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Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, welche ein vergossenes Harz umfaßt, und ein Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung.
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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 offenbart eine Halbleitervorrichtung, welche ein vergossenes Harz über einer solchen Nitridschicht umfaßt. In diesem Fall ist das vergossene Harz vorzugsweise in engem Kontakt mit der Nitridschicht, so dass kein Zwischenraum zwischen diesen besteht.
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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.
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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.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 8 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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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.
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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.
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Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen vollständiger aus der folgenden Beschreibung hervor.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 ist eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform;
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3 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
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4 ist eine Darstellung, welche das Polysilizium nach dessen Ausbildung auf der Nitridschicht zeigt;
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5 ist eine Darstellung, welche die Opferschicht nach deren Ausbildung zeigt;
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6 ist eine Darstellung, welche den beweglichen Teil, die Stützen und das Dichtelement nach deren Ausbildung zeigt;
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7 ist eine Darstellung, welche die Elektrodenanschlussflecken nach deren Ausbildung zeigt;
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8 ist eine Darstellung, welche die Struktur zeigt, nachdem die Opferschicht durch die Fluorwasserstoffsäure weggeätzt wurde;
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9 ist eine Darstellung, welche die Glasabdeckung nach deren Anbringung zeigt;
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10 ist eine Draufsicht auf eine Variation der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform;
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11 ist eine Draufsicht auf eine andere Variation der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform; und
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12 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen Erste Ausführungsform
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1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Diese Halbleitervorrichtung 10 ist ein Beschleunigungssensor. Die Halbleitervorrichtung 10 umfaßt eine Siliziumplatte 12. Eine isolierende Schicht 14 ist über der Siliziumplatte 12 ausgebildet. Eine Verdrahtungsschicht 16 ist auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 14 ausgebildet. Die Oberfläche der isolierenden Schicht 14 und die Oberfläche der Verdrahtungsschicht 16 bilden eine kontinuierliche, nicht-unregelmäßige Oberfläche. Es ist anzumerken, dass die Siliziumplatte 12, die isolierende Schicht 14 und die Verdrahtungsschicht 16 nachstehend zusammen als das Substrat 18 bezeichnet werden können.
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Eine Nitridschicht 20 ist auf der isolierenden Schicht 14 und auf der Verdrahtungsschicht 16 ausgebildet. Die Nitridschicht 20 weist Öffnungen auf, welche Abschnitte der Verdrahtungsschicht 16 freilegen. Polysilizium 22 ist auf der Nitridschicht 20 ausgebildet. Das Polysilizium 22 weist eine Druckeigenspannung auf.
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Die Halbleitervorrichtung 10 umfaßt einen beweglichen Teil 24, welcher auch als Ausleger für den Beschleunigungssensor dient. Stützen 26 sind ausgebildet, um den beweglichen Teil 24 zu stützen. Die Stützen 26 erstrecken sich durch Öffnungen der Nitridschicht 20 und sind in Kontakt mit der Verdrahtungsschicht 16. Ein Dichtelement 28 ist auf der Nitridschicht 20 ausgebildet und umgibt den beweglichen Teil 24 und die Stützen 26. Eine Glasabdeckung 30 ist auf der Oberseite des Dichtelements 28 befestigt. Das Dichtelement 28 und die Glasabdeckung 30 definieren einen Zwischenraum 34. Der bewegliche Teil 24 und die Stützen 26 sind innerhalb des Zwischenraums 34 eingekapselt. Es ist anzumerken, dass der bewegliche Teil 24, die Stützen 26, das Dichtelement 28 und die Glasabdeckung 30 nachstehend gemeinsam als die Sensoreinheit bezeichnet werden können.
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Elektrodenanschlussflecken 32 sind auf der Nitridschicht 20 ausgebildet. Die Elektrodenanschlussflecken 32 werden dazu verwendet, eine elektrische Verbindung mit einer externen Vorrichtung herzustellen. Abschnitte der Elektrodenanschlussflecken 32 erstrecken sich durch Öffnungen der Nitridschicht 20 und sind in Kontakt mit der Verdrahtungsschicht 16. Deshalb sind die Elektrodenanschlussflecken 32 elektrisch mit den Stützen 26 durch die Verdrahtungsschicht 16 verbunden. Ein vergossenes Harz 36 bedeckt das Polysilizium 22, die Sensoreinheit und die Elektrodenanschlussflecken 32. Das vergossene Harz 36 dient dazu, die Sensoreinheit und die Elektrodenanschlussflecken 32 vor Feuchtigkeit und Fremdstoffen zu schützen.
