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Title:
CONTROL STRUCTURE FOR PRODUCING HOLLOW SPACES AND/OR UNDERCUT ZONES IN MICROMECHANICAL AND/OR MICROELECTRONIC COMPONENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/017095
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a control structure (9) for producing hollow spaces (3) or undercut zones in micromechanical and/or microelectronic components by etching, which comprises one or more partial areas (11) situated in the area of the control structure. Said partial areas contain one or more individual structures (2, 3) and possibly legends (13) and/or markings assigned to the individual structures.he individual structures at least partly change their geometric shape during etching and the individual structures of a partial area are geometrically different from the individual structures of another partial area, so that on the basis of an evaluation of the individual structures by comparison of the partial areas after clearing of the hollow space or undercut zones, the extend of etching before and/or during the manufacture of the micromechanical component can be quantitatively determined or evaluated. The invention further relates to a coated wafer and a method for producing a micromechanical and/or microelectronic component.

Inventors:
MAIER-SCHNEIDER DIETER (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/003035
Publication Date:
March 30, 2000
Filing Date:
September 22, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
MAIER SCHNEIDER DIETER (DE)
International Classes:
B81C99/00; H01L21/306; (IPC1-7): B81C1/00; H01L21/306
Domestic Patent References:
WO1998032163A11998-07-23
WO1996008036A11996-03-14
Foreign References:
EP0783108A11997-07-09
US5458731A1995-10-17
US5206181A1993-04-27
EP0714017A11996-05-29
Other References:
GUPTA RAJ K ET AL: "Monitoring plasma over-etching of wafer-bonded microstructures", PROCEEDINGS OF THE 1995 8TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOLID-STATE SENSORS AND ACTUATORS AND EUROSENSORS IX. PART 1 (OF 2);STOCKHOLM, SWEDEN JUN 25-29 1995, vol. 1, 1995, Int Conf Solid State Sensors Actuators Eurosensors IX Proc;International Conference on Solid-State Sensors and Actuators, and Eurosensors IX, Proceedings 1995 IEEE, Piscataway, NJ, USA, pages 269 - 272, XP002128512
PETERSEN K E: "SILICON AS A MECHANICAL MATERIAL", PROCEEDINGS OF THE IEEE,US,IEEE. NEW YORK, vol. 70, no. 5, May 1982 (1982-05-01), pages 420 - 457, XP000565139, ISSN: 0018-9219
Attorney, Agent or Firm:
ZIMMERMANN & PARTNER (P.O. Box 330 920 Munich, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Kontrollstruktur (9) zur Herstellung von Hohlräumen (3) bzw. Unterätzungsbereichen in mikromechanischen oder mikro elektronischen Bauelementen durch Atzen umfassend einen oder mehrere im Bereich der Kontrollstruktur angeordnete Teilbe reiche (11), wobei die Teilbereiche eine oder mehrere Einzel strukturen (2,3) und ggf. den Einzelstrukturen beigeordnete Beschriftungen (13) und/oder Markierungen enthalten, die Ein zelstrukturen zumindest teilweise während des Ätzens ihre geometrische Form verändern und die Einzelstrukturen eines Teilbereichs im Vergleich zu den Einzelstrukturen eines ande ren Teilbereichs geometrisch abgewandelt sind, so daß anhand einer Auswertung der Einzelstrukturen durch Vergleich der Teilbereiche nach dem Freiätzen der Hohlräume bzw. Unterät zungsbereiche das Ausmaß der Atzung nach und/oder während der Herstellung des mikromechanischen Bauelements quantitativ ab lesbar oder auswertbar ist.
2. Kontrollstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Teilbereich (11) mindestens zwei Teilstrukturen (2,3) enthalten sind, wobei jede Teilstruktur eine obere Schicht (5), eine untere Schicht (1), eine Opferschicht (4) sowie eine in der oberen Schicht eingebrachte Atzöffnung (2) aufweist, wobei während des Ätzens durch Entfernung von Mate rial der Opferschicht (4) ein zwischen oberer und unterer Schicht angeordneter Hohlraum (3) entsteht und der Abstand der Teilstrukturen in einem Teilbereich so gewählt ist, daß bei Erreichen des gewünschten Atzmaßes eine Verbindung minde stens zweier Hohlräume (3) innerhalb eines Teilbereichs auf tritt.
3. Kontrollstruktur nach Anspruchs 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Teilstrukturen (2,3) innerhalb eines Teilbe reichs (11) bezüglich des Teilstrukturabstandes in einem be nachbarten Teilbereich schrittweise zuoder abnimmt.
4. Kontrollstruktur nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzöffnungen (2) in der oberen Schicht (5) unmittelbar oberhalb der Opferschicht angeordnet sind, so daß während des Ätzens ausgehend von den Ätzöffnungen Hohlräume (3) entste hen, die den Hohlraum ringförmig umschließen, oder die Ätzöffnungen mit unterhalb der oberen Schicht verlaufen den Ätzkanälen verbunden sind, so daß das Ätzen der Hohlräume von der Seite erfolgt.
5. Kontrollstruktur nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Kontrollstruktur 4 bis 100 Teilbereiche (11) vorhan den sind und in einem Teilbereich 2 bis 5 Einzelstrukturen (2,3) angeordnet sind.
6. Beschichteter Wafer (1) umfassend eine Vielzahl von mit einander verbundenen Chips (7) und ein oder mehrere mikrome chanische und/oder mikroelektronische Bauelemente, wobei die mikromechanischen und/oder mikroelektronischen Bauelemente mindesten einen Hohlraum (3) bzw. Unterätzungsbereich aufwei sen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite des Wafers eine Kontrollstruktur (9) gemäß Anspruch 1 vorhanden ist.
7. Beschichteter Wafer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollstruktur (9) im Sägerahmen (8) des Wafers (1) an geordnet ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen und/oder mikroelektronischen Bauelements umfassend mindestens einen Hohlraum (3) bzw. Unterätzungsbereich, welcher durch einen oder mehrere Atzschritte hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß der Atzschritte quantitativ ausgewertet oder abge lesen wird, wobei die Auswertung oder Ablesung mittels einer zuvor auf den beschichteten Wafer (1) aufgebrachten Kontroll struktur (9) erfolgt.
9. Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen und/oder mikroelektronischen Bauelements nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die quantitative Bestimmung des Atzmaßes auf optischem oder elektrischem Wege ohne Zerstörung des Wafers erfolgt.
Description:
Beschreibung KONTROLLSTRUKTUR ZUR HERSTELLUNG VON HOHLRÄUMEN ODER UNTERÄTZUNGSBEREICHEN IN MIKROMECHANISCHEN UND/ODER MIKROELEKTRONISCHEN BAUELEMENTEN Die Erfindung betrifft eine Kontrollstruktur zur Herstellung von Hohlräumen oder Unterätzungsbereichen in mikromechani- schen und/oder mikroelektronischen Bauelementen durch Atzen, einen beschichteten Wafer umfassend eine Vielzahl von mitein- ander verbundenen Chips 7 und ein oder mehrere mikromechani- sche und/oder mikroelektronischen Bauelemente, wobei die mi- kromechanischen und/oder mikroelektronischen Bauelmente min- destens einem Hohlraum 3 bzw. Unterätzungsbereich aufweisen und ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen und/oder mikroelektronischen Bauelements umfassend mindestens einen Hohlraum 3 bzw. Unterätzungsbereich, welcher durch ei- nen oder mehrere Atzschritte hergestellt wird.

Bei der Fertigung von mikromechanischen Bauelementen, wie beispielsweise Drucksensoren oder Beschleunigungssensoren, werden in der Regel auf einem Silizium-Wafer Strukturen in an sich bekannter CMOS-, BiCMOS-oder Bipolar-Technologie aufge- bracht, die in Teilbereichen bewegliche Elemente, wie z. B.

