DE10260860A1 - Schichten aus Si1-xGex, Verfahren zu deren Herstellung und mikromechanisches Bauelement damit - Google Patents

Schichten aus Si1-xGex, Verfahren zu deren Herstellung und mikromechanisches Bauelement damit Download PDF

Info

Publication number
DE10260860A1
DE10260860A1 DE10260860A DE10260860A DE10260860A1 DE 10260860 A1 DE10260860 A1 DE 10260860A1 DE 10260860 A DE10260860 A DE 10260860A DE 10260860 A DE10260860 A DE 10260860A DE 10260860 A1 DE10260860 A1 DE 10260860A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
dopant
dopant concentration
starting
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10260860A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10260860B4 (de
Inventor
Wilhelm Palo Alto Frey
Udo-Martin Gomez
Franz Laermer
Silvia Kronmueller
Christoph Duenn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE10260860A priority Critical patent/DE10260860B4/de
Publication of DE10260860A1 publication Critical patent/DE10260860A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10260860B4 publication Critical patent/DE10260860B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00642—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for improving the physical properties of a device
    • B81C1/0065—Mechanical properties
    • B81C1/00666—Treatments for controlling internal stress or strain in MEMS structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/01—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes on temporary substrates, e.g. substrates subsequently removed by etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/52—Alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0161—Controlling physical properties of the material
    • B81C2201/0163—Controlling internal stress of deposited layers
    • B81C2201/0164—Controlling internal stress of deposited layers by doping the layer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

