[go: up one dir, main page]

DE68924285T2 - Erzeugung von richtungsbestimmten Löchern in Silizium. - Google Patents

Erzeugung von richtungsbestimmten Löchern in Silizium.

Info

Publication number
DE68924285T2
DE68924285T2 DE68924285T DE68924285T DE68924285T2 DE 68924285 T2 DE68924285 T2 DE 68924285T2 DE 68924285 T DE68924285 T DE 68924285T DE 68924285 T DE68924285 T DE 68924285T DE 68924285 T2 DE68924285 T2 DE 68924285T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
etch
planes
planar surface
etching
opening
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE68924285T
Other languages
English (en)
Other versions
DE68924285D1 (de
Inventor
Mati Mikkor
Edward Nathan Sickafus
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.)
Ford Werke GmbH
Original Assignee
Ford Werke 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 Ford Werke GmbH filed Critical Ford Werke GmbH
Application granted granted Critical
Publication of DE68924285D1 publication Critical patent/DE68924285D1/de
Publication of DE68924285T2 publication Critical patent/DE68924285T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1631—Manufacturing processes photolithography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1626—Manufacturing processes etching
    • B41J2/1629—Manufacturing processes etching wet etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1635—Manufacturing processes dividing the wafer into individual chips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • H01L21/30608—Anisotropic liquid etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

    Bereich der Erfindung
  • Der Bereich der Erfindung betrifft das Ätzen von Öffnungen in monokristalline Grundlagen wie zum Beispiel Silizium.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Ätzen von Öffnungen in Siliziumgrundlagen durch Ätzverfahren, die üblicherweise als maschinelle Mikrobearbeitung bezeichnet werden, ist bekannt. Diese Öffnungen wurden in der Optik und auch als Durchflussdüsen für Flüssigkeiten benutzt. Beispiele für diese Öffriungen werden im folgenden Text angegeben.
  • Das an Wada und al. erteilte U.S. Patent 4 269 653 bezieht sich auf eine durch Silizium geätzte Öffnung, die in Bestrahlungsvorrichtungen mit Elektronenstrahlen benutzt wird. Die ausgeführte Öffnungsachse llegt senkrecht zur Nennebene der Siliziumgrundlage.
  • Die beiden, an Giachino und al. erteilten U.S. Patente 4 628 576 und 4 647 013 beziehen sich auf durch Silizium geätzte Öffnungen, die als Düsenteile eines Kraftstoffeinspritzventils benutzt werden. Auch hier liegt die Öffnungsachse senkrecht zur Nennebene der Grundlage durch welche die Öffnung geätzt wurde.
  • Das Technische IBM-Bekanntmachungsbulletin (IBM Technical Disclosure Bulletin), Vol. 14, Nr. 2, vom Juli 1971, Seiten 417-418, betitelt "Herstellung von profilierten Gittern und Öffnungslöchern" bezieht sich auf eine Methode zum Ätzen einer Reihe von Öffnungen, die als Beleuchtungsöffnungen verwendet werden. Noch spezifischer wird eine Siliziumgrundlage mit einer daraufliegenden epitaktischen Schicht dargestellt. Die gewünschte Öffnung oder das gewünschte Öffnungsmuster wird durch die epitaktische Schicht geätzt. Ein Ätzmittel, das die Siliziumgrundlage, aber nicht die epitaktische Schicht angreift, wird dann benutzt, um die Grundlage von der Rückseite abzuätzen und dadurch die epitaktische Schicht und das durch sie geätzte Öffnungsmuster freizulegen. Jede Öffnung hat eine Öffnungsachse, die senkrecht zur epitattiischen Schicht liegt.
  • Das Technische IBM-Bekanntmachungsbulletin, Vol. 25, Nr. 10, Seite 5041, betitelt "Siliziumgitter für die Gewinnung von Ionstrahlen", das das relevanteste vorausgegangene Fachwissen darstellt, bezieht sich auf die Herstellung von Gittern aus Silizium zur Gewinnung von Ionstrahlenquellen durch anisotropische Ätzvertiefungen in den gegenüberliegenden Oberfiächen der Siliziumgrundlage. Öffnungen mit einer oder zwei Öffnungsebenen werden in der Grundlage geformt, dort wo sich die Vertiefungen kreuzen. Die Ätzvertiefungen auf den gegenüberliegenden Seiten der Grundlage befinden sich im allgemeinen in symmetrischer Anordnung zueinander und die sich daraus ergebenden Öffnungen liegen auf Ebenen, die parallel zu den Oberfiächen der Grundlage sind.
  • Das U.S. Patent 4 169 008 bezieht sich auf eine Methode zum Ätzen von Öffnungen, die als Düsen von Tintenspritzdruckern benutzt werden. Ätzvertiefungen, sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Oberfläche, bilden eine Öffnung, deren Öffnungsachse senkrecht zur Nennebene der Waffel ist. Durch das Ätzen vom Boden aus wird vorausgesetzt, dass Veränderungen in den Öffnungen, die sich sonst wegen Veränderungen der Waffeldicke ergäben, vermieden werden. Anders formuliert, werden die Dimensionen der Öffnungen auf der Planaroberfiäche des Bodens eher durch die Schutzöffnungen auf dem Boden, als durch die Kreuzung der oberen Ätzvertiefung mit der Planaroberfiäche des Bodens bestimmt. Jede Öffnungsachse liegt senkrecht zur Nennebene der Grundlage.