Membranen, Zungen, Stufen oder dergleichen aufweisen. Die Herstellung dieser beweglichen Elemente kann beispielsweise durch zunächst Aufbringen von Opferschichten aus z. B. Silizi- umdioxid auf einem dotierten Wafer, anschließendes Aufbringen einer Membranschicht aus z. B. Polysilizium oberhalb der Op- ferschicht und selektives Atzen des Materials der Opfer- schicht gegenüber Siliziumwafer und Siliziummembran in einem Teilbereich erfolgen. Hohlräume für Drucksensor werden be- kanntlich so hergestellt, daß die Zufuhr der Atzlösung und Abfuhr des Opfermaterials durch lateral oder vertikal zur Wa- feroberfläche angeordnete Atzkanäle oder Atzlöcher erfolgt.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Drucksensors, worin die Freilegung des Hohlraums über in der Membran angeordnete Ätz- löcher erfolgt, ist beispielsweise in der EP-A-0 714 017 be- schrieben. Entsprechend diesem Verfahren wird auf ein Si- Substrat eine Opferschicht, welche zur Herstellung des für den Drucksensor erforderlichen Hohlraums vorgesehen ist, auf- gebracht. Diese Hilfsschicht kann auch durch einen oberen Schichtanteil des Substrates gebildet sein. Auf diese Opfer- schicht bzw. Hilfsschicht wird dann eine Membranschicht aus z. B. Polysilizium aufgebracht. Mittels einer Maske werden bei der Herstellung der Membranschicht Öffnungen für das Ausätzen des im Bereich der Membranschicht unterhalb der Mem- branschicht liegenden Hohlraums hergestellt. Die Anzahl der benötigten Öffnungen pro Hohlraum richtet sich nach der Größe des Hohlraums, der Atzzeit und der Dicke der Opferschicht.

Die Atzung des Opfermaterials erfolgt selektiv, d. h. das Substratmaterial und die Membranschicht werden nicht durch die Atzlösung angegriffen.

Die hergestellten mikromechanischen Strukturen müssen zur Einhaltung einer bestimmten Qualität nach oder bereits wäh- rend der Herstellung der mikromechanischen Strukturen auf MaBhaltigkeit des Volumens der ausgeätzen Hohlräume bzw. Un- terätzungsbereiche geprüft werden. Eine direkte Bestimmung bzw. Kontrolle des Atzmaßes am herzustellenden mikromechani- schen Bauelement selbst-ohne Zerstörung des Wafers-ist mit ausreichender Genauigkeit in der Regel nicht möglich. In den herzustellenden mikromechanischen Strukturen lassen sich die Atzkanten nicht zuverlässig erkennen.

In einer Fertigungslinie für herkömmliche Halbleiterbauele- mente, wie etwa für CMOS-, BiCMOS-oder Bipolar-Chips, sind Kontrollstrukturen üblich, die zur Uberprüfung der einzelnen Fertigungsschritte herangezogen werden. Mit Hilfe dieser bei der Halbleiterbauelementfertigung üblichen Kontrollstrukturen kann beispielsweise ähnlich dem Mehrfarbendruck die Position