Es wird eine Schicht (10) aus Si¶1-x¶Ge¶x¶ mit 0 < x < 1 vorgeschlagen, die zumindest bereichsweise mit einem Druck- und/oder Zugspannungen in der Schicht (10) verringernden Dotierstoff versehen ist. Dabei ist die Dotierstoffkonzentration in einer Umgebung der Unterseite (12) der Schicht (10) von der Dotierstoffkonzentration in einer Umgebung der Oberseite (11) der Schicht (10) verschieden. Daneben wird ein mikromechnisches Bauelement mit einer derartigen Schicht (10) sowie ein Verfahren zur Herstellung der Schicht (10) vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren wird einer Ausgangsschicht aus Si¶1-x¶Ge¶x¶ mit 0 < x < 1 auf einem Substrat oder einer weiteren Schicht (13) erzeugt, und eine Wärmebehandlung der Ausgangsschicht in einer den Dotierstoff enthaltenden und/oder einer den Dotierstoff in der Ausgangsschicht freisetzenden Gasatmosphäre und/oder Dampfatmosphäre vorgenommen, durch die die Ausgangsschicht in die Schicht (10) überführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schicht aus Si1–xGex, ein mikromechanisches Bauelement mit einer derartigen Schicht, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung nach den unabhängigen Ansprüchen.
  • Stand der Technik
  • Aus US 6,210,988 ist ein Verfahren zur Herstellung integrierter mikromechanischer Bauelemente bekannt, wobei auf einer Opferschicht aus Silizium-Germanium (Si1–yGey) eine Funktionsschicht aus Silizium-Germanium (Si1–xGex)erzeugt wird. Dabei weist die Opferschicht einen höheren Germaniumanteil als die Funktionsschicht auf. Weiter ist dort beschrieben, die SiGe-Funktionsschicht über ein LPCVD-Verfahren ("Low Pressure Chemical Vapour Deposition") abzuscheiden. Andere Verfahren wie ein epitaktisches Aufwachsen oder PECVD ("Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition") werden derzeit ebenfalls entwickelt.
  • Die Vorteile der LPCVD-Abscheidung liegen in der vergleichsweise niedrigen Abscheidetemperatur der erzeugten polykristallinen SiGe-Schichten, was für eine Backend-Integration wichtig ist.
  • Der entscheidende Nachteil der LPCVD-Schichten liegt in einem ausgeprägten Stressgradienten oder Schichtspannungsgradienten innerhalb der erzeugten SiGe-Schicht. Durch diesen überlagern sich beispielsweise einzelne Antriebsfinger einer Kammstrukturanordnung, die aus der Funktionsschicht heraus strukturiert worden ist, nicht mehr über die vollständige Dicke der Schicht bzw. die gesamte Länge der Finger, so dass deren Funktion nicht mehr gewährleistet ist. Im Extremfall schleift bei zu großem Stressgradienten das aus der Funktionsschicht aus SiGe herausstrukturierte bewegliche mikrome chanische Bauelement sogar auf dem Substrat. Dieser Stressgradient wird vor allem dadurch verursacht, dass die Schichtspannung auf der Unterseite der SiGe-Schicht eine andere ist als auf deren Oberseite, so dass sich insbesondere freitragende SiGe-Schichten oder – Balken teilweise um ein Vielfaches der SiGe-Schichtdicke nach oben verwölben. Andererseits ist es bisher nicht möglich, diesen Schichtspannungsgradienten während der LPCVD-Abscheidung der SiGe-Schicht bereits ausreichend zu reduzieren, ohne die Abscheidetemperaturen über CMOS-kompatible Abscheidetemperaturen hinaus zu erhöhen.
  • Alternative Ansätze wie ein sogenanntes "Rapid Thermal Annealing" einer SiGe-Schicht in einer Stickstoffatmosphäre oder die Herstellung einer SiGe-Schicht, welche aus mehreren Lagen mit verschiedenen Germaniumgehalten besteht, wie dies in S.A. Bhave et al., "Poly-SiGe: A high-Q structural material for integrated RF MEMS", Solid-State Sensor and Actuator Workshop, Hilton Head, S.C., June 2002, Seiten 34-37, beschrieben ist, konnten den Stressgradienten ebenfalls nicht entscheidend reduzieren.
  • Zusammenfassend ist es bisher nicht möglich, SiGe-Schichten, insbesondere in Form von zumindest bereichsweise freitragenden Schichten, freitragenden Membranen oder freitragenden Balken oder Kammstrukturen wie sie in Beschleunigungs- oder Drehratensensoren eingesetzt werden, herzustellen, die eine ausreichend große Sensorfläche und damit auch eine ausreichend hohe Auflösung bieten. Gerade diesen Bereich möchte man aber durch die Integration von Mikromechanik und Mikroelektronik erschließen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Bereitstellung einer Schicht aus Si1–xGex mit 0 < x < 1 mit einem reduzierten Stressgradienten, so dass insbesondere bei deren Einsatz als zumindest bereichsweise freitragende Schicht oder Struktur eine unerwünschte Verwölbung reduziert oder möglichst ganz unterdrückt werden kann, um diese so bei integrierten mikromechanischen Bauelementen auch mit großer Sensorfläche einsetzbar zu machen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Schicht aus Silizium-Germanium (Si1–xGex) hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass sie sich bei Ausbildung in Form einer zumindest bereichsweise freitragenden Schicht, einer Membran, eines freitragenden Balkens oder einer zumindest bereichsweise freitragenden Mikrostruktur gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Silizium-Germanium-Schichten deutlich weniger verwölbt.
