DD150376A1

DD150376A1 - Aetzschablone zur herstellung eines abgeduennten gebietes in einer siliziumscheibe

Info

Publication number: DD150376A1
Application number: DD22080080A
Authority: DD
Inventors: Uwe Gueldenpfennig; Frank Loeffler; Dorit Zunft
Original assignee: Uwe Gueldenpfennig; Frank Loeffler; Dorit Zunft
Priority date: 1980-04-30
Filing date: 1980-04-30
Publication date: 1981-08-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aetzschablone zur Herstellung eines abgeduennten Gebietes in einer Siliziumscheibe, das vorzugsweise als Biegeplatte fuer Druckmeszumformer Verwendung finden kann. Es ist aufgabengemaesz eine Schablone zu schaffen, die bei Beruecksichtigung der fuer das selektive Aetzen typischen unterschiedlichen Aetzgeschwindigkeiten in den einzelnen Kristallrichtungen es gestattet, ein der Kreisform angenaehertes abgeduenntes Gebiet beliebiger Tiefe und Durchmesser in das Siliziumausgangsmaterial einzubringen. Das wird durch eine Aetzschablone geloest, die Unteraetzungen in der &100!Richtung und zu geringe Ausaetzungen in der &100!-bzw.&110!Richtung des Siliziumausgangsmaterials kompensiert und so beschaffen ist, dasz das abgeduennte Gebiet die Form eines regelmaeszigen Achtecks aufweist.

Description

Titel der Erfindung

Ätzschablone zur Herstellung eines abgedünnten Gebietes in einer Siliziumscheibe

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ätzschablone, mit deren Hilfe Halbleiterchips aus einkristallinem Siliziummaterial auf einer Seite innerhalb eines bestimmten Gebietes auf eine vorgegebene Stärke abgedünnt werden und somit als Verformungskörper in Druckmeßumformern eingesetzt werden können.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In Druckmeßumformern finden als VVandlerelemente Siliziumchips Anwendung, die auf einer Seite innerhalb des als Biegeplatte dienenden Verformungskörpergebietes abgedünnt werden müssen. Derartige Chips bestehen gewöhnlich aus einkristallinem Silizium und können die Kristallorientierung ClOOD besitzen. Als Abdünnverfahren kann das in der DE-AS 1621 532 beschriebene selektive Ätzen Anwendung finden. Darin wird ein Verfahren zur Herstellung formgebender Einätzungen an einer monokristallinen Halbleiterscheibe be-

schrieben, wobei jedoch das Hauptaugenmerk auf die Erzeugung recht-eckiger bzw. aus Rechtecken zusammengesetzter abgedünnter Gebiete gelegt wird, die zur Isolation von Bauelementen integrierter Schaltungen dienen. Die so hergestellten Gebiete sind auf Grund ihrer Form als Biegeplatte für Druckmeßumformer ungeeignet, da hier eine Kreisform oder eine dieser angenäherte Form bevorzugt wird. In den DE-OS 2644 939 und 2644 940 wird ein Verfahren zum Abdünnen eines Siliziumsubstrats durch selektives Ätzen beschrieben· Darin dienen die abgedünnten Gobiote ebenfalls der Isolation von Bauelementen integrierter Schaltungen. Weiterhin werden keine Aussagen zur Form der Ausätzungen getroffen·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Ätzschablone zu schaffen, mittels der ein als Biegeplatte für Druckmeßumformer geeignetes abgedünntes Gebiet durch ein anisotropes Ätzverfahren hergestellt werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ätzschablone zu schaffen, die bei Berücksichtigung der für das selektive Ätzers typischen unterschiedlichen Ätzgeschwindigkeiten in den einzelnen Kristallrichfungen es gestattet, ein der Kreisforßi angenähertes abgedünntes Gebiet beliebiger Tiefe und Durchmesser reproduzierbar in das Siliziumausgangsmaterial einzubringen und somit Biegeplatten mit beliebiger Dicke herzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Ätzschablone gelöst, die Unterätzungen in der ClOOD Richtung und zu geringe Ausätzungen in der CHOJ bzw. ClIOJ Richtung des Siliziumausgangsmaterials .kompensiert und so beschaffen ist, daß

das abgedünnte Gebiet die Form eines regelmäßigen Achtecks aufweist. In vorteilhafter Weise ist die Ätzschablone bezüglich des Siliziuinausgangsmaterials parallel zurCllOl] Richtung ausgerichtet·

Mit dieser Schablone ist es möglich, in einen einkristallinen Siliziumkörper der Orientierung (100) durch ein anisotropes Ätzverfahren, das in derflOOU Richtung eine relativ hohe, in der Cull! Richtung eine relativ niedrige und in der £llOj Richtung eine zwischen diesen beiden liegende mittlere Ätzgeschwindigkeit besitzt, eine Abdünnung von beliebiger Tiefe und mit beliebigen Abmessungen reproduzierbar einzubringen, die die Form eines regelmäßigen Achtecks aufweist. Dieses Achteck stellt eine ausreichende Annäherung an die ideale Kreisform dar, so daß eine derart erzeugte Abdünnung mit gutem Erfolg als Biegeplatte für Druckmeßumformer eingesetzt werden kann. Die in der Cliol Richtung geätzten (111) Flächen bilden mit der Oberfläche des Siliziumkörpers einen Winkel, der von der kristallographischen Struktur festgelegt wird. Im Gegensatz zum isotropen Ätzverfahren läßt sich der anisotrope Ätzvorgang bei o.g. Ausrichtung der Ätzmaske parallel zur Clio3 Richtung unter verhältnismäßig präziser Kontrolle an einkristallinem Silizium durchführen, d.h., es lassen sich Biegeplattendicken mit engen Tolleranzen realisieren.

Beim Entwurf der Ätzschablone wird davon ausgegangen, daß die Ätzlösung den Siliziumkörper ausschließlich in der ClOOÜ und in der ClloD bzw. CIlO]I Richtung angreift. Desweiteren wird der Betrag der Ätztiefe und der der Unterätzungen unter die Schablone in der UlOO~| Richtung des Siliziumkörpers als gleich groß angesehen. Der Winkel ^f , der in der C¹¹⁰H bzw.LlloJ Richtung

geätzten Flächen hat einen konstanten Betrag von ca. 54,7 · Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen bedeuten:

Gesamtansicht der Ätzschablone mit der dazugehörigen

Ätzfigur

Entwurfsdarstellung der Ätzschablone für einen

Quadranten

Unterätzung in der ClOOji Richtung des Siliziumkörpers Ausätzung in der ΓΐΙΟϋ bzw. ClIOJ Richtung des

Siliziumkörpers

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Ätzschablone 2 in einem Quadranten eines Koordinatensystems entworfen, dessen Ursprung in der Mitte der Ätzfigur liegt und dessen Achsen in der JTll03 bzw. /Tll°U Richtung verlaufen. Die vollständige Schablonenform 2, wie sie in Fig. 1 in Verbindung mit der Ätzfigur 1 dargestellt ist, wird durch Spiegelung bzw. Drehung des in dem einen Quadranten entworfenen Schablonensegments erhalten

Wie aus den Fig. 1 und 2 erkennbar ist, berücksichtigt die erfindungsgemäße Ätzschablone die Besonderheiten der anisotropen Ätzmethode durch eine gezielte Kompensation zu starker Unteratzungen in der ClOOTJ Richtung und zu geringer Ausätzungen in der ClIOl bzw. CllOD Richtung. Die Unterätzung in der ClOOl Richtung ist in Fig. 3 dargestellt. Ihr Betrag ist gleich der Ätztiefe, so daß bezugnehmend auf Fig. 2 gilt : b = r - m In der Clio! bzw. CllOl Richtung erfolgt die Ausätzung entlang der TlIl^J Fläche, da in dieser Richtung die Ätzgeschwindigkeit nahezu Null ist, so daß die in Fig. 4 gezeigte [_ HlD Fläche stehen bleibt, die zur Horizontalen den Winkel ^f bildet

In Anlehnung an Fig. 2 gilt somit d = c + ^m·-- , wobei bedeuten:

m = Betrag der Ätztiefe Q> = Winkel der in uer ClIOl bzw. ClIOjf Richtung geatzten Flächen gegenüber der Horizontalen

r = Radius des Innenkreises des Achtecks = Biegeplattenradius Beim Entwurf wird von einem Segment der regelmäßigen achteckigen Ätzfigur 1 ausgegangen. Die Abmessungen des Schablonensegmentes errechnen sich wie folgt:

Punkt Ρ« : y~ = x~ = b ♦ sin 45° Punkt P₂ : y₂ = d

Geradengleichung der der Strecke f zugrunde liegenden Geraden

y = -x + η

η = y₃ + X₃ = 2b · sin 45

X₂= -d + 2b . sin 45° Punkt P. : x_A = y_o = d

=-d + 2b . sin 45°

d - χ

Länge der Strecke f ergibt sich zu f = _j2

sin 45°

Anhand dieser Berechnungsmethode lassen sich Ätzschablonenabraessungen für beliebige Biegeplattendicken und -innenkreisradien bestimmen.

Claims

ErfindiHigs ans pruch

1. Ätzschablone zur Herstellung eines abgedünnten Gebietes

in einer einkristallinen Siliziumscheibe mit der Kristallorientierung ClOCO , das als Biegeplatte für Druckmeßum» . former Verwendung finden kann, unter Anwendung eines anisotropen Ätzverfahrens, da© das Ausgangsmaterial nahezu ausschließlich in der £1103 bzw. C 13.03 und in der C1003 Richtung mit verschiedenen Ätzgeschwindigkeiten angreift, gekennzeichnet dadurch, daß die Ätzschablone Unterätzungen in derfTlOoH Richtung und zu geringe Ausätzungen in der CllOj bzw. C1102/ Richtung des Siliziumausgangsmaterials kompensiert und so beschaffen ist, daß das abgedünnte Gebiet die Form eines regelmäßigen Achtecks aufweist.
2. Ätzschablone nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Schablone bezüglich des Siliziumausgangsmaterials parallel zur C110^7 Richtung ausgerichtet ist.