[发明专利]用于在原始结构上生成碳层的方法以及微机电或半导体结构

说明书

背景技术

在文献中描述了将碳层涂覆在MEMS（=微机电传感器）-衬底或者半导体衬底上的不同的方法。

比如，公知的是借助于胶粘带使碳层从石墨块或者HOPG（高取向热解石墨（Highly Oriented Pyrollytic Graphite））分离、将所述层传输到衬底上并且紧接着松开胶粘带。利用该方法只能在衬底上生成相对随机地放置和取向的碳薄片。此外，还涉及一种要手动执行的方法，使得所述方法不适合于工业的以及尤其是大规模应用。

也公知的是有机材料在衬底上的分解。在此，形成所有可能的碳组态。

借助于外延生长来涂覆碳层也是公知的。在半导体生产的领域内没有设置为此所需的金属衬底。

也公知的是碳在过渡金属中的温度相关的溶解度的效果，其中碳在温度迅速降低的情况下凝固。为此，在衬底上的金属又是必要的。

也公知的是在表面上来自具有适当的晶体取向的碳化硅晶体的硅的蒸发。由于缺少硅，碳以所希望的组态来再取向。为此，需要高温以及很昂贵的碳化硅衬底。

此外还公知的是：在LPCVD工艺中，在使用纯硅前体以及足够的量的氯的情况下，在用SiO2涂层的衬底上不进行硅沉积（参见例如电化学学会期刊1986年第133卷第2版第379-383页）。

发明内容

本发明的优点

本发明描述了一种在LPCVD工艺中用于碳层的沉积方法，所述沉积方法适合于MEMS（=微机电传感器）-工艺或半导体工艺。在此生成的特别的碳组态使本发明对于也在纳米范围内的新式应用来说令人感兴趣。LPCVD（英文：Low Pressure Chemical Vapor Deposition=低压力化学气相沉积）表示一种化学工艺，用于在制造微机械传感器或者半导体结构的范围内在衬底上生成层。

按照本发明的LPCVD工艺能够使薄的碳层沉积在由二氧化硅（SiO₂）构成的层上。所述LPCVD工艺的重要的想法是：除了碳前体之外还使用氯和硅。由于此，在所选择的工艺参数的情况下，尽管在工艺气体环境中有硅含量，在SiO₂上没有沉积硅并且也没有沉积硅碳化合物，而是沉积纯碳层。与大量用于沉积碳层（如尤其是也包括类似金刚石的碳（DLC=英文：Diamond Like Carbon（类金刚石）））的工艺不同，所述工艺不是等离子体辅助的工艺，而是纯化学激活的工艺，所述纯化学激活的工艺有利地能够实现批量地沉积，也就是说大量衬底并行地被涂层。也不需要使用金属催化剂来分解碳原材料（前体），如这对于公知的碳沉积工艺是这种情况的那样。

本发明适合于将碳层涂覆在MEMS（=微机电传感器）-衬底或者半导体衬底上。本发明尤其是也适合于在高可靠性和工艺安全性的情况下的尤其是自动化的大规模制造，而且能够实现微小的废品率。

有利地，本发明能够实现碳层在半导体材料晶片的所限定的并且能选择的位置上的平坦并且有针对性的沉积。不需要对于半导体工业来说不常用的或者不适当的初始层，二氧化硅（SiO₂）就可以用作碳层的初始层。不需要金属。碳层可以在现场机械地并且电地被接触。涉及如下LPCVD工艺，所述LPCVD工艺免除了特别的设施改型并且可以用所设立的工艺气体来执行。

利用按照本发明的方法生成的碳层具有充分公知的、有利的特性。这尤其是高的导电性、载流子的高的移动性以及几纳米厚的碳层的高的机械负荷能力。

有利的特性在于所述碳层与载流子的高的移动性相关联的高的导电性。借此，所述层例如适合于制造THz晶体管、具有高能量密度并且用于存储高能量的电容器（即所谓的超级电容器（Supercap））以及电池组、此外基于霍尔效应的磁传感器和例如用于显示器的透明的印制导线或者电极。

此外，所生成的碳层还能够实现化学功能化，比如用于针对气体传感器或医疗技术使用或者在气体传感器或医疗技术中使用。

此外，所生成的碳层具有在微小的厚度时在附加地压阻的或也包括压电的特性的情况下的高机械负荷能力，而且因此例如适合于在谐振器（诸如微镜或惯性传感器）的弹簧结构中应用。

在此，按照本发明的方法包括如下步骤：

- 提供原始结构，所述原始结构的表面至少具有由二氧化硅组成的部分，

- 提供一种原材料或者多种原材料的混合物，所述原材料在LPCVD工艺中是由碳、硅和氯构成的混合物，

- 将所述原始结构以及所述一种原材料或者原材料的混合物引入到LPCVD工艺中，并且借此