EP0766090A2

Microelectronic integrated sensor and method of manufacturing the same

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mikroelektronischen, integrierten Sensor, in dem ein Cantilever ausgebildet ist. Zur besonders unempfindlichen Ausbildung gegenüber mechanischen Belastungen während der Herstellung ist der Cantilever frei beweglich auf einem Auflager aufgelegt, wobei am Rand Bewegungsbegrenzungen angebracht sind. Weiterhin sieht die Erfindung die Ausbildung von Nitridstützen zur Abstützung der oberen Schichten vor, um die Stabilität weiter zu erhöhen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sensors.

EP0766090A2, drawing sheet 1
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13 claims: 6 independent, 7 dependent

  1. 1
    Mikroelektronischer, integrierter Sensor, in dem ein Cantilever ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Cantilever (17) an einem Auflager aufgelegt ist, daß seitliche und obere Bewegungsbegrenzungen vorhanden sind, die in der Weise von einem Rand des Cantilevers beabstandet sind, daß einerseits ausreichende Ausgleichsbewegungen des Cantilevers zum Abbau von mechanischem Streß möglich sind, und daß andererseits die Ausgleichsbewegungen nur im Bereich des Auflagers möglich sind.
  2. 2
    Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflager aus Polysilizium aus einer als Hilfsschicht verwendeten Polysiliziumschicht (3) gebildet wird.
  3. 3
    Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Auflager und Bewegungsbegrenzungen als Einheit ausgebildet sind.
  4. 4
    Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Cantileverrand sacklochförmig oder schlitzförmig umgebende Aufnahmeeinrichtung zur Bildung des Auflagers und Bewegungsbegrenzungen vorgesehen ist.
  5. 5
    Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsbegrenzung und/oder das Auflager im gesamten Umfangsbereich des Cantilevers (17) vorhanden sind.
  6. 6
    Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsbegrenzung in Form einer Stütze (12) ausgebildet ist, die durch eine in dem Cantilever (17) gebildete Ausnehmung geführt wird.
  7. 7
    Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Cantilever (17) mit einer Stufe ausgebildet ist, die zusammen mit dem Auflager die Bewegungsbegrenzung bildet.
  8. 8
    Mikroelektronischer, integrierter Sensor, in dem in einem Hohlraum ein Cantilever ausgebildet ist und der eine Stütze aufweist, die sich zur Abstützung der oberen Schichten durch den Hohlraum erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (12) aus Nitrid besteht.
  9. 9
    Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitridstütze (12) in ihrem Inneren einen Hohlraum (13) aufweist.
  10. 10
    Verfahren zur Herstellung eines mikroelektronischen, integrierten Sensors, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in dem ein Cantilever ausgebildet ist, bei dem auf einem Substrat (1) eine erste Oxidschicht (2) erzeugt wird, eine erste Polysiliziumschicht (3) zur Bildung des Auflagers strukturiert wird, darauf eine zweite Oxidschicht (3) abgeschieden wird, die im wesentlichen das Auflager bedeckt, eine zweite Polysiliziumschicht (5) zur Bildung des Cantilevers (17) abgeschieden, dotiert und rekristallisiert wird, in der zweiten Polysiliziumschicht (5) ein Löcherarray (6) zur späteren isotropen Ätzung der ersten und zweiten Oxidschichten (2, 4) strukturiert wird, eine dritte Oxidschicht (7) aufgebracht und strukturiert wird, eine vierte Oxidschicht (8) auf die dritte Oxidschicht (7) und freiliegende Teile des Cantilevers (17) aufgebracht wird, eine dritte Polysiliziumschicht (9) zur Bildung einer Abdeckung aufgebracht wird, in der dritten Polysiliziumschicht (9) ein Löcherarray (10) zum Durchlaß eines Ätzmittels strukturiert wird, und eine isotrope Oxidätzung zur Bildung des Hohlraums durchgeführt wird.
  11. 11
    Verfahren zur Herstellung eines mikroelektronischen, integrierten Sensors, insbesondere nach einem der Ansprüche 8 oder 9, in dem in einem Hohlraum ein Cantilever ausgebildet ist und der eine Stütze aufweist, die sich zur Abstützung der oberen Schichten durch den Hohlraum erstreckt, bei dem auf einem Substrat mehrere Oxidschichten abgeschieden werden, auf den Oxidschichten zur Bildung einer Abdeckung eine Polysiliziumschicht (9) abgeschieden wird, in der Polysiliziumschicht (9) ein Löcherarray (10) strukturiert wird, an für die Stützen vorgesehenen Stellen in Löchern des Löcherarrays (10) eine anisotrope Oxidätzung mit isotroper Komponente durchgeführt wird, eine Nitridschicht (11) aufgebracht wird, wobei das Nitrid unter Bildung einer Nitridstütze (12) in den vorher erzeugten Hohlraum gelangt, die Nitridschicht (11) im Bereich der übrigen Löcher entfernt wird, durch die übrigen Löcher des Löcherarrays (10) eine isotrope Oxidätzung zur Bildung des Hohlraums (16) durchgeführt wird.
  12. 12
    Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Strukturierung des Cantilevers (17) im Bereich der Nitridstütze (12) Löcher erzeugt werden, deren Löcher beabstandet von der Nitridstütze (12) sind.
  13. 13
    Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Herstellung des Löcherarrays (10) in der dritten Polysiliziumschicht (9) in zwei Schritten durchgeführt wird, wobei nach Ätzung der ersten Löcher eine anisotrope Oxidätzung mit isotroper Komponente durchgeführt wird und die dabei erzeugten Hohlräume bei der Lackaufbringung zur Strukturierung der zweiten Löcher unter Bildung von Lackstützen mit Lack gefüllt werden.
Independent claims13