背景技術(shù)：

在文獻(xiàn)中描述了將碳層涂覆在mems（=微機(jī)電傳感器）-襯底或者半導(dǎo)體襯底上的不同的方法。

比如，公知的是借助于膠粘帶使碳層從石墨塊或者h(yuǎn)opg（高取向熱解石墨（highlyorientedpyrollyticgraphite））分離、將所述層傳輸?shù)揭r底上并且緊接著松開(kāi)膠粘帶。利用該方法只能在襯底上生成相對(duì)隨機(jī)地放置和取向的碳薄片。此外，還涉及一種要手動(dòng)執(zhí)行的方法，使得所述方法不適合于工業(yè)的以及尤其是大規(guī)模應(yīng)用。

也公知的是有機(jī)材料在襯底上的分解。在此，形成所有可能的碳組態(tài)。

借助于外延生長(zhǎng)來(lái)涂覆碳層也是公知的。在半導(dǎo)體生產(chǎn)的領(lǐng)域內(nèi)沒(méi)有設(shè)置為此所需的金屬襯底。

也公知的是碳在過(guò)渡金屬中的溫度相關(guān)的溶解度的效果，其中碳在溫度迅速降低的情況下凝固。為此，在襯底上的金屬又是必要的。

也公知的是在表面上來(lái)自具有適當(dāng)?shù)木w取向的碳化硅晶體的硅的蒸發(fā)。由于缺少硅，碳以所希望的組態(tài)來(lái)再取向。為此，需要高溫以及很昂貴的碳化硅襯底。

此外還公知的是：在lpcvd工藝中，在使用純硅前體以及足夠的量的氯的情況下，在用sio2涂層的襯底上不進(jìn)行硅沉積（參見(jiàn)例如電化學(xué)學(xué)會(huì)期刊1986年第133卷第2版第379-383頁(yè)）。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)

本發(fā)明描述了一種在lpcvd工藝中用于碳層的沉積方法，所述沉積方法適合于mems（=微機(jī)電傳感器）-工藝或半導(dǎo)體工藝。在此生成的特別的碳組態(tài)使本發(fā)明對(duì)于也在納米范圍內(nèi)的新式應(yīng)用來(lái)說(shuō)令人感興趣。lpcvd（英文：lowpressurechemicalvapordeposition=低壓力化學(xué)氣相沉積）表示一種化學(xué)工藝，用于在制造微機(jī)械傳感器或者半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)在襯底上生成層。

按照本發(fā)明的lpcvd工藝能夠使薄的碳層沉積在由二氧化硅（sio2）構(gòu)成的層上。所述lpcvd工藝的重要的想法是：除了碳前體之外還使用氯和硅。由于此，在所選擇的工藝參數(shù)的情況下，盡管在工藝氣體環(huán)境中有硅含量，在sio2上沒(méi)有沉積硅并且也沒(méi)有沉積硅碳化合物，而是沉積純碳層。與大量用于沉積碳層（如尤其是也包括類似金剛石的碳（dlc=英文：diamondlikecarbon（類金剛石）））的工藝不同，所述工藝不是等離子體輔助的工藝，而是純化學(xué)激活的工藝，所述純化學(xué)激活的工藝有利地能夠?qū)崿F(xiàn)批量地沉積，也就是說(shuō)大量襯底并行地被涂層。也不需要使用金屬催化劑來(lái)分解碳原材料（前體），如這對(duì)于公知的碳沉積工藝是這種情況的那樣。

本發(fā)明適合于將碳層涂覆在mems（=微機(jī)電傳感器）-襯底或者半導(dǎo)體襯底上。本發(fā)明尤其是也適合于在高可靠性和工藝安全性的情況下的尤其是自動(dòng)化的大規(guī)模制造，而且能夠?qū)崿F(xiàn)微小的廢品率。

有利地，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)碳層在半導(dǎo)體材料晶片的所限定的并且能選擇的位置上的平坦并且有針對(duì)性的沉積。不需要對(duì)于半導(dǎo)體工業(yè)來(lái)說(shuō)不常用的或者不適當(dāng)?shù)某跏紝?，二氧化硅（sio2）就可以用作碳層的初始層。不需要金屬。碳層可以在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械地并且電地被接觸。涉及如下lpcvd工藝，所述lpcvd工藝免除了特別的設(shè)施改型并且可以用所設(shè)立的工藝氣體來(lái)執(zhí)行。

利用按照本發(fā)明的方法生成的碳層具有充分公知的、有利的特性。這尤其是高的導(dǎo)電性、載流子的高的移動(dòng)性以及幾納米厚的碳層的高的機(jī)械負(fù)荷能力。

有利的特性在于所述碳層與載流子的高的移動(dòng)性相關(guān)聯(lián)的高的導(dǎo)電性。借此，所述層例如適合于制造thz晶體管、具有高能量密度并且用于存儲(chǔ)高能量的電容器（即所謂的超級(jí)電容器（supercap））以及電池組、此外基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器和例如用于顯示器的透明的印制導(dǎo)線或者電極。

此外，所生成的碳層還能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)功能化，比如用于針對(duì)氣體傳感器或醫(yī)療技術(shù)使用或者在氣體傳感器或醫(yī)療技術(shù)中使用。

此外，所生成的碳層具有在微小的厚度時(shí)在附加地壓阻的或也包括壓電的特性的情況下的高機(jī)械負(fù)荷能力，而且因此例如適合于在諧振器（諸如微鏡或慣性傳感器）的彈簧結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。

在此，按照本發(fā)明的方法包括如下步驟：

-提供原始結(jié)構(gòu)，所述原始結(jié)構(gòu)的表面至少具有由二氧化硅組成的部分，

-提供一種原材料或者多種原材料的混合物，所述原材料在lpcvd工藝中是由碳、硅和氯構(gòu)成的混合物，

-將所述原始結(jié)構(gòu)以及所述一種原材料或者原材料的混合物引入到lpcvd工藝中，并且借此

-使碳層沉積在所述原始結(jié)構(gòu)的由二氧化硅組成的部分上。

有利地，所述lpcvd工藝在確定的、被認(rèn)為是有利的工藝條件下，即在700℃與1300℃之間的范圍內(nèi)的工藝溫度的情況下并且在100mtorr與5000mtorr之間的范圍內(nèi)的工藝壓強(qiáng)的情況下被執(zhí)行。所述參數(shù)的適當(dāng)?shù)慕M合例如是1020℃的工藝溫度與875mtorr的工藝壓強(qiáng)。在此，存在所述工藝在可能的最微小的廢品率的情況下的特別高的可靠性。

按照本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施方式，所述原始結(jié)構(gòu)除了由二氧化硅組成的部分之外還可具有其它部分，所述其它部分例如由硅（si）和/或碳化硅（sic）組成。借此實(shí)現(xiàn)了：在lpcvd工藝中在所述其它部分上沉積碳化硅層。有利地，所述碳化硅層加入與被沉積的碳層的機(jī)械和電的連接，并且因此可以承受或者支撐所述被沉積的碳層。

如果按照本發(fā)明的另一擴(kuò)展方案，所述原始結(jié)構(gòu)的在碳層之下的由二氧化硅組成的部分在lpcvd工藝結(jié)束之后整個(gè)或者部分地、優(yōu)選地借助于氣相蝕刻來(lái)除去，那么這也是特別令人感興趣并且有意義的。有利地，可以將氫氟酸用于氣相蝕刻。

為了在lpcvd工藝中提供對(duì)于碳層的按照本發(fā)明的沉積必要的物質(zhì)，可以將甲基三氯硅烷用作原材料?？商鎿Q地，例如也可以使用由硅烷、甲烷和氯化氫構(gòu)成的混合物。此外，也可以使用其它原材料，所述其它原材料是在lpcvd工藝的工藝條件下類似的用于碳、硅和氯的來(lái)源。附加地，可以添加其它氣體（例如作為載體氣體的氫氣或者作為來(lái)源的氨氣），用于對(duì)sic層進(jìn)行摻雜。

此外，本發(fā)明還集中于微機(jī)械結(jié)構(gòu)或半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述微機(jī)械結(jié)構(gòu)或半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是利用按照本發(fā)明的方法來(lái)制造的。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中被示出并且隨后進(jìn)一步予以闡述。其中：

圖1示出了經(jīng)過(guò)按照本發(fā)明生成的mems或半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的層結(jié)構(gòu)的截面的示意圖，所述mems或者半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是用于選擇性的碳沉積的原始結(jié)構(gòu)，

圖2示出了經(jīng)過(guò)按照本發(fā)明生成的mems或半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的層結(jié)構(gòu)的截面的示意圖，作為如下變型方案的例子，在所述變型方案中，除了碳層之外也已經(jīng)生成了碳化硅（sic）支撐結(jié)構(gòu)，

圖3示出了按照?qǐng)D2的結(jié)構(gòu)的示意圖，其中與圖2不同，在碳層下面的sio2層已經(jīng)被除去，

圖4示出了經(jīng)過(guò)利用按照本發(fā)明的方法來(lái)制造的以晶體管為例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明使用了lpcvd工藝，用于沉積薄的碳層，所述薄的碳層例如、但是不必需地是結(jié)晶的，而且所述碳層在由sio2構(gòu)成的層上。在使所述層沉積時(shí)重要的是，沒(méi)有使用純碳原材料（碳前體），而是使用如下原材料或如下原材料混合物，所述原材料或所述原材料混合物除了碳以及通常也包括氫之外也將氯和硅提供給所述工藝。這可以通過(guò)使用一個(gè)唯一的前體、諸如甲基三氯硅烷來(lái)實(shí)現(xiàn)。也可設(shè)想的是，比如使用三個(gè)不同的前體，所述三個(gè)不同的前體分別是碳、硅和氯的來(lái)源，諸如硅烷、甲烷和氯化氫。重要的是：使用如下原材料，所述原材料在lpcvd工藝的工藝條件下是所提到的必需的元素碳、氯和硅濃度的來(lái)源。

在lpcvd工藝中，利用例如所述之前提到的氣體組合硅烷、甲烷和氯化氫，可以在簡(jiǎn)單的硅襯底上沉積由碳化硅（sic）構(gòu)成的薄的層。然而，如果在襯底上有由sio2構(gòu)成的層，那么在適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下在所述由sio2構(gòu)成的層上不生長(zhǎng)sic層，而是生長(zhǎng)薄的純碳層，所述薄的純碳層在適當(dāng)?shù)剡x擇的工藝參數(shù)的情況下以所希望的碳組態(tài)出現(xiàn)。對(duì)于所述選擇性的工藝來(lái)說(shuō)起決定作用的是，存在sio2層并且在所述工藝中存在足夠的氯。

對(duì)此，迄今公知的是：在使用純硅前體以及足夠的量的氯的情況下，在sio2襯底上不進(jìn)行硅沉積（參見(jiàn)例如電化學(xué)學(xué)會(huì)期刊1986年第133卷第2版第379-383頁(yè)）。

此外，在同時(shí)加入碳（以前體的形式）、例如甲基三氯硅烷（mts）的情況下，在sio2層上也沒(méi)有沉積硅化合物，然而沉積碳層。為了實(shí)現(xiàn)所述選擇性的工藝，適度的直至高的工藝溫度（700-1300℃）和低的工藝壓強(qiáng)（100-5000mtorr）都是必要的。

有利地，所述工藝相對(duì)于sio2的選擇性也可以按如下地來(lái)使用：由sio2構(gòu)成的另一層被涂覆到由例如si、sic構(gòu)成的初始層上，而且所述sio2層接著被結(jié)構(gòu)化。在下面的lpcvd工藝中，在沒(méi)有sio2的區(qū)域內(nèi)生長(zhǎng)sic層，而在具有sio2的區(qū)域內(nèi)生長(zhǎng)碳層。所述碳層比sic層薄得多。附加地，在此在sic層與碳層之間形成機(jī)械接觸和電接觸。

在圖1中示意性地并且示例性地示出了原始結(jié)構(gòu)1，所述原始結(jié)構(gòu)1應(yīng)該利用按照本發(fā)明的方法來(lái)處理。原始結(jié)構(gòu)1具有例如由硅構(gòu)成的襯底10，在所述襯底10上布置有所謂的初始層11、例如由硅（si）或碳化硅（sic）構(gòu)成的初始層11。初始層11局部地或部分地用由二氧化硅（sio2）構(gòu)成的層來(lái)覆蓋。在圖1的原始結(jié)構(gòu)中，在初始層11上布置有四個(gè)由二氧化硅組成的區(qū)域或部分12-1、12-2、12-3、12-4（隨后也概括為12-x），其中在所述區(qū)域12-x之間存在空隙，使得在所述空隙中，通過(guò)所述初始層11的裸露的部分形成所述原始結(jié)構(gòu)1的表面。因此，所述原始結(jié)構(gòu)的表面通過(guò)部分或者局部的sio2層以及所述裸露的初始層11的在所述sio2層之間或者相鄰的區(qū)域或部分來(lái)形成。

所述被提供的（在圖5中步驟31）原始結(jié)構(gòu)1被引入到lpcvd設(shè)施的工藝室中，在所述工藝室中執(zhí)行隨后的lpcvd工藝。針對(duì)lpcvd工藝，設(shè)定適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)、尤其是如在上面提到的區(qū)域內(nèi)的工藝壓強(qiáng)和工藝溫度，以及輸送（步驟33）之前提到的被提供（步驟32）的工藝化學(xué)制品。在加入氣體氫氣（流量425sccm）和mts（流量35sccm）的情況下，示例性地適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)是壓強(qiáng)p=874mtorr、溫度t=1020℃。沉積（步驟34）的結(jié)果是，存在按照?qǐng)D2的半導(dǎo)體或mems結(jié)構(gòu)（隨后簡(jiǎn)稱作半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)）。

利用所描述的lpcvd工藝生成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)1'又包括襯底10、在所述襯底10上包括初始層11以及部分地包括安置在所述初始層11上由二氧化硅構(gòu)成的區(qū)域12-x。由于lpcvd工藝，在所述初始層的處在sio2層部分12-x之間并且直接經(jīng)受lpcvd工藝的區(qū)域上生長(zhǎng)有碳化硅部分13-1、13-2和13-3。而已經(jīng)在sio2部分12-x上分別沉積了由碳構(gòu)成的層14-1、14-2、14-3和14-4（隨后概括為14-x）。碳化硅層以及碳層都具有非常不同的厚度，所述非常不同的厚度取決于沉積的時(shí)間。碳層只是換算成幾nm厚的幾個(gè)原子層（在60min的處理時(shí)間的情況下，<20nm），而相同的工藝的碳化硅層是幾百nm厚。碳化硅層的電阻率取決于通過(guò)加入氨氣引起的摻雜，但是沒(méi)有達(dá)到小于10毫歐厘米（mohmcm）的值。而碳層在高度的結(jié)晶度的情況下可具有1毫歐厘米的電阻率。

所描述的lpcvd工藝的結(jié)果是，碳層14-x與分別相鄰的碳化硅部分13-x機(jī)械并且電連接。如果所述碳層14-x例如在隨后的處理步驟35中進(jìn)行后蝕刻、即支承所述碳層14-x的sio2部分12-x由于蝕刻、例如利用氫氟酸的氣相蝕刻來(lái)除去，那么由于所述機(jī)械連接，碳化硅層或碳化硅部分13-1、13-2、13-3可用作對(duì)分別相鄰的碳層14-x的支撐。借此，形成如在圖3中示出的那樣的結(jié)構(gòu)1''，在所述結(jié)構(gòu)1''中，碳層部分14-x被支承和保持在分別相鄰的sio2部分12-x的空隙15-1、15-2、15-3和15-4上。

對(duì)于選擇性的碳沉積14-x來(lái)說(shuō)，sio2表面13-x的存在是重要的，其中所述sio2表面13-x的層厚度是微小的。有利地，例如可以利用這一點(diǎn)，以便使用極薄的sio2層、例如在功能方面將極薄的sio2層用作柵極氧化物。

有利地，可以利用所述工藝，以便構(gòu)造具有碳層的晶體管2，如在圖5中畫(huà)出的那樣，其中省去了最后的工作步驟35，以便獲得柵極氧化物。在襯底20（例如硅）上涂覆有電絕緣層21（諸如二氧化硅（sio2）），在所述電絕緣層21上涂覆有導(dǎo)電層22-1、22-2、22-3，所述導(dǎo)電層22-1、22-2、22-3例如可以由多晶硅或者碳化硅組成。層的厚度可以根據(jù)需求來(lái)選擇并且可以為幾納米（nm）到幾微米（μm）。所述層22-x被結(jié)構(gòu)化為使得形成用于漏極23-1、源極23-2的以及在柵極區(qū)域22-2內(nèi)的電接線和觸點(diǎn)。緊接著，薄的sio2層25被涂覆在柵極22-2上。緊接著的按照本發(fā)明的選擇性的結(jié)構(gòu)化能夠?qū)崿F(xiàn)：如下碳層24被構(gòu)造在柵極氧化物25上，所述碳層24一方面是晶體管2的溝道，而所述碳層另一方面通過(guò)沉積的sic23-1和23-2與漏極和源極電接觸。與標(biāo)準(zhǔn)晶體管不同，這里，溝道在表面上而不在柵極電極上。對(duì)于傳感器來(lái)說(shuō)，在所述組態(tài)下，除了溝道柵極電位之外還可以附加地測(cè)知影響在溝道24內(nèi)的導(dǎo)電性的效果。