  • Insbesondere wird durch den Unterschied der Dotierstoffkonzentration in einer Umgebung der Unterseite der Schicht gegenüber der Dotierstoffkonzentration in einer Umgebung der Oberseite der Schicht ein unerwünschter Stressgradient in der SiGe-Schicht reduziert bzw. sogar ganz abgebaut.
  • Die Wirkung des Unterschiedes in der Dotierstoffkonzentration zwischen der Oberseite und der Unterseite der Schicht beruht darauf, dass übliche Silizium-Germanium-Schichten auf ihrer bei der Abscheidung die Unterseite bildende Seite eine andere Schichtspannung aufweisen als auf ihrer Oberseite. So liegt in der Regel auf der Unterseite eine Druckspannung vor, während an der Oberseite eine deutlich niedrigere Druckspannung oder sogar eine Zugspannung vorherrscht. Dieser Schichtspannungsunterschied bzw. Spannungsgradient innerhalb der Silizium-Germanium-Schicht bewirkt die Verwölbung bzw. Auslenkung eines einseitig eingespannten Balkens oder die Verbiegung allgemein freitragender Strukturen aus einer derartigen Silizium-Germanium-Schicht.
  • Wesentliche Ursache für diesen Spannungsgradienten ist ein ungleichmäßiges Wachstum von Silizium-Germanium-Kristalliten auf dem Substrat bei der Ausbildung der polykristallinen Silizium-Germanium-Schicht und insbesondere eine unterschiedliche SiGe-Kristallitgröße als Funktion der Schichtdicke.
  • So haben diejenigen Kristallite, die zunächst die Startschicht auf dem Substrat bilden, und die sich später auf der Unterseite der Silizium-Germanium-Schicht befinden, einen kleineren Durchmesser als diejenigen Kristallite, die nachfolgend abgeschieden werden, und die sich insbesondere im Bereich der Schichtoberseite befinden.
  • Durch die erfindungsgemäß vorgesehene unterschiedliche Dotierstoffkonzentration in einer Umgebung der Oberseite der Schicht verglichen mit der Dotierstoffkonzentration in der Umgebung der Unterseite der Schicht und insbesondere einen definiert eingestellten Gradienten in der Dotierstoffkonzentration wie eine monoton wachsende oder monoton fallende Dotierstoffkonzentration als Funktion der Schichtdicke kann daher eine gezielte Erhöhung der Druckspannung auf der Oberseite der SiGe-Schicht erreicht, und dadurch der innerhalb der SiGe-Schicht ansonsten vorliegende Spannungsgradient reduziert bzw. ausgeglichen werden.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.
  • So ist besonders vorteilhaft, wenn als Dotierstoff in die polykristalline Silizium-Germanium-Schicht eingebrachte Fremdatome eingesetzt werden, die sich auf Zwischengitterplätzen oder an Kristallgrenzen befinden, oder die in das Kristallgitter des Si1–xGex integriert sind und darüber dort zu einer lokalen Verspannung führen.
  • Vor allem ist vorteilhaft, wenn man einen Konzentrationsgradienten des Dotierstoffes in der Si1–xGex Schicht erzeugt, der dem zuvor vorhandenen Spannungsgradienten in der SiGe-Schicht entgegenwirkt. Insofern ist es günstig, die höchste Dotierstoffkonzentration nahe der Oberseite der Si1–xGex Schicht vorzusehen, wo die intrinsischen Spannungen am kleinsten sind. Unter der Oberseite ist dabei die Schichtseite zu verstehen, die einer weiteren Schicht oder einem Substrat, auf der sich die Si1–xGex Schicht befindet, abgewandt ist.
  • Die Einbringung des Dotierstoffes in die SiGe-Schicht erfolgt bevorzugt im Rahmen einer Wärmebehandlung nach der Abscheidung einer Si1–xGex Ausgangsschicht beispielsweise auf einem Substrat oder einer weiteren Schicht wie einer Opferschicht. Im Rahmen dieser Wärmebehandlung muss einerseits eine ausreichend hohe Temperatur erreicht werden, um eine Diffusion der Dotierstoffatome in der SiGe-Schicht zu ermöglichen, gleichzeitig darf diese Temperatur jedoch nicht derart hoch sein, dass erwünschte CMOS-Eigenschaften beeinträchtigt werden.
  • Als Dotierstoff eignet sich vor allem Bor, Phosphor sowie Sauerstoff. Daneben sind jedoch auch andere, auf Zwischengitterplätze oder Kristallitgrenzen in dem Si1–xGex einbringbare Dotierstoffe geeignet.
  • Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Sauerstoff, da Si1–xGex Schichten vielfach ohnehin bereits eine Dotierung aufweisen, um darüber den elektrischen Widerstand der SiGe-Schicht zu vermindern. Da man zum Erreichen eines möglichst geringen elektrischen Widerstandes die Dotierstoffe dabei meist bis an die Grenze ihrer Löslichkeit in die SiGe-Schicht einbringt, kann man mit einem weiteren Zusatz solcher Dotierstoffe keinen zusätzlichen Dotierstoffgradienten mehr aufbauen, der Druck- und/oder Zugspannungen in der SiGe-Schicht vermindert. Sauerstoff kann hingegen stets zumindest lokal in die oberen Bereiche der SiGe-Schicht eindiffundieren und dort eine Erhöhung der Schichtspannung induzieren. Weiter ist es über die Menge des eindiffundierten Sauerstoffes und die Temperatur besonders einfach möglich, den Spannungsgradienten in der SiGe-Schicht einzustellen. Schließlich führt der Einsatz von Sauerstoff nicht zu Kontaminations- bzw. Umweltproblemen.
