DE3900526A1 - Ultraduenne membrane mit stuetzrand - Google Patents
Ultraduenne membrane mit stuetzrandInfo
- Publication number
- DE3900526A1 DE3900526A1 DE19893900526 DE3900526A DE3900526A1 DE 3900526 A1 DE3900526 A1 DE 3900526A1 DE 19893900526 DE19893900526 DE 19893900526 DE 3900526 A DE3900526 A DE 3900526A DE 3900526 A1 DE3900526 A1 DE 3900526A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- membrane
- etching
- wafer
- producing
- membrane according
- 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.)
- Granted
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 70
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 31
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 17
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 11
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 3
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 3
- 239000003518 caustics Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 229920002449 FKM Polymers 0.000 claims description 2
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 2
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 claims 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001015 X-ray lithography Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003019 stabilising effect Effects 0.000 abstract 1
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 description 54
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/22—Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Weting (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine ultradünne Membrane mit
Stützrand aus Silizium sowie ein Verfahren und eine Vor
richtung zu ihrer Herstellung.
Ultradünnde Membranen finden in der Röntgenlithographie,
in der optischen Lithographie, in der Elektronen- oder
Ionenprojektion als Maskensubstrat oder als Strahlrohr
fenster insbesondere bei der Herstellung integrierter
Schaltungen und mikromechanischer Strukturen Verwendung.
Die erforderliche Membrandicke liegt je nach Anwendung
zwischen 0,5 und einigen Mikrometern. Solche Membranen,
die von Stützrändern aus Silizium getragen werden, sind
aus einigen Veröffentlichungen bekannt (z.B. EP-
A1-02 44 496 oder "Fabrication of Ultra-Thin, High Quali
ty, Single-Crystal Silicon Membranes", in: IBM Technical
Disclosure Bulletin Vol.22, No.5 (1979), S.2080 f). Sie
werden aus Silizium mit anisotropen Ätztechniken herge
stellt, die mit chemischen oder physikalischen Methoden
präzise gestoppt werden können. Weil die Ätzgeschwindig
keit in Silizium vom Borgehalt abhängt, kann der Ätzvor
gang beispielsweise durch eine sehr hohe Bordotierung ge
stoppt werden. Die durch die unterschiedlichen kovalenten
Radien von Silizium und Bor hervorgerufenen Zugspannungen
können durch gleichzeitige Dotierung mit Germanium ver
mindert werden ("Stress Compensated Si-Membranes for x-
Ray Masks" in "Microcircuit Engineering 84" Konferenz in
Berlin, September 1984, Bericht, Academic Press, London
(1984), S.309-316).
Um über die gesamte Kristalloberfläche ein gleichmäßiges
Ergebnis bei der Ätzung zu erhalten, wird ein Ätzverfah
ren beschreiben bei welchen die zu ätzenden Proben in
der Lösung auf- und abbewegt werden. ("Preparation of
thin windows in silicon masks for x-ray lithography", in
"Journal of Applied Physics", Vol 46, 1975, S. 4080-
4082). Die Anwendung dieser Methode führt zu einem diskon
tinuierlichen Übergang zwischen Membrane und Stützrand
(bei Wafern in 100 Orientierung 57,4°) und eignet sich
nicht zur Automatisierung und Herstellung größerer Stück
zahlen.
Bei allen bekannten Verfahren erfolgt der Materialabtrag
mit anisotropen Ätzverfahren. Ein charakteristisches
Kennzeichen anisotroper Ätzverfahren sind die scharfen
Ätzstufen und -kanten, die durch den großen Unterschied
der Ätzgeschwindigkeiten in verschiedene Kristallrich
tungen zustande kommen. Bei Membranen, die mit anisotro
pen Ätzverfahren hergestellt werden, bilden sich deshalb
diskontinuierliche Übergänge aus, die zu hohen Kerbspan
nungen und damit zu großer Bruchanfälligkeit führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Wahl ei
ner geeigneten Geometrie der Membrane die Bruchanfällig
keit zu vermindern. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung der
Membrane anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Membrane mit Stützrand ge
löst, wie sie in den Patentansprüchen 1 bis 4 gekennzeich
net ist. In den Ansprüchen 5 bis 10 sind ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Mem
brane beschrieben.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß
durch den Übergangsbereich ansteigender Dicke die Membran
elastisch an den Stützring gekoppelt und geringeren Kerb
spannungen ausgesetzt ist. Die Bruchgefahr ist bei sol
chen Membranen erheblich vermindert.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist die Orientie
rung des Wafers so gewählt, daß die höchste Ätzrate der
anisotropen Ätzung in der Abtragsrichtung liegt, wodurch
das bei der Vordünnung erhaltene Profil weitgehend erhal
ten bleibt.
Die kreisförmige Membrane nach Anspruch 3 eignet sich
besonders für Strahlrohrfenster und für die Anwendung als
Drucksensor oder Schallwandler. In Kombination mit den
Ansprüchen 2, 7 und 11 zeichnet sie sich durch das ein
fachste Herstellungsverfahren aus. Rechteckige Membranen
nach Anspruch 4 tragen den Anforderungen beim Einsatz zur
Herstellung integrierter Schaltungen und mikromechani
scher Strukturen Rechnung, insbesondere wenn die Membrane
als Maskensubstrat für Chips Anwendung findet.
Erfindungsgemäß kann die Membrane nach den Ansprüchen 6
bis 10 mit Verfahrensschritten hergestellt werden, die in
der Mikroelektronik und Mikrostrukturtechnik üblich sind.
Durch die Rotationsbewegung der Membran während der iso
tropen Ätzung nach Anspruch 6 wird im Übergangsbereich
zwischen Membran und Stützrand ein Strömungsprofil der
Ätzflüssigkeit erzeugt, das die Ausbildung eines konti
nuierlichen Übergangs unterstützt.
Im Gegensatz dazu führt die Auf- und Abbewegung der Probe,
die in der Veröffentlichung "Preparation of thin windows
..." (1975) angewendet wird, zur Ausbildung steiler Kan
ten.
Darüber hinaus eignet sich die Drehbewegung der Probe
besonders gut zur Automatisierung des Ätzvorganges.
Das Verfahren wird vorteilhaft mit Hilfe einer Apparatur
durchgeführt, die in Anspruch 11 gekennzeichnet ist. die
Verwendung der erfindungsgemäßen Ätzdose gestaltet das
Verfahren besonders einfach, da mehrere Arbeitsschritte
entfallen (z.B. Lithographieprozeß, Aufbringen und Weg
ätzen von Schutzschichten).
Zwei Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der
Herstellungsverfahren unter Benutzung der beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen sind zur
Verdeutlichung nicht maßstabsgetreu.
Es zeigen
Fig. 1 Schnitt durch eine kreisförmige Membrane
a) bis auf Reststärke gedünnt,
b) fertig geätzt in schematischer Darstellung
a) bis auf Reststärke gedünnt,
b) fertig geätzt in schematischer Darstellung
Fig. 2 Schnitt durch eine rechteckige Membrane
a) bis auf Reststärke gedünnt,
b) fertig geätzt in schematischer Darstellung
a) bis auf Reststärke gedünnt,
b) fertig geätzt in schematischer Darstellung
Fig. 3 Schematische Darstellung der Apparatur zur
Durchführung des Verfahrens
a) Aufriß
b) Grundriß
a) Aufriß
b) Grundriß
Fig. 4 Seitenansicht und Aufsicht der Ätzdose
a) Dosenrückteil
b) Dosendeckel
a) Dosenrückteil
b) Dosendeckel
Fig. 5 Schematische Darstellung des
Herstellungsverfahrens einer kreisförmigen
Membrane
Fig. 6 Schematische Darstellung des
Herstellungsverfahrens einer rechteckigen Mem
brane
Fig. 7 Rechteckige Membrane, Aufsicht
Profilformen von erfindungsgemäßen Membranen sind in den
Fig. 1 (kreisförmige Membran) und 2 (rechteckige Mem
bran) dargestellt. Die Ausgangssubstanz des Stützringes
bildet jeweils ein Siliziumwafer 1. Die Membrane besteht
aus einer hochbordotierten Schicht 2.
Im Gegensatz zu den bekannten Membranen mit Stützrand,
die einen diskontinuierlichen Übergang zwischen der Mem
brane und dem Stützrand aufweisen, werden bei der Erfin
dung die Membran 2 und der Stützrand 11 durch einen lang
sam ansteigenden Übergangsbereich 12 verbunden. Die Fig.
1a und 2a zeigen Membrane nach dem isotropen Ätzvorgang,
die Fig. 1b und 2b nach der anisotropen Ätzung. Die Ab
bildungen zeigen Membrane, deren Oberflächen noch mit
einer Schutzschicht 3 überzogen sind. Die charakteristi
sche Form des Übergangbereichs ist jeweils durch den
speziellen Ätzvorgang bestimmt. Das Profil der kreisflä
chigen Membrane weist eine Stufe S, das der recheckigen
zwei Stufen S 1 und S 2 auf. Die Breite des Übergangberei
ches 12 beträgt in allen Fällen einige tausend Membran
stärken.
Eine Vorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen
Membrane ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die Vor
richtung besteht aus einer Ätzwanne 23, in welcher zwei
Probenhalter jeweils um eine horizontale Achse 20 dreh
bar gelagert sind. Beide Probenhalter sind als Ätzdosen
ausgebildet und bestehen aus je einem Rückteil und einem
Deckel, die in Fig. 4 dargestellt sind. Das Rückteil
(Fig. 4a) ist mit einem Paßsitz 5 zur Aufnahme des Wa
fers 1 ausgestattet. Der Deckel (Fig. 4b) besitzt in der
Mitte eine kreisförmige bzw. eine rechteckige Aussparung
6, die einen Teil der Waferoberlfäche der Ätze aussetzt.
Teflonüberzogene Vitondichtringe 7, 8 verhindern das
Eindringen der Ätzlösung in die Dose, wobei der Ring 7
in der Nut 32 den Dosendeckel gegen das Rückteil abdich
tet und der Ring 8 in der Nut 33 die Deckelaussparung
gegen die Oberfläche des Wafers. Im äußeren Bereich von
Rückteil und Deckel sind Bohrungen 31 zum Verschrauben
angebracht.
Die Achse 20, die in das Sackgewinde 13 des Rückteils
eingeschraubt ist, verbindet die Ätzdose mit einem Ge
gengewicht 21. Eine auf einem Stativ 29 gehalterte Lage
rung 22 sorgt für eine leichtgängige Drehbarkeit der
Probenhalter. Parallel zu dem Gegengewicht 21, jedoch
außerhalb der Ätzwanne ist eine Scheibe 25 angeordnet,
die durch einen Elektromotor 24 gedreht werden kann.
Sowohl in der Scheibe 25 als auch im Gegengewicht 21
sind stabförmige Magneten 26 eingearbeitet, die die Rota
tionsbewegung der Scheibe 25 auf das Gegengewicht 21 und
damit auf den Probenhalter 30 übertragen. Durch diese
magnetische Kraftübertragung wird eine mechanische Durch
führung durch die Ätzwanne vermieden. Die rotierenden
Anordnungen, die Stative, die Ätzdosen und die Ätzwanne
sind aus Materialien gefertigt, die gegen das Ätzmedium
resistent sind (z.B. Polyvenildifluorid oder Polykarbo
nat). Da die Ätzung mit einer exothermen Reaktion ver
bunden ist, wird die Ätzlösung mit Hilfe einer vergolde
ten Kühlschlange 27 auf 25°C thermatisiert. Für eine
konstante räumliche Temperaturverteilung in der Lösung
sorgt eine magnetische Rühreinrichtung 28.
Die kreisförmige Membrane ist nach den Ansprüchen 5 und
6 mit Hilfe eines zweistufigen Ätzverfahrens herstell
bar, dessen Ablauf in Fig. 5 schematisch dargestellt
ist. Als Ausgangsmaterial in Fig. 5A dient ein einseitig
polierter Siliziumwafer 1 in (100) Orientierung, auf
dessen polierter Vorderseite V aus der Gasphase eine
Schicht 2 hochbordotiertes Silizium - mit Germanium zur
Spannungskompensation - abgeschieden wird Fig. 5B (Epi
taxieschicht). Die Bordotierung beträgt ca. 1,3 × 1020
Atome pro cm3, die Germaniumdotierung etwa 1,3 × 1021
Atome pro cm3. Die Schichtdicke entspricht der späteren
Membranstärke und beträgt je nach Anwendung zwischen 0,5
und einigen Mikrometern. Anschließend wird die gesamte
Waferoberfläche mit Hilfe des Low Pressure Chemical Va
por Deposition-Verfahrens mit einer 50 bis 200 nm dicken
Schutzschicht 3 aus Siliziumnitrid bedeckt, die bei an
deren Varianten des Verfahrens durch eine Plasmanitrid
schicht mit einer Dicke 500 bis 800 nm oder durch eine
galvanisch verstärkte Goldschicht mit einer Dicke von
500 bis 1000 nm ersetzt werden kann. Der Wafer wird so
in den Paßsitz 5 des Ätzdosenrückteils (Fig. 4a) gelegt,
daß die Aussparung 6 des Dosendeckels (Fig. 4b) den Teil
der Waferrückseite 14 der Ätzlösung aussetzt, der der
späteren Membranform entspricht. Für verschiedene Anwen
dungsfälle können aus vier Zoll-Wafern Membranen bis zu
einem Durchmesser von 70 mm hergestellt werden. Im Be
reich der Aussparung 6 wird die Schutzschicht 3 mit
50%iger Flußsäure vollständig entfernt, bevor die Ätz
dose in eine Ätzmischung für isotrope Ätzung, bestehend
aus 65%iger HNO3, 50%iger HF und 100%iger Essigsäure
gegeben wird. Während des Ätzvorgangs (Fig. 5E) rotiert
die Ätzdose mit etwa 60 Umdrehungen pro Minute um die
eigene Achse.
Während der isotropen Ätzung erzeugen die Strömungsver
hältnisse bei der Rotation der Dose ein Ätzprofil, das
in Fig. 1a schematisch dargestellt ist. Die Stufe S ent
steht durch Unterätzen des Dichtringes 8. Der Übergangs
bereich 12 ist zwischen 2 und 10 mm breit. Bei einer
Restdicke 4 des Wafers von 10 bis 100 µm muß der iso
trope Ätzprozeß abgebrochen werden, da er bezüglich der
Epitaxieschicht 2 keine Selektivität zeigt und deshalb
die Membranschicht durchätzen würde.
Für die zweite, anisotrope Ätzstufe wird der vorgedünnte
Wafer aus der Ätzdose entnommen und einer Ätzmischung
aus Ethylendiamin-Brenzkatechin-Wasser ausgesetzt (Fig.
15F). Da die Kristallorientierung des Siliziumwafers so
gewählt ist, daß die verwendete Ätzmischung in der bis
herigen Abtragsrichtung die höchste Ätzrate aufweist,
bleibt das bei der Dünnung erhaltene Profil weitgehend
erhalten und wandert bis zur Membrane. Wenn die hochbor
dotierte Schicht erreicht ist, stoppt der anisotrope
Ätzprozeß selbständig und als Ergebnis entsteht ein Ätz
profil, das in Fig. 1b schematisch dargestellt ist. Zum
Abschluß werden die Schutzschichten 3 mit Hilfe konzen
trierter Säuren entfernt (Fig. 5G).
Die Herstellung einer rechteckigen Membrane nach An
spruch 4 ist in Fig. 6 schematisch dargestellt und folgt
weitgehend dem oben beschriebenen Verfahren. Die Schutz
schicht, die bei der Herstellung einer rechteckigen Mem
brane eine Dicke von ca. 200 nm aufweist, wird auf der
Waferrückseite mit Hilfe eines Trockenätzprozesses in
der gewünschten Membranform 14 vollständig entfernt
(Fig. 6D). Zur isotropen Ätzdünnung (Fig. 6E) wird der
Wafer ebenfalls in eine Dose mit kreisförmiger Deckel
aussparung gegeben. Der Abstand zwischen dem durch den
Deckel 9 abgedeckten Stützrand 11 und dem Membranbereich
10 muß mehr als 5 mm betragen (siehe Fig. 7). Die iso
trope Ätzung erfolgt wie oben beschrieben, allerdings
mit reduzierter Rotationsgeschwindigkeit von etwa 40
Umdrehungen pro Minute. Neben dem rechteckigen Membran
bereich wird ein Teil 15 der durch die Nitridschicht ge
schützten Oberfläche der Ätze ausgesetzt. Die Nitrid
schicht verzögert den Einsatz des Ätzvorgangs, so daß
der geschützte Bereich schwächer gedünnt wird, wie die
schematische Darstellung in Fig. 6E bzw. Fig. 2a zeigt.
Eine Aufsicht auf die rechteckige Membrane 6 mit Stütz
rand 11 ist in Fig. 7 abgebildet. Der Vorsprung der Dün
nung im ungeschützten Membranbereich 10 hängt linear von
der Dicke der Schutzschicht ab und beträgt etwa 150 µm
pro 100 nm Schutzschicht.
Die Fertigstellung der Membrane erfolgt wie in dem oben
angegebenen Verfahren, das resultierende Ätzprofil ist
in Fig. 2b schematisch dargestellt.
Die Stufe S 2 wird durch die verzögerte Ätzung im Be
reich der Schutzschicht hervorgerufen, während die Stufe
S 1 durch Unterätzen des Dichtringes 8 entsteht.
Zur Herstellung einer rechteckigen Membrane kann auch
eine Ätzdose mit rechteckiger Aussparung herangezogen
werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Herstel
lung ultradünner Membrane wesentlich vereinfacht. Mit
Hilfe der beschriebenen Apparatur können pro Tag ca. 10
Membranen hergestellt werden.
In einer hier nicht näher beschriebenen Ausgestaltung
des Verfahrens wird anstelle der Dose eine etwa 0,5 µm
dicke Schutzschicht aus galvanisch verstärktem Gold
benutzt. Dazu wird die Membranstruktur durch einen Li
thographieprozeß auf der Waferrückseite definiert.
Claims (12)
1. Ultradünne Membrane mit Stützrand, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Membrane (10) und der Stützrand
(11) durch einen stabilisierenden Übergangsbereich
(12) verbunden sind, der membranseitig flach an
steigt, in seiner Schichtdicke stetig zunimmt und
unter einem steilen Winkel in den Stützrand ein
mündet, und eine Breite von einigen tausend Mem
branstärken aufweist.
2. Membrane nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stützrand aus einem Silizium-Wafer mit der
Orientierung (100) besteht und daß der Übergangs
bereich von der Membrane aus keilförmig mit einem
Winkel α von etwa 10 bis 20 Grad ansteigt.
3. Membrane nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Membrane kreisförmig ausgebildet
ist.
4. Membrane nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Membrane rechteckig ausgebildet
ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Membrane nach ei
nem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Übergangsbereich zwischen Membrane und
Stützrand durch zwei Ätzungen, nämlich durch eine
isotrope und anschließend durch eine anisotrope
Ätzung geformt wird.
6. Verfahren zur Herstellung einer Membrane nach ei
nem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Probe bei der isotropen Ätzung in eine
Rotationsbewegung versetzt wird.
7. Verfahren zur Herstellung einer Membrane nach
einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch
die folgenden Verfahrensschritte:
- 7.1 auf die polierte Vorderseite (V) eines einseitig polierten Silizium-Wafers (1) wird ganzflächig eine hoch-bor- und germaniumdotierte Schicht (2) in der gewünschten Membranstärke aus der Gasphase abgeschieden (B),
- 7.2 der Wafer wird beidseitig zum Schutze gegen die anisotrope Ätzlösung mit einer Siliziumnitrit- Schutzschicht (3) überzogen (C),
- 7.3 zum Schutz gegen die isotrope Ätzlösung wird die Wafer-Oberfläche mit einer weiteren Abdeckung versehen, wobei die Wafer-Rückseite im Bereich (14) der Membrane frei bleibt,
- 7.4 auf der Waferrückseite wird im Membranbereich (14) die Schutzschicht entfernt (D),
- 7.5 der Wafer wird von der Rückseite her durch isotropes Ätzen, bis auf eine Reststärke (4) von etwa 10 bis 100 µm gedünnt (E),
- 7.6 in einem anschließenden anisotropen Ätzschritt erfolgt die Dünnung auf Membranstärke (F),
- 7.7 schließlich wird die schützende Deckschicht entfernt (G).
8. Verfahren zur Herstellung einer Membrane nach An
spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wafer-
Oberfläche zum Schutze gegen die isotrope Ätzlö
sung mechanisch, zum Beispiel mit Hilfe einer
Ätzdose, abgedeckt wird, wobei auf der Wafer-
Rückseite der Membranbereich frei bleibt.
9. Verfahren zur Herstellung einer Membrane nach An
spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wafer-
Oberfläche zum Schutze gegen die isotrope Ätzlö
sung mit einer Goldschicht bedampft wird, die
galvanisch auf eine Dicke von etwa 0,5 µm ver
stärkt wird, wobei der Membranbereich auf der
Wafer-Rückseite mit Hilfe eines Lithographiepro
zesses mit einer Lackschicht abgedeckt wird.
10. Verfahren zur Herstellung einer Membrane nach An
spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wafer
oberfläche zum Schutze gegen die isotrope Ätzlö
sung mit einer Siliziumnitrid-Schicht der Dicke 50
bis 200 nm oder mit einer Plasmanitridschicht der
Dicke 500 bis 800 nm versehen wird, und der
Membranbereich auf der Wafer-Rückseite mit Hilfe
eines Lithographieprozesses definiert wird.
11. Verfahren zur Herstellung einer Membrane nach An
spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Mem
branmaterial Siliziumkarbid oder Siliziumnitrid
verwendet wird.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur
Herstellung einer Membrane nach einem der Ansprü
che 1 bis 10, bestehend aus einer Ätzwanne, we
nigstens einer beweglich angebrachten Probenhalte
rung, einem Bewegungsmechanismus zur Bewegung des
Probenhalters, und einem Kühlelement, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Probenhalterung als Ätzdose
ausgebildet ist, die aus einem Rückteil (1 a) und
einem Deckel (1 b) besteht, wobei das Rückteil ei
nen Paßsitz (5) zur Aufnahme des Wafers und ein
Anschlußgewinde (13) aufweist, der Deckel (1 b) mit
einer Aussparung (6) versehen ist, und zwischen
Rückteil und Deckel und zwischen der Oberfläche
der Wafer-Rückseite und der Deckelaussparung (6)
Dichtringe (7 und 8) aus teflonbeschichteten Viton
angebracht sind, und daß die Ätzdose über das An
schlußgewinde (13) und eine Achse (20) mit einem
scheibenförmigen Ausgleichsgewicht (21) aus Teflon
verbunden und mittels einer Führung (22) drehbar
in der Ätzwanne (23) gelagert ist, und daß paral
lel zum Ausgleichsgewicht (21) jedoch außerhalb
der Ätzwanne, eine durch einen Elektromotor (24)
getriebene Scheibe (25) angebracht ist, die ebenso
wie das Ausgleichsgewicht parallel zur Scheiben
oberfläche einen stabförmigen Magneten (26) ent
hält, daß das Kühlelement aus einer vergoldeten
Kühlschlange (27) besteht und daß in der Ätzwanne
eine magnetische Rühreinrichtung untergebracht ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893900526 DE3900526A1 (de) | 1988-01-14 | 1989-01-10 | Ultraduenne membrane mit stuetzrand |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3800901 | 1988-01-14 | ||
| DE19893900526 DE3900526A1 (de) | 1988-01-14 | 1989-01-10 | Ultraduenne membrane mit stuetzrand |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3900526A1 true DE3900526A1 (de) | 1989-07-27 |
| DE3900526C2 DE3900526C2 (de) | 1990-10-25 |
Family
ID=25863958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19893900526 Granted DE3900526A1 (de) | 1988-01-14 | 1989-01-10 | Ultraduenne membrane mit stuetzrand |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3900526A1 (de) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0634973A1 (de) * | 1992-12-31 | 1995-01-25 | AT&T Corp. | Lithographische maske, die ein hochfestes membran aufweist |
| FR2769640A1 (fr) * | 1997-10-15 | 1999-04-16 | Sgs Thomson Microelectronics | Amelioration de la resistance mecanique d'une tranche de silicium monocristallin |
| FR2771108A1 (fr) * | 1997-11-18 | 1999-05-21 | Sgs Thomson Microelectronics | Tranche de silicium pour composants a jonction sur les deux faces |
| WO1999049365A1 (de) * | 1998-03-25 | 1999-09-30 | Institut für Mikroelektronik Stuttgart Stiftung des öffentlichen Rechts | Verfahren zur herstellung grossflächiger membranmasken |
| US6365055B1 (en) * | 1998-05-30 | 2002-04-02 | Robert Bosch Gmbh | Process for producing a sensor membrane substrate |
| EP2851749A1 (de) * | 2013-09-23 | 2015-03-25 | National Synchrotron Radiation Research Center | Röntgenstrahlmaskenstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung |
-
1989
- 1989-01-10 DE DE19893900526 patent/DE3900526A1/de active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| US-Z.: Journal of Applied Physics, Vol. 46, 1975, S. 4080-4082 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0634973A1 (de) * | 1992-12-31 | 1995-01-25 | AT&T Corp. | Lithographische maske, die ein hochfestes membran aufweist |
| EP0634973A4 (de) * | 1992-12-31 | 1995-06-14 | American Telephone & Telegraph | Lithographische maske, die ein hochfestes membran aufweist. |
| FR2769640A1 (fr) * | 1997-10-15 | 1999-04-16 | Sgs Thomson Microelectronics | Amelioration de la resistance mecanique d'une tranche de silicium monocristallin |
| EP0911431A1 (de) * | 1997-10-15 | 1999-04-28 | STMicroelectronics SA | Einkristalline Siliciumscheibe mit einer erhöhten mechanischen Festigkeit |
| US6580151B2 (en) | 1997-10-15 | 2003-06-17 | Stmicroelectronics S.A. | Mechanical resistance of a single-crystal silicon wafer |
| FR2771108A1 (fr) * | 1997-11-18 | 1999-05-21 | Sgs Thomson Microelectronics | Tranche de silicium pour composants a jonction sur les deux faces |
| WO1999049365A1 (de) * | 1998-03-25 | 1999-09-30 | Institut für Mikroelektronik Stuttgart Stiftung des öffentlichen Rechts | Verfahren zur herstellung grossflächiger membranmasken |
| US6455429B1 (en) | 1998-03-25 | 2002-09-24 | Institut Fur Mikroelektronik Stuttgart | Method of producing large-area membrane masks |
| US6365055B1 (en) * | 1998-05-30 | 2002-04-02 | Robert Bosch Gmbh | Process for producing a sensor membrane substrate |
| EP2851749A1 (de) * | 2013-09-23 | 2015-03-25 | National Synchrotron Radiation Research Center | Röntgenstrahlmaskenstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US9152036B2 (en) | 2013-09-23 | 2015-10-06 | National Synchrotron Radiation Research Center | X-ray mask structure and method for preparing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3900526C2 (de) | 1990-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE68911621T2 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Einrichtung. | |
| DE68903950T2 (de) | Verfahren fuer die herstellung ultrafeiner siliziumspitzen fuer afm/stm-profilometrie. | |
| DE69106240T2 (de) | Mikropumpe und Verfahren zur Herstellung einer Mikropumpe. | |
| EP2748107B1 (de) | Verfahren zur herstellung und ausrichtung von nanowires und anwendungen eines solchen verfahrens | |
| EP0367750B1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Siliziummenbran mit kontrollierter Spannung | |
| DE69730667T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Durchgangslochs, Gebrauch dieses Verfahrens zur Herstellung eines Slikonsubstrates mit einem solchen Durchgangsloch oder eine Vorrichtung mit diesem Substrat, Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Druckkopfes und Gebrauch dieses Verfahrens zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfes | |
| DE112014001600B4 (de) | Herstellung von Mikrofluidchips, die Elektroden auf einer Höhe mit Mikrokanalwänden aufweisen | |
| DE4338969C2 (de) | Verfahren zur Herstellung anorganischer diffraktiver Elemente und Verwendung derselben | |
| DE2333787A1 (de) | Maskentraegersubstrat fuer weiche roentgenstrahlen | |
| EP0310183B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Maskenträgers aus SIC für Röntgenstrahllithographie-Masken | |
| DE102006007431B4 (de) | Durch Halbleitersilizium-Verfahrenstechnik gebildeter Probenträger sowie Verfahren zur Herstellung | |
| DE2855080A1 (de) | Verfahren zur herstellung von duesenplaettchen fuer tintenstrahldrucker | |
| DE3900526C2 (de) | ||
| DE112014000462T5 (de) | Herstellung einer Mikrofluidchip-Packung oder -Baugruppe mit trennbaren Chips | |
| EP0372645B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Maskenträgers aus SiC für Strahlungslithographie-Masken | |
| DE19934174C1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Torsionsfeder | |
| DE102010062009B4 (de) | Verfahren zum Herstellen von Schrägflächen in einem Substrat und Wafer mit Schrägfläche | |
| DE4212077A1 (de) | Piezoelektrisch verstellbares Ventil und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| DE4314301C1 (de) | Abtastvorrichtung zur Untersuchung von Oberflächenstrukturen mit Auflösung im submicron-Bereich und Verfahren zu deren Herstellung | |
| DE102014211555A1 (de) | Verfahren zum Ausbilden einer Kavität und Bauelement mit einer Kavität | |
| EP0486873B1 (de) | Elektrochemisches Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silizium | |
| WO1999034421A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer porösen schicht mit hilfe eines elektrochemischen ätzprozesses | |
| DE19509903A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Abtastvorrichtung zur kombinierten Untersuchung von verschiedenen Oberflächeneigenschaften mit Auflösung im Nanometerbereich | |
| EP1588383A2 (de) | SONDE FüR EIN OPTISCHES NAHFELDMIKROSKOP UND VERFAHREN ZU DEREN HERSTELLUNG | |
| EP0461543A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Substraten mit geschmolzenem Material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |