Verfahren zur Herstellung eines mikroelektromechanischen Wandlers

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur

Herstellung eines mikroelektromechanischen Wandlers. Der Wandler weist eine Membran auf. Der Wandler kann beispielsweise mechanische Signale, die durch eine Auslenkung der Membran erzeugt werden, in

elektrische Signale umwandeln. Die elektrischen Signale können beispielsweise durch eine Änderung einer Kapazität zwischen der Membran und einer unbeweglichen Rückplatte erzeugt werden, wobei zwischen der Membran und der Rückplatte eine Spannung anliegt. Die mechanischen Signale, die die Membran auslenken, können beispielsweise durch Schallwellen oder andere Druckschwankungen erzeugt werden. Dementsprechend kann der Wandler als Mikrofon eingesetzt werden und die

Schallwellen messen. Der Wandler kann auch als Drucksensor verwendet werden.

Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen

mikroelektromechanischen Wandlers ist aus EP 1 093 703 Bl bekannt. Bei dem in EP 1 093 703 Bl beschriebenen Verfahren wird für ein Batch, das eine Vielzahl von Wafern aufweist, wobei jeder Wafer wiederum einen Wandler mit einer Membran aufweist, die Spannung aller Membranen in einem gemeinsamen Verfahrensschritt nachkorrigiert .

Bei diesem Verfahren wird jedoch stets jede Membran des Batches gleich behandelt. Es ist dementsprechend nicht möglich Unterschiede zwischen den einzelnen Membranen eines Wafers, die sich produktionsbedingt ergeben können,

auszugleichen. Daher führt das Verfahren dazu, das bei sehr eng vorgegebenen Grenzen für die Spannungen der

herzustellenden Membranen ein nicht unwesentlicher Teil der Membranen außerhalb dieser Grenzen liegt und dass es ferner nicht möglich ist, diese Membranen einzeln ausreichend nachzukorrigieren . Dementsprechend entsteht ein nicht

unwesentlicher Ausschuss.

Typischerweise ergibt sich bei der Herstellung eines Wafers eine gausskurvenartige Verteilung der Spannungen der

Membranen. Das Verfahren gemäß EP 1 093 703 Bl ermöglicht es, den Schwerpunkt dieser Verteilung zu verschieben. Es

ermöglicht es jedoch nicht, die Form der Verteilung zu verändern. Bei eng vorgegebenen Spezifikationsgrenzen wird daher auch nach Durchführung des Verfahrens ein nicht

unwesentlicher Teil der hergestellten Wandler eine Membran aufweisen, deren Spannung außerhalb der vorgegebenen

Spezifikationsgrenzen liegt.

Aufgabe der vorliegende Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu Herstellung mikroelektromechanischer Wandler anzugeben, das sich durch eine verbesserte Effizienz auszeichnet, beispielsweise dadurch, dass die Membranen besser an die vorgegebenen Spezifikationen angepasst werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem vorliegenden Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und verbesserte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines

mikroelektromechanischen Wandlers vorgeschlagen, das die folgenden Schritte aufweist: - Herstellen einer Vielzahl von mikroelektromechanischen Wandlern auf einem einzigen Wafer, wobei jeder Wandler eine Membran aufweist,

- Aufteilen des Wafers in zumindest einen ersten und einen zweiten Bereich,

- Feststellen der mechanischen Spannungen einer Stichprobe von Membranen des ersten Bereichs und Vergleich mit einem vorgegebenen Soll-Wert,

- Feststellen der mechanischen Spannungen einer Stichprobe von Membranen des zweiten Bereichs und Vergleich mit dem vorgegebenen Soll-Wert,

- Anpassen der mechanischen Spannung der Membranen in dem ersten Bereich an den vorgegebenen Soll-Wert, und

- Anpassen der mechanischen Spannung der Membranen in dem zweiten Bereich an den vorgegebenen Soll-Wert.

Die Schritte können dabei in der hier angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden.

Das Verfahren eignet sich ferner zur Herstellung einer

Vielzahl von mikroelektromechanischen Wandlern. Bei dem

Verfahren werden bereits hergestellte mikroelektromechanische Wandler weiter bearbeitet. Insbesondere werden die

mechanischen Spannungen der Membranen der

mikroelektromechanischen Wandler angepasst.

Das Verfahren behandelt somit jeden der Wafer einzeln, wobei jeder Wafer außerdem noch in zumindest zwei Bereiche

aufgeteilt wird, in denen wiederum unabhängig von dem jeweils anderen Bereich die mechanischen Spannungen der Membranen angepasst werden. Auf diese Weise ist es möglich, lokale Abweichungen in den Spannungen der Membranen in dem einen Bereich von dem jeweils anderen Bereich zu korrigieren. Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren ermöglicht dieses Verfahren es dementsprechend, zusätzlich zur Verschiebung der oben genannten Verteilung der Spannungen der Membranen in einem Wafer auch die Form der Verteilung zu verändern.

Insbesondere kann die Verteilung verschmälert werden, so dass ein größerer Anteil der Membranen nunmehr innerhalb der vorgegebenen Spezifikationsgrenzen liegt. Auf diese Weise kann der Anteil des produzierten Ausschusses erheblich reduziert werden.

Die mikroelektromechanischen Wandler können neben der Membran eine Gegenelektrode aufweisen, die beispielsweise durch eine Rückplatte gebildet werden kann. Die Wandler können dazu geeignet sein, dass zwischen Membran und Gegenelektrode eine elektrische Spannung angelegt wird, so dass Membran und

Gegenelektrode einen Kondensator ausbilden. Werden nunmehr Veränderungen der Kapazität des Kondensators gemessen, so kann der Wandler als Mikrofon oder als Drucksensor eingesetzt werden.

Der Wafer weist eine Vielzahl von Wandlern auf. Der Begriff „Vielzahl" bezeichnet hier zumindest zwei Wandler, wobei der Wafer jedoch typischer Weise deutlich mehr als zwei Wandler aufweisen wird.

Der Wafer wird in zumindest zwei Bereiche aufgeteilt. Jeder der Bereiche weist dabei zumindest einen Wandler mit einer Membran auf. Die Bereiche können jedoch auch deutlich mehr als einen Wandler aufweisen. Der Wafer kann in eine beliebig große Zahl von Bereichen aufgeteilt werden, wobei jeder der Bereiche zumindest einen Wandler mit einer Membran aufweist. Die Aufteilung des Wafers in Bereiche kann beispielsweise anhand von Erfahrungswerten vorgenommen werden, die zeigen, dass die Streuung des Zielparameters „mechanische Spannung" in bestimmten Zonen des Wafers gleich ist. Der Wafer kann dabei so eingeteilt werden, dass je ein Bereich mit je einer Zonen übereinstimmt, von der angenommen werden kann, dass die mechanischen Spannungen der Membranen in dieser Zone nahezu gleich sind. So kann eine Abweichung der mechanischen

Spannung einer Membran von dem vorgegebenen Soll-Wert an einem Wandler im jeweiligen Bereich stellvertretend für die Abweichungen im ganzen Bereich genommen werden.

Die Aufteilung des Wafers in Bereiche kann somit anhand von vermuteten Unterschieden zwischen den mechanischen Spannungen der Membranen in den Bereichen vorgenommen werden.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden für jeden Bereich, getrennt von den anderen Bereichen, die mechanischen

Spannungen einer Stichprobe von Membranen des jeweiligen Bereichs festgestellt und mit dem vorgegebenen Soll-Wert verglichen. Das Feststellen der jeweiligen mechanischen

Spannungen kann durch Messungen erfolgen. Beispielsweise kann die Kapazität einer Membran in Abhängigkeit von einer

angelegten elektrischen Spannung mit einer Messspitze

gemessen werden und aus dieser Information kann anschließend die mechanische Spannung der Membran berechnet werden.

Weitere alternative Methode zur Bestimmung der mechanischen Spannung der Membran 3 sind aus EP 1 093 703 Bl bekannt.

Diese Methoden können hier alternativ oder ergänzend zu dem oben beschriebenen Messen mittels der Messspitze eingesetzt werden . Der vorgegebene Soll-Wert kann auch einen Bereich von akzeptablen mechanischen Spannungen beschreiben. Die Stichprobe kann einem Prozentsatz von Membranen des jeweiligen Bereichs entsprechen. Beispielsweise kann die Stichprobe zwischen 0,1 und 100 % der Membranen des

jeweiligen Bereichs umfassen, vorzugsweise umfasst die

Stichprobe zwischen 1 und 10 % der Membranen des jeweiligen Bereichs. Die Größe der Stichprobe kann abhängig von der angestrebten Genauigkeit und von der erwarteten Abweichung von einem vorgegebenen Soll-Wert für die Spannungen bestimmt werden . Die Stichprobe kann auch eine bestimmt Anzahl von Membranen des jeweiligen Bereiches aufweisen. Die Stichprobe kann eine einzige Membran des jeweiligen Bereichs umfassen. Die

Stichprobe kann sämtliche Membranen des jeweiligen Bereichs umfassen .

Es kann ein Mittelwert über die Spannungen der Membranen der Stichprobe des jeweiligen Bereiches bestimmt werden und anschließend können die Spannungen der Membranen des

Bereiches so angepasst werden, dass der Mittelwert mit dem vorgegebenen Soll-Wert übereinstimmt. Auf diese Weise können möglichst viele Membranen so angepasst werden, dass ihre Spannung innerhalb der vorgegebenen Spezifikationsgrenzen liegen . In einem weiteren Verfahrensschritt werden die mechanischen Spannungen der Membranen in dem ersten Bereich angepasst. Dazu können verschiedene Verfahren benutzt werden, bei denen die Belastung und/oder die Dicke der Membranen in dem ersten Bereich angepasst werden. Die Belastung der Membran wird auch als „Stress" der Membran bezeichnet. Es können in diesem Verfahrensschritt alle Membranen des ersten Bereichs gleich behandelt werden.

Anschließend werden die mechanischen Spannungen der Membranen in dem zweiten Bereich angepasst. Dabei kann zur Anpassung der mechanischen Spannungen der Membranen in dem zweiten Bereich ein anderes Verfahren eingesetzt werden als für den ersten Bereich. Wiederum kann die mechanische Spannung der Membranen durch eine Anpassung der Dicke und/oder der

Belastung der Membranen erreicht werden. Jede Membran in dem zweiten Bereich kann in diesem Verfahrensschritt gleich behandelt werden.

Ist der Wandler in mehr als zwei Bereiche aufgeteilt worden, so können in einem weiteren Verfahrensschritt nunmehr die mechanischen Spannungen der Membranen in den weiteren

Bereichen sukzessive und jeweils unabhängig von den übrigen Bereichen angepasst werden.

Das Anpassen der mechanischen Spannung kann ein Annähern der mechanischen Spannungen der Membranen in dem jeweiligen

Bereich an einen Soll-Wert darstellen. Dabei kann ein

Mittelwert der Stichprobe des jeweiligen Bereichs auf den vorgegebenen Soll-Wert eingestellt werden.

Die Schritte des Feststellens und des Anpassens der

mechanischen Spannung der Membran erfolgen in dem jeweiligen Bereich getrennt von dem Feststellen und Anpassens der mechanischen Spannungen der Membranen in den anderen

Bereichen . Bei dem Anpassen der mechanischen Spannungen der Membranen in dem jeweiligen Bereich können die Spannungen der Membranen in dem jeweils anderen Bereich unverändert bleiben. Dieses ermöglicht es insbesondere, jeden Bereich unabhängig von den jeweils anderen Bereichen zu behandeln und so

produktionsbedingte Unterschiede zwischen den Bereichen aus zugleichen .

Können solche produktionsbedingte Unterschiede vermutet werden, so kann die Aufteilung des Wafers in die Bereiche anhand dieser Vermutungen vorgenommen werden.

Bei dem Bestimmen der mechanischen Spannung einer Membran kann die Kapazität des jeweiligen Wandlers in Abhängigkeit von einer angelegten elektrischen Spannung gemessen werden und daraus die Spannung der Membran ermittelt werden.

Insbesondere kann die Kapazität mittels einer Messspitze gemessen werden, die an die Membran angelegt wird, wobei die Veränderung der Kapazität durch das Anlegen der Messspitze berücksichtigt wird.

Das Verfahren kann ferner den Schritt Anpassen der

mechanischen Spannungen der Membranen aller Bereiche in einem gemeinsamen Verfahrensschritt aufweisen, wobei dieser Schritt vor dem Aufteilen des Wafers in zumindest einen ersten und einen zweiten Bereich durchgeführt wird. Anschließend werden für den ersten und den zweiten Bereich wie oben beschrieben die mechanischen Spannungen der Membranen jeweils unabhängig von den Membranen des jeweils anderen Bereichs angepasst. Es kann somit zunächst eine Grobkorrektur für alle Membranen des Wafers vorgenommen werden und dann eine Feinkorrektur der mechanischen Spannungen der Membranen in jedem Bereich lokal. Die zuerst vorgenommene Grobkorrektur ermöglicht, es das Verfahren zu beschleunigen und effizienter zu gestalten.

Bei dem Anpassen der mechanischen Spannungen der Membranen in dem jeweiligen Bereich kann die Dicke aller Membranen in dem jeweiligen Bereich in einem gemeinsamen Verfahrensschritt angepasst werden. Die mechanische Spannung einer Membran ist gegeben als Produkt aus Dicke und Belastung der Membran.

Dementsprechend ist die Spannung proportional zur Dicke der Membran .

Die Dicke der Membranen kann in dem jeweiligen Bereich durch lokales Ätzen des Bereiches reduziert werden. Dabei kann das lokale Ätzen durch ein Plasmaätzen oder durch ein chemisches Ätzen in der Gas-, Dampf- oder Flüssigphase vorgenommen werden. Insbesondere kann das lokale Ätzen Halogen-basiert sein .

Die Dicke der Membranen kann in dem jeweiligen Bereich durch lokales Abscheiden von Material in diesem Bereich erhöht werden. Das lokal abgeschiedene Material kann Siliziumnitrid aufweisen. Das lokal abgeschiedene Material kann mit dem Material der Membran oder dem Material einer äußeren Schicht der Membran identisch sein. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass es durch unterschiedliche thermische

Ausdehnungskoeffizienten zu Belastungen der Membran kommt, die die mechanische Spannung der Membran wiederum verändern würden .

Bei dem Anpassen der mechanischen Spannungen der Membranen in dem jeweiligen Bereich kann die Spannung durch Implantieren von zumindest einem ausgewählt aus Fremdatomen, Fremdionen oder Fremdmolekülen in der Membran angepasst werden. Die implantierten Fremdatome, -ionen oder -moleküle beeinflussen die Belastung der Membran, und auf diese Weise auch die

Spannung der Membran. Auf diese Weise kann die mechanische Spannung der Membran erhöht oder reduziert werden, abhängig davon welche Fremdatome, -ionen oder -moleküle implantiert werden .

Jeder Wandler kann einen Abstandhalter aufweisend eine

Substanz mit einer Glasübergangstemperatur und ein Substrat aufweisen, wobei jede der Membranen an dem Abstandhalter und von dem Substrat beabstandet befestigt ist. Das Verfahren kann den Schritt Erhitzen des Wandlers auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur der Substanz aufweisen. Dadurch kann eine konstruktionsbedingte Belastung der Membran abgebaut werden. Anschließend kann der Wandler wieder auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur

abgekühlt werden.

Das Verfahren kann den Schritt Vereinzeln des Wafers in voneinander getrennte Wandler aufweisen, wobei dieser Schritt nach dem Anpassen der Spannung der Membranen in den

jeweiligen Bereichen durchgeführt wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die

Figuren zeigen anhand schematischer und nicht maßstabgetreuer Darstellungen verschiedene Ausführungsbeispiele der

Erfindung . Figur 1 zeigt in schematische Darstellung einen

mikroelektromechanischen Wandler .

Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Wafer. Figur 3 zeigt schematisch die Auswahl einer Stichprobe in einem Bereich des Wafers . Figur 1 zeigt in schematische Darstellung einen

mikroelektromechanischen Wandler 1, der insbesondere als Mikrofon verwendet werden kann. Der Wandler 1 weist ein

Substrat 2, einen Membran 3 und einen ersten Abstandhalter 4 auf. Die Ränder der Membran 3 sind an dem ersten

Abstandhalter 4 befestigt. Die Membran 3 ist von dem Substrat 2 beabstandet. Auf der dem Substrat 2 abgewandeten Seite der Membran 3 ist ein zweiter Abstandhalter 5 angeordnet. An dem zweiten Abstandhalter 5 ist eine Rückplatte 6 befestigt.

Zwischen der Rückplatte 6 und der Membran 3 kann eine

elektrische Spannung angelegt werden.

Die Membran 3 weist drei Schichten 7, 8, 9 auf. Insbesondere weist die Membran 3 zwei äußere Schichten 7, 9 und eine innere Schicht 8 auf, die zwischen den beiden äußeren

Schichten 7, 9 angeordnet ist. Die innere Schicht 8 weist polykristallines Silizium auf. Die beiden äußeren Schichten 7, 9 weisen Siliziumnitrid auf. Das Substrat 2 weist Silizium auf und die Rückplatte 6 weist polykristallines Silizium auf. Die Abstandhalter 4, 5 bestehen jeweils aus einem

isolierenden Material, beispielsweise aus Siliziumdioxid (Si0 ₂ ) .

Die Membran 3 ist dünn und weist eine geringe mechanische Spannung auf, so dass sie sich um eine Gleichgewichtslage herum bewegen kann. Die „Spannung" der Membran 3 bezeichnet hier eine mechanische Spannung, die von der elektrischen Spannung, die zwischen Membran 3 und Rückplatte 6 angelegt werden kann, zu unterscheiden ist. Druckschwankungen, beispielsweise ausgelöst durch Schallwellen, führen zu einer Auslenkung der Membran 3 aus ihrer Gleichgewichtslage. Dabei kann sich insbesondere der Abstand von Membran 3 und

Rückplatte 6 ändern.

Der zweite Abstandhalter 5 erzeugt einen Luftspalt 10

zwischen der Membran 3 und der Rückplatte 6. Die Rückplatte 6 weist zumindest eine Öffnung 11 auf, durch die Schallwellen in den Luftspalt 10 eindringen und so zur Membran 3 gelangen können. Ferner ist auf der gegenüberliegenden Seite der

Membran 3 ein Rückvolumen 12 angeordnet, das durch eine

Öffnung in dem Substrat 2 gebildet wird.

Membran 3 und Rückplatte 6 sind jeweils elektrisch leitend. Ist zwischen Membran 3 und Rückplatte 6 eine elektrische

Spannung angelegt, so bilden die beiden einen Kondensator, dessen Kapazität durch Auslenkungen der Membran 3 veränderbar ist. Treten Schallwellen durch die Öffnung 11 in der

Rückplatte 6 ein, so erreichen sie die Membran 3 und lenken die Membran 3 aus. Dadurch wird die Kapazität des

Kondensators verändert. Diese Änderung der Kapazität kann gemessen werden, so dass der Wandler 3 als Drucksensor oder Mikrofon einsetzbar ist. Die innere Schicht 8 der Membran weist Bor- oder Phosphordotiertes polykristallines Silizium auf und weist ferner einen Druckspannung auf, wie in Figur 1 durch den Pfeil angedeutet. Die beiden äußeren Schichten 7, 9 der Membran 3 weisen jeweils eine Zugspannung auf, wie ebenfalls durch Pfeile angedeutet ist. Die gesamte mechanische Spannung der Membran 3 ergibt sich aus der Summe der Spannungen der einzelnen Schichten 7, 8, 9. In jeder Schicht 7, 8, 9 wird die Belastung der Schicht 7, 8, 9 im Wesentlichen durch zwei Faktoren bestimmt. Zum einen trägt eine konstruktionsbedingte Belastung zur Belastung der Schicht 7, 8, 9 bei, wobei die konstruktionsbedingte Belastung sich durch das Aufbringen der Schicht 7, 8, 9 entsteht. Zum anderen trägt eine thermische Belastung zur mechanischen Spannung der Schichten 7, 8, 9 bei, wobei die thermische Belastung sich aus dem

verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien ergibt. Die konstruktionsbedingte Belastung kann durch folgenden

Verfahrensschritt wesentlich reduziert werden. Das Material der Abstandshalter 4, 5 ist Siliziumdioxid und weist

dementsprechend eine Glasübergangstemperatur auf. Beim

Überschreiten der Glasübergangstemperatur ist die Umwandlung des Materials von einem festen Glas in eine gummiartige bis zähflüssige Schmelze zu beobachten.

Wird nun der Wandler 1, oder ein Wafer mit einer Vielzahl von Wandlern 1, auf eine Temperatur oberhalb der

Glasübergangstemperatur der Abstandhalter 4, 5 erhitzt, so wird das Material der Abstandhalter 4, 5 viskos und verliert seine Steifigkeit. Dementsprechend wird die Spannung der Membran 3 abgebaut. Anschließend wird der Wandler 1 bzw. der Wafer, der eine Vielzahl von Wandlern 1 aufweist, wieder abgekühlt, wobei sich das Material der Abstandhalter 4, 5 wiederum versteift. Nunmehr ist die konstruktionsbedingte Belastung der Membran 3 jedoch erheblich reduziert, so dass die Membran 3 im Wesentlichen nur eine thermische Belastung erfährt, die sich aus den unterschiedlichen thermischen

Ausdehnungskoeffizienten der Schichten der Membran 3 ergibt.

Im Folgenden wird ein Verfahren erläutert, dass es

ermöglicht, einen Wafer mit einer Vielzahl von Wandlern 1 zu produzieren und dabei die mechanischen Spannungen der

Membranen 3 der Wandler 1 individuell oder zumindest in lokalen Gruppen nachzuj ustieren . Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Wafer 13. Der Wafer 13 weist eine Vielzahl von Wandlern 1 auf. Bei jedem der Wandler 1 handelt es sich um einen der in Figur 1 gezeigten Wandler 1 handeln, die jeweils eine Membran 3 aufweisen .

Ziel des hier beschriebenen Verfahrens ist es, die

mechanischen Spannungen der Membranen 3 der Wandler 1 auf dem Wafer 13 an eine vorgegebene Spezifikation, insbesondere einen vorgegebenen Soll-Wert, anzupassen. Die mechanische Spannung einer Membran 3 ist gegeben als Produkt aus der Dicke der Membran 3 und der Belastung der Membran 3.

Der Wafer 13 wird in einem ersten Verfahrensschritt in einen ersten Bereich 14, einen zweiten Bereich 15, einen dritten Bereich 16 und einen vierten Bereich 17 eingeteilt. Dabei handelt es sich um eine beispielhafte Einteilung für ein erstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens. Der Wafer 13 kann in alternative Ausgestaltungen des Verfahrens in eine beliebige Menge von Bereichen eingeteilt werden, wobei die Zahl der Bereiche stets größer gleich zwei ist und das

Aufteilungsmuster unterschiedlich gewählt werden kann. Die Aufteilung des Wafers 13 in die einzelnen Bereiche 14, 15, 16, 17 kann beispielsweise gemäß einer herstellungsbedingten Verteilung der mechanischen Spannungen vorgenommen werden.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird in jedem der

Bereiche eine Stichprobe 18 von Wandlern 13 ausgewählt, wie in Figur 3 für den ersten Bereich 14 gezeigt. Die Größe der Stichprobe 18 wird abhängig von verschiedenen Parametern ausgewählt. Zu diesen Parametern gehören beispielsweise die angestrebte Genauigkeit und die erwartete Größe der

Abweichung der Spannungen der Membranen 3 von dem Soll-Wert.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Spannung der Membran 3 jedes Wandlers 1 der Stichprobe 18 bestimmt. Die ermittelten Spannungen der Membranen 3 der Stichprobe 18 aus den jeweiligen Bereichen 14, 15, 16, 17 werden anschließend gemittelt und in einem weiteren Verfahrensschritt werden die Spannungen aller Membranen 3 in dem jeweiligen Bereich 14, 15, 16, 17 angepasst in Abhängigkeit von dem vorher

ermittelten Mittelwert der Stichprobe 18 dieses Bereiches 14,

15, 16, 17. Auf diese Weise kann jeder Bereich 14, 15, 16, 17 des Wafers 13 unabhängig von den übrigen Bereichen 14, 15,

16, 17 des Wafers 13 behandelt werden. Auf diese Weise können lokale Abweichungen in einem Bereich von einem anderen

Bereich bei der Herstellung des Wafers 13 anschließend korrigiert werden. Dieses wäre insbesondere nicht möglich, falls sämtliche Membrane 3 des Wafers 13 stets gemeinsam behandelt werden.

Die Spannung einer Membran 3 kann auf verschiedene Weisen bestimmt werden. Im Folgenden wird eine beispielhafte Methode hierfür erläutert. Eine Messspitze wird auf die Membran 3 aufgesetzt. Zwischen Membran 3 und Rückplatte 6 wird eine elektrische Spannung angelegt, so dass die Membran 3 und die Rückplatte 6 eine Kapazität ausbilden. Die Messspitze erfasst die Kapazität. Nun wird die Spannung schrittweise erhöht. Dabei misst die Messspitze die

Veränderung der Kapazität zwischen Membran 3 und Rückplatte 6. Die anliegende elektrische Spannung wird nunmehr solange erhöht bis es zum sogenannten Kollaps kommt. Dabei berührt die Membran 3 die Rückplatte 6 und die anliegende Spannung wird schlagartig abgebaut. Ausgehende von der Kapazität, bei der es zu diesem Kollaps kommt, kann die Spannung der Membran 3 berechnet werden.

Berücksichtigt wird hierbei ferner, dass die Messspitze die mechanische Spannung der Membran 3 verfälscht, indem sie einen mechanischen Druck auf die Membran 3 ausübt. Der

Einfluss dieses Effekts kann jedoch minimiert werden. Dazu wird die Messspitze stets mit derselben Kraft auf die Membran 3 gedrückt. Außerdem wird die Geometrie des Wafers 13 vor dem Kontaktieren mit der Messspitze vermessen. Dabei können etwaige Verformungen des Wafers 13 oder Schwankungen in der Höhe des Wafers 13 detektiert werden. Bei der Positionierung der Messspitze werden diese Informationen mitberücksichtigt und die Position der Messspitze wird entsprechend angepasst, so dass es durch Verformungen des Wafers 13 und Schwankungen in der Höhe des Wafers 13 nicht zu Verfälschungen bei der Messung der Kapazität durch die Messspitze kommt.

Der Messwert der Kapazität in Abhängigkeit von der angelegten elektrischen Spannung wird zusätzlich nachträglich um die Kraft korrigiert, die die Messspitze auf die Membran 3 ausgeübt hat.

Weitere alternative Methode zur Bestimmung der mechanischen Spannung der Membran 3 sind aus EP 1 093 703 Bl bekannt.

Diese Methoden können hier alternativ oder ergänzend zu dem oben beschriebenen Messen mittels der Messspitze eingesetzt werden . Ist nunmehr der Mittelwert der mechanischen Spannungen der Membranen 3 in dem jeweiligen Bereich 14, 15, 16, 17

bestimmt, werden die Spannungen der Membranen 3 in dem jeweiligen Bereich 14, 15, 16, 17 an den Soll-Wert angenährt. Dazu wird jeder Bereich 14, 15, 16, 17 einzeln behandelt. Dementsprechend wird insbesondere bei einer Anpassung der Spannungen der Membranen 3 in dem ersten Bereich 14 die

Spannungen der Membranen 3 in den übrigen Bereichen 15, 16, 17 nicht verändert, und umgekehrt.

Bei dem Anpassen der Spannungen der Membranen 3 in einem Bereich 14, 15, 16, 17 an den Soll-Wert kann die Spannung der Membranen 3 sowohl erhöht werden als auch reduziert werden. Die Spannungen werden erhöht, wenn der Mittelwert für diesen Bereich 14, 15, 16, 17 kleiner ist als der vorgegebene Soll- Wert. Analog werden die Spannungen reduziert, falls der

Mittelwert für den jeweiligen Bereich 14, 15, 16, 17 größer ist als der vorgegebene Soll-Wert. Im Folgenden werden verschiedene Verfahren zur Erhöhung oder Reduzierung der Spannungen der Membranen 3 erläutert.

Ist der Mittelwert der Stichprobe größer als der vorgegebene Soll-Wert, so können die Spannungen der Membranen 3 dadurch reduziert werden, dass Material von der Membran 3 weggeätzt wird, so dass die Dicke der Membran 3 reduziert wird. Hierzu kann ein Plasmaätzverfahren oder ein chemisches Ätzverfahren mit einem Ätzmittel in der Gas-, Dampf- oder Flüssigphase verwendet werden. Das Ätzverfahren kann insbesondere Halogen- basiert sein.

Bei dem Ätzverfahren wird ein entsprechendes Werkzeug über den Wafer 13 entlang geführt, das die Ätzung vornimmt. Es genügt aber auch, den Wirkort oder Fokus einer Ätzung zu verschieben. Abhängig von der Verweildauer des Werkzeugs über dem jeweiligen Bereich 14, 15, 16, 17 wird eine entsprechende Dicke des Materials der Membran 3 weggeätzt. Dementsprechend kann das Ätz-Werkzeug in den Bereichen 14, 15, 16, 17, in denen eine stärkere Abweichung des Mittelwerts der Stichprobe 18 festgestellt wurde, für eine längere Zeit eingesetzt werden als in den Bereichen, in denen der Mittelwert um ein geringeres Maß abweicht. Auf diese Weise können die Dicken der Membranen 3 in verschiedenen Bereichen 14, 15, 16, 17 des Wafers 13 unterschiedlich voneinander nachjustiert werden.

Ist der Mittelwert der Stichprobe 18 kleiner als der

vorgegebene Soll-Wert, so können die mechanischen Spannungen der Membranen 3 dadurch erhöht werden, dass Material auf die Membran 3 aufgebracht wird, so dass die Dicke der Membran 3 erhöht wird.

Zu diesem Zweck wird Material auf einer der äußeren Schichten 7, 9 der Membran 3 abgeschieden. Bei dem abgeschiedenen

Material kann es sich insbesondere um Siliziumnitrid handeln, das mit dem Material der äußeren Schicht 7, 9 identisch ist. Auf diese Weise kann das Auftreten von weiteren thermischen Belastungen auf Grund verschiedener thermischer

Ausdehnungskoeffizienten vermieden werden.

Das Material kann auf die jeweiligen Bereiche 14, 15, 16, 17 des Wafers 13 mit einem ähnlichen Werkzeug wie oben

beschrieben aufgetragen werden. Das Werkzeug trägt abhängig von seiner Verweildauer in dem jeweiligen Bereich 14, 15, 16, 17 unterschiedlich viel Material auf. So kann ein Bereich des Wafers 13 anders behandelt werden als ein anderer Bereich. Das Werkzeug kann ferner dazugeeignet sein, in dem einen Bereich des Wafers 13 ein Ätzen vorzunehmen und so die Dicke der Membranen 3 in diesem Bereich zu reduzieren und in einem anderen Bereich des Wafers 13 ein Materialabscheiden

vorzunehmen und so die Dicke der Membranen 3 in diesem

Bereich zu erhöhen. Entscheidend ist dabei, dass das Werkzeug dazu geeignet ist, jeden Bereich 14, 15, 16, 17 unabhängig von den jeweils benachbarten anderen Bereichen 14, 15, 16, 17 zu behandeln.

Werden die Dicken der Membranen 3 verändert, so wird dadurch auch das Verhältnis der Bereich, in denen eine Zugspannung vorherrscht, zu den Bereichen der Membran 3, in denen eine Druckspannung vorliegt, verändert. Auch dadurch kann die Spannung der Membran 3 angepasst werden.

Alternativ oder ergänzend dazu, die Dicke der Membranen 3 nachträglich zu verändern, kann die Belastung der Membranen 3 nachträglich angepasst werden. Dazu eignet sich ein

Implantieren von einem ausgewählt aus Fremdatome, Fremdionen oder Fremdmolekülen in der Membran 3. Diese beeinflussen die Belastungen der jeweiligen Membran 3 und ermöglichen es so, die Belastung und damit die Spannung der Membran 3 gezielt zu erhöhen oder zu reduzieren. Auch für das Implantieren kann das oben beschriebene Werkzeug verwendet werden, das es ermöglicht verschiedene Bereiche 14,

15, 16, 17 des Wafers 13 getrennt voneinander zu bearbeiten. Dementsprechend kann beispielsweise in einem Bereich stärker implantiert werden als in einem anderen Bereich.

Eine weitere Verbesserung des Verfahrens ist dadurch möglich, dass zunächst eine Grobkorrektur für alle Bereiche 14, 15,

16, 17 des Wafers 13 vorgenommen wird. Dabei werden die Wandler 1 in allen Bereichen 14, 15, 16, 17 des Wafers 13 gemeinsam behandelt. Erst danach wird der Wafer 13 in

verschiedene Bereiche 14, 15, 16, 17 unterteilt und für jeden Bereich 14, 15, 16, 17 wird anschließend, wie oben bereits beschrieben, eine Feinkorrektur der Spannungen der Membranen 3 vorgenommen. Auf diese Weise kann das Verfahren insgesamt effizienter und damit kostensparender ausgestaltet werden, da die Zeit für die Feinkorrektur jedes einzelnen Bereichs 14, 15, 16, 17 unter Umständen auf diese Weise erheblich

reduziert werden kann.

Nachdem die Membranen 3 in jedem der Bereiche 14, 15, 16, 17 in ihren mechanischen Spannungen angepasst worden sind, wird der Wafer 13 in einzelne Wandler 1 vereinzelt. Dazu kann er beispielsweise zersägt werden.

Bezugs zeichenliste

1 Wandler

2 Substrat

3 Membran

4 erster Abstandhalter

5 zweiter Abstandhalter

6 Rückplatte

7 äußere Schicht

8 innere Schicht

9 äußere Schicht

10 Luftspalt

11 Öffnung

12 Rückvolumen

13 Wafer

14 erster Bereich

15 zweiter Bereich

16 dritter Bereich

17 vierter Bereich

18 Stichprobe