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Dokumentenidentifikation DE69305634T2 03.04.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0637386
Titel VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON MIKROSTRUKTUREN
Anmelder Analog Devices Inc., Norwood, Mass., US
Erfinder CORE, Theresa, A., North Andover, MA 01845, US;
HOWE, Roger, T., Lafayette, CA 94549-5513, US
Vertreter Schoppe, F., Dipl.-Ing.Univ., Pat.-Anw., 82049 Pullach
DE-Aktenzeichen 69305634
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 05.04.1993
EP-Aktenzeichen 939092565
WO-Anmeldetag 05.04.1993
PCT-Aktenzeichen US9303179
WO-Veröffentlichungsnummer 9321536
WO-Veröffentlichungsdatum 28.10.1993
EP-Offenlegungsdatum 08.02.1995
EP date of grant 23.10.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.04.1997
IPC-Hauptklasse G01P 15/08

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen integrierter schaltungen mit hängenden Mikrostrukturen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Struktur zum Verhindern, daß Teile der Mikrostruktur an dem Substrat oder an anderen Teilen der Mikrostruktur während der Herstellung haften.

Die U.S. Patentanmeldung Nr. 07/569,080, die am 17. August 1990 eingereicht worden ist, die der WO-A-92/03740 entspricht und die den Titel "Monolithic Accelerometer" aufweist, offenbart eine integrierte Schaltung, die einen Beschleunigungssensor mit hängender Mikrostruktur und eine Konditionierungs- und Auflösungs-Schaltungsanordnung auf dem gleichen Chip aufweist. Das darin offenbarte Bauelement kann durch einen in derselben allgemein umrissenen Prozeß aufgebaut werden, wobei es jedoch vorzuziehen ist, dieses Bauelement unter Verwendung des verbesserten hierin offenbarten Prozesses aufzubauen. Der Sensorabschnitt des Beschleunigungsmessers, der in dieser Anmeldung offenbart ist, umfaßt eine Polysiliziumbrücke, die über einem Substrat mittels einer Serie von Pfosten aufgehängt ist. Die Polysiliziumbrücke umfaßt einen aufgehängten longitudinalen Balken mit einer Mehrzahl von Fingern, die sich transversal von demselben erstrecken. Für jeden Finger, der sich von dem Balken erstreckt, existiert ein entsprechender fester Finger, der parallel und sehr nahe an demselben positioniert ist. Die Brücke ist elektrisch leitend und wird auf eine von den festen Fingern unterschiedliche Spannung aufgeladen. Die Polysiliziumbrücke ist elastisch, derart, daß sich die Brücke, die die Finger aufweist, unter einer Beschleunigungskraft relativ zu den entsprechenden festen Fingern bewegen wird. Die Kapazität zwischen bewegbaren Fingern und den festen Fingern wird beobachtet und aufgelöst, um den Betrag der Beschleunigungskraft zu bestimmen, der der Sensor unterworfen ist. Weitere hängende Mikrostrukturen zum Erfassen einer Beschleunigung und weiterer Phänomene sind in den U.S. Patenten Nr. 4,711,128, 5,025,346 und 5,054,320 offenbart.

Die Herstellung von Wafern, die hängende Mikrostrukturen aufweisen, ist schwierig und erzeugt üblicherweise einen relativ niedrigen Ertrag an annehmbaren Chips. Ein besonders schwieriges Problem während der Herstellung ist der Kontakt zwischen der Mikrostruktur und anderen Teilen und das Anhaften der Mikrostruktur an dem Substrat. Ebenfalls haften Oberflächen der hängenden Mikrostruktur häufig an anderen Oberflächen der hängenden Mikrostruktur oder an anderen Oberflächen auf dem Chip während der Verarbeitung. Es ist außerordentlich schwierig, die Polysiliziummikrostruktur von dem Substrat, von einer anderen Polysiliziummikrostruktur oder von anderen Komponenten des chips zu trennen, sobald dieselbe einmal in Kontakt mit denselben gekommen ist.

Flüssigkeitsoberflächenspannungseffekte sind eine der häufigsten Gründe dafür, daß die Mikrostruktur in Kontakt mit anderen Objekten, wie z.B. mit dem Substrat oder mit anderen Abschnitten der Mikrostruktur, kommt. Flüssigkeitsoberflächenspannungseffekte treten beispielsweise während des Trocknens nach einem Naßätzschritt auf.