  • Die oben genannten Annäherungen sind insofern problematisch, da der Winkel der Öffnungsebene nicht gewählt werden kann. Die Öffnungsebene muss senkrecht zur Nennebene der Grundlage orientiert sein. Die Orientierung des Flüssigkeitsdurchflusses in eine andere, nicht senkrechte Richtung zur Grundlagenebene, die für eine spezielle Anwendung wünschenswert sein könnte, erfordert eine Zusatzstruktur.
    • Ziel der Erfindung
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Ausarbeitung einer Methode zum Ätzen von Öffnungen in eine einzige monokristaliine Grundlage, in welcher der Winkel der Öffnungsebene vorgewählt werden kann.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Methode zum anisotropen Ätzen einer ersten Öffnung in eine monokristalline Grundlage angeboten, so dass die Ebene der ersten Öffnung in einem wählbaren Winkel (ß) im Verhältnis zu den kristallinen Nennebenen der Grundlage geneigt ist, wobei die besagte Methode die folgenden Stufen beinhaltet:
  • a) Dimensionierung der besagten Grundlage hinsichtlich der Dicke (t), wenn beide Planaroberflächen, die obere und die untere wirklich parallel zu den besagten nominellen Kristallinoberflächen sind,
  • b) anisotropisches Ätzen einer ersten Ätzvertiefung durch die besagte obere Planaroberfläche und gegen die besagten nominellen Kristallinebenen in einem ersten vorgewählten Abstand (d&sub1;) von der besagten unteren Planaroberfläche, wobei die besagte erste Ätzvertiefung flache Oberflächenseiten entlang der Kreuzung der Kristallinebenen zu den besagten nominellen Kristallinebenen hat, wobei die Kreuzung der besagten flachen Oberflächenseiten mit der besagten oberen Planaroberfläche einen Kreuzungswinkel ( ), ein erstes Paar Längsränder und ein zweites Paar Querränder der besagten ersten Ätzvertiefung bilden und
  • c) anisotropisches Ätzen einer zweiten Ätzvertiefung durch die besagte untere Planaroberfläche und gegen die besagten nominellen Kristallinebenen in einem zweiten vorgewählten Abstand (d&sub2;) von der besagten oberen Planaroberfläche, wobei die Stellen der ersten und zweiten Ätzvertiefungen sich gegenseitig senkrecht überlappen, wobei der Mittelpunkt der zweiten Ätzvertiefung zu dem Mittelpunkt der ersten Ätzvertiefung seitlich versetzt ist und die Summe des ersten und zweiten vorgewahlten Abstands (d&sub1;) und (d&sub2;) grösser als die Dicke (t) der besagten Grundlage ist, so dass sich ein Abschnitt der besagten zweiten Ätzvertiefung mit einem Abschnitt der besagten ersten Ätzvertiefung kreuzt und somit die erste besagte Öffnung bildet, da die besagte zweite Ätzvertiefung flache Oberflächenseiten längs der sich kreuzenden Kristallinebenen hat, wobei die Kreuzung der besagten flachen Oberflächenseiten mit der besagten unteren Planaroberfläche ein zweites Paar Längsränder und ein zweites Paar Querränder der zweiten Ätzvertiefung bildet, wobei die Ebene der ersten Öffnung als diejenige bezeichnet wird, die zwischen einem ersten hervorstehenden Rand liegt, der von der Kreuzung der erstren Ätzvertiefung mit der oberen Wand der zweiten Ätzvertiefung gebildet wird und einem zweiten hervorstehenden Rand der von der Kreuzung der zweiten Ätzvertiefung mit der unteren Wand der ersten Ätzvertiefung gebildet wird, wobei ein Rand des besagten zweiten Paars Querränder längsseitig. zum gegenüberliegenden Querrand des besagten ersten Paars Querränder durch eine vorgewählte Längsverschiebung (Δ L) versetzt ist, wobei die besagten gegenüberliegenden versetzten Ränder zu den sich kreuzenden Kristallinebenen gehören. die die besagten ersten und zweiten hervorstehenden Ränder beinhalten. wobei der Neigungswinkel (β) von der Ebene der Öffnung, die den oberen und unteren Planaroberflächen entspricht, der längsseitigen Verschiebung (Δ L) entspricht, die Dicke (t) der Grundlage, der erste vorgewählte Abstand (d&sub1;) der ersten Ätzvertiefüng von der unteren Planaroberfiäche, der zweite vorgewählte Abstand (d&sub2;) der zweiten Ätzvertiefung von der oberen Planaroberfläche und der Kreuzungswinkel ( ) zwischen den besagten Kreuzungsebenen und den besagten Nennebenen wird durch das trigonometrische Verhältnis bestimmt:
  • β = tan&supmin;¹ ((t- (d&sub1; + d&sub2;))/(ΔL - (d&sub1; + d&sub2;) / (tan ))
  • Ein Vorteil der Erfindung nach der obigen Ausführung besteht darin dass der Konstrukteur jeglichen Öffnungswinkel wählen kann, der durch die entsprechende Wahl der oben beschriebenen Werte (ΔL, d&sub1;, d2, sowie dem Typ des monokristallinen Stoffes ( )) wünschenswert ist. Ein anderer Vorteil ist, dass die gewünschte Öffnung vielleicht nur eine einzige Ätzstufe erfordert, in der die untere und obere Planaroberfläche gleich tief geätzt werden. Ferner ergibt sich ein anderer Vorteil daraus, dass eine lenkbare Öffnung nur in einer einzigen Grundlage geformt wird, wofür früher mehrere Grundlagen erforderlich waren. Ein anderer Vorteil ergibt sich daraus, dass in einer einzigen Grundlage mehrere Öffnungen geformt werden können, von denen jede eine andere Öffnungsachse hat,
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird jetzt anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beffiegenden Zeichnungen näher beschrieben, von denen:
  • Figur 1 eine Perspektivdarstellung einer Auslegung ist, in der die Erfindung vorteilhaft angewandt wird,
  • Figur 2 eine Querschnittszeichnung ist, die von den Linien 2-2 von Figur 1 ausgeht,
  • die Figuren 3A bis 3C verschiedene Stufen des Vorgangs bei der Herstellung der in Figur 2 veranschaulichten Auslegung darstellen und
  • Figur 4 eine Aufrisszeichnung eines Abschnitts der in Figur 2 dargestellten Auslegung ist.
