DE102011075365A1 - Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren hierfür - Google Patents
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Abstract
Eine Halbleitervorrichtung (10) umfaßt ein Substrat (18), ein Element (24, 26, 28, 30), das auf dem Substrat ausgebildet ist, eine Nitridschicht (20), die auf dem Substrat ausgebildet ist, eine Ablöseverhinderungsschicht (22), die auf der Nitridschicht (20) ausgebildet ist, und ein vergossenes Harz (36), das die Ablöseverhinderungsschicht (22) und das Element (24, 26, 28, 30) bedeckt. Die Ablöseverhinderungsschicht weist eine Druckeigenspannung auf.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, welche ein vergossenes Harz umfaßt, und ein Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung.
- Einige Halbleitervorrichtungen umfassen ein Element oder eine Komponente, das/die auf einem Substrat ausgebildet ist, und ein vergossenes Harz, das sowohl das Substrat als auch das Element bedeckt. Das vergossene Harz dient dazu, das Element gegen externe Feuchtigkeit und Fremdstoffe zu schützen. Es ist anzumerken, dass sich das vergossene Harz, welches das Substrat und das Element bedeckt, typischerweise über der Nitridschicht erstreckt, welche auf dem Substrat oder dem Element ausgebildet ist, wobei die Schicht als Oberflächenschutzschicht dient. Die
japanische Patentveröffentlichung 2006-310508 - Nitridschichten werden weit verbreitet als Oberflächenschutzschichten verwendet, da sie eine überlegene Feuchtigkeitsbeständigkeit und mechanische Festigkeit aufweisen. Es wurde jedoch herausgefunden, dass sich, da Nitridschichten eine hohe Zugeigenspannung aufweisen, das vergossene Harz, wenn ein solches vorhanden ist, das die Schichten bedeckt, ablösen kann.
- Die Erfindung wurde zur Lösung dieses Problems gemacht. Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Halbleitervorrichtung anzugeben, welche ein vergossenes Harz über einer Nitridschicht aufweist, die als Oberflächenschutzschicht dient, und welche eine Konstruktion aufweist, die die Ablösung des vergossenen Harzes verhindert. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Halbleitervorrichtung anzugeben.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 8 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt eine Halbleitervorrichtung ein Substrat, ein Element, das auf dem Substrat ausgebildet ist, eine Nitridschicht, welche auf dem Substrat ausgebildet ist, eine Ablöseverhinderungsschicht, welche auf der Nitridschicht ausgebildet ist, und ein vergossenes Harz, welches die Ablöseverhinderungsschicht und das Element bedeckt. Die Ablöseverhinderungsschicht weist eine Druckeigenspannung auf.
- Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung die Schritte des Ausbildens einer Nitridschicht auf einem Substrat, des Ausbildens von Polysilizium auf der Nitridschicht, des Ausbildens einer Opferschicht auf der Nitridschicht, wobei die Opferschicht durch Fluorwasserstoffsäure ätzbar ist, des Ausbildens eines Leiters durch Verwenden der Opferschicht, des Entfernens der Opferschicht mit Fluorwasserstoffsäure und des Gießens eines Harzes auf das Polysilizium.
- Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen vollständiger aus der folgenden Beschreibung hervor.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; -
2 ist eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform; -
3 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht; -
4 ist eine Darstellung, welche das Polysilizium nach dessen Ausbildung auf der Nitridschicht zeigt; -
5 ist eine Darstellung, welche die Opferschicht nach deren Ausbildung zeigt; -
6 ist eine Darstellung, welche den beweglichen Teil, die Stützen und das Dichtelement nach deren Ausbildung zeigt; -
7 ist eine Darstellung, welche die Elektrodenanschlussflecken nach deren Ausbildung zeigt; -
8 ist eine Darstellung, welche die Struktur zeigt, nachdem die Opferschicht durch die Fluorwasserstoffsäure weggeätzt wurde; -
9 ist eine Darstellung, welche die Glasabdeckung nach deren Anbringung zeigt; -
10 ist eine Draufsicht auf eine Variation der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform; -
11 ist eine Draufsicht auf eine andere Variation der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform; und -
12 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. - Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen Erste Ausführungsform
-
1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Diese Halbleitervorrichtung10 ist ein Beschleunigungssensor. Die Halbleitervorrichtung10 umfaßt eine Siliziumplatte12 . Eine isolierende Schicht14 ist über der Siliziumplatte12 ausgebildet. Eine Verdrahtungsschicht16 ist auf der Oberfläche der isolierenden Schicht14 ausgebildet. Die Oberfläche der isolierenden Schicht14 und die Oberfläche der Verdrahtungsschicht16 bilden eine kontinuierliche, nicht-unregelmäßige Oberfläche. Es ist anzumerken, dass die Siliziumplatte12 , die isolierende Schicht14 und die Verdrahtungsschicht16 nachstehend zusammen als das Substrat18 bezeichnet werden können. - Eine Nitridschicht
20 ist auf der isolierenden Schicht14 und auf der Verdrahtungsschicht16 ausgebildet. Die Nitridschicht20 weist Öffnungen auf, welche Abschnitte der Verdrahtungsschicht16 freilegen. Polysilizium22 ist auf der Nitridschicht20 ausgebildet. Das Polysilizium22 weist eine Druckeigenspannung auf. - Die Halbleitervorrichtung
10 umfaßt einen beweglichen Teil24 , welcher auch als Ausleger für den Beschleunigungssensor dient. Stützen26 sind ausgebildet, um den beweglichen Teil24 zu stützen. Die Stützen26 erstrecken sich durch Öffnungen der Nitridschicht20 und sind in Kontakt mit der Verdrahtungsschicht16 . Ein Dichtelement28 ist auf der Nitridschicht20 ausgebildet und umgibt den beweglichen Teil24 und die Stützen26 . Eine Glasabdeckung30 ist auf der Oberseite des Dichtelements28 befestigt. Das Dichtelement28 und die Glasabdeckung30 definieren einen Zwischenraum34 . Der bewegliche Teil24 und die Stützen26 sind innerhalb des Zwischenraums34 eingekapselt. Es ist anzumerken, dass der bewegliche Teil24 , die Stützen26 , das Dichtelement28 und die Glasabdeckung30 nachstehend gemeinsam als die Sensoreinheit bezeichnet werden können. - Elektrodenanschlussflecken
32 sind auf der Nitridschicht20 ausgebildet. Die Elektrodenanschlussflecken32 werden dazu verwendet, eine elektrische Verbindung mit einer externen Vorrichtung herzustellen. Abschnitte der Elektrodenanschlussflecken32 erstrecken sich durch Öffnungen der Nitridschicht20 und sind in Kontakt mit der Verdrahtungsschicht16 . Deshalb sind die Elektrodenanschlussflecken32 elektrisch mit den Stützen26 durch die Verdrahtungsschicht16 verbunden. Ein vergossenes Harz36 bedeckt das Polysilizium22 , die Sensoreinheit und die Elektrodenanschlussflecken32 . Das vergossene Harz36 dient dazu, die Sensoreinheit und die Elektrodenanschlussflecken32 vor Feuchtigkeit und Fremdstoffen zu schützen. -
2 ist eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform. Das vergossene Harz36 wurde in2 weggelassen. Wie in2 gezeigt ist, ist das Polysilizium22 zwischen der Sensoreinheit und den Elektrodenanschlussflecken32 und zwischen den Elektrodenanschlussflecken32 ausgebildet. -
3 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung10 wird mit Bezug auf3 beschrieben. Das Verfahren beginnt durch Ausbilden des Polysiliziums22 auf der Nitridschicht20 (Schritt50 ).4 ist eine Darstellung, welche das Polysilizium22 zeigt, nachdem es auf der Nitridschicht20 ausgebildet wurde. - Als nächstes wird eine Opferschicht
70 auf der Nitridschicht20 ausgebildet (Schritt52 ). Die Opferschicht70 wird dazu verwendet, die Formen des beweglichen Teils24 , der Stützen26 und des Dichtelements28 zu definieren. Die Opferschicht70 wird nach der Verwendung entfernt.5 ist eine Darstellung, welche die Opferschicht70 nach ihrer Ausbildung zeigt. - Der bewegliche Teil
24 , die Stützen26 und das Dichtelement28 werden anschließend ausgebildet (Schritt54 ). Der bewegliche Teil24 , die Stützen26 und das Dichtelement28 sind Leiter.6 ist eine Darstellung, welche den beweglichen Teil24 , die Stützen26 und das Dichtelement28 nach deren Ausbildung zeigt. - Als nächstes werden die Elektrodenanschlussflecken
32 ausgebildet (Schritt56 ).7 ist eine Darstellung, welche die Elektrodenanschlussflecken32 nach deren Ausbildung zeigt. - Dann wird die Opferschicht
70 entfernt (Schritt58 ). Genauer ausgedrückt, wird die Opferschicht70 durch Ätzen in Fluorwasserstoffsäure entfernt. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt das Polysilizium22 , da es durch die Behandlung mit Fluorwasserstoffsäure nicht geätzt wird.8 ist eine Darstellung, welche die Struktur zeigt, nachdem die Opferschicht70 durch die Fluorwasserstoffsäure weggeätzt wurde. - Als nächstes wird die Glasabdeckung
30 auf dem Dichtelement28 angebracht (Schritt60 ).9 ist eine Darstellung, welche die Glasabdeckung30 veranschaulicht, nachdem sie angebracht wurde. Schließlich wird der vergossene Harzabschnitt36 ausgebildet (Schritt62 ). Somit wird durch das Verfahren die Halbleitervorrichtung10 , welche in1 gezeigt ist, hergestellt. - Im Übrigen wurde herausgefunden, dass sich das vergossene Harz, wenn ein solches existiert, das die Schichten bedeckt, ablösen kann, da Nitridschichten eine hohe Zugeigenspannung aufweisen. Jedoch verhindert die Konstruktion der Halbleitervorrichtung
10 der ersten Ausführungsform das Ablösen des vergossenen Harzes. Im Übrigen wird, da das Polysilizium22 auf der Nitridschicht20 ausgebildet ist, die Zugeigenspannung in der Nitridschicht20 durch die Druckeigenspannung im Polysilizium22 ausgeglichen oder reduziert. Mit dieser Anordnung wird das vergossene Harz36 bereitgestellt, um das Polysilizium22 , das einen relativ geringen Zug aufweist, zu bedecken. Deshalb verhindert diese Konstruktion der Halbleitervorrichtung10 das Ablösen des vergossenen Harzes36 , welches die Nitridschicht20 bedeckt. - Das Polysilizium
22 ist zwischen der Sensoreinheit und den Elektrodenanschlussflecken32 und zwischen den Elektrodenanschlussflecken32 ausgebildet, wie vorstehend mit Bezug auf2 beschrieben. Deshalb wird bei der Halbleitervorrichtung10 der ersten Ausführungsform das Ablösen des vergossenen Harzes zwischen der Sensoreinheit und den Elektrodenanschlussflecken32 verhindert, wodurch ein Kurzschluss zwischen der Sensoreinheit und den Elektrodenanschlussflecken32 verhindert wird. Darüber hinaus wird auch das Ablösen des vergossenen Harzes zwischen den Elektrodenanschlussflecken32 verhindert, wodurch ein Kurzschluss zwischen diesen Elektrodenanschlussflecken verhindert wird. - Um das Ablösen des vergossenen Harzes zu verhindern, muss auch das Auswählen der Linearexpansionskoeffizienten des vergossenen Harzes und der Materialien, die mit dem vergossenen Harz in Kontakt sind, mit Sorgfalt erfolgen. Bei der Halbleitervorrichtung
10 der ersten Ausführungsform weisen das vergossene Harz36 , das Polysilizium22 und die Nitridschicht20 die Linearexpansionskoeffizienten von etwa 17 ppm/K, 2,5 ppm/K bzw. 2,8 ppm/K auf. Somit ist der Linearexpansionskoeffizient des vergossenen Harzes36 nahe an demjenigen des Polysiliziums22 und an demjenigen der Nitridschicht20 , die mit dem vergossenen Harz36 in Kontakt sind, wodurch die Möglichkeit des Ablösens des vergossenen Harzes36 aufgrund einer Differenz zwischen den Linearexpansionskoeffizienten des vergossenen Harzes36 und der benachbarten Materialien eliminiert wird. - Das Polysilizium
22 ist durch Fluorwasserstoffsäure nicht ätzbar, wodurch es ermöglicht wird, dass das Polysilizium22 vor der Fluorwasserstoffsäurebehandlung ausgebildet wird. Dies bedeutet, dass das Polysilizium22 auf der Oberfläche der Nitridschicht20 genau nach der Ausbildung der Schicht ausgebildet werden kann, wenn die Oberfläche im Wesentlichen flach ist. Dies erleichtert das Verarbeiten des Polysiliziums22 , wie beispielsweise die Strukturierung des Polysiliziums22 . -
10 ist eine Draufsicht auf eine Variation der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform. In dieser Halbleitervorrichtung ist Polysilizium72 so ausgebildet, dass es die Elektrodenanschlussflecken32 umgibt. Dies verhindert das Ablösen des vergossenen Harzes um die Elektrodenanschlussflecken32 herum.11 ist eine Draufsicht auf eine andere Variation der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform. In dieser Halbleitervorrichtung ist Polysilizium74 so ausgebildet, dass es die Sensoreinheit und die Elektrodenanschlussflecken32 umgibt. Dies verhindert das Ablösen des vergossenen Harzes um die Sensoreinheit und um die Elektrodenanschlussflecken32 herum. - Obwohl die Halbleitervorrichtung
10 ein Beschleunigungssensor ist, ist anzumerken, dass die Erfindung nicht auf diese besondere Art von Halbleitervorrichtungen beschränkt ist. D. h., die Erfindung kann in einer großen Vielzahl anderer Verwendungen eingesetzt werden, in denen ein vergossenes Harz über einer Nitridschicht vorhanden ist. Darüber hinaus kann die Sensoreinheit der ersten Ausführungsform unter Einsatz einer beliebigen geeigneten Vorrichtung implementiert werden. - Obwohl in der Halbleitervorrichtung
10 der ersten Ausführungsform das Polysilizium22 als Ablöseverhinderungsschicht zum Verhindern des Ablösens des vergossenen Harzes36 eingesetzt wird, ist anzumerken, dass die Erfindung nicht auf dieses spezielle Material beschränkt ist. Es ist anzumerken, dass die Ablöseverhinderungsschicht die folgenden Eigenschaften aufweisen muss: Druckeigenspannung; einen Linearexpansionskoeffizienten, der nahe bei demjenigen der Nitridschicht und des vergossenen Harzes liegt; und keine Ätzbarkeit durch Fluorwasserstoffsäure. Deshalb kann jede Art von Ablöseverhinderungsschicht, die diese Eigenschaften aufweist, verwendet werden. Beispielsweise kann die Ablöseverhinderungsschicht eine amorphe Siliziumschicht sein. Es ist weiter anzumerken, dass die Ablöseverhinderungsschicht aus einem Material sein kann, das durch Fluorwasserstoffsäure ätzbar ist, wenn die Schicht nicht vor der Behandlung mit Fluorwasserstoffsäure ausgebildet werden muss. - Zweite Ausführungsform
-
12 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung76 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die folgende Beschreibung dieser Halbleitervorrichtung76 ist nur auf die Unterschiede zur Halbleitervorrichtung10 der ersten Ausführungsform gerichtet, da diese Halbleitervorrichtungen viele Merkmale gemein haben. Die Halbleitervorrichtung76 umfaßt Polysilizium78 . Das Polysilizium78 ist nicht nur zwischen der Sensoreinheit und den Elektrodenanschlussflecken32 ausgebildet, sondern auch unmittelbar unterhalb des Dichtelements28 . Dies bedeutet, dass sowohl die Nitridschicht20 als auch das Polysilizium78 zwischen dem Dichtelement28 und der Verdrahtungsschicht16 ausgebildet sind. - In der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform sind, selbst wenn die Nitridschicht
20 Defekte wie z. B. Poren aufweist, diese durch das Polysilizium78 mit hohem Widerstand bedeckt werden, welches nach der Ausbildung der Nitridschicht20 ausgebildet wird. Dies verhindert zuverlässig einen Kurzschluss zwischen dem Dichtelement28 und der Verdrahtungsschicht16 , obwohl die Verdrahtungsschicht16 direkt unterhalb des Dichtelements28 liegt. Es ist anzumerken, dass die Halbleitervorrichtung76 Änderungen unterzogen werden kann, die gleich denjenigen sind, welche an der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform vorgenommen werden können, oder welche diesen entsprechen. - Somit ermöglicht es die Erfindung, das Ablösen des vergossenen Harzes zu verhindern, das eine Nitridschicht bedeckt, welche als Oberflächenschutzschicht ausgebildet ist.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2006-310508 [0002]
Claims (8)
- Halbleitervorrichtung (
10 ), aufweisend: ein Substrat (18 ); ein Element (24 ,26 ,28 ,30 ), das auf dem Substrat (18 ) ausgebildet ist; eine Nitridschicht (20 ), die auf dem Substrat (18 ) ausgebildet ist; eine Ablöseverhinderungsschicht (22 ), welche auf der Nitridschicht (20 ) ausgebildet ist; und ein vergossenes Harz (36 ), welches die Ablöseverhinderungsschicht (22 ) und das Element (24 ,26 ,28 ,30 ) bedeckt; wobei die Ablöseverhinderungsschicht (22 ) eine Druckeigenspannung aufweist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend eine Mehrzahl an Elektrodenanschlussflecken (
32 ), die auf dem Substrat (18 ) ausgebildet und mit dem vergossenen Harz (36 ) bedeckt sind, wobei die Ablöseverhinderungsschicht (22 ) zwischen dem Element (24 ,26 ,28 ,30 ) und der Mehrzahl an Elektrodenanschlussflecken (32 ) und zwischen der Mehrzahl an Elektrodenanschlussflecken (32 ) ausgebildet ist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend eine Mehrzahl an Elektrodenanschlussflecken (
32 ), welche auf dem Substrat (18 ) ausgebildet und mit dem vergossenen Harz (36 ) bedeckt sind, wobei die Ablöseverhinderungsschicht (72 ) so ausgebildet ist, dass sie die Mehrzahl an Elektrodenanschlussflecken (32 ) umgibt. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend eine Mehrzahl an Elektrodenanschlussflecken (
32 ), welche auf dem Substrat (18 ) ausgebildet und durch das vergossene Harz (36 ) bedeckt sind, wobei die Ablöseverhinderungsschicht (74 ) so ausgebildet ist, dass sie die Mehrzahl an Elektrodenanschlussflecken (32 ) und das Element (24 ,26 ,28 ,30 ) umgibt. - Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass: das Element (
24 ,26 ,28 ,30 ) eine Sensoreinheit eines Beschleunigungssensors ist; das Substrat (18 ) eine Verdrahtungsschicht (16 ) aufweist, die darin ausgebildet ist; die Sensoreinheit elektrisch mit der Mehrzahl an Elektrodenanschlussflecken (32 ) durch die Verdrahtungsschicht (16 ) verbunden ist; und die Ablöseverhinderungsschicht (22 ) durch Fluorwasserstoffsäure nicht ätzbar ist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: das Element (
24 ,26 ,28 ,30 ) einen Leiter (28 ) aufweist, der auf der Ablöseverhinderungsschicht (78 ) ausgebildet ist; und in dem Substrat (18 ) eine Verdrahtungsschicht (16 ) ausgebildet ist, welche direkt unterhalb des Leiters liegt. - Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablöseverhinderungsschicht (
22 ) ein Polysilizium oder amorphes Silizium ist. - Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, aufweisend die folgenden Schritte: Ausbilden einer Nitridschicht (
20 ) auf einem Substrat (18 ); Ausbilden eines Polysiliziums (22 ) auf der Nitridschicht; Ausbilden einer Opferschicht (70 ) auf der Nitridschicht, wobei die Opferschicht (70 ) durch Fluorwasserstoffsäure ätzbar ist; Ausbilden eines Leiters (24 ,26 ,28 ) unter Verwendung der Opferschicht (70 ); Entfernen der Opferschicht (70 ) mit Fluorwasserstoffsäure; und Gießen eines Harzes (36 ) auf das Polysilizium (22 ).
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