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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PRODUCING A FILLED RECESS IN A MATERIAL LAYER, INTEGRATED CIRCUIT PRODUCED USING SAID METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/003560
Kind Code:
A2
Abstract:
The recess is produced in a material layer (S) by creating at least a first (S1) and a second structure (S2) in various steps. Said layers define each other laterally and extend to the bottom of the recess. The first structure (S1) and the second structure (S2) are so narrow that they can be made by creating conformally produced layers (F1, F2) that have an independent thickness and are smaller than the depth of said recess. The conformally produced layers (F1, F2) are formed in an appropriate deposition process. A covering structure can be produced on top of the first (S1) and second structure (S2). An opening can be made in said covering structure, through which the first structure (S1) and the second structure (S2) can be removed in an etching step.

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Inventors:
Aigner, Robert (Einsteinstrasse 104/8-13 München, D-81675, DE)
Oppermann, Klaus-günter (Schützenstrasse 27 Holzkirchen, D-83607, DE)
Application Number:
PCT/DE1999/002041
Publication Date:
January 20, 2000
Filing Date:
July 02, 1999
Export Citation:
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Assignee:
INFINEON TECHNOLOGIES AG (St.-Martin-Strasse 53 München, D-81669, DE)
Aigner, Robert (Einsteinstrasse 104/8-13 München, D-81675, DE)
Oppermann, Klaus-günter (Schützenstrasse 27 Holzkirchen, D-83607, DE)
International Classes:
G01P15/08; G01L9/00; H01L29/84; H04R19/00; H04R19/04; H04R31/00; (IPC1-7): H04R19/00
Foreign References:
US5665622A1997-09-09
US5358891A1994-10-25
DE19636914A11998-03-12
EP0862207A11998-09-02
US4753901A1988-06-28
EP0340524A11989-11-08
US5324683A1994-06-28
Other References:
See also references of EP 1101389A2
Attorney, Agent or Firm:
ZIMMERMANN & PARTNER (Postfach 33 09 20 München, D-80069, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer gefüllten Vertiefung (V) in einer Materialschicht (S), bei dem ausgehend von der Materialschicht (S) in einem für die Vertiefung (V) vorgesehenen Bereich ein Anteil der Ma terialschicht (S) entfernt wird, bis ein Boden der Vertie fung (V) freigelegt wird, bei dem der entfernte Anteil durch mindestens eine für ei nen Teil der Füllung der Vertiefung (V) vorgesehene erste Struktur (S1) ersetzt wird, indem eine erste Füllschicht (F1) im wesentlichen konform abgeschieden wird, deren Dicke weniger als etwa die Hälfte einer Tiefe der Vertiefung (V) beträgt. bei dem der restliche Anteil der Materialschicht (S) im Be reich entfernt wird, bei dem der restliche Anteil durch mindestens eine für ei nen weiteren Teil der Füllung der Vertiefung (V) vorgesehe ne zweite Struktur (S2) ersetzt wird, indem eine zweite Füllschicht (F2) im wesentlichen konform abgeschieden wird, deren Dicke weniger als etwa die Hälfte einer Tiefe der Vertiefung (V) beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch l, bei dem mehrere erste Strukturen (S1) und zweite Strukturen (S2) erzeugt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem die erste Struktur (Sl) und die zweite Struktur (S2) als Teile einer oberen Opferschicht erzeugt werden, bei dem auf der oberen Opferschicht eine Deckelstruktur (D) aufgebracht wird, bei dem in der Deckelstruktur (D) mindestens eine Öffnung (O) erzeugt wird, unter deren Verwendung die obere Opfer schicht mit einem Ätzmittel entfernt wird, wodurch die Ver tiefung (V) einen Hohlraum bildet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem auf einem Halbleitersubstrat (1) eine untere Opfer schicht (U) aufgebracht und strukturiert wird, bei dem auf der unteren Opferschicht (U) die Material schicht (S) aufgebracht wird, bei dem die enge Vertiefung (G1) so erzeugt wird, daß sie bis auf die untere Opferschicht (U) reicht und die Materi alschicht (S) durchtrennt, bei dem unter Verwendung der Öffnung (0) der Deckelstruktur (D) die obere Opferschicht und die untere Opferschicht (U) entfernt werden, wodurch die Vertiefung (V) einen Teil des Hohlraums bildet, der mindestens einen unterhalb der Mate rialschicht (S) angeordneten weiteren Teil aufweist.
5. Integrierte Schaltungsanordnung, bei der in einer Materialschicht (S) eine mindestens einige Hm tiefe Vertiefung (V) angeordnet ist, die einen horizon talen Querschnitt aufweist, in dem mindestens eine kreis förmige Fläche mit einem Durchmesser von einigen pm paßt, bei der über und außerhalb der Vertiefung (V), die zumin dest einen Teil eines Hohlraums bildet, eine Deckelstruktur (D) angeordnet ist, bei der ein Boden der Vertiefung (V) aneinander angrenzende Bereiche (Bl, B2) aufweist, die jeweils sich gegenüberlie gende Ränder aufweisen, deren Abstand voneinander kleiner als einige 4m ist, bei der eine untere, der Vertiefung (V) zugewandten Fläche der Deckelstruktur (D) mindestens einen nach unten verjün genden Vorsprung (a) aufweist, der wesentlich kleiner als die Tiefe der Vertiefung (V) ist und über einem der Berei che (B2) des Bodens der Vertiefung (V) angeordnet ist, und dessen Verlauf mit dem Verlauf einer Mittellinie jenes Be reichs (B2) im wesentlichen übereinstimmt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, die mindestens eines von folgenden Bauelementen umfaßt : 1. Drehratensensor oder Beschleunigungssensor, bei dem eine Halbleiterstruktur, die in laterale Oszillationen versetz bar ist, von der Vertiefung, die Teil eines Hohlraums bil det, seitlich umgeben ist, 2. Mikrofon, bei dem die Vertiefung als Rückseitenvolumen dient, und die Deckelstruktur eine gelochte Elektrode ist.
Description:
Beschreibung Verfahren zur Herstellung einer gefüllten Vertiefung in einer Materialschicht, sowie eine durch das Verfahren erzeugte in- tegrierte Schaltungsanordnung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gefüllten Vertiefung in einer Materialschicht, sowie eine durch das Verfahren erzeugte integrierte Schaltungsanordnung.

