DE10148864A1 - Adhäsionsverminderte mikromechanische Bauelemente - Google Patents

Abstract

Es werden adhäsionsverminderte mikromechanische Bauelemente (4'; 40) mit einer Größe von in der Regel weniger als 1 mm, derartige Bauelemente enthaltende Einrichtungen, die Herstellung und Verwendung dieser Bauelemente sowie ein Verfahren zur Behandlung der Oberflächen von mikromechanischen Bauelementen (4'; 40) bereitgestellt, wobei das Verfahren den Schritt umfasst, dass die elektronischen Störstellen des verwendeten Halbleitermaterials im Wege einer Oberflächenbehandlung verändert werden. Derartige Bauelemente werden beispielsweise in Beschleunigungssensoren verwendet.

Description

• Die Erfindung betrifft adhäsionsverminderte, mikromechanische Bauelemente, derartige Bauelemente enthaltende Einrichtungen, die Herstellung und Verwendung dieser Bauelemente sowie ein Verfahren zur Behandlung der Oberflächen sowie der Herstellung von mikromechanischen Bauelementen. Unter derartigen mikromechanischen Bauelementen werden hierbei in der Regel Bauelemente verstanden, die eine Größe von weniger als 1 mm haben.
• Stand der Technik
• Das Phänomen der Festkörperadhäsion bei mikromechanischen Bauelementen, das in der Fachliteratur als "Stiction" bezeichnet wird, ist die Neigung von in mechanischem Kontakt befindlichen Festkörperoberflächen zur Adhäsion. Zu diesem Phänomen findet sich eine Übersicht bei Maboudian und Howe [Maboudian, R., Howe, R. T.; Critical Review.: Adhesion in surface micromechanical structures; J. Vac. Sci. Technol. B 15(1), (1997)] sowie bei Komvopoulos [Komvopoulos, K.; Surface engineering and microtribology for microelectromechanical systems; Wear 200 (1996), 305-327].
• Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass es an der Oberfläche von Halbleitern zur Ausbildung von elektronischen Zuständen kommt. Die Gründe dafür werden unter anderem darin gesehen, dass es erstens an der Oberfläche von Halbleitern zu einem Abbruch der kristallinen Periodizität kommt, dass zweitens nicht abgesättigte freie Bindungsarme auftreten und dass es drittens auf Grund von Adsorbaten zu elektronischen Störungen sowie viertens zu Kristallfehlstellen und/oder ausgedehnten Kristallfehlern (beispielsweise Versetzungen) kommt. Weitere Ursache sind kompensierende Punkteffekte in dem Halbleitermaterial.
• Eine derartige Festkörperadhäsion oder "Stiction" wird in den vorstehend wiedergegebenen Druckschriften und auch nachfolgend im Wesentlichen als Oberflächeneffekt gedeutet, der auf die Ausbildung von von der Waals- und Kapillarkräften sowie auf elektrostatische Wechselwirkung, Festkörper- und Wasserstoffbrückenbindungen zurückgeführt wird.
• In der Literatur werden verschiedene Verfahren zur Reduzierung dieser Festkörperadhäsion vorgeschlagen. Die vorgeschlagenen Verfahren beinhalten verschiedene Varianten, die nachfolgend aufgeführt sind: a) Bei der ersten Variante werden die Oberflächen durch Passivierungsschichten chemisch stabilisiert (beispielsweise auf dem Wege der so genannten "self-assembling monolayer"); b) bei der zweiten Variante werden die Oberflächen durch Beschichtung gehärtet (zum Beispiel bei sogenannten "diamond like carbons") oder c) bei der dritten Variante wird die Oberflächentopografie (Kontaktflächen, Oberflächenrauhigkeit) optimiert.
• Die in der vorstehend genannten Literatur geführte Diskussion zu elektrostatischen Kräften bezieht sich auf solche Ladungen, die in Oberflächenschichten (zum Beispiel in Oxiden) eingebaut beziehungsweise von außen auf derartige Oberflächen geleitet sind. Die weltweiten Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten konzentrieren sich dabei auf die chemischen und mechanischen Eigenschaften der Oberflächen.
• Gegenwärtig wird die Technologie der Mikromechanik bei den Kraftfahrzeugherstellern beziehungsweise ihren Zulieferbetrieben insbesondere dafür eingesetzt, Beschleunigungs- und Drehratensensoren herzustellen, welche die klassischen piezoelektrischen Beschleunigungs- und Drehratensensoren ersetzen. Die grundlegende Prozesssequenz für derartige Anwendungen ist beispielsweise bei Offenberg et al. beschrieben [M. Offenberg et al.; Acceleration Sensor in Surface Micromachining for Airbag Applications with High Signal/Noise Ratio; Sensors and Actuators; (1996) S. 35].
• Das verwendete Material, in dem die mechanischen Elemente strukturiert werden, ist in der Regel polykristallines Silicium, das bevorzugt stark mit Phosphor dotiert wird. Die Charakterisierung der Adhäsionsneigung im Verfahren beziehungsweise Prozess erfolgt zum einen durch mechanisches Auslenken der Sensoren und zum anderen durch elektrische Anregung.
• Bei einer externen Beschleunigung, die nahezu ausschließlich bei der Montage der Sensoren kritische Werte erreichen kann, kann ein mechanisches Berühren zwischen den Oberflächen der beweglichen Teile erzielt werden. Dies erfolgt etwa beispielsweise durch einen Falltest oder während der Montage der Sensoren.
• Die elektrische Anregung erfolgt durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den kapazitiven Elementen bis zu einer mechanischen Maximalauslenkung. Wird die Anregungsspannung langsam zurückgenommen, liefert das Kräftegleichgewicht am Ablösepunkt zwischen der mechanischen Rückstellkraft durch die Federelemente, der elektrostatischen Anziehungskraft zwischen den vorgespannten Elektroden und der Festkörperadhäsionskraft einen ungefähren Wert für die Adhäsion der sich berührenden Oberflächen.
• Hierbei tritt jedoch das Problem auf, dass insbesondere bei den so genannten Nieder-g-Sensoren, das heißt bei Sensoren, die unter Bedingungen eingesetzt werden, bei denen die Beschleunigung lediglich Werte erreicht, die einem niedrigen Vielfachen des Wertes für die Erdbeschleunigung g entsprechen, die Adhäsion ein größeres Problem darstellt als bei Hoch-g-Sensoren, das heißt bei Sensoren, die unter Bedingungen eingesetzt werden, bei denen die Beschleunigung Werte erreicht, die einem großen Vielfachen des Wertes für die Erdbeschleunigung g entsprechen, da die Rückstellkräfte, etwa einer zur Messung verwendeten Feder, kleiner sind.
• Bisherige übliche Maßnahmen zur Reduzierung der Adhäsion umfassen die Oberflächenbeschichtung mit CVD-Oxid, federnde Anschläge und Untersuchungen zur Form der Kontaktfläche. Derartige Maßnahmen berücksichtigen aber lediglich der chemischen und physikalischen Eigenschaften von der für Beschleunigungssensoren verwendeten Materialien.
• Vorteile der Erfindung
• Im Unterschied dazu beruht die Erfindung darauf, dass auch die elektronischen Eigenschaften von Materialien für beispielsweise Beschleunigungssensoren berücksichtigt werden.
• Erfindungsgemäß wird nämlich ein Verfahren zur Verminderung der Adhäsion - in beispielsweise mikromechanischen Bauelementen auf der Basis eines Halbleitermaterials - bereitgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verfahren den Schritt umfasst, dass die Störstellen des verwendeten Halbleitermaterials verändert werden. Unter Störstellen werden hierbei elektronische Störstellen verstanden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere bei mikromechanischen Bauelementen eingesetzt, bei denen es sich um strukturierte mikromechanische Bauelemente handelt.
• Insbesondere wird das erfindungsgemäße Verfahren an einem Halbleitermaterial eingesetzt, welches ein Halbleitermaterial auf der Basis von Si ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber auf keinen Fall als auf derartige Materialien beschränkt anzusehen; dass das erfindungsgemäße Verfahren nachfolgend schwerpunktmäßig im Zusammenhang mit Halbleitermaterialien auf der Basis von Si erläutert wird, hat lediglich einen beispielhaften Charakter. Als solche ist die Erfindung also nicht auf mikromechanische Bauelemente auf der Basis von Silicium beschränkt, vielmehr ist die Erfindung auf beliebige mikromechanische Bauelemente anwendbar.
• Durch die Erfindung wird ein Verfahren bei der Herstellung von mikromechanischen Bauelementen zur Verfügung gestellt, mit dem die Art und Konzentration von Oberflächenzuständen und tiefen Störstellen verändert wird, und zwar dergestalt, dass die elektrostatische Anziehungskraft zwischen geladenen Zentren sich verringert.
• Insbesondere werden die Störstellen der bei der Herstellung des mikromechanischen, insbesondere des strukturierten mikromechanischen Bauelements verwendeten Halbleitermaterialien so verändert, dass der resultierende Zustand nicht in der Bandlücke des Halbleitermaterials liegt. Die Störstellen werden also bevorzugt so geändert, dass eine Deaktivierung erfolgt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise auch die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten mikromechanischen Bauelemente werden nachfolgend insbesondere in Hinsicht auf die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielten Vorteile und unter Bezugnahme auf die Zeichnung mit den Fig. 1 bis 5 näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Anordnung von Elektroden, bei denen - gemäß des Standes der Technik - eine adhäsionsmindernde Schicht aufgetragen ist,
• Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 mit Elektroden, deren Oberflächen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens behandelt wurden,
• Fig. 3 eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Beschleunigungssensors,
• Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Reaktors, in dem mikromechanische Bauelemente vor ihrem Verkappen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens behandelt werden und
• Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Verkappungseinrichtung, in der mikromechanische Bauelemente während ihres Verkappens mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens behandelt werden.
• Die Fig. 1 zeigt eine Anordnung von drei im Querschnitt rechteckförmigen, mit Abstand zueinander angeordneten Elektroden 1, 2, 3 eines mikromechanischen Bauelements 4, das hier nicht konkreter genannt wird, da dies für die Erfindung unwesentlich ist. Die Elektroden 1, 2, 3 sind in einem Abstand 8 zu einem Substrat 9 des mikromechanischen Bauelements 4 angeordnet. Die Elektroden 1, 2, 3 weisen auf den Seiten, die dem Substrat 9 nicht zugewandt sind, eine Passivierungsschicht 14 auf. Die Passivierungsschicht 14 verhindert beziehungsweise vermindert das Wirken von Adhäsionskräften zwischen den Elektroden 1, 2, 3 und damit eine durch die Adhäsionskräfte hervorgerufene Anziehung. Die Verwendung von Elektroden mit Passivierungsschichten beinhaltet Risiken hinsichtlich der Langzeitstabilität und der mechanischen Fertigkeit der Oberflächenschicht.
• Die Fig. 2 zeigt die Anordnung der Fig. 1, nunmehr jedoch gemäß der Erfindung. Die Elektroden 1', 2', 3' des mikromechanischen Bauelements 4' weisen jeweils einen Randbereich 15 auf, der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in Bezug auf die Adhäsionskräfte deaktiviert wurde. Die gemäß der Erfindung behandelten Elektroden 1', 2', 3' führen zu keiner Dimensionsvergrößerung, da bei ihnen auf eine Beschichtung mit einer Passivierungsschicht verzichtet werden kann. Die Umwandlung der Oberflächen birgt kein Risiko einer mechanischen Beschädigung, da das verwendete Grundmaterial Silizium sehr elastisch ist.
• Die vorstehend beschriebenen Bauelemente werden vorzugsweise in der Sensorik, insbesondere bei Beschleunigungs- und Drehratensensoren eingesetzt. Ein Ausführungsbeispiel eines Beschleunigungssensors zeigt Fig. 3. Der dort dargestellte Beschleunigungssensor 16 weist - in Längsrichtung gemäß der strichpunktierten Linie 17 gesehen - einen festgelegten Sensorabschnitt 18 und einen beweglichen Sensorabschnitt 19 auf, wobei zwischen den beiden Sensorabschnitten 18, 19 eine Feder 24 angeordnet ist. Der bewegliche Sensorabschnitt 19 weist mehrere über seine Länge verteilt angeordnete Elektroden 20, 21, 22, 23 auf, die sich vom Mittelbereich (strichpunktierte Linie 17) aus mit ihrer Längsseite nach außen erstrecken, von denen die Elektroden 22, 23 nur angedeutet sind und aufgrund der Gleichheit zu den Elektroden 20, 21 im Folgenden nicht weiter betrachtet werden. Zwischen den Elektroden 20, 21 sind jeweils im Abstand 34 zwei Gegenelektroden 32, 33 angeordnet. Im beweglichen Sensorabschnitt 19 ist eine Auslenkungsbegrenzung 25 angeordnet, die eine Verschiebung des beweglichen Sensorabschnitts 19 relativ zum festgelegten Sensorabschnitt 18 auf den Verschiebeweg 29 begrenzt.
• Im Zuge einer durch die Beschleunigung hervorgerufenen Kraft wird der bewegliche Sensorabschnitt 19 vorzugsweise in Richtung des Pfeils 28 verschoben. Bei Verwendung von Elektroden ohne Schutz gegen Adhäsionskräfte wird die Verschiebung zusätzlich durch die zwischen den sich gegenüberliegenden Elektroden aufgrund einer durch das Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden hervorgerufenen, adhäsionsbedingten Anziehung unterstützt. In Abhängigkeit von der Stärke der zwischen den Elektroden wirkenden Adhäsionskräften kann die Anziehung der Elektroden zueinander, insbesondere bei sich berührenden Oberflächen, derart groß werden, dass ein Rückstellen beziehungsweise ein Auseinanderbringen der Elektroden mittels der Rückstellkraft der Feder 24 nicht mehr möglich ist. Mittels der erfindungsgemäß behandelten Elektroden, deren Randbereich in Bezug auf die Adhäsionskräfte deaktiviert ist, werden Auslenkungen des beweglichen Sensorabschnittes 19, die auf eine adhäsionsbedingte Anziehung der sich gegenüberliegenden Elektroden zurückzuführen ist, wesentlich verringert, sodass mittels der Feder 24 eine mechanische Rückstellung des ausgelenkten, beweglichen Sensorabschnitts 19 gewährleistet ist.
• Die erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung der Bauelemente kann in einem separaten Prozessschritt oder während eines bestehenden Prozessschrittes im Herstellungsverfahren des zu behandelten Bauelements vorgenommen werden. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Behandlung auch beim Verkappungsprozess des zu behandelten Bauelements, der den abschließenden Prozessschritt im Herstellungsverfahren darstellt, durchgeführt werden. Ein Ausführungsbeispiel eines Reaktors, bei dem die Bauelemente vor ihrem Verkappen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens behandelt werden, zeigt Fig. 4. Der dort dargestellte Reaktor 35 weist eine Kammer 36 auf, an deren Stirnseite ein Gaseinlass 37 sowie ein Gasauslass 38 angeordnet ist. Zur Beheizung der Kammer 36 ist diese mit einer Beheizungseinrichtung 39 versehen, die eine Beheizung des Kammerumfangs durchführt. Im Inneren der Kammer 36 sind die zu behandelnden mikromechanischen Bauelemente 40 mit Abstand zueinander, nebeneinaderliegend und quer zur Längsrichtung der Kammer 36 liegend angeordnet. Mittels der Heizeinrichtung 39 wird die Kammer 36 auf eine Temperatur gebracht, die zur Deaktivierung des Randbereichs 15 der Bauelemente 40 erforderlich ist; vorzugsweise liegt diese Temperatur in einem Bereich zwischen 100 und 900°C. Zur Deaktivierung des Randbereichs 15 wird ein Prozessgas über den Gaseinlass 37 in die Kammer 36 eingebracht. Als Prozessgase werden vorzugsweise Wasserstoff, Sauerstoff, Wasserdampf, Stickoxide oder Mischungen aus denselben verwendet.
• Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch eine Verkappungseinrichtung 41, in der die mikromechanischen Bauelemente 40 während des Verkappungsprozesses mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens behandelt werden. Die Verkappungseinrichtung 41 weist eine Reaktionskammer 42 mit einem Gasauslass 45 und einen Gaseinlass 46 auf. In der Reaktionskammer 42 ist ein Stempel 43 angeordnet. Der Stempel 43 weist eine Andrückfläche 44 auf, die in Richtung des Bodens der Reaktionskammer 42 gerichtet ist. Die Andrückfläche 44 des Stempels 43 ist mit einer Heizeinrichtung 45 beheizbar. In der Reaktionskammer 42 sind unterhalb des Stempels 43 der Kappenwafer 47 und der Sensorwafer 48 eines Bauelements 40 angeordnet und zwar derart, dass die Andrückfläche 44 des Stempels 43 mit einer Kraft 45 auf den Kappenwafer 47 drückt. Mittels einer im Stempel angeordneten Beheizungseinrichtung 46 wird das Bauelement 40 auf die zur Deaktivierung des Randbereichs des Bauelements 40 erforderliche Temperatur gebracht, wobei die Deaktivierung des Randbereichs mittels eines über den Gaseinlass 46 in die Reaktionskammer 42 einströmenden Prozessgases stattfindet.
• In den bisherigen Betrachtungen zur sogenannten "Stiction" wurden die Halbleitereigenschaften vernachlässigt, insbesondere die Rolle von Oberflächenzuständen und sogenannten tiefen Störstellen. Auf Grund der Ionisierung dieser Störstellen im Prozess beziehungsweise im Betrieb der Bauelemente kann es zur Ausbildung einer hinreichenden Coulomb- Wechselwirkung zwischen den beweglichen Elementen kommen. Diese Wechselwirkung zwischen derartigen, nicht in mechanischen Kontakt sich befindenden Strukturen muss zusätzlich zu den bei mechanischer Berührung auftretenden Oberflächenkräften berücksichtigt werden. Die Erfindung berücksichtigt also in Ergänzung zum Stand der Technik auch die elektronischen Eigenschaften der verwendeten Materialien in ganz besonderer Weise, indem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Deaktivierung des Oberflächenzustands durch Temperung erfolgt oder indem gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform die Störstellen durch Einbringen von Fremdatomen kompensiert (Dotierung) werden. Der Begriff tempern/Temperung/getempert wird in diesem Zusammenhang so verstanden, wie er lexikalisch nachweisbar ist (zum Beispiel Lexikon Werkstofftechnik/hrsg. Hubert Gräfen [Autoren H. Altenmüller et al.] VDI- Verlag, Düsseldorf (1993).
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird also so durchgeführt, dass es zu einer Veränderung beziehungsweise zu einer Deaktivierung der Störstellen des verwendeten Halbleitermaterials bei der Herstellung mikromechanischer Strukturen kommt. Zum Einen wird dabei die Dichte von oberflächennahen Störstellen in den Halbleiterelektroden reduziert. Zum Zweiten werden geladene oberflächennahe Störstellen entladen. Diese beiden Ziele werden erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass eine im Anschluss an den Verfahrensschritt des Opferschichtätzens in einem nicht definierten Zustand vorliegende Si-Oberfläche behandelt wird. Hierfür kann die Oberfläche in Gasen getempert werden, welche für eine Passivierung der Oberflächenzustände geeignet sind. Erfindungsgemäß erfolgt die Temperung nach dem Opferschichtätzen vorzugsweise in einem Gas, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff-, Formier-, Sauerstoffgas, Wasserdampf, Stickoxiden und dotierstoffhaltigen gasförmigen Mischungen, wobei als derartige die Leitfähigkeit erhöhende Dotierstoffe PH₃, Diboran erwähnt seien. Natürlich können - wie bereits durch die Formulierung "ausgewählt aus" angedeutet - diese Prozessgase auch in Mischungen verwendet werden. Hierzu sei angemerkt, dass diese Bedeutung der Formulierung "ausgewählt aus" für die gesamte vorliegende Patentanmeldung zu Grund zu legen ist.
• Bei Verwendung von Wasserstoff-, Formiergas, Wasserdampf oder Stickoxiden liegt die Temperatur, bei der die Temperung durchgeführt wird, bevorzugt im Bereich von 350°C bis 550°C. Bei Temperung mit dotierstoffhaltigen gasförmigen Mischungen sollte die Temperung bevorzugt oberhalb von 700°C, stärker bevorzugt im Bereich von 700°C bis 900°C erfolgen.
• Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt es zum Dritten auch dadurch zu einer Veränderung beziehungsweise zu einer Deaktivierung der Störstellen des bei der Herstellung mikromechanischer Strukturen verwendeten Halbleitermaterials, dass parasitäre Ladungszustände (Elektretladungen) auf der hochohmigen Elektrodenoberfläche annihiliert werden (Raumladungen, natürliches Oxid, Oxide, die bei Durchführung eines CVD- Verfahrens sich bilden etc.).
• Diese Annihilierung kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass vor (Fig. 4) oder während der Verkappung (Fig. 5) ein Gas hinzugegeben wird, wodurch die Oberflächenleitfähigkeit stark erhöht wird, so dass parasitäre Oberflächenladungen mobil werden und sich bei Raumtemperatur gegenseitig auslöschen.
• Die Erhöhung der Oberflächenleitfähigkeit bei der vorstehend genannten Verfahrensvariante kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere durch Temperung zwischen 20°C und 100°C in Wasserdampf erfolgen, was einer gezielten Feuchtelagerung entspricht. Die Luftfeuchtigkeit bei dieser Lagerung sollte nicht zu hoch gewählt werden, um Korrosion und/oder Kondensation zu vermeiden. Bevorzugt wird eine Lagerung bei einer relativen Luftfeuchtigkeit (rF) von 10% bis 60%. Beim anschließenden Abkühlen der erfindungsgemäß hergestellten mikromechanischen Bauelemente sollte bevorzugt darauf geachtet werden, dass zunächst die Luftfeuchtigkeit, reduziert wird und dann erst die Temperatur abgesenkt wird, um das Risiko von Kondensation in den erfindungsgemäß herstellbaren Bauelementstrukturen zu vermeiden.
• Eine weitere bevorzugte Möglichkeit, die Annihilierung durchzuführen, ist die Annihilierung während des Bondprozesses. Bei diesem Verfahrensschritt, bei dem üblicherweise trockener Stickstoff und/oder Neon als Prozessgas eingebracht wird, ist es stark bevorzugt, wenn die Feuchtigkeit in der Bondatmosphäre einen geringen Wasseranteil enthält. Die relative Menge des Wasseranteils richtet sich dabei nach dem Taupunkt, der je nach Spezifikation der verwendeten Bondatmosphäre im Bereich von -40°C bis 120°C liegt und nicht überschritten werden darf. Die Zugabe von H₂O über beispielsweise einen so genannten "Bubbler" kann zu Beginn des Bondprozesses bei Temperaturen im Bereich von 50°C bis 120°C erfolgen. Danach wird der Feuchteanteil reduziert und die Bondung (mit allen Maßnahmen gegen das Aufladen durch Tribologie) durchgeführt. Die Feuchtigkeit kann aber auch über den gesamten Bondprozess erhöht sein.
• Noch eine weitere Möglichkeit, die Oberflächenladungen zu annihilieren, besteht darin, nach dem Durchführen des Verfahrensschritts des Verkappens (Fig. 5) eine ausgedehnte beziehungsweise verlängerte Temperung (Voralterung) durchzuführen, da die Mobilität der Elektretladungen mit der Temperatur erhöht ist. Eine derartige Temperung nach der Verkappung sollte bevorzugt bei möglichst hohen Temperaturen erfolgen, wobei jedoch insbesondere darauf geachtet werden sollte, die Temperatur unterhalb der zulässigen Höchsttemperatur nach dem Waferbonden zu halten. Im Falle von Seal-Glas-gebondeten Wafern sollte die Nachtemperung vorzugsweise unterhalb von 450°C über mehrere Stunden hinweg erfolgen. Für diesen vorstehend beschriebenen Verfahrensschritt ist eine Formiergas-, Sauerstoff- oder Stickoxidgasatmosphäre besonders geeignet.
• Die vorstehend beschriebenen Verfahrensmaßnahmen kommen insbesondere zum Tragen, wenn das erfindungsgemäße Verfahren im Rahmen des so genannten Seal-Glas-(Glas-Frit-)Bonding-Verfahrens eingesetzt wird. Allerdings sind die vorstehend beschriebenen Verfahrensmaßnahmen auch für anodisches Bonding und andere Fügetechniken geeignet.
• Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Störstelle bevorzugt durch Einbringen von Fremdatomen kompensiert, was hier und nachfolgend auch als kompensatorische Dotierung bezeichnet wird. Das Einbringen der entsprechenden Fremdatome erfolgt insbesondere durch Ionenimplantation, Diffusion oder Epitaxie. Dabei erfolgt die Kompensation vorzugsweise durch ein Metall, das insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Titan, Chrom, Gold, Silber, Nickel und Kupfer.

Claims (18)

1. Verfahren zur Verminderung der Adhäsion in mikromechanischen Bauelementen auf der Basis eines Halbleitermaterials, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt umfasst, dass die Störstellen des verwendeten Halbleitermaterials verändert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Störstellen deaktiviert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Störstelle derart verändert wird, dass der resultierende Zustand nicht in der Bandlücke des Halbleitermaterials liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Störstellen durch Temperung des verwendeten Halbleitermaterials deaktiviert werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Störstellen durch Einbringen von Fremdatomen kompensiert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen durch Ionenimplantation, Diffusion oder Epitaxie erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Titan, Chrom, Gold, Silber, Nickel und Kupfer, eingesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deaktivierung des Oberflächenzustands durch Temperung erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperung durch ein Gas erfolgt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff-, Formiergas, Wasserdampf oder Stickoxiden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperung in einem Temperaturbereich von 350°C bis 550°C durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperung in einem Temperaturbereich von oberhalb von 700°C bei Verwendung von dotierstoffhaltigen gasförmigen Mischungen durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deaktivierung mittels eines Prozessgases erfolgt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff-, Formier-, Sauerstoffgas, Wasserdampf, Stickoxiden und dotierstoffhaltigen gasförmigen Mischungen.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Dotierstoffe PH₃, Diboran eingesetzt werden.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mikromechanischen Bauelement (4'; 40) um ein strukturiertes mikromechanisches Bauelement handelt.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterial ein Halbleitermaterial auf der Basis von Si ist.

16. In einer Schicht, die sich oberflächennah befindet, modifiziertes mikromechanisches Bauelement (4'; 40), erhältlich mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15.

17. Verwendung des in einer Schicht, die sich oberflächennah befindet, modifizierten mikromechanischen Bauelements (4'; 40) nach Anspruch 16 zur Herstellung eines mikromechanischen Sensors, insbesondere zur Herstellung von Beschleunigungs- und Drehratensensoren.

18. Einrichtung, insbesondere mikromechanischer Sensor, aufweisend das oberflächennahschichtmodifizierte mikromechanische Bauelement (4'; 40) nach Anspruch 16.