Beim Herstellen hängender Mikrostrukturen wird typischerweise eine Schicht aus Material (aus dem die Mikrostruktur aufgebaut werden soll) über einer vorher abgelegten Opferschicht aufgebracht und dann in der gewünschten Form geätzt. Die Opferschicht wird dann durch einen Naßätzprozeß entfernt, bei dem der Wafer einer chemischen Ätzlösung ausgesetzt wird, welche die Opferschicht löst, das Material jedoch nicht beeinträchtigt, aus dem die Mikrostruktur gebildet ist, wie z.B. Polysilizium. Der Wafer wird dann in einem Spülfluid gewaschen. Sobald das Spülfluid entfernt wird, übt die Oberflächenspannung der Flüssigkeit Kräfte auf die empfindliche hängende Mikrostruktur aus, welche dahin tendieren, die Mikrostruktur in Kontakt mit dem Substrat oder mit anderen Abschnitten der Mikrostruktur oder mit anderen Komponenten der Schaltung zu ziehen. Eine Kombination verschiedener Kräfte, einschließlich von Haftkräften und von elektrostatischen Kräften, macht es extrem schwierig, die sich berührenden Abschnitte zu trennen. Elektrostatische Kräfte können ebenfalls zu der anfänglichen Anziehung der Mikrostruktur an die anderen Oberflächen beitragen, welche zu einem Kontakt führt. Wenn demgemäß ein unerwünschter Kontakt auftritt, ist der Chip typischerweise nicht reparierbar und muß weggeworfen werden.

Die Opferschicht muß in der Lage sein, hohe Temperaturen (in der Größenordnung von 1000SC und höher) auszuhalten, um die Temperaturen auszuhalten, die bei dem Ablegen der Strukturschicht und bei darauffolgenden Verarbeitungsschritten für die integrierte Schaltung bei herkömmlichen Herstellungstechniken auftreten. Demgemäß muß die Opferschicht typischerweise aus einem Material, wie z.B. aus einem mittels chemischer Nieder-Temperatur-Dampfabscheidung hergestellten Oxid bestehen, welches durch ein Naßätzverfahren praktisch entfernt werden kann. Eine Opferschicht aus Photolackmaterial könnte beispielsweise nicht die Temperaturen aushalten, die bei der Polysiliziumablagerung, d.h. etwa 600SC, auftreten. Ferner würde ein Trockenätzen, um die Opferschicht zu entfernen, das Oberflächenspannungsproblem beseitigen, wobei dasselbe jedoch typischerweise nicht möglich ist, da ein Trockenätzprozeß wahrscheinlich das Material der hängenden Mikrostruktur, z.B. Polysilizium, aufgrund der niedrigen Selektivität solcher Ätztechniken beschädigen würde.

Mehrere Forscher berichteten dieses Problem und schlugen Verfahren vor, um die Auswirkungen der Flüssigkeitsoberflächenspannung zu beseitigen. So schlagen beispielsweise H. Guckel, J.J. Sniegowski, T.R. Christenson und F. Raissi, "The Application of Fine-Grained, Tensile Polysilicon to Mechanically Resonant Transducers", Sensors and Actuators, A21, 190, Seiten 346-351, ein Verfahren vor, bei dem das Naßätz-Endspülungsfluid gefroren und sublimiert wird, um die schädlichen Auswirkungen der Flüssigkeitsoberflächenspannung auf Mikrostrukturen zu vermeiden. Das offenbarte Verfahren benötigt die Übertragung von nassen Wafern in eine Kühleinheit, um das Fluid (eine Wasser/Methanol-Mischung) zu gefrieren. Das Wasser wird dann in einem Vakuumsystem plaziert, um das gefrorene Fluid zu sublimieren. Die Technik benötigt spezielle Chemikalien und die direkte Übertragung von nassen Wafern in eine Kühlung und ein Vakuumsystem. Ferner benötigt die Sublimierung des gefrorenen Fluids sehr lange Zeitspannen, welche in der Größenordnung von Stunden liegen. Däs vorgeschlagene System ist zur Herstellung nicht praktisch geeignet.

Demgemäß besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren mit hohem Ertrag zum Herstellen integrierter Schaltungen zu schaffen, welche hängende Mikrostrukturen aufweisen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen hängender Mikrostrukturen auf integrierten Schaltungswafern zu schaffen.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer hängenden Mikrostruktur geschaffen, wie es in Anspruch 1 definiert ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ausgehend von einem Substrat, wie z.B. aus Silizium, eine Oxidschicht bei niedriger Temperatur auf der Oberfläche desselben als eine Opferschicht abgelegt. Die Oxidschicht wird dann gemustert, um selektiv Abschnitte der Oxidschicht zu entfernen, um Löcher durch die Oxidschicht durch bis zu dem Substrat hin zu erzeugen. Eine zweite Schicht, z.B. Polysilizium, wird dann über das Substrat und die Oxidschicht abgelegt. Das Polysilizium füllt die Löcher in der Oxidschicht auf und schafft zusätzlich eine Decke, die planar über die Oxidschicht ausgebreitet ist. Das Polysilizium wird dann gemustert.

Selektive Abschnitte der Oxidschicht, welche aufgrund des Entfernens von Abschnitten der Polysiliziumschicht aufgedeckt werden, werden selektiv geätzt. Die meisten, wenn nicht alle, Ätzprozesse können Material ein paar Mikrometer über die Kante der Maske hinaus entfernen. Wo daher ein Loch in einem freiliegenden Abschnitt der Oxidschicht gemustert ist, werden ein paar Mikrometer an Material von unter den Kanten der hängenden Mikrostruktur entfernt, selbst wenn diese Teile der Oxidschicht durch die Mikrostruktur bedeckt sind. Eine Photolackschicht wird dann auf den Wafer abgelegt, welche die Löcher in der Oxidschicht sowie die Leerräume in der Mikrostrukturschicht füllt. Die Photolackschicht wird dann gemustert, um den Photolack von den Mitten der Löcher in der äußeren Schicht sowie von den Zwischenraumen in der Polysiliziummikrostrukturschicht zu entfernen. Die Abschnitte der Photolackschicht, welche an den Kanten der Löcher in die Oxidschicht unter die Kanten der Polysiliziumschicht eingefüllt worden sind, werden nicht entfernt, da sie durch die Mikrostruktur vor dem Abbildungsverfahren verdunkelt worden sind.

Ferner kann die Ätzmaske entworfen sein, um einen bestimmten Photolack, der die Zwischenräume zwischen nicht in Kontakt stehenden Abschnitten der Mikrostrukturschicht überbrückt, stehen zu lassen.

Die Oxidschicht wird dann in einem Naßätzverfahren entfernt, welches den Photolack oder Mikrostrukturmaterialien nicht beeinträchtigt, welche nach dem Naßätzprozeß zurückbleiben. Die Abschnitte des Photolackmaterials, welche unter den Kanten der Mikrostruktur gebildet worden sind, bleiben als Sockel, die die Mikrostruktur vertikal tragen. Die Abschnitte, falls solche vorhanden sind, des Photolackmaterials, welche in den Zwischenräumen zwischen nicht in Kontakt stehenden Abschnitten der Mikrostruktur zurückgeblieben sind, schaffen eine laterale Stütze, die verhindert, daß sich angrenzende Abschnitte biegen und sich berühren.

Das verbleibende Photolackmaterial wird dann durch einen langen Sauerstoffplasmaentfernungsprozeß entfernt, welcher keine Flüssigkeitsoberflächenspannungsprobleme aufwirft, wodurch die Mikrostruktur über dem Substrat hängend zurückgelassen wird.

Nachfolgend wird auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer beispielhaften hängenden Brückenmikrostruktur;

Fig. 2 eine Draufsicht der beispielhaften Mikrostrukturbrücke aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsseitenansicht während einer ersten Phase des Herstellungsprozesses, welcher die vorliegende Erfindung ausführt, einer beispielhaften hängenden Mikrostruktur;

Fig. 4 eine Draufsicht während der ersten Phase des Herstellungsprozesses, der die vorliegende Erfindung ausführt, einer beispielhaften hängenden Mikrostruktur;

Fig. 5 eine Querschnittsseitenansicht während einer zweiten Phase des Herstellungsprozesses, der die vorliegende Erfindung ausführt, einer beispielhaften hängenden Mikrostruktur;

Fig. 6 eine Draufsicht während der zweiten Phase des Herstellungsverfahrens, das die vorliegende Erfindung ausführt, einer beispielhaften hängenden Mikrostruktur;

Fig. 7 eine Querschnittsseitenansicht während einer dritten Phase des Herstellungsprozesses, der die vorliegende Erfindung ausführt, einer beispielhaften hängenden Mikrostruktur;

Fig. 8 eine Draufsicht während der dritten Phase des Herstellungsprozesses, der die vorliegende Erfindung ausführt, einer beispielhaften hängenden Mikrostruktur;

Fig. 9 eine Querschnittsseitenansicht während einer vierten Phase des Herstellungsprozesses, der die vorliegende Erfindung ausführt, einer beispielhaften hängenden Mikrostruktur;

Fig. 10 eine Draufsicht während der vierten Phase des Herstellungsprozesses, der die vorliegende Erfindung ausführt, einer beispielhaften hängenden Mikrostruktur;

Fig. 11 eine Querschnittsseitenansicht während einer fünften Phase des Herstellungsprozesses, der die vorliegende Erfindung ausführt, einer beispielhaften hängenden Mikrostruktur; und

Fig. 12 eine Draufsicht während der fünften Phase des Herstellungsprozesses, der die vorliegende Erfindung ausführt, einer beispielhaften hängenden Mikrostruktur.

Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine Seiten- und eine Draufsicht einer beispielhaften hängenden Mikrostruktur, welche durch das Verfahren, das die vorliegende Erfindung ausführt, hergestellt werden kann. Die Mikrostruktur umfaßt eine Brücke 12, die über einem Substrat 14 durch vier Eckpfosten 16 aufgehängt ist. Die Brücke umfaßt einen mittleren Balken 18 mit einer Mehrzahl von Fingern 20, die sich transversal von derselben erstrecken. Ein fester Finger 22 ist parallel und neben jedem Finger 20 der Brücke 12 positioniert. Die festen Finger 22 und die Brücke 12 sind elektrisch leitfähig. Die festen Finger 22 werden auf eine unterschiedliche Spannung als die Brücke aufgeladen, derart, daß eine kapazitive Spannung zwischen jedem festen Finger 22 und seinem entsprechenden Brückenfinger 20 existiert. Wenn die Brücke 12 einer Beschleunigungskraft unterworfen wird, bewegen sich die Brücke 12 und die Finger 20 relativ zu den festen Fingern 22, wodurch die Kapazität zwischen jedem festen Finger 22 und seinem entsprechenden Brückenfinger 20 verändert wird. Eine Schaltungsanordnung mißt die Kapazität, welche direkt die Beschleunigung anzeigt, der die Brücke unterworfen ist.

Die Fig. 3 bis 12 sind Draufsichten und Querschnittsseitenansichten, welche einen speziellen Abschnitt einer Mikrostruktur (d.h. drei der Brückenfinger 20) während verschiedener Phasen des Herstellungsprozesses zeigen. Die Finger und Zwischenräume sind nicht maßstabsgerecht gezeigt. Ferner sind die festen Finger 22, die in Fig. 2 gezeigt sind, in den Fig. 3 bis 12 nicht gezeigt, um die Beschreibung der Erfindung nicht zu verwirren. Die Pfosten, welche die hängende Mikrostruktur tragen, sind ebenfalls in der Zeichnung nicht gezeigt, um die Erfindung nicht zu verwirren. Es sollte ferner offensichtlich sein, daß der Chip, auf dem die Mikrostruktur ausgeführt ist, andere Schaltungsanordnungen umfassen kann, welche sogar weitere zusätzliche Schritte des Herstellungsverfahrens benötigen werden können, welche für die vorliegende Erfindung nicht relevant sind. Solche Schritte können die hängende Mikrostruktur beeinflussen und/oder können weitere zusätzliche Schutzschritte benötigen, welche durchgeführt werden sollten, um zu verhindern, daß derartige weitere Schritte die Mikrostruktur beeinträchtigen. Typischerweise kann der Herstellungsprozeß für einen integrierten Schaltungschip bis zu 300 Schritte umfassen. Lediglich die Handvoll der Schritte, welche für die vorliegende Erfindung relevant sind, werden hierin erörtert.

Die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils eine Querschnittsseitenansicht und eine Draufsicht des Mikrostrukturabschnitts eines Chips, der bei einer Anfangsstufe des Herstellungsverfahrens gezeigt ist. Die Fig. 3 und 4 zeigen das Substrat 14 und drei Finger 20 des beispielhaften Sensors, der die Mikrostruktur enthält. Um diese Stufe zu erreichen, wird das Substrat 14, welches aus Silizium aufgebaut sein kann, mit einer Schicht eines Opferabstandhaltermaterials 30 bedeckt, welches beispielsweise ein Nieder-Temperatur-Oxid (LTO = Low-Temperature Oxide) sein kann. Typischerweise wird eine LTO-Schicht auf einem Substrat durch einen herkömmlichen Gasabscheidungsprozeß, wie z.B. die chemische Niederdruck- Dampfabscheidung, gebildet. Weitere herkömmliche Verfahren sind jedoch bekannt und können verwendet werden. Das Material 31, aus dem die hängende Mikrostruktur hergestellt werden soll, z.B. Polysilizium, wird dann auf der LTO- Schicht 30 gebildet. Das Polysiliziummaterial wird dann gemustert, derart, daß das Polysiliziummaterial, das nach dem Musterungsprozeß zurückbleibt, in der Gestalt der gewünschten fertigen hängenden Mikrostruktur ist. Beispielsweise werden Zwischenräume 32 in die Schicht geätzt, wodurch Polysiliziumfinger 20 zurückbleiben.

Das Polysilizium kann durch jedes herkömmliche Verfahren abgelegt und gemustert werden. Das Polysilizium kann beispielsweise auch durch die chemische Niederdruck-Dampfabscheidung abgeschieden werden. Das Polysilizium kann durch ein Photolack-Ätzverfahren gemustert werden, bei dem der Wafer mit einem photoresistiven Material, vorzugsweise einem photoempfindlichen Polymer, beschichtet wird, und dann durch eine Photolithographie gemustert wird. Der Wafer wird dann einer Trockenplasmaumgebung (z.B. Chlor und Brom) ausgesetzt. Das Plasma verdampft den Abschnitt des Polysiliziums, welcher freiliegend ist, während der Abschnitt zurückbleibt, welcher von dem Photolack bedeckt ist.

Die Fig. 5 und 6 zeigen den Mikrostrukturabschnitt der Fig. 3 und 4 in einer späteren Stufe des Herstellungsprozesses. Insbesondere wurde in den Fig. 5 und 6 die Opferabstandshalterschicht 30 selektiv geätzt, um allgemein kreisförmige Löcher 36 in der Opferschicht 30 zu bilden. In diesem Ätzschritt wird eine Decke aus photoresistivern Material, welches ein photoempfindliches Polymer aufweist, über dem Wafer abgelegt und unter Verwendung einer Maske belichtet und entwickelt, wobei die Maske ausgewählt ist, um strategisch Bereiche in dem Photolackmaterial zu öffnen, in denen Löcher 36 in der Opferschicht erwünscht sind. Offensichtlich müssen diese Löcher neben den Zwischenräumen 32 in der Mikrostruktur 31 zentriert sein, da die Ultraviolettstrahlung nicht die Opferschicht erreichen kann, welche die Opferschicht angreift und Löcher 36 in derselben erzeugt. Das Flüssigätzmittel beeinträchtigt nicht das Mikrostrukturmaterial. Die Dauer des Ätzprozesses und die Menge und chemische Zusammensetzung des Flüssigätzmittels werden derart ausgewählt, daß das Ätzmittel in das Opferschichtmaterial um einen kleinen Betrag über die geöffneten Bereichen in der Photolackmaske hinaus absorbieren wird. Demgemäß kann sich das Volumen des Opfermaterials, welches entfernt wird, um ein paar Mikrometer über den Abschnitt hinaus erstrecken, welcher unter dem Photolack und der Mikrostruktur freiliegend ist. Somit erstrecken sich, wie es in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, die Löcher 36 etwas über die Seitenkante 20a der Finger 20 hinaus und unter die Finger 20 hinein.

e Die Fig. 7 und 8 zeigen den Mikrostrukturabschnitt in einer Stufe nach der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Stufe. Nach der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Stufe wird eine dritte Schicht, die ein Photolackmaterial 38 aufweist, über dem Wafer abgelegt. Eine ausreichende Menge an Photolackmaterial 38 wird derart abgelegt, daß alle Löcher 36 in der Opferschicht und alle Zwischenräume 32 in der Polysiliziumschicht vollständig gefüllt sind. Die Ablegung der Photolackschicht wird zu einem Zeitpunkt in dem gesamten Herstellungsverfahren durchgeführt, nach dem alle Hochtemperaturschritte durchgeführt worden sind.

Die Photolackschicht 38 wird dann auf eine herkömmliche Art und Weise gemustert. So kann beispielsweise Photolackätzen verwendet werden. Die Maske für die Entwicklung des Photolackmaterials 38 wird ausgewählt, um die übergroße Mehrheit des Photolackmaterial zu entfernen. Das Photolackmaterial in den Mitten der Löcher 36 in der Opferschicht 30 wird vollständig weggeätzt. Der Abschnitt der Löcher 36, welcher sich unter die Polysiliziumfinger erstreckt, wird jedoch nicht geätzt, wodurch Sockel 38a aus Photolackmaterial unter den Kanten der Finger 20 zurückbleiben. Die Sockel erstrecken sich vollständig durch die Opferschicht 30 von der oberen Oberfläche des Substrats 14 zu der unteren Oberfläche der Finger 20. Zusätzlich können Streifen aus Photolackmaterial, wie z.B. Streifen 38b, nach dem Photolackmusterungsverfahren zurückgelassen werden. Der Streifen 38b bildet eine Decke über dem Wafer, wie es in Fig. 8 dargestellt ist. Photolackabstandshalter 38c, welche unter dem Streifen 38b sind, bleiben ebenfalls in den Zwischenräumen 32 zwischen den Fingern 20 in der Polysiliziumschicht.

Die Fig. 9 und 10 zeigen den Chip nach einem Naßätzschritt, bei dem die Opferschicht 30 entfernt wird. Bei einem Naßätzprozeß wird der Wafer in ein chemisches Bad eingetaucht. Die Zusammensetzung des chemischen Bades ist ausgewählt, um das Niedertemperaturoxid (oder ein anderes Material, aus dem die Opferschicht aufgebaut ist) zu lösen, um jedoch nicht die Photolackschicht 38 auf der Polysiliziumschicht zu beeinträchtigen. Um die gesamte Opferschicht zu entfernen, ist die Dauer des Naßätzprozesses im allgemeinen ziemlich lang. Nach dem chemischen Bad wird der Wafer in einem Waschfluid gespült, um den Wafer von allen restlichen Chemikalien aus dem Bad zu reinigen. Der Wafer wird dann getrocknet. Während des Trockenverfahrens übt die Oberflächenspannung der Spülflüssigkeit eine Kraft auf die hängende Mikrostruktur aus, die dieselbe zu anderen nahegelegenen Oberflächen, wie z.B. dem Substrat, zu benachbarten festen Fingern oder sogar zu anderen Teilen der Mikrostruktur zwingt. Da jedoch die Photolackstützen 38a, der Streifen 38b und die Abstandshalter 38c während und nach den chemischen Naßätzschritt bleiben, werden die hängenden Polysiliziumabschnitte, wie z.B. die Finger 20, festgehalten und es wird durch die Photolackstützen 38a und durch die Abstandshalter 38c verhindert, daß sie in Kontakt mit anderen Oberflächen kommen.

An diesem Punkt sind die meisten Schritte zur Waferbearbeitung vorbei, welche für die Mikrostruktur möglicherweise schädlich sein können. Demgemäß kann an diesem Punkt das restliche Photolackmaterial 38 entfernt werden, wonach die hängende Mikrostruktur in ihrer abschließenden hängenden Form ist, wie es in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist. Das Photolackmaterial 38 kann durch einen Trockensauerstoffplasmaprozeß entfernt werden, welcher keine Oberflächenspannungsprobleme aufwirft und keine Komponente des Wafers angreift. Ein Sauerstoffplasmaprozeß wird das Polysilizium nicht beeinträchtigen, derselbe wird jedoch organische Stoffe, wie z.B. den Photolack, angreifen und lösen. Da die hängende Mikrostruktur durch die möglicherweise schädlichen Schritte durchgelaufen ist, wobei sie durch die Opferschicht und/oder die Photolackstützen und Abstandshalter getragen worden sind, und da der Trockensauerstoffplasmaschritt sehr wahrscheinlich die hängende Mikrostruktur nicht beschädigt, ist demgemäß der Ertrag an unbeschädigten Mikrostrukturen aus dem Herstellungsprozeß wesentlich erhöht.

Nach der Beschreibung einiger weniger spezieller Ausführungsbeispiele der Erfindung werden verschiedene Änderungen, Modifikationen und Verbesserungen Fachleuten ohne weiteres offensichtlich sein. Demgemäß dient die vorhergehende Beschreibung lediglich als Beispiel und nicht als Begrenzung. Die Erfindung ist nur begrenzt, wie es in folgenden Ansprüchen und Äquivalenten zu denselben definiert ist.


Anspruch[de]

1. Ein Verfahren zum Herstellen einer aufgehängten Mikrostruktur (12), mit folgenden Schritten:

Ablegen einer Schicht aus Opfermaterial (30) auf ein Substrat (14);

selektives Entfernen von Abschnitten des Opfermaterials (30), um Löcher in der Opferschicht zum Bilden von Pfosten (16) für die Mikrostruktur zu erzeugen;

Ablegen eines zweiten Materials (31) über das Substrat und die Opferschicht, wobei die Mikrostruktur (12) aus dem zweiten Material gebildet werden soll, und wobei das zweite Material (31) die Löcher in der Opferschicht füllt und eine zweite Schicht über der Opferschicht bildet; und

selektives Entfernen von Abschnitten der zweiten Schicht, um Zwischenräume (32) in der zweiten Schicht e zu bilden, und um die zweite Schicht in eine Gestalt (18, 20) zu mustern, die die aufgehängte Mikrostruktur aufweist, wodurch Abschnitte der Opferschicht unter der zweiten Schicht freigelegt sind;

gekennzeichnet durch:

selektives Entfernen von Teilstücken der freigelegten Abschnitte der Opferschicht sowie von Teilstücken der Opferschicht neben den freigelegten Abschnitten, welche unter der Mikrostruktur sind, um Zwischenräume (36) in der Opferschicht zu bilden;

Ablegen eines photoresistiven Materials (38) über das Substrat, die Opferschicht und die zweite Schicht, wobei das photoresistive Material die Zwischenräume (36, 32) in der Opferschicht und der zweiten Schicht füllt;

selektives Entfernen von Abschnitten des photoresistiven Materials (38) aus den Zwischenräumen in der Opferschicht und der zweiten Schicht, derart, daß ein bestimmter Teil (38a) des photoresistiven Materials unter der Mikrostruktur bleibt, wodurch Sockel zwischen dem Substrat und der zweiten Schicht gebildet werden;

Entfernen aller restlichen Abschnitte der Opferschicht; und

Entfernen aller restlichen Abschnitte (38a) des photoresistiven Materials.

2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Opferschicht (30) einen Oxidfilm aufweist, und bei dem der Schritt des Entfernens aller restlichen Abschnitte der Opferschicht ein Naßätzen aufweist.

3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das zweite Material (31) einen Polysiliziumfilm aufweist.

4. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der Schritt des Entfernens aller restlichen Abschnitte (38a) des photoresistiven Materials ein Aussetzen des Materials gegenüber Sauerstoffplasma aufweist.

5. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des selektiven Entfernens von Abschnitten der Opferschicht (30) ein Ätzen des Opfermaterials aufweist.

6. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des selektiven Entfernens von Abschnitten der zweiten Schicht ein Ätzen des zweiten Materials (31) aufweist.

7. Ein Verfahren gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des selektiven Entfernens des photoresistiven Materials (38) durchgeführt wird, derart, daß das photoresistive Material, das nach dem selektiven Entfernen zurückbleibt, Abstandshalter (38c) zwischen benachbarten Abschnitten (20) der Mikrostruktur bildet.







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