Es gibt eine Vielzahl integrierter Schaltungsanordnungen, für die es von Vorteil ist, eine Vertiefung mit Abmessungen von mindestens einigen Fm aufzuweisen.

Beispielsweise umfaßt eine solche Schaltungsanordnung ein CMOS-Mikrofon, bei dem eine Vertiefung einen Hohlraum, das sogenannte Rückseitenvolumen, bildet, über den eine Membran angeordnet ist, die durch Schallwellen in Schwingungen ver- setzt wird. Mit Hilfe eines Kondensators werden die Schwin- gungen in elektrische Signale umgewandelt. Je mehr Volumen die Vertiefung aufweist, umso leichter kann die Membran schwingen, und umso geringere Schallpegel können nachgewiesen werden. Für Mikrofone ist es demnach erstrebenswert, eine möglichst tiefe Vertiefung mit großem horizontalem Quer- schnitt vorzusehen.

In P. R. Scheeper et al,"A Review of Silicon Microphones", Sensors and Actuators A 44 1994, Seiten 1 bis 11, ist ein er- stes Mikrofon beschrieben, bei dem eine Vertiefung, die als Rückseitenvolumen dient, in einem ersten Siliziumsubstrat er- zeugt wird. In einem zweiten Siliziumsubstrat werden eine perforierte Deckelschicht und darüber eine Membran erzeugt.

Das erste Siliziumsubstrat wird mit dem zweiten Siliziumsub- strat verbunden. Eine Kapazität wird durch die Deckelschicht und das erste Siliziumsubstrat gebildet. Da die Vertiefung und die Deckelschicht in gesonderten Substraten erzeugt wer- den, ist der Prozeßaufwand sehr hoch. Das Verbinden der Sub-

strate erfordert hohe Temperaturen, welche die Prozeßsicher- heit beeinträchtigen können.

Diese Nachteile werden bei einem zweiten in der oben genann- ten Patentanmeldung beschriebenen Mikrofon vermieden. Die Deckelschicht und die Vertiefung werden in einem einzigen Substrat erzeugt. Dazu wird die Vertiefung mit einer Opfer- schicht gefüllt. Über der Opferschicht wird eine perforierte Deckelschicht und darüber eine Membran erzeugt. Durch eine Öffnung am Rande der Membran wird die Opferschicht anschlie- ßend durch Ätzen entfernt.

Paßt in einen horizontalen Querschnitt einer Vertiefung eine kreisförmige Fläche hinein, deren Durchmesser mindestens der Tiefe der Vertiefung entspricht, so muß die Dicke einer kon- form abgeschiedenen Schicht mindestens die Tiefe der Vertie- fung betragen, damit die Vertiefung durch die Schicht gefüllt wird. Bei Mikrofonen haben die zugehörigen Vertiefungen in der Regel die beschriebenen Abmessungen.

Allgemein führt jedoch eine Abscheidung einer Schicht, die dicker als einige |-im ist, zum Abblättern der Schicht oder zu Rißbildung in der Schicht. Außerdem kann die betreffende Schaltungsanordnung aufgrund von Schichtspannungen verbogen werden. Nicht zuletzt erfordert die Abscheidung einer dicken Schicht einen hohen Zeit- und Kostenaufwand. Vertiefungen, die zu irgend einem Zeitpunkt gefüllt werden, weisen deshalb im Stand der Technik Abmessungen unter einigen Wm auf.

Da beim zweiten Mikrofon die Vertiefung während des Herstel- lungsverfahrens durch Abscheidung der Opferschicht gefüllt wird, ist sie im Gegensatz zur Vertiefung des ersten Mikro- fons flach. Das Rückseitenvolumen des zweiten Mikrofons ist entsprechend kleiner als beim ersten Mikrofon.

Weitere integrierte Schaltungsanordnungen, für die es von Vorteil ist, eine Vertiefung mit Abmessungen von mindestens

einigen um aufzuweisen, umfassen beispielsweise mikromechani- sche Bauelemente, wie Drehratensensoren oder Beschleunigungs- sensoren, die in Hohlräumen angeordnete bewegliche Strukturen aufweisen, für die eine möglichst große Bewegungsfreiheit er- strebt wird. In der deutschen Patentanmeldung DE 195 09 868 A1 wird ein Herstellungsverfahren für solche mikromechanische Bauelemente beschrieben. Auf einem Substrat werden eine unte- re Opferschicht und darüber eine Strukturschicht erzeugt und strukturiert, wodurch eine von einer Vertiefung umgebene Struktur erzeugt wird. Die Vertiefung wird durch Abscheidung einer oberen Opferschicht gefüllt, über der eine Deckel- schicht aufgebracht wird. Unter Verwendung von Ätzlöchern in der Deckelschicht werden die Opferschichten entfernt, und die Vertiefung bildet einen Teil eines Hohlraums, in dem sich die Struktur bewegen kann.

Beim Beschleunigungssensor oder beim Drehratensensor werden Erschütterungen oder Rotationen mit Hilfe der Struktur, die in laterale Schwingungen versetzbar ist, detektiert. Die Dek- kelschicht dient dem Schutz der Schaltungsanordnung. Die Emp- findlichkeit des Beschleunigungssensors oder des Drehraten- sensors ist umso größer je dicker die Struktur, d. h. je tie- fer die Vertiefung ist.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Herstellungs- verfahren anzugeben, bei dem in einer Materialschicht eine gefüllte, mindestens einige um tiefe Vertiefung erzeugt wer- den kann, die einen horizontalen Querschnitt aufweist, in dem mindestens eine kreisförmige Fläche mit einem Durchmesser von einigen pm paßt. Ferner soll eine durch das Herstellungsver- fahren erzeugte integrierte Schaltungsanordnung angegeben werden.

Das Problem wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 5. Ausge- staltungen der Erfindung gehen aus den übrigen Ansprüchen hervor.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem für die Vertiefung vorgesehenen Bereich der Materialschicht minde- stens eine erste Struktur und mindestens eine zweite Struktur erzeugt werden, die seitlich aneinandergrenzen und die eine Füllung der Vertiefung bilden, und bei denen jedes ihrer Tei- le jeweils sich gegenüberliegende Flankenteile aufweisen, de- ren Abstand voneinander kleiner als etwa die Hälfte einer Tiefe der Vertiefung ist. Die Vertiefung wird nicht wie im Stand der Technik zunächst erzeugt und dann in einem Schritt gefüllt, weshalb die Abscheidung einer dicken Schicht mit all seinen Nachteilen vermieden wird. Das erfindungsgemäße Ver- fahren ermöglicht die Erzeugung von gefüllten tiefen Vertie- fungen mit großen horizontalen Querschnitten.

Ein solches Verfahren ist für jedes technische Gebiet vor- teilhaft, bei dem Vertiefungen standardmäßig mit im wesentli- chen konformen Schichten gefüllt werden. Ein solches Gebiet ist beispielsweise die Halbleiterprozeßtechnik.

Die beschriebenen Abmessungen der ersten Struktur und der zweiten Struktur ermöglichen die Erzeugung dieser Strukturen durch Verfahrensschritte, die unabhängig von der Tiefe der Vertiefung sind.

Zur Erzeugung der ersten Struktur wird in einem für die Ver- tiefung vorgesehenen Bereich der Materialschicht zunächst mindestens eine enge Vertiefung erzeugt, indem ein Anteil der Materialschicht entfernt wird. Die enge Vertiefung weist ei- nen kleineren horizontalen Querschnitt als die zu erzeugende Vertiefung auf und bildet einen Teil der zu erzeugenden Ver- tiefung. Danach werden flankenbildende schichtartige Teile der ersten Struktur erzeugt, die seitlich verdickt werden, bis die Teile aufeinanderstoßen und dadurch die erste Struk- tur bilden. Eine Grenzfläche zwischen den aufeinandergestoße- nen Teilen befindet sich folglich im Inneren der ersten Struktur. Die erste Struktur wird entweder in der engen Ver-

tiefung oder außerhalb der engen Vertiefung erzeugt. Die zweite Struktur wird erzeugt, indem zunächst flankenbildende schichtartige Teile der zweiten Struktur erzeugt werden, die seitlich verdickt werden, bis die Teile aufeinanderstoßen und dadurch die zweiten Struktur bilden. Durch die Erzeugung der ersten Struktur und der zweiten Struktur, die bis zu einem Boden der Vertiefung reichen, wird die gefüllte Vertiefung gebildet.

Die ersten Struktur und die zweite Struktur werden in ent- sprechenden engen Vertiefungen erzeugt, die durch Abscheiden einer im wesentlich konformen Füllschicht gefüllt werden. Die Füllschicht entsteht unter anderem zunächst auf den Flanken der engen Vertiefung und bildet dort die flankenbildenden schichtartigen Teile der Strukturen. Im weiteren Verlauf der Abscheidung verdicken sich diese Teile seitlich in Richtung Mitte der engen Vertiefung, bis gegenüberliegende der Teile aufeinanderstoßen und die enge Vertiefung gefüllt ist. Auf- grund des kleinen Abstands der Flankenteile voneinander wird die Mindestdicke der Füllschicht von diesem Abstand und nicht von der Tiefe der engen Vertiefung bestimmt. Sie beträgt le- diglich die Hälfte dieses Abstands. Die Füllschicht kann des- halb eine wesentlich kleinere Dicke aufweisen als eine Dicke einer Schicht, die zum Auffüllen der gesamten Vertiefung in einem Schritt erforderlich wäre.

Die erste Struktur ist beispielsweise mäandrisch und windet sich durch die Vertiefung. In diesem Fall ist die zweite Struktur z. B. ebenfalls mäandrisch. Alternativ gibt es eine Vielzahl streifenförmiger zweiter Strukturen, die in den Win- dungen der ersten Struktur angeordnet sind. Für die zweiten Strukturen werden entsprechend viele enge Vertiefungen er- zeugt. Es können auch eine Vielzahl erster Strukturen vorge- sehen sein, die z. B. zylindrisch oder streifenförmig sind.

Die beschriebenen Formen sind Beispiele aus eine unbegrenzten Anzahl von Formen, die die obengenannte Bedingung für die

Flankenteile erfüllen und ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegen.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn weitere Strukturen er- zeugt werden, die zusammen mit den ersten Strukturen und den zweiten Strukturen die Vertiefung füllen.

Die erste Struktur kann in der engen Vertiefung erzeugt wer- den, indem die enge Vertiefung durch im wesentlichen konfor- mes Abscheiden einer ersten Füllschicht gefüllt wird. An- schließend wird eine weitere enge Vertiefung erzeugt, indem die zwischen Flanken der ersten Struktur angeordnete Teile der Materialschicht entfernt werden. Die zweite Struktur wird erzeugt, indem die weitere enge Vertiefung durch im wesentli- chen konformes Abscheiden einer zweiten Füllschicht gefüllt wird.

Damit diese zwischen den Flanken der ersten Struktur angeord- neten Teile der Materialschicht entfernt werden können, ist es zweckmäßig, über den Teilen der Materialschicht liegende Teile der ersten Füllschicht zu entfernen. Die enge Vertie- fung kann durch zur ersten Füllschicht selektives Atzen der Materialschicht erzeugt werden. Die obengenannten Teile der ersten Füllschicht können durch maskiertes Ätzen entfernt werden. Alternativ wird die erste Füllschicht chemisch- mechanisch poliert, bis die Materialschicht freigelegt wird.

In diesem Fall bedeckt eine Maske außerhalb vom für die Ver- tiefung vorgesehenen Bereich liegende Teile der Material- schicht bei der Erzeugung der engen Vertiefung.

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann die gefüllte Vertiefung umfassen. Alternativ dient die Füllung der Vertie- fung als Opferschicht und wird in einem späteren Prozeß- schritt entfernt.

Über der gefüllten Vertiefung kann eine Deckelstruktur er- zeugt werden, die vollständig außerhalb der Vertiefung liegt

und in die eine Öffnung erzeugt wird. Unter Verwendung der Öffnung kann die erste Struktur und die zweite Struktur durch Ätzen entfernt werden, wodurch die Vertiefung einen Hohlraum bildet. Im Stand der Technik war es bisher nur möglich solche Hohlraum bildende Vertiefungen mit großen Abmessungen durch zweiseitige Bearbeitung eines Substrats zu erzeugen, was ei- nen erheblich größeren Prozeßaufwand erfordert.

Zur Verringerung des Prozeßaufwands ist es vorteilhaft, wenn die erste Struktur und die zweite Struktur aus demselben Ma- terial bestehen. Das Entfernen kann dann in einem Ätzschritt erfolgen. Ist der Ätzschritt isotrop, so ist es vorteilhaft, wenn die erste Struktur und die zweite Struktur selektiv zur Materialschicht ätzbar sind.

Aus der Materialschicht kann eine bewegliche Struktur erzeugt werden. Dazu wird auf einem Halbleitersubstrat eine untere Opferschicht aufgebracht und strukturiert. Auf der unteren Opferschicht wird die Materialschicht aufgebracht. Durch die Erzeugung der gefüllten Vertiefung entsteht aus der Material- schicht die Struktur, die von der Vertiefung seitlich umgeben wird. Die erste Struktur und die zweite Struktur bilden einen Teil einer oberen Opferschicht, die an die untere Opfer- schicht angrenzt. Dazu wird die enge Vertiefung so erzeugt, daß sie bis auf die untere Opferschicht reicht und die Mate- rialschicht durchtrennt. Auf der oberen Opferschicht, die die Struktur bedeckt, wird die Deckelstruktur mit der Öffnung aufgebracht. Unter Verwendung der Öffnung der Deckelstruktur werden die obere Opferschicht und die untere Opferschicht entfernt, wodurch die Vertiefung einen ersten Teil des Hohl- raums bildet, der mindestens weitere unterhalb und oberhalb der Struktur angeordnete Teile aufweist.

Damit die Struktur nicht völlig frei im Hohlraum beweglich ist, können Stützen oder Aufhängungen vorgesehen sein, die die Struktur mit dem Substrat oder mit der Deckelstruktur verbinden. Zur Erzeugung einer Stütze wird in der unteren Op-

ferschicht eine Öffnung erzeugt, die bis auf das Substrat reicht. Beim Abscheiden der Materialschicht wird die Öffnung gefüllt. Die gefüllte Öffnung bildet die Stütze, die die Ma- terialschicht mit dem Substrat verbindet. Zur Erzeugung einer Aufhängung wird in der oberen Opferschicht eine Öffnung er- zeugt, die bis auf die Struktur reicht. Beim Abscheiden der Deckelstruktur wird die Öffnung gefüllt. Die gefüllte Öffnung bildet die Aufhängung, die die Struktur mit der Deckelstruk- tur verbindet.

Aufgrund von Fehlertoleranzen bei den Prozeßschritten werden die Strukturen, die die Füllung der Vertiefung bilden, in der Regel nicht gleich dick sein. Deshalb kann bei einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Schaltungsanordnung ein Boden der Vertiefung aneinander angrenzende Bereiche aufwei- sen, über denen jeweils während des Verfahrens eine der Strukturen erzeugt wurden und die in unterschiedlichen Tiefen liegen. Aufgrund der Abmessungen der Strukturen weisen jedes der Teile dieser Bereiche jeweils sich gegenüberliegende Rän- der auf, deren Abstand voneinander kleiner als einige um ist.

Da ein Tiefenunterschied zwischen den Bereichen auf die Feh- lertoleranzen zurückzuführen ist, ist er wesentlich kleiner als die Tiefen der Bereiche, d. h. als die Tiefen der Vertie- fung. Ist keine untere Opferschicht vorgesehen, so bleibt die Form des Bodens auch dann erhalten, wenn die Strukturen beim Herstellungsverfahren entfernt wurden.

Sind die ersten Strukturen und die zweiten Strukturen strei- fenförmig, können erste der Bereiche des Bodens der Vertie- fung streifenförmig sein, im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und die Vertiefung durchqueren. Zweite der Bereiche des Bodens der Vertiefung sind zwischen den ersten Bereichen angeordnet. Der Boden weist in jedem ersten Bereich einen quaderförmigen flachen Vorsprung auf, der wesentlich länger als breit ist.

Eine obere Fläche der Füllschicht für die zweite Struktur weist, wenn sie nicht planarisiert wird, eine leichte Ein- buchtung entlang einer Mittellinie der zugehörigen engen Ver- tiefung auf. Wird die Deckelstruktur auf die Füllschicht ab- geschieden, so weist eine untere, der Vertiefung zugewandten Fläche der Deckelstruktur einen entsprechenden Vorsprung auf, die die Einbuchtung füllt. Der Vorsprung verjüngt sich nach unten und ist wesentlich kleiner als die Tiefe der Vertie- fung.

Haben die engen Vertiefungen die Form von streifenförmigen parallel zueinander verlaufenden Gräben, entstehen bei der Abscheidung der Füllschicht für die zweiten Strukturen ent- lang Mittellinien der Gräben Rillen in einer oberen Fläche dieser Füllschicht. Die Deckelstruktur, die darüber abge- schieden wird, füllt die Rillen auf und weist dort folglich Vorsprünge in Form von Graten auf.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn die Vertiefung eine Tiefe aufweist, die größer als ca. 5 pm ist. Es liegt im Rah- men der Erfindung, wenn die Vertiefung horizontale Abmessun- gen aufweist, die mehr als ca. 10 pm betragen.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn die Schaltungsanord- nung einen Drehratensensor oder einen Beschleunigungssensor umfaßt, bei dem die bewegliche Struktur in laterale Oszilla- tionen versetzbar ist.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn die Schaltungsanord- nung ein Mikrofon umfaßt, bei dem die Vertiefung als Rücksei- tenvolumen dient, und bei dem die Deckelstruktur eine geloch- te Elektrode ist. Als weitere Elektrode dient z. B. eine über der Deckelstruktur angeordnete Membran.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn die Schaltungsanord- nung ein thermischer Sensor ist. Ein Temperaturmeßpunkt ist

über der Vertiefung angeordnet, damit ein Wärmefluß zwischen dem Temperaturmeßpunkt und dem Substrat möglichst klein ist.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn die Schaltungsanord- nung eine Hochfrequenzspule ist. Die Hochfrequenzspule ist über der Vertiefung, die mit isolierendem Material gefüllt ist, angeordnet, damit eine Kapazität zwischen der Hochfre- quenzspule und dem Halbleitersubstrat möglichst klein ist.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn die Schaltungsanord- nung eine Pumpe oder ein Ventil für Gase oder Flüssigkeiten ist. Die Vertiefung wirkt als Strömungskanal.

Die erste Struktur und die zweite Struktur können Oxid ent- halten.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erstes Substrat, nachdem eine untere Opferschicht, eine Schicht, eine Stütze, eine erste Maske und erste Gräben erzeugt wurden.

Figur 2 zeigt den Querschnitt aus Figur 1, nachdem als Teile einer oberen Opferschicht erste Strukturen und eine zweite Maske erzeugt wurden und Teile der ersten Mas- ke entfernt wurden.

Figur 3 zeigt den Querschnitt aus Figur 2, nachdem Teile der Schicht entfernt wurden und als Teile der oberen Op- ferschicht zweite Strukturen erzeugt wurden.

Figur 4 zeigt den Querschnitt aus Figur 3, nachdem eine Dek- kelschicht und eine hohlraumbildende Vertiefung durch Entfernen der oberen Opferschicht und der unteren Op- ferschicht erzeugt wurden.

Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch ein zweites Substrat, nachdem eine Maske, Gräben und erste Strukturen er- zeugt wurden.

Figur 6 zeigt den Querschnitt aus Figur 5, nachdem die erste Maske entfernt wurde und eine Füllschicht, zweite Strukturen und eine Deckelschicht erzeugt wurden.

In einem ersten Ausführungsbeispiel ist als Ausgangsmaterial ein erstes Substrat 1 aus Silizium vorgesehen.

Zur Erzeugung einer unteren Opferschicht U wird in einem TEOS-Verfahren Si02 in einer Dicke von ca. lum auf das erste Substrat 1 abgeschieden und strukturiert (siehe Figur 1). Da- bei wird ein Teil der unteren Opferschicht U eine Aussparung erzeugt, die bis auf das erste Substrat 1 reicht.

Über der unteren Opferschicht U wird zur Erzeugung einer Ma- terialschicht S Polysilizium in einer Dicke von ca. 5p-m abge- schieden (siehe Figur 1). Dabei wird die Aussparung gefüllt, in der eine Stütze T entsteht. Zur Erzeugung einer ersten Maske 2 wird Si02 in einer Dicke von ca. 200nm abgeschieden und durch ein fotolithografisches Verfahren strukturiert.

Mit Hilfe der ersten Maske 2 werden in einem Bereich der Ma- terialschicht S, in dem eine Vertiefung V erzeugt werden soll, parallel zueinander verlaufende ca. lpm breite erste Gräben G1 erzeugt. Die ersten Gräben G1 weisen einen Abstand von ca. Ipm voneinander auf (siehe Figur 1). Die ersten Grä- ben Gl reichen auf die erste Opferschicht U hinein und sind ca. 5gm tief.

Anschließend wird in einem TEOS-Verfahren eine ca. 600 nm dicke erste Füllschicht F1 aus Si02 abgeschieden. Teile der ersten Füllschicht Fl, die die ersten Gräben G1 füllen, bil-

den erste Strukturen S1 (siehe Figur 2). Die Dicke der ersten Strukturen S1 entspricht etwa der Tiefe der ersten Gräben G1.

Mit Hilfe einer zweiten Maske 3 aus Fotolack, die außerhalb der zu erzeugenden Vertiefung liegende Teile der ersten Füll- schicht F1 sowie die ersten Strukturen S1 bedeckt, werden im Bereich der zu erzeugenden Vertiefung V angeordnete Teile der ersten Füllschicht F1 und der ersten Maske 2 mit z. B. Fluß- säure entfernt (siehe Figur 2). Anschließend wird die zweite Maske 3 entfernt.

Durch eine hochselektive Naßätzung mit z. B. Cholin werden zwischen den ersten Strukturen S1 zweite Gräben G2 erzeugt, indem freiliegende Teile der Materialschicht S selektiv zur ersten Füllschicht F1 entfernt werden.

In einem TEOS-Verfahren wird eine ca. lim dicke zweite Füll- schicht F2 aus SiO2 abgeschieden. Teile der zweiten Füll- schicht F2, die die zweiten Gräben G2 füllen, bilden zweite Strukturen S2. Die erste Füllschicht F1 und die zweite Füll- schicht F2 bilden zusammen eine obere Opferschicht. Die er- sten Gräben Gl und die zweiten Gräben G2 bilden zusammen die Vertiefung V. Ein Boden der Vertiefung V weist aneinander an- grenzende erste Bereiche B1 und zweite Bereiche B2 auf, bei denen jedes ihrer Teile jeweils sich gegenüberliegende Ränder aufweisen, deren Abstand voneinander kleiner als einige am ist. Über den ersten Bereichen B1 sind jeweils eine der er- sten Strukturen S1 angeordnet. Über den zweiten Bereichen B2, sind jeweils die zweiten Strukturen S2'angeordnet. Ein Boden der ersten Gräben G1 stimmt mit den ersten Bereichen B1 über- ein. Ein Boden der zweiten Gräben G2 stimmt mit den zweiten Bereichen B2 überein. Durch die Vertiefung V wird aus der Ma- terialschicht S eine Halbleiterstruktur gebildet, die von der Vertiefung V seitlich umgeben wird. Die Halbleiterstruktur ist ca. 50um breit und ca. 50am lang. Durch die Stütze T ist sie mit dem ersten Substrat 1 verbunden. Eine obere Fläche der zweiten Füllschicht F2 weist entlang Mittellinien der

zweiten Gräben G2 verlaufende Rillen auf (siehe Figur 3). Die Vertiefung V weist einen horizontalen Querschnitt auf, in dem eine kreisförmige Fläche mit einem Durchmesser von ca. 7m paßt.

Zur Erzeugung einer Deckelstruktur D wird Polysilizium in ei- ner Dicke von ca. li-im abgeschieden. Die Deckelstruktur D weist im Bereich der Vertiefung V Vorsprünge a in Form von Graten auf, die in den Rillen verlaufen (siehe Figur 4).

Die sich nach unten verjüngenden Vorsprünge a sind wesentlich kleiner als die Tiefe der Vertiefung V und sind über den zweiten Bereichen B2 des Bodens der Vertiefung V angeordnet.

Die Verläufe der Vorsprünge a stimmen mit den Verläufen von Mittellinien der zweiten Bereiche B2 im wesentlichen überein.

In die Deckelstruktur D wird eine Öffnung 0 erzeugt, durch die in einem Ätzschritt die obere Opferschicht und die untere Opferschicht U entfernt werden. Als Ätzmittel ist beispiels- weise eine gepufferte Flußsäure geeignet. Die Vertiefung V bildet einen Teil eines Hohlraums, der durch die Deckelstruk- tur D nach oben hin begrenzt wird. Die Halbleiterstruktur läßt sich durch Erschütterungen in Schwingungen versetzen.

Die laterale Bewegungsfreiheit beträgt etwa 7pm.

Die Schaltungsanordnung ist beispielsweise als Drehratensen- sor oder als Beschleunigungssensor geeignet. Dazu sind weite- re Bauelemente im ersten Substrat 1 angeordnet.

Es sind viele Variationen des Ausführungsbeispiels denkbar, die ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegen. So können Ab- messungen der Strukturen, Schichten und Halbleiterstrukturen an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt werden. Vertiefun- gen, die durch das beschriebene Verfahren hergestellt werden, können auch für andere Schaltungsanordnungen verwendet wer- den. Solche Schaltungsanordnungen sind beispielsweise Mikro- fone, thermische Sensoren, Pumpen und Ventile für Gase oder Flüssigkeiten und integrierte Hochfrequenzspulen.