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2 ist eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform. Das vergossene Harz 36 wurde in 2 weggelassen. Wie in 2 gezeigt ist, ist das Polysilizium 22 zwischen der Sensoreinheit und den Elektrodenanschlussflecken 32 und zwischen den Elektrodenanschlussflecken 32 ausgebildet.
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3 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung 10 wird mit Bezug auf 3 beschrieben. Das Verfahren beginnt durch Ausbilden des Polysiliziums 22 auf der Nitridschicht 20 (Schritt 50). 4 ist eine Darstellung, welche das Polysilizium 22 zeigt, nachdem es auf der Nitridschicht 20 ausgebildet wurde.
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Als nächstes wird eine Opferschicht 70 auf der Nitridschicht 20 ausgebildet (Schritt 52). Die Opferschicht 70 wird dazu verwendet, die Formen des beweglichen Teils 24, der Stützen 26 und des Dichtelements 28 zu definieren. Die Opferschicht 70 wird nach der Verwendung entfernt. 5 ist eine Darstellung, welche die Opferschicht 70 nach ihrer Ausbildung zeigt.
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Der bewegliche Teil 24, die Stützen 26 und das Dichtelement 28 werden anschließend ausgebildet (Schritt 54). Der bewegliche Teil 24, die Stützen 26 und das Dichtelement 28 sind Leiter. 6 ist eine Darstellung, welche den beweglichen Teil 24, die Stützen 26 und das Dichtelement 28 nach deren Ausbildung zeigt.
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Als nächstes werden die Elektrodenanschlussflecken 32 ausgebildet (Schritt 56). 7 ist eine Darstellung, welche die Elektrodenanschlussflecken 32 nach deren Ausbildung zeigt.
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Dann wird die Opferschicht 70 entfernt (Schritt 58). Genauer ausgedrückt, wird die Opferschicht 70 durch Ätzen in Fluorwasserstoffsäure entfernt. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt das Polysilizium 22, da es durch die Behandlung mit Fluorwasserstoffsäure nicht geätzt wird. 8 ist eine Darstellung, welche die Struktur zeigt, nachdem die Opferschicht 70 durch die Fluorwasserstoffsäure weggeätzt wurde.
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Als nächstes wird die Glasabdeckung 30 auf dem Dichtelement 28 angebracht (Schritt 60). 9 ist eine Darstellung, welche die Glasabdeckung 30 veranschaulicht, nachdem sie angebracht wurde. Schließlich wird der vergossene Harzabschnitt 36 ausgebildet (Schritt 62). Somit wird durch das Verfahren die Halbleitervorrichtung 10, welche in 1 gezeigt ist, hergestellt.
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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 Polysilizium 22 auf der Nitridschicht 20 ausgebildet ist, die Zugeigenspannung in der Nitridschicht 20 durch die Druckeigenspannung im Polysilizium 22 ausgeglichen oder reduziert. Mit dieser Anordnung wird das vergossene Harz 36 bereitgestellt, um das Polysilizium 22, das einen relativ geringen Zug aufweist, zu bedecken. Deshalb verhindert diese Konstruktion der Halbleitervorrichtung 10 das Ablösen des vergossenen Harzes 36, welches die Nitridschicht 20 bedeckt.
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Das Polysilizium 22 ist zwischen der Sensoreinheit und den Elektrodenanschlussflecken 32 und zwischen den Elektrodenanschlussflecken 32 ausgebildet, wie vorstehend mit Bezug auf 2 beschrieben. Deshalb wird bei der Halbleitervorrichtung 10 der ersten Ausführungsform das Ablösen des vergossenen Harzes zwischen der Sensoreinheit und den Elektrodenanschlussflecken 32 verhindert, wodurch ein Kurzschluss zwischen der Sensoreinheit und den Elektrodenanschlussflecken 32 verhindert wird. Darüber hinaus wird auch das Ablösen des vergossenen Harzes zwischen den Elektrodenanschlussflecken 32 verhindert, wodurch ein Kurzschluss zwischen diesen Elektrodenanschlussflecken verhindert wird.
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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 Harz 36, das Polysilizium 22 und die Nitridschicht 20 die Linearexpansionskoeffizienten von etwa 17 ppm/K, 2,5 ppm/K bzw. 2,8 ppm/K auf. Somit ist der Linearexpansionskoeffizient des vergossenen Harzes 36 nahe an demjenigen des Polysiliziums 22 und an demjenigen der Nitridschicht 20, die mit dem vergossenen Harz 36 in Kontakt sind, wodurch die Möglichkeit des Ablösens des vergossenen Harzes 36 aufgrund einer Differenz zwischen den Linearexpansionskoeffizienten des vergossenen Harzes 36 und der benachbarten Materialien eliminiert wird.
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Das Polysilizium 22 ist durch Fluorwasserstoffsäure nicht ätzbar, wodurch es ermöglicht wird, dass das Polysilizium 22 vor der Fluorwasserstoffsäurebehandlung ausgebildet wird. Dies bedeutet, dass das Polysilizium 22 auf der Oberfläche der Nitridschicht 20 genau nach der Ausbildung der Schicht ausgebildet werden kann, wenn die Oberfläche im Wesentlichen flach ist. Dies erleichtert das Verarbeiten des Polysiliziums 22, wie beispielsweise die Strukturierung des Polysiliziums 22.
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10 ist eine Draufsicht auf eine Variation der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform. In dieser Halbleitervorrichtung ist Polysilizium 72 so ausgebildet, dass es die Elektrodenanschlussflecken 32 umgibt. Dies verhindert das Ablösen des vergossenen Harzes um die Elektrodenanschlussflecken 32 herum. 11 ist eine Draufsicht auf eine andere Variation der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform. In dieser Halbleitervorrichtung ist Polysilizium 74 so ausgebildet, dass es die Sensoreinheit und die Elektrodenanschlussflecken 32 umgibt. Dies verhindert das Ablösen des vergossenen Harzes um die Sensoreinheit und um die Elektrodenanschlussflecken 32 herum.
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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.
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Obwohl in der Halbleitervorrichtung 10 der ersten Ausführungsform das Polysilizium 22 als Ablöseverhinderungsschicht zum Verhindern des Ablösens des vergossenen Harzes 36 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.
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Zweite Ausführungsform
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12 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 76 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die folgende Beschreibung dieser Halbleitervorrichtung 76 ist nur auf die Unterschiede zur Halbleitervorrichtung 10 der ersten Ausführungsform gerichtet, da diese Halbleitervorrichtungen viele Merkmale gemein haben. Die Halbleitervorrichtung 76 umfaßt Polysilizium 78. Das Polysilizium 78 ist nicht nur zwischen der Sensoreinheit und den Elektrodenanschlussflecken 32 ausgebildet, sondern auch unmittelbar unterhalb des Dichtelements 28. Dies bedeutet, dass sowohl die Nitridschicht 20 als auch das Polysilizium 78 zwischen dem Dichtelement 28 und der Verdrahtungsschicht 16 ausgebildet sind.
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In der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform sind, selbst wenn die Nitridschicht 20 Defekte wie z. B. Poren aufweist, diese durch das Polysilizium 78 mit hohem Widerstand bedeckt werden, welches nach der Ausbildung der Nitridschicht 20 ausgebildet wird. Dies verhindert zuverlässig einen Kurzschluss zwischen dem Dichtelement 28 und der Verdrahtungsschicht 16, obwohl die Verdrahtungsschicht 16 direkt unterhalb des Dichtelements 28 liegt. Es ist anzumerken, dass die Halbleitervorrichtung 76 Änderungen unterzogen werden kann, die gleich denjenigen sind, welche an der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform vorgenommen werden können, oder welche diesen entsprechen.
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Somit ermöglicht es die Erfindung, das Ablösen des vergossenen Harzes zu verhindern, das eine Nitridschicht bedeckt, welche als Oberflächenschutzschicht ausgebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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