  • Zeichnung
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt 1 eine Prinzipskizze einer Si1–xGex Schicht im Schnitt und 2 eine Prinzipskizze einer Si1–xGex Schicht auf einer Opferschicht im Schnitt.
  • Ausführungsbeispiele
  • Die Erfindung geht von der Herstellung einer Ausgangsschicht 10 aus Si1–xGex mit 0 < x < 1, insbesondere 0,2 < x < 0,8, auf einem Substrat oder einer weiteren Schicht 13 aus. Dazu sei auf US 6,210,988 B1 verwiesen, wo die Herstellung einer solchen Ausgangsschicht 10 aus Si1–xGex mit 0 < x < 1 auf einer Opferschicht 13 aus Si1–yGey mit 0 < y ≤ 1 beschrieben ist. Im hier erläuterten Beispiel wird bevorzugt zunächst analog verfahren.
  • Insbesondere wird in US 6,210,988 B1 eine polykristalline Si1–xGex-Schicht auf polykristallinem Germanium abgeschieden und gegebenenfalls strukturiert, und anschließend die polykristalline Germanium-Schicht unter der Si1–xGex-Schicht zumindest bereichsweise entfernt, so dass man ein bereichsweise freitragendes mikroelektromechanisches Bauelement erhält.
  • Entsprechend wird auch im hier erläuterten Beispiel die Ausgangsschicht 10 aus Si1–xGex mit 0 < x < 1 zu einem mikroelektromechanischen Bauelement strukturiert. Insbesondere wird ein integriertes mikroelektromechanisches System mit einer Kombination von elektronischen und mikromechanischen Bauelementen wie Resonatoren, Beschleunigungssensorelementen oder Drehratensensorelementen erzeugt, wobei bevorzugt auch eine Leiter bahnebene zur Verbindung der mechanischen Bauelemente mit den elektronischen Bauelementen vorgesehen ist, die sich unter der Opferschicht 13 befindet.
  • Das mikroelektromechanische Bauelement oder allgemeiner die Ausgangsschicht 10 aus Si1–xGex mit 0 < x < 1, beispielsweise mit x = 0,64, auf dem Substrat 13 gemäß 1 wird danach einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 100°C bis maximal 450°C, insbesondere zwischen 200°C bis 300°C, in einer Gasatmosphäre und/oder Dampfatmosphäre unterzogen. Dabei wird ein Dotierstoff in die Si1–xGex-Schicht 10 derart eingebracht wird, dass die Dotierstoffkonzentration in der Umgebung der Unterseite 12 der Schicht 10 von der Dotierstoffkonzentration in der Umgebung der Oberseite 11 der Schicht 10 verschieden ist.
  • Insbesondere wird eine monoton fallende Dotierstoffkonzentration von der Oberseite 11 zu der Unterseite 12 der Schicht 10 eingestellt.
  • Als Dotierstoff wird bevorzugt Sauerstoff in die Ausgangsschicht aus SiGe-Schicht eingebracht.
  • Die Wärmebehandlung erfolgt bevorzugt in einem Ofen unter Atmosphärendruck, um ein möglichst schnelles Eindiffundieren des Sauerstoffes zu ermöglichen. Dabei ist sowohl eine sogenannte Wet-Oxidation, als auch eine sogenannte Dry-Oxidation möglich.
  • Alternativ zu reinem Sauerstoff kann auch Sauerstoff in einem Gasgemisch mit variablem Sauerstoffpartialdruck wie ein O2/N2-Gemisch oder ein O2/Ar-Gemisch eingesetzt werden. Daneben eignen sich auch andere oxidierende Gasatmosphären oder Dampfatmosphären, die bevorzugt mindestens eines der nachfolgenden Gase bzw. mindestens einen der nachfolgenden Dämpfe ausgewählt aus der Gruppe Wasserdampf, H2O2-Dampf, HNO3-Dampf, HNO3/HCl-Dampf, NO2, Ozon, PH3 , NOCl2, CO2 oder COCl2 enthalten oder daraus bestehen.
  • Generell kann die erläuterte Wärmebehandlung zwischen einigen Minuten und einigen Stunden andauern, was unter anderem von der Schichtdicke und dem Spannungsgradienten in der Ausgangsschicht vor der Wärmebehandlung abhängig ist. Die Temperatur, der die Ausgangsschicht 10 während der Wärmebehandlung ausgesetzt ist, ist einerseits so niedrig zu wählen, dass eine vorgesehene elektronische Schaltung auf oder in einer Um gebung der Si1–xGex-Schicht nicht zerstört wird, andererseits aber so hoch, dass eine ausreichende Diffusion des Dotierstoffes wie Sauerstoff gegeben ist. Für viele Elektronikprozesse und insbesondere CMOS-kompatible Prozesse beträgt diese maximale Temperatur 450°C.
  • Nach Abschluss der Wärmebehandlung ist die Sauerstoffkonzentration im Bereich der Oberseite 11 der Schicht 10 größer als im Bereich der Unterseite 12, so dass eine durch den Sauerstoff zusätzlich in die Schicht 10 eingebrachte Spannung zuvor darin vorhandenen Spannungsgradienten durch Druck- und/oder Zugspannungen entgegenwirkt. Dadurch wird eine Verbiegung der Schicht 10, insbesondere in einem freitragenden Bereich, deutlich reduziert bzw. vermindert.

Claims (14)

  1. Schicht aus Si1–xGex mit 0 < x < 1 mit einer Oberseite (11) und einer Unterseite (12), wobei die Schicht (10) zumindest bereichsweise mit einem Druck- und/oder Zugspannungen in der Schicht (10) verringernden Dotierstoffversehen ist, und wobei die Dotierstoffkonzentration in einer Umgebung der Unterseite (12) der Schicht (10) von der Dotierstoffkonzentration in einer Umgebung der Oberseite (11) der Schicht (10) verschieden ist.
  2. Schicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schicht (10) ein Gradient in der Dotierstoffkonzentration, insbesondere eine monoton wachsende oder fallende Dotierstoffkonzentration, zwischen Oberseite (11) und Unterseite (12), vorliegt.
  3. Schicht nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (10) eine zumindest bereichsweise freitragende Schicht, insbesondere eine zumindest bereichsweise freitragende Membran, ein zumindest bereichsweise freitragender Balken oder eine zumindest bereichsweise freitragende Mikrostruktur, ist.
  4. Schicht nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Si1–xGex polykristallin ist.
  5. Schicht nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dotierstoff Bor, Phosphor, Sauerstoff oder ein anderer, auf Zwischengitterplätzen und/oder Kristallitgrenzen in dem Si1–xGex einbringbarer Stoff ist.
  6. Schicht nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (10) eine Funktionsschicht mit darin angelegten mikromechanischen Strukturen oder Bauelementen ist.
  7. Schicht nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (10) auf einer weiteren Schicht (13), insbesondere einer Opferschicht, angeordnet ist.
  8. Schicht nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht (13) eine Schicht aus Si1–yGey mit 0 < y ≤ 1, insbesondere eine Schicht aus Germanium, ist, und dass y größer x ist.
  9. Schicht nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der der weiteren Schicht (13) abgewandte Bereich der Oberseite (11) der Schicht (10) eine größere Dotierstoffkonzentration aufweist als der der weiteren Schicht (10) zugewandte Bereich der Unterseite (12) der Schicht (10).
  10. Mikromechanisches Bauelement mit einer Schicht (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Schicht aus Si1–xGex mit 0 < x < 1 nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsschicht aus Si1–xGex mit 0 < x < 1 auf einem Substrat oder der weiteren Schicht (13) erzeugt wird, und dass eine Wärmebehandlung der Ausgangsschicht in einer den Dotierstoff enthaltenden und/oder einer den Dotierstoff in der Ausgangsschicht freisetzenden Gasatmosphäre und/oder Dampfatmosphäre vorgenommen wird, durch die die Ausgangsschicht in die Schicht (10) überführt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Gasatmosphäre und/oder Dampfatmosphäre eine Sauerstoffatmosphäre oder eine Sauerstoff enthaltende Gas- oder Dampfatmosphäre eingesetzt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein O2/N2-Gemisch, ein O2/Ar-Gemisch, PH3, Wasserdampf, H2O2-Dampf, HNO3-Dampf, ein HNO3/HCl-Dampf NO2, Ozon, NOCl2, CO, oder COCl2 eingesetzt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsschicht während der Wärmebehandlung maximal auf eine Temperatur von 450°C aufgeheizt wird.
DE10260860A 2002-12-23 2002-12-23 Schicht aus Si1-xGex, Verfahren zu deren Herstellung und mikromechanisches Bauelement damit Expired - Fee Related DE10260860B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10260860A DE10260860B4 (de) 2002-12-23 2002-12-23 Schicht aus Si1-xGex, Verfahren zu deren Herstellung und mikromechanisches Bauelement damit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10260860A DE10260860B4 (de) 2002-12-23 2002-12-23 Schicht aus Si1-xGex, Verfahren zu deren Herstellung und mikromechanisches Bauelement damit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10260860A1 true DE10260860A1 (de) 2004-07-15
DE10260860B4 DE10260860B4 (de) 2008-07-10

Family

ID=32519359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10260860A Expired - Fee Related DE10260860B4 (de) 2002-12-23 2002-12-23 Schicht aus Si1-xGex, Verfahren zu deren Herstellung und mikromechanisches Bauelement damit

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10260860B4 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5357899A (en) * 1991-10-08 1994-10-25 International Business Machines Corporation Epitaxial silicon membranes
US6210988B1 (en) * 1999-01-15 2001-04-03 The Regents Of The University Of California Polycrystalline silicon germanium films for forming micro-electromechanical systems
WO2001099169A2 (en) * 2000-06-22 2001-12-27 Massachusetts Institute Of Technology Etch stop layer system for sige devices

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998013880A1 (en) * 1996-09-25 1998-04-02 Advanced Micro Devices, Inc. POLY-Si/POLY-SiGe GATE FOR CMOS DEVICES
KR100429869B1 (ko) * 2000-01-07 2004-05-03 삼성전자주식회사 매몰 실리콘 저머늄층을 갖는 ｃｍｏｓ 집적회로 소자 및기판과 그의 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5357899A (en) * 1991-10-08 1994-10-25 International Business Machines Corporation Epitaxial silicon membranes
US6210988B1 (en) * 1999-01-15 2001-04-03 The Regents Of The University Of California Polycrystalline silicon germanium films for forming micro-electromechanical systems
WO2001099169A2 (en) * 2000-06-22 2001-12-27 Massachusetts Institute Of Technology Etch stop layer system for sige devices

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H. Tsutsu et al., Applied Physics Letters, Vol. 64, Nr. 3, S. 297-299, Jan. 1994 *
J.C. Ferrer et al., Solid State Phenomena, Vols. 51-52, S. 199-204, 1996 *
S.A. Bhave et al., Solid-State Sensor, Actuator and Microsystems Workshop, Hilton Head Island, South Carolina, S. 34-37, Juni 2002 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10260860B4 (de) 2008-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005047081B4 (de) Verfahren zum plasmalosen Ätzen von Silizium mit dem Ätzgas ClF3 oder XeF2
EP1810947B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement
EP0663692B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Schicht mit reduzierten mechanischen Spannungen
EP1345842B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement, wobei das Halbleiterbauelement insbesondere eine bewegliche Masse aufweist
EP1167934A1 (de) Mikromechanisches Bauelement, insbesondere Sensorelement, mit einer stabilisierten Membran und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauelementes
EP1423330A2 (de) Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements sowie halbleiterbauelement, insbesondere membransensor
EP2483198B1 (de) Dreidimensionale mikro-struktur, anordnung mit mindestens zwei dreidimensionalen mikro-strukturen, verfahren zum herstellen der mikro-struktur und verwendung der mikro-struktur
WO1998029748A1 (de) Mikromechanische halbleiteranordnung und verfahren zur herstellung einer mikromechanischen halbleiteranordnung
DE10260860B4 (de) Schicht aus Si1-xGex, Verfahren zu deren Herstellung und mikromechanisches Bauelement damit
DE10161202C1 (de) Verfahren zur Reduktion der Dicke eines Silizium-Substrates
WO2012159869A1 (de) Halbleiterkomponente mit mikrobrücken zur einstellung eines zugdehnungszustandes und verfahren zu seiner herstellung
DE4445177C2 (de) Verfahren zur Herstellung mikromechanischer Bauelemente mit freistehenden Mikrostrukturen
WO2004027367A1 (de) Soi bauteil mit stegen zur vereinzelung
WO2007147670A1 (de) Verfahren zur herstellung eines siliziumsubstrats mit veränderten oberflächeneigenschaften sowie ein derartiges siliziumsubstrat
EP2217526B1 (de) Verfahren zur herstellung von mikromechanischen strukturen mit reliefartigem seitenwandverlauf oder einstellbarem neigungswinkel
DE19940512A1 (de) Verfahren zur Verkappung eines Bauelementes mit einer Kavernenstruktur und Verfahren zur Herstellung der Kavernenstruktur
DE2540901C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements hoher Leistung
EP0898733B1 (de) Verfahren zur herstellung einer stencil-maske
DE19933418B4 (de) Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Bauelementen
DE112014003019T5 (de) Prozess für die Herstellung einer Verbundstruktur
DE10043587B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Substrats, nach diesem Verfahren hergestelltes Substrat
DE10314989A1 (de) Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Strukturen sowie mikromischanische Struktur
WO1996016203A1 (de) Verfahren zur herstellung mikromechanischer bauelemente mit freistehenden mikrostrukturen oder membranen
WO2004028956A2 (de) Verfahren und mikromechanisches bauelement
DE102020103197A1 (de) Halbleiterstruktur für ein Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung einer solchen Halbleiterstruktur

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee