DE10104326A1 - Verfahren zum Herstellen einer Ausnehmung in einem Bauteil durch isotropes und anisotropes Ätzen und Bauteil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Ausnehmung in einem durch isotropes und anisotropes Ätzen mit einer Maske und auf ein Bauteil. DOLLAR A Um mit einem solchen Verfahren eine eine Rille bildende Ausnehmung relativ großer Tiefe mit abgerundeten Boden herstellen zu können, wird erfindungsgemäß auf das Bauteil (1) eine Maske (6) mit einer im Hinblick auf die Abmessungen der Rille gewählten Öffnung (7) aufgebracht und das Bauteil (1) anisotrop trockengeätzt. Anschließend wird ein isotropes Ätzen vorgenommen. DOLLAR A Bei einem erfindungsgemäßen Bauteil ist eine Ausnehmung durch anisotropes Ätzen als Rinne ausgebildet, die durch isotropes Ätzen an ihrem Boden abgerundet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Ausnehmung in einem Bauteil durch isotropes und anisotropes Ätzen mit einer Maske mit einer im Hinblick auf die Größe der Ausnehmung bemessenen Öffnung.

Ein Verfahren dieser Art ist in der US-Patentschrift 5,031,400 beschrieben. Mit diesem bekannten Verfahren lässt sich eine runde Ausnehmung in einer scheibenförmigen Halblei­ teranordnung herstellen, die nach einer anschließenden Me­ tallisierung haarrissfreie Kontakte und Durchkontaktierungen vorzusehen gestattet. Zur Herstellung der runden Ausnehmung wird bei dem bekannten Verfahren nach Aufbringung einer Maske mit einer runden Öffnung zunächst ein isotroper Ätzvorgang durchgeführt, bei dem eine halbkugelförmige Ausnehmung gebil­ det wird. Anschließend erfolgt bei dem bekannten Verfahren ein anisotropes Trockenätzen, wodurch die halbkugelförmige Ausnehmung zum Innern der Halbleiteranordnung hin erweitert wird, wobei die Erweiterung im Schnitt kegelstumpfförmig bis zu einer Siliziumschicht verläuft.

Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren der eingangs an­ gegebenen Art zum Herstellen einer eine Rille bildenden Aus­ nehmung in einem Bauteil eine Maske mit einer im Hinblick auf die geforderte Breite und Länge der Rille gewählten Öffnung auf das Bauteil aufgebracht, das Bauteil anisotrop geätzt und anschließend ein isotropes Ätzen des Bauteils vorgenommen wird.

Mit der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem sich in vergleichsweise einfacher Weise in einem Bauteil bei­ spielsweise aus Glas oder einem Halbleitermaterial mindestens eine Rille einbringen lässt, die bei vergleichsweiser enger Ausführung auch dann an ihrem Grunde im Schnitt abgerundet - vorzugsweise dort halbkreisförmig - ist, wenn sie relativ weit in das Bauteil hineinreicht. Dies ist durch die Abfolge der Ätzvorgänge gewährleistet, weil durch das isotrope Ätzen nach dem anisotropen Ätzen ein gleichmäßiger Materialabtrag nach allen Seiten in der durch das anisotrope Ätzen zunächst im Querschnitt rechteckförmigen Rille erfolgt. Es lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dabei Rillen erzeugen, deren Rundungsradius am Boden einen Bruchteil der Tiefe der Rille ausmacht. Das Bauteil kann verschiedene Gestaltungen aufweisen. Häufig wird eine scheibenartige Ausführung bevorzugt.

Besonders gute Ergebnisse lassen sich mit dem erfindungsgemä­ ßen Verfahren erzielen, wenn als Ätzen ein Trockenätzen durchgeführt wird, weil dabei das Ätzmedium besonders gut an die zu ätzenden Bereiche des Bauteils herangeführt werden kann.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Fluide­ lement mit einem inneren Kanal vorzuschlagen, das sich ver­ gleichsweise einfach herstellen lässt und hinsichtlich der Ausgestaltung des Kanals eine weitgehend laminare Strömung zulässt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Fluidelement geeignet, bei dem erfindungsgemäß ein erstes Bauteil mit mindestens einer durch anisotropes mit anschließendem isotropen Ätzen herge­ stellten Rille mit einem zweiten Bauteil mit entsprechend hergestellter Rille derart zusammengefügt sind, dass ein Flu­ idelement mit einem durch die Rillen der beiden Bauteile ge­ bildeten inneren Kanal mit abgerundeten Seiten entsteht. Häu­ fig wird das Fluidelement als Fluidplatte ausgebildet, so dass dann scheibenförmige Bauteile verwendet werden.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Fluidelements wird darin gesehen, dass es aus zwei beispielsweise scheiben­ förmigen Bauteilen hergestellt werden kann, die jeweils mit Ätzschritten in derselben Abfolge zur Gewinnung von ver­ gleichsweise tiefen Rillen behandelt sind. Die zwei Bauteile können von gleicher Ausführung sein und beispielsweise durch Zusammenfügen mittels Bonden ein Fluidelement mit einem in­ neren Kanal mit abgerundeten Seiten bilden.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 1 ein Schnitt durch einen Teil eines mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren behandelten Bauteils und in Fig. 2 ein Querschnitt durch eine Fluidplatte aus zwei mit Rillen versehenen Bauteilen gezeigt.