der Einzelmasken verifiziert werden. Aus Platzgründen sind diese Kontrollstrukturen üblicherweise im sogenannten Säge- rahmen des Wafers, also in einem zwischen den Einzelchips an- geordneten streifenförmigen Bereich, welcher bei der Verein- zelung verloren geht, angeordnet. Die bei der Halbleiterbau- elementfertigung bekannten Kontrollstrukturen lassen keine Überprüfung der Maßhaltigkeit des Volumens von ausgeätzen Hohlräumen bzw. Unterätzungsbereichen in mikromechanischen Bauelementen zu.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung ei- ner Kontrollstruktur zur Herstellung von Hohlräumen bzw. Un- terätzungsbereichen in mikromechanischen oder auch mikroelek- tronischen Bauelementen, die eine Überprüfung der Qualität des Atzvorgangs zuläßt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Kontrollstruktur, welche eine quantitative Bestimmung des Ausmaßes der Unterätzung zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kon- trollstruktur 9 zur Herstellung von Hohlräumen 3 bzw. Un- terätzungsbereichen in mikromechanischen und/oder mikroelek- tronischen Bauelementen durch Atzen. Die Kontrollstruktur 9 umfaßt erfindungsgemäß einen oder mehrere im Bereich der Kon- trollstruktur angeordnete Teilbereiche 11, wobei die Teilbe- reiche eine oder mehrere Einzelstrukturen 2,3 und ggf. den Einzelstrukturen beigeordnete Beschriftungen 13 und/oder Mar- kierungen enthalten. Gemäß der Erfindung verändern die Ein- zelstrukturen während des Ätzens zumindest teilweise ihre geometrische Form. Erfindungsgemäß sind die Einzelstrukturen eines Teilbereichs im Vergleich zu den Einzelstrukturen eines anderen Teilbereichs geometrisch abgewandelt, so daß anhand einer Auswertung der Einzelstrukturen durch Vergleich der Teilbereiche nach dem Freiätzen der Hohlräume bzw. Unterät- zungsbereiche das Ausmaß der Atzung nach und/oder während der Herstellung des mikromechanischen und/oder mikroelektroni- schen Bauelements quantitativ ablesbar oder auswertbar ist.

Es kann, wenn es zweckmäßig ist, vorkommen, daß zwei Teilbe- reich identische Einzelstrukturen aufweisen. Vorzugsweise sind jedoch die Teilbereiche alle geometrisch voneinander ab- gewandelt. So ist insbesondere ein Teilbereich bezüglich ei- nes benachbarten Teilbereichs geometrisch abgewandelt. Die geometrische Abwandlung kann beispielsweise darin bestehen, daß der Abstand der Teilstrukturen in einem Teilbereich ver- ändert ist.

Nach Abschluß eines Ätzschrittes wird eine Auswertung der er- findungsgemäßen Kontrollstruktur vorgenommen. Ist das ge- wünschte Ausmaß der Unterätzung noch nicht erreicht, so kann ein weiterer Ätzschritt durchgeführt werden und eine erneute Kontrolle erfolgen. So kann unter in der Praxis schwankenden Umgebungsbedingungen eine genaue Einstellung der Ätzzeit mit anschließender Überprüfung des Ergebnisses auf einfache Weise durchgeführt werden. Die Auswertung der Kontrollstruktur er- folgt daher vorzugsweise unmittelbar nach der Durchführung eines Atzschritts, insbesondere erfolgt diese vor weiteren Bearbeitungsschritten des Bauelements. Die Auswertung der Kontrollstruktur kann vorzugsweise optisch, z. B. mit eine Mi- kroskop, aber auch ggf. an Bruchflächen erfolgen.

Unter mikromechanischen Bauelementen werden erfindungsgemäß ganz allgemein in Halbleitertechnologie hergestellte Struktu- ren mit beweglichen Teilen verstanden, wie z. B. Membrananord- nungen, wie Sensoren, insbesondere Drucksensoren oder Mikro- fonsensoren, oder Strukturen mit Zungen, wie beispielsweise Beschleunigungssensoren oder Krafsensoren, oder ganz allge- mein mikromechanische Strukturen, die bewegliche Teile, wie Brücken, Balken, Rader oder dergleichen, aufweisen.

Mikroelektronische Bauelemente gemäß der Erfindung sind an sich bekannte Bauelemente, die durch an sich bekannte Halb- leiterfertigungsschritte hergestellt werden, wobei die erfin- dungsgemäßen mikroelektronischen Bauelemente zumindest einen Unterätzungsbereich oder Hohlraum aufweisen. Sie unterschei-

den sich von den mikromechanischen Bauelementen dadurch, daß sie keine beweglichen Funktionen haben müssen. Ein Beispiel für ein geeignetes mikroelektronisches Bauelement ist ein In- frarot-Sensor.

Der Begriff"Hohlraum"gemäß der Erfindung ist in seiner breitest denkbaren Form zu verstehen. Darunter fallen bei- spielsweise Hohlräume mit abgeschlossenen Volumina, die be- liebig geformt sein können. Vorzugsweise sind die Hohrräume ausgeätzte Bereiche in Form von Kugeln, Ellipsen, runden oder ovalen Scheiben. In homogenen Materialien sind die Hohlräume von symmetrischer Form. Entsprechende Hohlräume kommen z. B. in Drucksensoren vor. Die Hohlräume gemäß der Erfindung kön- nen auch Öffnungen aufweisen, wie z. B. im Falle eines Diffe- renzdrucksensors.

"Unterätzungsbereiche"gemäß der Erfindung sind beispielswei- se offene Unterätzungen, wie sie zur Herstellung von Stegen, Zungen, Brücken oder Stufen benötigt werden. Unterätzungsbe- reiche werden beispielsweise zur Herstellung von Beschleuni- gungssensoren oder Kraftsensoren benötigt.

Das Freiätzen kann durch Ausführung von einem oder mehreren Ätzschritten erfolgen, wobei erfindungsgemäß die Möglichkeit besteht, zwischen jedem Einzelschritt das Ausmaß der vorange- gangenen Ätzschritte mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kon- trollstruktur zu überprüfen. Das Freiätzen wird vorzugsweise selektiv durchgeführt, d. h. daß ein zur Atzung verwendetes Atzmittel im Wesentlichen nur die Materialsorte zumindest teilweise entfernt, welche zur Definition des Hohlraumvolu- mens in Form eines Opfermaterials oder einer Opferschicht 4 vorgegeben ist. Die den Hohlraum begrenzenden Materialsorten, wie beispielsweise das Material des Wafers 1 oder der Mem- branschicht 5 werden während des Ätzens im wesentlich nicht entfernt.

Die erfindungsgemäße Kontrollstruktur enthält vorzugsweise

in einem Teilbereich 11 mindestens zwei Teilstrukturen 2,3, wobei jede Teilstruktur eine obere Schicht 5, eine untere Schicht 1, eine Opferschicht 4 sowie eine in der oberen Schicht eingebrachte Atzöffnung 2 aufweist, wobei während des Ätzens durch Entfernung von Material der Opferschicht 4 ein zwischen oberer und unterer Schicht angeordneter Hohlraum 3 entsteht und der Abstand der Teilstrukturen, vorzugsweise der Abstand der Atzöffnungen, in einem Teilbereich so gewählt ist, daß bei Erreichen des gewünschten Ätzmaßes eine Verbin- dung mindestens zweier Hohlräume 3 innerhalb eines Teilbe- reichs auftritt.

Das Atzen der Hohlräume kann demnach beispielsweise entweder durch Ätzöffnung in der Membran von der Oberseite her erfol- gen, oder von der Seite aus über Atzkanäle, die beispielswei- se parallel zur Oberfläche des Wafers unterhalb der Membran- schicht verlaufen und seitlich der Membran an die Oberfläche treten. Die Methode, nach der der Hohlraum geätzt wird, ent- spricht zweckmäßigerweise der Methode, mit der der Hohlraum in dem zu produzierenden mikromechanischen Bauelement herge- stellt wird, denn bei z. B. identischen Atzkanälen oder Atzlö- chern sind auch die Atzzeiten in der Kontrollstruktur mit de- nen im mikromechanischen Bauelement vergleichbar.

Eine Atzöffnung gemäß der Erfindung ist zweckmäßigerweise ein Loch 2 in der oberen Schicht 1 mit runder oder, was im Layout einfacher herstellbar ist, mit viereckiger Form, wobei die eckige Form während der Lithographie teilweise verrundet.

Der Abstand der Teilstrukturen 2,3 innerhalb eines Teilbe- reichs 11 kann zur Bestimmung des Ausmaßes der Atzung, inbe- sondere zur Bestimmung des Atzvolumens, herangezogen werden.

Der Abstand der Teilstrukturen 2,3 innerhalb eines Teilbe- reichs 11 nimmt vorzugsweise bezüglich des Teilstrukturab- standes in einem benachbarten Teilbereich schrittweise zu oder ab. Es kann dann auf einfache Weise abgelesen werden, bei welchem Teilbereich beispielsweise gerade eine Berührung

der während der Atzung fortschreitenden Atzfronten erfolgt ist.

Die Atzöffnungen 2 in der oberen Schicht 5 sind zweckmäßig unmittelbar oberhalb der Opferschicht angeordnet. Auf diese Weise können während des Ätzens ausgehend von den Atzöffnun- gen Hohlräume 3 entstehen, die den Hohlraum ringförmig um- schließen. Es ist alternativ zweckmäßig, wenn die Atzöffnungen 2 mit unterhalb der oberen Schicht verlau- fenden Atzkanälen verbunden sind, so daß das Atzen der Hohl- räume von der Seite erfolgt.

Der Abstand D der Öffnungen 2 kann innerhalb eines Teilbe- reichs gleich gewählt werden. In diesem Fall läßt sich der Abstand D in den Kontrollstrukturen so wählen, daß stufenwei- se ansteigend oder absteigend ein bestimmter Bereich für den Wert D abgedeckt wird. Beispielsweie kann der Bereich für D so gewählt werden, daß dieser bei der Atzung von scheibenför- migen Hohlräumen 3 dem Bereich der Schwankungen des Radius des Hohlraums, welcher sich bei einer bestimmten Atzzeit durch fertigungsbedingte Schwankungen ergibt, möglichst genau entspricht. Der Abstand D der Öffnungen 2 innerhalb eines Teilbereichs richtet sich nach den Anforderungen an die Ge- nauigkeit der zu ätzenden Strukturen. Bevorzugt liegt D in einem Bereich von 0,1 bis 1000 um. Die vorstehend erwahnten Stufen sind zweckmäßigerweise gleich groß, so daß der Abstand D beispielsweise von einem Teilbereich zum nächsten um 0,2 um anwächst.

Die Erfindung ist nicht auf eine spezielle Form einer Teil- struktur 2,3 beschränkt. So sind auch andere Teilstrukturen z. B. mit mehr als zwei Ätzlöchern denkbar.

Die Fläche der Kontrollstruktur wird im allgemeinen so ge- wählt, daß sie möglichst wenig Platz einnimmt.

In einer Kontrollstruktur sind vorzugsweise 4 bis 100 Teilbe- reiche ll vorhanden.

Innerhalb eines Teilbereich ist es zweckmäßig, wenn die An- zahl der Einzelstrukturen im Bereich von 2 bis 5 liegt. Be- sonders zweckmäßig ist es, wenn in jedem Teilbereich genau zwei Einzelstrukturen angeordnet sind.

Die Teilbereiche werden bevorzugt nebeneinander oder in Zei- len und Spalten angeordnet.

Die Erfindung betrifft auch einen beschichteten Wafer 1 um- fassend eine Vielzahl von miteinander verbundenen Chips 7 und ein oder mehrere mikromechanische Bauelemente, wobei die mi- kromechanischen Bauelemente mindesten einen Hohlraum (3) bzw.

Unterätzungsbereich aufweisen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß auf einer Seite des Wafers, vorzugsweise auf der gleichen Seite, auf der sich die herzustellenden mikromecha- nischen Bauelemente befindet, eine erfindungsgemäße Kontroll- struktur 9 vorhanden ist.

Im beschichteten Wafer 1 gemäß der Erfindung ist vorzugsweise die Kontrollstruktur 9 im Sägerahmen 8 des Wafers angeordnet.

Bei der Vereinzelung des Wafers werden die verbundenen Chips voneinander getrennt. Dies erfolgt beispielsweise durch Sägen des Wafers entlang des Sägerahmens. Der Bereich des Wafers, auf dem sich die erfindungsgemäße Kontrollstruktur befindet, geht dann verloren.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements umfassend mindestens einen Hohlraum 3 bzw. Unterätzungsbereich, welcher durch einen oder mehrere Atzschritte hergestellt wird, wel- ches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Ausmaß der Atz- schritte quantitativ ausgewertet oder abgelesen wird, wobei die Auswertung oder Ablesung mittels einer zuvor auf den be- schichteten Wafer 1 aufgebrachten Kontrollstruktur 9 erfolgt.

Das Aufbringen der Kontrollstruktur kann auf an sich bekannte Weise erfolgen, beispielsweise mittels lithographischer Tech- nologie. Die Herstellung der Kontrollstruktur wird vorzugs- weise mit weitgehend den gleichen Schritten hergestellt, wie die Hohlraumbereiche der in den Chips enthaltenen mikromecha- nischen Bauelemente.

Die quantitative Bestimmung des Ätzmaßes erfolgt vorzugsweise auf optischem oder elektrischem Wege ohne Zerstörung des Wa- fers. Die Bestimmung auf optischem Weg kann beispielsweise durch Begutachtung des Wafers unter einem Lichtmikroskop er- folgen. Die quantitative Bestimmung wird zweckmäßigerweise entweder per Augenschein, also manuell, oder automatisch, beispielsweise mit Hilfe von automatischer Bildverarbeitung durchgeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen : Figur 1 eine Kontrollstruktur gemäß der Erfindung in Auf- sicht, Figur 2 einen Schnitt durch eine Kontrollstruktur gemäß Figur 1 entlang der Achse A-B, Figur 3 eine Anordnung der erfindungsgemäßen Kontrollstruk- tur auf der Oberfläche eines Siliziumwafers in schematischer, nicht maßstabgerechter Darstellung und Figur 3a eine vergrößerte Darstellung eines Teilausschnitts von Figur 3.

Die in Figur 1 dargestellte Kontrollstruktur läßt sich bei- spielsweise mit Hilfe eines optischen Mikroskops auswerten.

Figur 1 ist eine schematische Darstellung der im Mikroskop sichtbaren Kont-rollstruktur nach Durchführung eines Atz-

schritts mit bestimmter Dauer. Auf den Wafer 1 ist als ober- ste Schicht eine dünne Deckelschicht 5 (Fig. 2) aufgebracht.

In der Deckekschicht 5 sind Öffnungen 2 angeordnet, durch die die Ätzlösung in die Schichtstruktur eindringt. Hierbei wird während des Ätzens mit bezüglich der Waferebene isotroper Ausbreitungsrichtung um die Öffnung ein Hohlraum 3 ausgeätzt.

Zwischen Wafer und Membranschicht verbleiben nach der Atzung neben den Hohlräumen 3 noch Opferschichtreste 12. Unter dem optischen Mikroskop ist aufgrund der geringen Gesamtschicht- dicke ein Kontrast zwischen den Bereichen mit entferntem Op- fermaterial und den Bereichen mit Opferschichtresten 12 er- kennbar. Die Öffnungen 2 sind in der Kontrollstruktur nach einem bestimmten Schema angeordnet. Im in Figur 1 dargestell- ten Ausführungsbeispiel nimmt der Abstand von jeweils zwei Öffnungen zueinander schrittweise ab. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn unmittelbar neben einem Öffnungspaar mit einem bestimmten Abstand D, wobei der Abstand D den Abstand der Öffnungen eines Öffnungspaares bezeichnet, der Radius rL, berechnet nach der Formel rL = 0, 5 * D, abgedruckt ist.

Auf diese Weise läßt sich besonders vorteilhaft der Radius eines Hohlraums nach der Unterätzung ablesen. Gemäß der Er- findung wird ein Offnungspaar gemeinsam mit der oberhalb des Lochpaares angeordneten Beschriftung 13 für den Radius als Teilbereich 11 bezeichnet. Als Beschriftung lassen sich er- findungsgemäß beliebige sinnvolle Parameter heranziehen. So kann beispielsweise auch der Durchmesser des Hohlraums ober- halb des Lochpaares abgedruckt werden.

Bei der Auswertung der Einzelstrukturen gilt der oberhalb des Öffnungspaares abgedruckte Wert für den Radius als erreicht, wenn gerade eine Berührung der um die Öffnung entstehenden kreisförmigen Öffnungen beginnt.

Ein Schnitt entlang einer Verbindungsachse zwischen einem Öffnungspaar in Figur 1 innerhalb eines Teilbereichs 11 ent- lang der Linie A-B ist in Figur 2 gezeigt. Auf einem Wafer 1, beispielsweise aus einkristallinem Silizium ist eine Opfer- schicht 4 z. B.-aus Siliziumdioxid aufgebracht. Oberhalb der

Opferschicht wird eine Deckelschicht 5 beispielsweise aus po- lykristallinem Silizium abgeschieden, wobei mit Hilfe einer Maske Öffnungen 2 ausgelassen werden. Durch diese Öffnungen wird das Eindringen einer Atzlösung ermöglicht, so daß ausge- hend von den Öffnungen Material der Opferschicht mit zeitlich wachsendem Durchmesser ein Hohlraums 3 entsteht. Während der Bildung der Öffnungen 3 entstehen in anderen Bereichen auf dem Wafer ähnliche Hohlräume, die sich in den zu fertigenden mikromechanischen Bauelementen befinden. Die Entstehung die- ser Hohlräume erfolgt in ähnlicher Weise wie die Entstehung der Hohlräume in der Kontrollstruktur.

In Figur 3 ist ein Wafer 1 dargestellt, welcher auf der Ober- seite rasterförmig angeordnete Chips 7, welche die Endproduk- te darstellen, aufweist. Nach Fertigstellung der Chips er- folgt die Vereinzelung beispielsweise durch Sägen im Zwi- schenraum der einzelnen Chips. Dieser Zwischenraum, welcher üblicherweise als Sägerahmen 8 bezeichnet wird, kann zur Auf- nahme der bei der Chipherstellung benötigten Kontrollstruktu- ren, insbesondere zur Aufnahme der erfindungsgemäßen Kon- trollstruktur 9 dienen. Dies ist besonders vorteilhaft, da der Bereich des Sägerahmens für die Kontrollstrukturen frei zur Verfügung steht, ohne den Flächenanteil der Produkte zu beschränken. Neben der erfindungsgemäßen Kontrollstruktur können auch weitere, für den herkömmlichen Herstellungsprozeß benötigter Kontrollstrukturen 10, im Bereich des Sägerahmens plaziert sein.

Die erfindungsgemäße Kontrollstruktur ermöglicht eine Kon- trolle der Ätzzeit bei der Herstellung von Hohlräumen in mi- kromechanischen Bauelementen. Hierdurch kann beispielsweise bei der Herstellung von Drucksensoren ein Wegschwimmen des Membrandeckels bei zu langen Atzzeiten oder die Entstehung von zu kleinen Hohlräumen wirksam verhindert werden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß es in die Standard-Prozeßabfolge einer Halbleiterferti- gung auf einfache Weise integriert werden kann. Das erfin- dungsgemäße Verfahren ist daher insbesondere bei der Herstel- lung von mikromechanischen Bauelementen mit integrierter Aus- werte-oder Ansteuerelektronik verwendbar.