    • Beschreibung der bevorzugten Auslegung
  • Zuerst wird unter Bezugnahme auf Figur 1 eine Öffnungseinheit 10 gezeigt. als Darstellung eines Beispiels in dem die Erfindung vorteilhaft angewandt wird. Die hier gezeigte Öffnungseinheit 10 wurde aus einer (100) Siliziumgrundlage 12 hergestellt, die durch eine herkömmliche Vorrichtung aus einer Waffel gesägt wurde, so dass die obere Planaroberfiäche 14 und die untere Planaroberfläche 16 wirklich in der (100) nominellen Kristallinebene liegen. Die erste dargestellte Ätzvertiefung 20 wurde durch die obere Planaroberfiäche 14, mit den Seitenwänden 22, 24, 26 und 28 und der Bodenwand 30, gebildet. Die Seitenwände 22, 24, 26 und 28 liegen in den (111) Kreuzungsebenen, welche (100) die Nennebene in einem Winkel von ungefähr 54,7º kreuzen. Wie hier später detailllerter, unter besonderer Bezugnahme auf Figur 2 dargestellt wird, sind die Öffnungen 40 und 42 symmetrisch in der Grundlage 12 angeordnet.
  • Es muss verstanden werden, dass, obgleich eine (100) Siliziumgrundlage dargestellt wird, die Erfindung vorteilhaft mit Grundlagen angewandt werden kann, deren Hauptoberflächen in anderen Planarrichtungen liegen, wie zum Beispiel (110) Silizium. Im allgemeinen kann die Erfindung vorteilhaft mit jeglicher monokristallinen Grundlage benutzt werden.
  • Unter Bezugnahme auf Figur 2 werden die Öffnungen 40 und 42 im allgemeinen durch die Kreuzung der oberen Ätzvertiefung 20 mit den jeweiligen unteren Ätzvertiefungen 44 und 46 gebildet. Wie hier später detaillierter, unter besonderer Bezugnahme auf die Figuren 3A bis 3C beschrieben wird, wird die untere Ätzvertiefung 44 durch die Seitenwände 48, 50, 52 (nicht dargestellt) und 54 (nicht dargestellt) gebildet, die in den (111) Kreuzungsebenen liegen und durch die Seitenwand 56, die in der (100) Ebene liegt bestimmt. Die Seitenwände 48, 50, 52 und 54 werden in einem Winkel im Verhältnis zur unteren Planaroberfläche 16 oder, im allgemeinen, zu den (100) Ebenen gebildet.
  • Die Öffnungsebene 62 der Öffnung 42 wird in Figur 2 als eine Ebene zwischen den hervorstehenden Rändern 64 und 66 der Öffriung 42 dargestellt. Der hervorstehende Rand 64 wird durch die Kreuzung der oberen Ätzvertiefung 20 mit der oberen Wand 56 der unteren Ätzvertiefüng 44 gebildet. Der hervorstehende Rand 66 wird durch die Kreuzung der unteren Ätzvertiefung 44 mit der unteren Wand 30 der oberen Ätzvertiefung 20 gebildet. Die Öfinungsachse 68 der Öffnung 42 wird senkrecht zur Öffnungsebene 62 auf halbem Weg zwischen den hervorstehenden Rändern 64 und 66 dargestellt. Der Winkel der Öffnungsebene im Verhältnis zur unteren Planaroberfläche 16 oder im allgemeinen der (100) Ebenen wird hierbei als Winkel β bezeichnet.
  • Figur 2 stellt die Öffnung 40 als eine symmetrisch in die Grundlage 12 geformte Öffnung bezüglich der Öffnung 42 dar. Die untere Ätzvertiefung 46 hat eine obere Wand 76, die in der (100) Ebene liegt und Seitenwände 78, 80, 82 (nicht dargestellt) und 84 (nicht dargestellt), die in den (111) Ebenen liegen. Die Seitenwände 78, 80, 82 und 84 sind in einem Winkel im Verhältnis zur unteren Planaroberfiäche 16 oder im allgemeinen zu den (111) Ebenen geätzt.