Wie die Fig. 1 erkennen lässt, ist in ein Bauteil 1 von sei­ ner Oberfläche 2 her durch anisotropes Trockenätzen eine Rille 3 mit etwa senkrecht zur Oberfläche 2 verlaufenden Wän­ den und einem Boden 5 erzeugt, der nahezu im rechten Winkel zu den senkrechten Wänden 4 verläuft. Um diese Rille 3 zu bilden, ist auf das Bauteil 1 eine Maske 6 mit einer Öffnung 7 aufgebracht, durch die hindurch das anisotrope Trockenätzen erfolgt ist.

Anschließend wird ein isotropes Trockenätzen vorgenommen, bei dem das Ätzmedium wiederum über die Öffnung 7 in der Maske 6 eingebracht wird. Bei diesem isotropen Trockenätzen wird das Material in allen Richtungen abgetragen, wobei nicht nur eine Verbreiterung der Rille erfolgt, sondern am Boden der Rille 3 eine im Querschnitt halbkreisförmige Abrundung 8 hervorgeru­ fen wird.

Insgesamt ist damit eine Rille 3 mit im wesentlichen senk­ rechten Wänden und einem runden Profil an ihrem Boden er­ zeugt. Ein Bauteil 1 mit einer solchen Rille 3 ist gut zur Ausbildung eines inneren Kanals in einem Fluidelement ge­ eignet.

Die Fig. 2 lässt diesbezüglich erkennen, dass ein Bauteil 1 gemäß Fig. 1 mit einer weiteren, entsprechend ausgeführten Bauteil 1' beispielsweise durch Bonden an einer Trennfuge 9 zusammengefügt ist, wobei ein innerer Kanal 10 mit abgerunde­ ten Seiten entsteht. Dieser innere Kanal 10 ist gut als Steu­ erungskanal für Flüssigkeiten und Gase geeignet, weil er eine saubere laminare Strömung zulässt.

Anstelle des weiteren Bauteils 1' mit Rillen kann auch eine Platte mit rillenfreier Oberfläche verwendet werden oder auch ein weiteres Bauteil mit einer nur isotrop geätzten Rille.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen einer Ausnehmung in einem Bauteil durch isotropes und anisotropes Ätzen mit einer Maske mit einer im Hinblick auf die Größe der Ausnehmung bemessenen Öffnung, dadurch gekennzeichnet, dass
zum Herstellen einer eine Rille (3) bildenden Ausnehmung in dem Bauteil (1) eine Maske (6) mit einer im Hinblick auf die geforderte Breite und Länge der Rille (3) gewähl­ ten Öffnung (7) auf das Bauteil (1) aufgebracht wird,
das Bauteil (1) anisotrop geätzt wird und
anschließend ein isotropes Atzen des Bauteils (1) vorge­ nommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzen als Trockenätzen durchgeführt wird.

3. Bauteil mit einer durch isotropes und anisotropes Ätzen gebildeten Ausnehmung, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bauteil die Ausnehmung eine durch anisotropes Ätzen gebildete Rille ist, die durch isotropes Ätzen an ihrem Boden abgerundet ist.

4. Fluidelement mit mindestens einem inneren Kanal, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Bauteil (1) mit mindestens einer durch ani­ sotropes mit anschließendem isotropen Ätzen hergestellten Rille (3) mit einem zweiten Bauteil (1) mit entsprechend hergestellter Rille (3) derart zusammengefügt sind, dass ein Fluidelement mit einem durch die Rillen der beiden Bauteile (1, 1') gebildeten inneren Kanal (10) mit abge­ rundeten Seiten entsteht.

5. Fluidelement mit mindestens einem inneren Kanal, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Bauteil (1) mit mindestens einer durch anisotropes mit anschließendem isotropen Ätzen hergestellten Rille (3) mit einem zweiten Bauteil (1) mit einer rillenfreien Ober­ fläche derart zusammengefügt ist, dass ein Fluidelement mit einem durch die Rille des ersten Bauteils und die rillenfreie Oberfläche des zweiten Bauteils gebildeten inneren Kanal ent­ steht.

6. Fluidelement mit mindestens einem inneren Kanal, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Bauteil (1) mit mindestens einer durch anisotropes mit anschließendem isotropen Ätzen hergestellten Rille (3) mit einem zweiten Bauteil (1) mit einer derart isotrop ge­ ätzten Rille zusammengefügt sind, dass ein Fluidelement mit einem durch die Rillen der beiden Bauteil (1, 1') gebildeten inneren Kanal (10) mit abgerundeten Seiten entsteht.