall wird die Laufzeit des Abscheidungsschritts in dem Trennverfahren
kürzer
als die in dem Grabenausbildungsverahren. Das heißt, die
Abscheidungszeit zum Abscheiden des Schutzfilms 50 in dem
Trennverfahren ist kürzer
als die in dem Grabenausbildungsverfahren. Deshalb ist der Schutzfilm 50,
der in dem Trennverfahren ausgebildet wird, dünner als der in dem Grabenausbildungsverfahren.
Daher ist durch Steuern der Zeitverhältnisse von TA1 /TA2 und TB1
/TB2 der Schutzeffekt des Schutzfilms 50, der in dem Grabenausbildungsverfahren
ausgebildet wird, vergleichsweise stärker als der in dem Trennverfahren.
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Der
Schutzeffekt des Schutzfilms 50 kann durch das elektrische
Vorfeld (das heißt
die Energie des elektrischen Vorfelds zum Anlegen an das Substrat 10)
gesteuert werden. Genauer gesagt wird das elektrische Vorfeld in
den Ätzschritt
optimiert, um den Schutzeffekt zu steuern. Das elektrische Vorfeld
in dem Ätzschritt
in dem Trennverfahren ist größer als
in Grabenausbildungsverfahren. Zum Beispiel wird die Energie des
elektrischen Vorfelds zum Anlegen an das Substrat 10 in
dem Ätzschritt
in dem Grabenausbildungsverfahren auf 23 W festgelegt und wird die Energie
des elektrischen Vorfelds zum Anlegen an das Substrat 10 in
dem Ätzschritt
in dem Trennverfahren auf 50 W bis 70 W festgelegt. Daher wird das elektrische
Vorfeld in dem Trennverfahren als größer festgelegt, so dass ein
Zerstäubungseffekt
des Ätzens
in dem Trennverfahren größer als
der in dem Grabenausbilungsverfahren ist. Dies ist so, da das Plasma
des Ätzgases
stark zu dem Substrat 10 hingezogen wird, so dass das positive
Ion in dem Plasma die zweite Sili ziumschicht 12 anistrop ätzt, wenn das
elektrische Vorfeld in dem Ätzschritt
zum Ätzen der
zweiten Siliziumschicht 12 an das Substrat 10 angelegt
wird. Durch Steuern des elektrischen Vorfelds in dem Trennverfahren,
dass dieses größer als
in dem Grabenausbildungsverfahren ist, kann die Verfahrenszeit des
Trennverfahrens kürzer
werden. Weiterhin wird der nadelähnliche
Vorsprung K auf der Innenwand der Kerbe 110 verringert.
Hierbei wird, wenn das elektrische Vorfeld in dem Trennverfahren übermäßig größer wird,
der Schutzfilm 50, der auf der Innenwand des Grabens 14 angeordnet
ist, aber ebenso das Teil des Grabens 14, der in der Nähe des Bodens
des Grabens 14 angeordnet ist, geätzt. Zum Beispiel kann der
Schutzfilm 50, der in der Nähe der Oberfläche der
zweiten Siliziumschicht 12 angeordnet ist, geätzt werden.
Deshalb ist es bevorzugt, dass die Energie des elektrischen Vorfelds
in dem Trennverfahren gleich oder kleiner als 70 W ist. Daher ist durch
Steuern des elektrischen Vorfelds der Schutzeffekt des Schutzfilms 50,
der in dem Trennverfahren ausgebildet wird, vergleichsweise schwächer als
der in dem Grabenausbildungsverfahren.
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Weiterhin
kann der Schutzeffekt des Schutzfilms 50 durch die Gasflussgeschwindigkeit
des Ätzgases
in dem Ätzschritt
gesteuert werden. Genauer gesagt wird die Gasflussgeschwindigkeit
des Ätzgases
in dem Ätzschritt
optimiert, um den Schutzeffekt zu steuern. Die Gasflussgeschwindigkeit
des Ätzgases
in dem Ätzschritt
in dem Trennverfahren ist größer als
die in dem Grabenausbildungsverfahren. In diesem Fall ist die Ätzgeschwindigkeit
des Schutzfilms 50 und der zweiten Siliziumschicht 12 in
dem Trennverfahren größer als
die in dem Grabenausbildungsverfahren. Daher ist durch Steuern der
Gasflussgeschwindigkeit des Ätzgases
der Schutzeffekt des Schutzfilms 50, der in dem Trennverfahren
ausgebildet wird, vergleichsweise schwächer als der in dem Grabenausbildungsverfahren.
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Weiterhin
kann der Schutzeffekt des Schutzfilms 50 durch die Gasflussgeschwindigkeit
des Abscheidungsgases in dem Abscheidungsschritt gesteuert werden.
Genauer gesagt wird die Gasflussgeschwindigkeit des Abscheidungsgases
in dem Abscheidungsschritt optimiert, um den Schutzeffekt zu steuern.
Die Gasflussgeschwindigkeit des Abscheidungsgases in dem Abscheidungsschritt
in dem Trennverfahren ist kleiner als die in dem Grabenausbildungsverfahren.
In diesem Fall ist die Abscheidungsgeschwin digkeit des Schutzfilms 50 in
dem Trennverfahren kleiner als die in dem Grabenausbildungsverfahren,
so dass der Schutzfilm 50, der in denn Trennverfahren ausgebildet
wird, dünner
als der in dem Grabenausbildungsverfahren ist. Daher wird durch
Steuern der Gasflussgeschwindigkeit des Abscheidungsgases der Schutzeffekt
des Schutzfilms 50, der in dem Trennverfahren ausgebildet
wird, vergleichsweise schwächer
als der in dem Grabenausbildungsverfahren.
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Weiterhin
kann der Schutzeffekt des Schutzfilms 50 durch den Druck
der Kammer 200 gesteuert werden. Genauer gesagt wird der
Druck des reaktiven Gases in der Kammer 200 in dem Trennverfahren
derart festgelegt, dass er niedriger als der in dem Grabenausbildungsverfahren
ist. In diesem Fall wird die Plasmaenergie in dem Trennverfahren
größer als der
reaktive Gasdruck, das heißt
der Kammerdruck in der Kammer 200 wird niedriger. Daher
wird der Zerstäubungseffekt
in dem Ätzschritt
in dem Trennverfahren größer, so
dass der Schutzeffekt des Schutzfilms 50, der in dem Trennverfahren
ausgebildet wird, vergleichsweise schwächer als der in dem Grabenausbildungsverfahren
ist.
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Weiterhin
kann der Schutzeffekt des Schutzfilms 50 durch die Temperatur
des Substrats 10 gesteuert werden. Genauer gesagt wird
die Temperatur des Substrats 10 in dem Trennverfahren derart
festgelegt, dass sie höher
als in dem Grabenausbildungsverfahren ist. In diesem Fall wird der
Schutzfilm 50 langsam in dem Trennverfahren abgeschieden, wenn
die Temperatur des Substrats 10 höher wird. Daher wird die Dicke
des Schutzfilms 50 in dem Trennverfahren dünner, so
dass der Schutzeffekt des Schutzfilms 50, der in dem Trennverfahren
ausgebildet wird, vergleichsweise schwächer als der in dem Grabenausbildungsverfahren
ist. Daher weist das Verfahren zum Verringern des Schutzeffekts
des Schutzfilms 50 in dem Trennverfahren, das zuvor beschrieben
worden ist, ein Steuern des Zeitverhältnisses der Laufzeiten zwischen
dem Grabenausbildungsverfahren und dem Trennverfahren, ein Steuern
des elektrischen Vorfelds, ein Steuern der Gasflussgeschwindigkeit
des Ätzgases,
ein Steuern der Gasflussgeschwindigkeit des Abscheidungsgases, ein
Steuern des Kammerdrucks oder ein Steuern der Substrattemperatur
auf. Diese Verfahren können kombiniert
werden, um den Schutzeffekt zu verringern, und weiterhin können alle
Ver fahren gleichzeitig durchgeführt
werden.
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Daher
wird die Ätzbedingung
des Grabenausbildungsverfahren zu der Ätzbedingung des Trennverfahrens
geschaltet. In dem Grabenausbildungsverfahren ist der Schutzeffekt
des Schutzfilms 50 vergleichsweise stark, so dass der Graben
einfach und genau in einer vertikalen Richtung des Substrats 10 ausgebildet
wird, welches eine Tiefenrichtung des Grabens 14 ist. In
dem Trennverfahren ist der Schutzeffekt des Schutzfilms 50 vergleichsweise schwach,
so dass die Ätzgeschwindigkeit
der Seitenwand des Grabens 14 in der horizontalen Richtung
in dem Trennverfahren größer als
die in dem Grabenausbildungsverfahren ist. Deshalb wird die Verfahrenszeit
des Trennverfahrens kürzer.
Weiterhin wird der Schutzfilm 50, der in dem Trennverfahren
ausgebildet wird, durch das Ätzen
der horizontalen Richtung in dem Trennverfahren einfach entfernt.
Daher bleibt der Schutzfilm 50 auf der Innenwand des Grabens 14 nicht
einfach zurück,
so dass kein nadelähnlicher
Vorsprung auf der Innenwand der Kerbe 110 ausgebildet wird.
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Hierbei
wird, wenn die Ätzbedingung
des Grabenausbildungsverfahrens die Gleiche wie die Ätzbedingung
des Trennverfahrens ist, so dass der Schutzeffekt des Schutzfilms 50 schwach
ist, das Ätzen
in der horizontalen Richtung unterstützt, so dass die Breite des
Grabens 14 breiter wird. Daher wird die vorbestimmte Breite
des Grabens 14 nicht erzielt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird es verhindert, dass der nadelähnliche Vorsprung K ausgebildet
wird. Weiterhin weist der Sensor S3, der durch das vorhergehende
Verfahren ausgebildet ist, eine Konvexität 20b auf dem Boden
des beweglichen Abschnitts 20 auf. Genauer gesagt weist,
wie es in den 8 und 11E gezeigt ist, der Boden 20b des
beweglichen Abschnitts, das heißt
der Boden der zweiten Siliziumschicht 12, welche der Siliziumoxidschicht 13 gegenüberliegt,
die Konvexität 20b auf. Diese
Konvexität 20b auf
dem Boden 20b des beweglichen Abschnitts 20 wird
durch das vorliegende Experiment bestätigt, welches von den Erfindern
untersucht worden ist.
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Auch
dann, wenn der Boden 20b des beweglichen Abschnitts 20 die
Siliziumoxidschicht 13 berührt, ist die Kontaktfläche des
Bodens des beweg lichen Abschnitts 20 sehr klein, so dass
verhindert wird, dass der bewegliche Abschnitt 20 an der
Siliziumoxidschicht 13 haftet. Genauer gesagt verhindert die
Konvexität 20b des
beweglichen Abschnitts 20, dass der bewegliche Abschnitt 20 an
der Siliziumoxidschicht 13 haftet. Daher wird ein Klebeeffekt
des beweglichen Abschnitts 20 verhindert. Der Klebeeffekt
ist eines der Probleme im Stand der Technik, da der bewegliche Abschnitt
derart an der Siliziumoxidschicht 13 klebt, das heißt haftet,
dass der Sensor S3 nicht genau arbeiten kann. Obgleich das Einbringen des Ätzgases
in die Kammer 200 und das Einbringen des Abscheidungsgases
in die Kammer 200 zeitlich geschaltet werden, so dass das Ätzgas oder
das Abscheidungsgas getrennt bezüglich
einer Zeit in die Kammer 200 eingebracht wird, können das Ätzgas und
das Abscheidungsgas gleichzeitig in die Kammer eingebracht werden.
Zum Beispiel kann ein Gemisch des Ätzgases und des Abscheidungsgases
in die Kammer 200 eingebracht werden. Weiterhin können, obgleich
das Ätzgas
aus einem einzelnen Gas ausgebildet ist und das Abscheidungsgas
aus einem anderen einzelnen Gas ausgebildet ist, diese aus mehreren
Gasen ausgebildet sein.
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Weiterhin
kann, obgleich das Substrat 10 das SOI-Substrat ist, das
Substrat 10 ein anderer Typ eines Substrats sein, das die
Isolationsschicht, die innerhalb von diesem angeordnet ist, und
die Halbleiterschicht aufweist, die auf der Oberfläche des
Substrats 10 angeordnet ist.
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Nachstehend
erfolgt die Beschreibung eines fünften
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Erfinder haben untersucht, dass es bevorzugt ist, dass ein Seitenverhältnis des
Grabens 14 derart festgelegt ist, dass es in einem vorbestimmten Bereich
ist. Der Vorteil davon wird wie folgt beschrieben. 12 zeigt einen Graben 14, der
die Kerbe 110 aufweist. Die Tiefe des Grabens 14 ist
als H definiert und die Breite des Grabens 14 ist als W
definiert, so dass das Seitenverhältnis des Grabens 14 H/W
ist. Die 13A bis 13D zeigen die Kerbe 110 des
Grabens 14, der ein unterschiedliches Seitenverhältnis aufweist.
Das Seitenverhältnis
des Grabens 14, der in 13A gezeigt
ist, ist 11, das Seitenverhältnis
in 13B ist 4,4, das
Seitenverhältnis
in 13C ist 1,7 und das
Seitenverhältnis
in 13D ist 0,9. Die 13A bis 13D werden durch eine Untersuchung mit
einem Mikroskop erzielt. Wenn das Seitenverhältnis des Grabens 14 kleiner
wird, wird die Kerbe 110 kleiner, das heißt die Kerbe
wird nicht einfach ausgebildet. 14 zeigt
eine Beziehung zwischen dem Zeitenverhältnis einer Kerbenausbildungsrate
(das heißt
einer Kerbrate). Hierbei ist die Kerbrate eine Breite WT der Kerbe 110 in
der horizontalen Richtung pro Einheitszeit. Daher ist die Kerbrate
eine Ausbildungsgeschwindigkeit der Kerbe 110 pro Einheitszeit
und weist eine Einheit von μm/min
auf. Wenn die Kerbrate gleich null ist, wird keine Kerbe 110 auf
der Seitenwand des Grabens 14 ausgebildet. In diesem Fall
wird die zweite Siliziumschicht 12 nicht von der Siliziumoxidschicht 13 getrennt,
so dass der bewegliche Abschnitt 20 nicht ausgebildet wird.
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Wie
es in 14 gezeigt ist,
wird, wenn das Seitenverhältnis
des Grabens 14 kleiner wird, die Kerbrate der Kerbe 110 kleiner.
Wenn das Seitenverhältnis
gleich oder größer als
2,5 ist, ist die Kerbrate groß genug,
um den beweglichen Abschnitt 20 auszubilden. In diesem
Fall wird die Kerbe 110 zweckmäßig ausgebildet, so dass der
bewegliche Abschnitt 20 ausgebildet wird. Weiterhin wird
die Ätzzeit,
das heißt
die Verfahrenszeit des Trennverfahrens, kürzer. Wenn beide der benachbarten
Gräben 14,
die auf beiden Seiten eines Abschnitts, der ein auszubildender beweglicher
Abschnitt ist, der zweiten Siliziumschicht 12 angeordnet
sind, das Seitenverhältnis
aufweist, das kleiner als 2,5 ist, sind die Kerben 110 von beiden
der Gräben 14 nicht
ausreichend ausgebildet, so dass der bewegliche Abschnitt 20 nicht
von der Siliziumoxidschicht 13 getrennt wird. Daher wird
der bewegliche Abschnitt 20 nicht ausgebildet. Wenn mindestens
einer der benachbarten Gräben 14,
die auf beiden Seiten des Abschnitts, der ein auszubildender beweglicher
Abschnitt ist, der zweiten Siliziumschicht 12 angeordnet
ist, das Seitenverhältnis aufweist,
das gleich oder größer als
2,5 ist, ist eine der Kerben 110 von beiden der Gräben 14 ausreichend
ausgebildet, so dass der bewegliche Abschnitt 20 von der
Siliziumoxidschicht 13 getrennt wird. Daher ist der bewegliche
Abschnitt 20 geeignet ausgebildet. Daher ist es bevorzugt,
dass mindestens einer der benachbarten Gräben 14, die auf beiden
Seiten des Abschnitts, der ein auszubildender beweglicher Bereich
ist, der zweiten Siliziumoxidschicht angeordnet ist, das Seitenverhältnis aufweist,
das gleich oder größer als
2,5 ist.
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Wie
es in 10B gezeigt ist,
wird der bewegliche Abschnitt 20 durch den Anker 23c auf
der Siliziumoxidschicht 13 gehalten, welcher mit dem beweglichen
Abschnitt verbunden ist und von dem Graben 14 umgeben wird.
Es ist bevorzugt, dass mindestens zwei Gräben 14, die auf zwei
angrenzenden Seiten des Ankers 23c angeordnet sind, das
Seitenverhältnis
aufweisen, das gleich oder kleiner als 2 ist. In diesem Fall wird
keine Kerbe 110 auf der Seitenwand des Grabens 14 ausgebildet.
Dies ist so, da die Kerbe 110 nicht einfach ausgebildet
wird, wenn der Graben 14 das Seitenverhältnis aufweist, das kleiner
als 2,5 ist, wie es in 14 gezeigt
ist. Weiterhin wird im Wesentlichen keine Kerbe 110 auf
der Seitenwand des Grabens 14 ausgebildet, wenn das Seitenverhältnis des
Grabens 14 gleich oder kleiner als 2 ist. Daher wird der
Anker 23c, der keine Kerbe 110 aufweist, geeignet
ausgebildet und wird der Anker 23c nicht von der Siliziumoxidschicht 13 getrennt.
In den 9 bis 10B weisen drei Gräben 14,
die auf drei Seiten des Ankers 23c ausgenommen der Seite,
die mit dem beweglichen Abschnitt 20 verbunden ist, angeordnet
sind, das Seitenverhältnis
auf, das gleich oder kleiner als 2 ist.
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Nachstehend
erfolgt die Beschreibung eines sechsten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
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Ein
Verfahren zum Ausbilden eines Sensors S4 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird wie folgt beschrieben. Der Sensor
S4 ist in den 15A und 15B gezeigt. Der Sensor S4
beinhaltet einen Verdrahtungsabschnitt 419. Der bewegliche
Abschnitt 20 wird durch den Verdrahtungsabschnitt 419 und
den Anker 23c auf der Siliziumoxidschicht 13 gehalten.
Der bewegliche Abschnitt 20 ist durch den Verdrahtungsabschnitt 419 elektrisch
mit der Elektrodenanschlussfläche 417 verbunden.
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In
diesem Fall sind der Anker 23c und der Verdrahtungsabschnitt 419 fest
auf der eingebetteten Oxidschicht 13 befestigt, so dass
der bewegliche Abschnitt 20 durch den Anker 23c und
den Verdrahtungsabschnitt 419 stabil auf der eingebetteten
Oxidschicht 13 gehalten wird.
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Derartige Änderungen
und Ausgestaltungen verstehen sich als inner halb des Umfangs der
vorliegenden Erfindung, wie er durch die beiliegenden Ansprüche definiert
ist.
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Ein
zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen
einer Halbleitervorrichtung, die einen beweglichen Abschnitt aufweist,
weist die Schritte auf: derartiges Ausbilden eines Grabens auf einer
Halbleiterschicht, dass der Graben eine Isolationsschicht erreicht,
und derartiges Ausbilden eines beweglichen Abschnitts durch Ätzen einer
Seitenwand des Grabens, dass die Halbleiterschicht von der Isolationsschicht
getrennt wird. Die Schritte des Ausbildens des Grabens und des Ausbildens
des beweglichen Abschnitts werden durch eine reaktives Ionenätzverfahren
durchgeführt.
Es wird verhindert, dass sich die Isolationsschicht, die auf dem
Boden des Grabens angeordnet ist, in dem Schritt des Ausbildens
des Grabens positiv lädt.
Die Isolationsschicht, die auf dem Boden des Grabens angeordnet ist,
wird in dem Schritt des Ausbildens des beweglichen Abschnitts positiv
geladen.