  • Die Öffnungsebene 92 der Öffnung 40 wird als eine Planaroberfläche zwischen den hervorstehenden Rändern 94 und 96 der Öffnung 40 bestimmt. Der hervorstehende Rand 96 wird durch die Kreuzung der oberen Ätzvertiefung 20 mit der oberen Wand 76 der unteren Ätzvertiefung 46 bestimmt. Der hervorstehende Rand 94 wird durch die Kreuzung der unteren Ätzvertiefung 46 mit der unteren Wand 30 der oberen Ätzvertiefung 20 bestimmt. Die Öffnungsachse 98 der Öffnung 40 wird senkrecht zur Öffnungsebene 92 auf halbem Weg zwischen den hervorstehenden Rändern 94 und 96 dargestellt. Der Winkel der Öffnungsebene 92 wird bezüglich der oberen Planaroberfläche 14 oder der (100) Ebenen im allgemeinen, hier als Winkel β bezeichnet.
  • Unter Bezugnahme auf die Figuren 3A bis 3C, in denen sich die gleichen Zahlen auf die gleichen, in den Figuren 1 und 2 dargestellten Teile beziehen, wird jetzt die Herstellung der Öffnungseinheit 10 beschrieben. Die hier beschriebenen Herstellungsstufen beinhalten Photolithographie- und Ätztechniken, die in der Mikroelektronikindustrie bekannt sind. Die Grundlage 12 wird in Figur 3A als eine Siliziumgrundlage dargestellt, die vorzugsweise auf eine Dicke von ungefähr 200 bis 500 Mikron zugesägt wurde, deren Hauptoberflächen wirklich in den (100) Ebenen liegen. Die oben und unten liegenden Siiiziumoxydschichten 102 und 104 werden jeweils auf der Grundlage 12, unter Anwendung herkömmlicher Techniken, die in der Halbleiterindustrie bekannt sind, erzeugt. Die Sillziumnitritschichten 106 und 108 werden jeweils über die Sillziumoxydschichten 102 und 104, unter Anwendung herkömmlicher Dampfauftragtechnlken aufgetragen. Die Siliziumoxydschicht 102 und Siliziumnitritschicht 106 bestimmen zusammen die Passivierungsschicht 107. Genauso bestimmt die Kombination der Siliziumoxydschicht 104 und der Siliziumnitritschicht 108 die Passivierungsschicht 109.
  • Unter besonderer Bezugnahme auf Figur 38 werden photoresistente Schichten 112 und 114 über der jeweiligen Passivierungsschicht 107 und 109 aufgetragen. Die Umrisse des rechteckigen Ätzmusters 116 werden in einer photoresistenten Schicht 112 durch die herkömmlichen photolithographischen Techniken entworfen. Das rechteckige Ätzmuster 116 wird durch die Passivierungsschicht 107 geätzt, wobei ein entsprechender rechtecklger Abschnitt der oberen Planaroberfläche 14 zum Ätzen der oberen Ätzvertiefung 20 in einer entsprechenden Ätzstufe freigelegt wird. Auf ähnliche Art werden die Umrisse der unteren rechteckigen Muster 126 und 128 durch eine untere photoresistente Schicht 114 und eine Passivierungsschicht 109 entworfen.
  • Unter Bezugnahme auf Figur 3 C wird eine feuchte anisotropische Ätzlösung, wie zum Beispiel eine Wasser-Kalium-Hydroxid-Lösung oder eine Äthylen-Diamin-Brenzkatechin-Lösung auf dem oberen rechteckigen Muster 116, sowie auf den unteren rechteckigen Mustern 126 und 128 angewandt, um die jeweffige obere Ätzvertiefüng 20, sowie die unteren Ätzvertiefungen 44 und 46 zu bilden. Hinsichtlich der (100) hier dargestellten Siliziumwaffel, wirkt das feuchte Ätzmittel gegen die (100) Ebenen in einem Verhältnis ein, das ungefähr hundertmal grösser ist, als das Verhältnis gegen die (111) Ebenen. Die Ätzstufen werden zeitgeregelt so dass die obere Ätzvertiefung 20 gegen die (100) Ebenen auf einem Abstand d&sub1; vor der unteren Planaroberfläche 16 geätzt werden. Mit anderen Worten wird die obere Ätzvertiefung auf eine Tiefe t-d&sub1; geätzt, wo d die Dicke der Grundlage 12 ist. Während des Ätzens der Ebenen auf einem Abstand d&sub1; erfolgt relativ wenig Ätzen gegen die (111) Ebenen. Infolgedessen werden die Seitenwände 22, 24, 26 (Figur 1) und 28 (Figur 1), die in den Ebenen (111) liegen etwas von dem rechteckigen Muster 116 versetzt. Spezifischer bestimmt die Kreuzung der Seitenwände 22, 24, 26 und 28 mit der oberen Planaroberfläche 14 jeweils den linken Querrand 118, den rechten Querrand 120 und die längsseitigen Ränder 122 und 124 (Figur 1) der Ätzvertiefung 20, sie sind alle etwas vom rechteckigen Muster 116 versetzt.
  • Beide unteren Ätzvertiefungen 44 und 46 sind auf eine Tiefe d&sub2; vor der oberen Planaroberfiäche 14 geätzt. Das heisst, dass die untere Ätzvertiefung 44 und die untere Ätzvertiefung 46 auf eine t-d&sub1; Tiefe geätzt sind. Hinsichtlich der unteren Ätzvertiefung 44 bildet die Kreuzung der Seitenwände 48, 50, 52 (nicht dargestellt) und 54 (nicht dargestellt), mit der unteren Planaroberfläche 16 jeweils den linken Querrand 130, den rechten Querand 132, den Längsrand 134 (nicht dargestellt) und den Längsrand 136 (nicht dargestellt), die alle etwas vom rechteckigen Muster 126 versetzt sind. Bezüglich der unteren Ätzvertiefung 46 bildet die Kreuzung der Seitenwände 78, 80, 82 (nicht dargestellt) und 84 (nicht dargestellt) mit der unteren Planaroberfläche 16 jeweils den linken Querrand 138, den rechten Querrand 140, den Längsrand 142 (nicht dargestellt) und den Längsrand 144 (nicht dargestellt), die alle etwas zum rechteckigen Muster 128 versetzt sind.
  • Der obere Ätzrand 20 und die unteren Ätzränder 44 und 46 werden hier mit der gleichen geätzten Tiefe dargestellt (d&sub1; = d&sub2;), so dass die Ätzstufen gleichzeitig stattfinden. Das heisst, durch das Ätzen auf die gleiche Tiefe ist die Zeitregelung der Ätzstufen wirklich die gleiche und deshalb können die Ätzstufen gleichzeitig stattfinden.
  • Das trigonometrische Verhältnis der verschiedenen, oben beschriebenen Ätzparameter hinsichtlich des gewünschten oder gewählten Winkels der Öffnungsebene wird jetzt unter Bezugnahme auf Figur 4 beschrieben. Im Hinblick auf eine klare Darstellung bezieht sich die folgende Beschreibung besonders auf die Öffnung 42. Fachleute auf diesem Gebiet werden jedoch erkennen, dass sich diese Beschreibung auch auf die Öffnung 40 anwendet und ausserdem auf andere, von einem Konstruktor gewünschte Öiinungen, die hier nicht spezifisch dargestellt sind, anwendbar ist. Ferner sollte beachtet werden, dass diese Beschreibung sich auf eine (100) Sffiziumwaffel bezieht. Jedoch sind die hier beschriebenen Theorien auf andere monokristalline Grundlagen, wie zum Beispiel (110) Kristallinstrukturen anwendbar, in denen sich die (111) Ebenen mit den Ebenen in einem 90º Winkel kreuzen.
  • Wie hier schon unter Bezugnahme auf Figur 2 beschrieben wurde, geht die Öffnungsebene 62 durch die hervorstehenden Ränder 64 und 66, wobei sie einen Winkel β zur unteren Planaroberfläche 16 bildet. Die Seitenwände 48 und 50 der Ätzvertiefung 44 liegen längs der (111) Ebenen in einem Winkel zu der (100) Nennebene von 54,7º Der vorgewählte Winkel ß bezieht sich auf den Längsabstand zwischen dem linken Querrand 130 der unteren Ätzvertiefung und dem gegenüberliegenden rechten Querrand 120 der oberen Ätzvertiefung 20. (Δ L), den vorgewählten Abstand der oberen Ätzvertiefung 20 von der unteren Planaroberfiäche 16 (d&sub1;), den vorgewählten Abstand der unteren Ätzvertiefung 44 von der oberen Planaroberfiäche 14 (d&sub2;), den Winkel zwischen den (111) Ebenen und der (100) Nennebene ( ) und die Dicke der Grundlage 12 (t) durch folgendes trigonometrisches Verhältnis:
  • Man kann so sehen, dass der vorgewählte Winkel β vom Konstrukteur durch irgendwelche anderen Parameter, als die in der obigen Formel dargestellten, geändert werden kann, Der Konstrukteur kann somit einen gewünschten Öffnungswinkel wählen, indem er einfach seine Auswahl aus : dem Tvp der monokristallinen Grundlage ( ), der Waffeldicke (t), der Längsverschiebung der gegenüberliegenden Ätzvertiefungen (ΔL) und der Ätzdauer oder Dicke (d&sub1; und d&sub2;) trifft.

Claims (7)

1. Eine Methode zum anisotropischen Ätzen einer ersten Öffnung in eine monokristalline Grundlage, so dass die Ebene der ersten Öffnung in einem auswählbaren Winkel (β) im Bezug auf die nominellen Kristailinebenen der Grundlage geneigt ist, wobei die besagte Methode folgende Stufen enthält:
a) Dimensionierung der Grundlagendicke (t) wobei die oberen (14) und unteren (16) Planaroberflächen wirklich parallel zu den besagten nominellen Kristallinoberilächen sind :
b) anisotropisches Ätzen einer ersten Ätzvertiefung (20) durch die besagte obere Planaroberfläche (14) und gegen die besagten nominellen Kristallinbenen in einem ersten vorgewählten Abstand (d&sub1;) zu der besagten unteren Planaroberfiäche (16), wobei die erste Ätzvertiefung (20) flache Oberflächenseiten (22, 24) längs der sich kreuzenden Kristallinebenen zu den besagten nominellen Kristallinebenen hat, wobei die Kreuzung der besagten flachen Oberflächenseiten mit der besagten oberen Planaroberfläche einen Kreuzungswinkel ( ), zwei erste Längsränder (122, 124) und zwei erste Querränder (118, 120) der besagten ersten Ätzvertiefung (20) bildet und
c) anisotropisches Ätzen einer zweiten Ätzvertiefung (44) durch die besagte untere Planaroberfläche (16) und gegen die besagten nominellen Kristallinebenen in einem zweiten vorgewählten Abstand (d&sub2;) von der besagten oberen Planaroberfiäche (14), wobei die Stellen der ersten (20) und zweiten (44) Ätzungsvertiefung sich gegenseitig senkrecht überlappen, wobei der Mittelpunkt der zweiten Ätzvertiefung (44) längsversetzt zu dem der ersten Ätzvertiefung (20) ist und die Summe der besagten, vorgewählten ersten und zweiten Abstände (d&sub1;) und (d&sub2;) grösser als die Dicke (t) der besagten Grundlage ist, so dass ein Abschnitt der besagten zweiten Ätzvertiefung (44) sich mit einem Abschnitt der besagten ersten Ätzvertiefung (20) kreuzt, um die erste besagte Öffnung (42) zu bilden, wobei die besagte zweite Ätzvertiefung (44) flache Oberflächenseiten (48, 50) längs der sich kreuzenden Kristallinebenen hat und die Kreuzung der besagten flachen Oberflächenseiten mit der besagten unteren Planaroberfläche (16) ein zweites Paar Längsränder und ein zweites Paar Querränder (130, 132) der besagten zweiten Ätzvertiefung (44) bildet, wobei die Ebene der ersten Öffnung (42) als eine Ebene definiert wird, die zwischen einem ersten hervorstehenden Rand (64) entsteht, gebildet von der Kreuzung der ersten Ätzvertiefung (20) mit der oberen Wand (56) der zweiten Ätzveftiefung (44) und einem zweiten hervorstehenden Rand (66), gebildet durch die Kreuzung der zweiten Ätzvertlefung (44) mit der unteren Wand (30) der ersten Ätzvertiefung (20), wobei ein Rand (130) des besagten zweiten Querrandpaares (130, 132) zum gegenüberliegenden (120) längsversetzt vom ersten Querrandpaar (118, 120) ist, durch eine vorgewählte Längsversetzung (Δ L), wobei die besagten gegenüberliegenden versetzten Ränder (130, 120) zu den sich kreuzenden Kristallinebenen gehören, die die besagten ersten und zweiten hervorstehenden Ränder (64, 66) enthalten, wobei der Neigungswinkel (β) der Ebene (62) der Öffnung, bezüglich der unteren und oberen Planaroberflächen (14, 16), der Längsversetzung (ΔL), der Dicke (t) der Grundlage, dem ersten vorgewählten Abstand (d&sub1;) der ersten Ätzvertiefung (20) von der unteren Planaroberfläche (16), dem zweiten vorgewählten Abstand (d&sub2;) der zweiten Ätzvertiefung (44) von der oberen Planaroberfläche (14) und dem Kreuzungswinkel ( ) zwischen den besagten sich kreuzenden Ebenen und den besagten Nennebenen, dem trigonometrischen Verhältnis entspricht:
ß = tan&supmin;¹((t - (d&sub1;+ d&sub2;))/(ΔL - (d&sub1; + d&sub2;) / (tan )))
2. Eine Methode nach Patentanspruch 1, in der die Kreuzung der besagten flachen Oberflächenseiten (22, 24) mit der besagten oberen Planaroberfläche (14) ein Rechteck mit einem linken Querrand (118), einem rechten Querrand (120) und den besagten ersten zwei Längsrändern (122, 124) bildet und in der die Kreuzung der besagten flachen Oberfiächenseiten (48, 50) mit der besagten unteren Planaroberfläche (16) ein Rechteck mit einem linken Querrand (130), einem rechten Querrand (132) und dem besagten zweiten Längsrandpaar bilden.
3. Eine Methode nach Patentanspruch 1 oder 2, in der der erste vorgewählte Abstand (d&sub1;) der besagten ersten Ätzvertiefung (20) zur besagten unteren Planaroberfläche (16) wirklich gleich mit dem besagten vorgewählten Abstand (d&sub2;) der besagten zweiten Ätzvertiefung (44) zur besagten ersten Planaroberfiäche (14) ist, wobei die besagten Ätzvertiefungen, erste und zweite, (20, 44) gleichzeitig in einer einzigen Ätzstufe gebildet werden.
4. Eine Methode nach Patentanspruch 2, zum anisotropischen Ätzen einer zweiten Öffnung (40) in die besagte Grundlage, so dass die Ebene der besagten zweiten Öffnung in einem vorzuwählenden Winkel (beta) bezüglich der besagten nominellen Kristallinebenen der besagten Grundlage geneigt ist, wobei die Methode ausserdem die Stufe des anisotropischen Ätzens einer dritten Ätzvertiefung (46) enthält, durch die besagte untere Planaroberfläche (16) und gegen die besagten nominellen Kristallinebenen zum besagten zweiten vorgewählten Abstand (d&sub2;) von der besagten oberen Planaroberfiäche (14) wobei ein Abschnitt der besagten dritten Ätzvertiefung (46) sich mit einem Abschnitt der besagten ersten Ätzvertiefüng (20) kreuzt, um die besagte zweite Öffnung (40) symmetrisch zur besagten ersten Öffnung (42) zu bilden.
5. Eine Methode nach jedem der vorausgegangenen Patentansprüche, in der die besagte Grundlage aus einer Siliziumgrundlage besteht.
6. Eine Methode nach jedem der vorausgegangenen Patentansprüche, in der die besagten nominellen Kristallinebenen (100) Ebenen enthalten und die besagten sich kreuzenden Kristailinebenen (111) Ebenen und den besagten Kreuzungswinkel ( ) enthalten, der ungefähr bei 54,7º liegt.
7. Eine Methode nach jedem der Patentansprüche 1 bis 5, in der die besagten nominellen Planaroberflächen (110) Ebenen und die sich kreuzenden Kristallinebenen (111) Ebenen enthalten und der besagte Kreuzungswinkel ( ) ungefähr bei 90º liegt.
DE68924285T 1988-02-05 1989-01-30 Erzeugung von richtungsbestimmten Löchern in Silizium. Expired - Fee Related DE68924285T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/152,718 US4808260A (en) 1988-02-05 1988-02-05 Directional aperture etched in silicon

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE68924285D1 DE68924285D1 (de) 1995-10-26
DE68924285T2 true DE68924285T2 (de) 1996-02-29

Family

ID=22544109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE68924285T Expired - Fee Related DE68924285T2 (de) 1988-02-05 1989-01-30 Erzeugung von richtungsbestimmten Löchern in Silizium.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4808260A (de)
EP (1) EP0328281B1 (de)
JP (1) JPH01235239A (de)
CA (1) CA1286423C (de)
DE (1) DE68924285T2 (de)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4907748A (en) * 1988-08-12 1990-03-13 Ford Motor Company Fuel injector with silicon nozzle
DE4104019C1 (de) * 1991-02-09 1992-04-23 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De
US5317938A (en) * 1992-01-16 1994-06-07 Duke University Method for making microstructural surgical instruments
US5920067A (en) * 1992-03-13 1999-07-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Monocrystalline test and reference structures, and use for calibrating instruments
DE4233703A1 (de) * 1992-10-07 1994-04-14 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung von Silizium-Einspritzplatten und Siliziumplatte
JP3333560B2 (ja) * 1992-10-23 2002-10-15 リコーエレメックス株式会社 シリコン基板のエッチング方法
US5286002A (en) * 1993-01-12 1994-02-15 Siemens Automotive L.P. Fuel injector having a composite silicon valve
US5387314A (en) * 1993-01-25 1995-02-07 Hewlett-Packard Company Fabrication of ink fill slots in thermal ink-jet printheads utilizing chemical micromachining
US5308442A (en) * 1993-01-25 1994-05-03 Hewlett-Packard Company Anisotropically etched ink fill slots in silicon
CA2115819C (en) * 1993-02-17 2000-07-25 Yasuhide Tani Fluid injection nozzle
DE4318407A1 (de) * 1993-06-03 1994-12-08 Rossendorf Forschzent Mikrokapillare mit integrierten chemischen Mikrosensoren und Verfahren zu ihrer Herstellung
US5383597A (en) * 1993-08-06 1995-01-24 Ford Motor Company Apparatus and method for controlling the cone angle of an atomized spray from a low pressure fuel injector
WO1995004881A1 (en) * 1993-08-06 1995-02-16 Ford Motor Company A fuel injector
US5956058A (en) * 1993-11-05 1999-09-21 Seiko Epson Corporation Ink jet print head with improved spacer made from silicon single-crystal substrate
JPH07279796A (ja) * 1994-02-16 1995-10-27 Nippondenso Co Ltd 流体噴射ノズルおよびその製造方法
US5487483A (en) * 1994-05-24 1996-01-30 Xerox Corporation Nozzles for ink jet devices and method for microfabrication of the nozzles
US5901425A (en) 1996-08-27 1999-05-11 Topaz Technologies Inc. Inkjet print head apparatus
US6071426A (en) * 1997-12-08 2000-06-06 The Regents Of The University Of California Micro benchtop optics by bulk silicon micromachining
JP3692826B2 (ja) * 1999-04-15 2005-09-07 オムロン株式会社 半導体装置
US6805432B1 (en) * 2001-07-31 2004-10-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejecting device with fluid feed slot
US7105097B2 (en) * 2002-01-31 2006-09-12 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Substrate and method of forming substrate for fluid ejection device
US7387742B2 (en) * 2002-03-11 2008-06-17 Becton, Dickinson And Company Silicon blades for surgical and non-surgical use
MXPA04008789A (es) 2002-03-11 2004-11-26 Becton Dickinson Co Sistema y metodo para la fabricacion de cuchillas quirurgicas.
US20050155955A1 (en) * 2003-03-10 2005-07-21 Daskal Vadim M. Method for reducing glare and creating matte finish of controlled density on a silicon surface
US20090007436A1 (en) * 2003-03-10 2009-01-08 Daskal Vadim M Silicon blades for surgical and non-surgical use
US20040181950A1 (en) * 2003-03-17 2004-09-23 Rodgers Murray Steven Alignment of microkeratome blade to blade handle
EP1662970A2 (de) * 2003-09-17 2006-06-07 Becton, Dickinson and Company System und verfahren zur erzeugung von linearen und nichtlinearen furchen in silizium und anderen kristallinen materialien mit einem router
US7396484B2 (en) * 2004-04-30 2008-07-08 Becton, Dickinson And Company Methods of fabricating complex blade geometries from silicon wafers and strengthening blade geometries
JP5448581B2 (ja) * 2008-06-19 2014-03-19 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド用基板の製造方法及び基板の加工方法
US8729591B2 (en) * 2009-02-13 2014-05-20 Tsmc Solid State Lighting Ltd. Opto-electronic device package with a semiconductor-based sub-mount having SMD metal contacts
JP5991179B2 (ja) * 2012-12-10 2016-09-14 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3977071A (en) * 1969-09-29 1976-08-31 Texas Instruments Incorporated High depth-to-width ratio etching process for monocrystalline germanium semiconductor materials
US3888708A (en) * 1972-02-17 1975-06-10 Kensall D Wise Method for forming regions of predetermined thickness in silicon
US4169008A (en) * 1977-06-13 1979-09-25 International Business Machines Corporation Process for producing uniform nozzle orifices in silicon wafers
JPS5562732A (en) * 1978-11-06 1980-05-12 Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Preparation of aperture stop
US4514896A (en) * 1981-03-25 1985-05-07 At&T Bell Laboratories Method of forming current confinement channels in semiconductor devices
DE3137695A1 (de) * 1981-09-22 1983-04-21 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Thyristor mit einem mehrschichten-halbleiterkoerper mit pnpn-schichtfolge und verfahren zu seiner herstellung
US4600934A (en) * 1984-01-06 1986-07-15 Harry E. Aine Method of undercut anisotropic etching of semiconductor material
US4733823A (en) * 1984-10-15 1988-03-29 At&T Teletype Corporation Silicon nozzle structures and method of manufacture
US4647013A (en) * 1985-02-21 1987-03-03 Ford Motor Company Silicon valve
US4628576A (en) * 1985-02-21 1986-12-16 Ford Motor Company Method for fabricating a silicon valve
US4758368A (en) * 1986-07-21 1988-07-19 Motorola Inc. Method for etching silicon wafers using a potassium hydroxide and water etching solution
US4765864A (en) * 1987-07-15 1988-08-23 Sri International Etching method for producing an electrochemical cell in a crystalline substrate

Also Published As

Publication number Publication date
EP0328281B1 (de) 1995-09-20
JPH01235239A (ja) 1989-09-20
CA1286423C (en) 1991-07-16
EP0328281A2 (de) 1989-08-16
DE68924285D1 (de) 1995-10-26
EP0328281A3 (en) 1990-08-08
US4808260A (en) 1989-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68924285T2 (de) Erzeugung von richtungsbestimmten Löchern in Silizium.
DE68927542T2 (de) Herstellung von Siliciumstrukturen durch einseitigen Mehrschritt-Ätzprozess
DE2054571A1 (de) Integrierte Halbleiterstruktur und Verfahren zum Herstellen dieser Halbleiterstruktur
DE2238450C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer integrierten Halbleiteranordnung
DE112017001040T5 (de) Oberflächenemittierender laser mit zweidimensionalem photonischen kristall und verfahren zu seiner herstellung
EP0583679B1 (de) Integriert-optische Anordnung zur Umwandlung einer optischen Welle relativ kleineren Querschnitts in eine optische Welle relativ grösseren Querschnitts
DE2738008A1 (de) Verfahren zum herstellen einer eintransistor-speicherzelle
DE3030653A1 (de) Verfahren zur herstellung von halbleiteranordnungen
DE2039988A1 (de) Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE4413152A1 (de) Verfahren zur Strukturerzeugung in einem Halbleiterbauelement
DE69220846T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit Ionenimplantierung
DE69401243T2 (de) Feldemissionsvorrichtung mit Kleinradiuskathode und Herstellungsverfahren dieser Vorrichtung
DE69209336T2 (de) Mikroelektronischer ballistischer Transistor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE4308705C2 (de) Integrierte Schaltungs-Chips und ein Verfahren zu deren Vereinzelung aus einem Halbleiterwafer
DE2743299A1 (de) Ladungskopplungsanordnung
DE2451486C2 (de) Verfahren zum Herstellen von integrierten Halbleiteranordnungen
DE69529490T2 (de) Halbleiteranordnung mit Mesastruktur
DE69129957T2 (de) In AT-Richtung geschnittenes Kristalloszillatorelement und sein Herstellungsverfahren
DE4342767A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer quaderförmigen Vertiefung zur Aufnahme eines Bauelementes in einer Trägerplatte
DE3424085C2 (de)
DE68917149T2 (de) Ultraschallwandler, bestehend aus mindestens einer reihe von ultraschallelementen.
EP0111181A2 (de) Halbleiterbauelement mit Kontaktloch
DE2931272A1 (de) Halbleiterbauelement
DE2822016C3 (de) Schlitzlochmaske
DE3784902T2 (de) Verfahren zur herstellung von verbindungslinien und von kreuzungspunkten verschiedener metallisierungsebenen auf einer integrierten schaltung.

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee