JP2007088402A - Etchant and etching method - Google Patents
Etchant and etching method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007088402A JP2007088402A JP2005349798A JP2005349798A JP2007088402A JP 2007088402 A JP2007088402 A JP 2007088402A JP 2005349798 A JP2005349798 A JP 2005349798A JP 2005349798 A JP2005349798 A JP 2005349798A JP 2007088402 A JP2007088402 A JP 2007088402A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- silicon substrate
- concentration
- ppb
- solution
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シリコン基板をウェットエッチングする際に用いられるエッチング液及びエッチング方法に関する。 The present invention relates to an etching solution and an etching method used when wet etching a silicon substrate.
従来から、シリコン基板のエッチング加工技術として、シリコン基板のアルカリ性溶液に対するエッチングレートの違いを利用して行われる異方性エッチング加工技術が知られている。この異方性エッチング加工では、シリコン基板の表面に酸化膜等からなる所定形状のマスクパターンを形成し、このマスクパターンを介して露出したシリコン基板にエッチング液を接触させることで行われる。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an etching technique for a silicon substrate, an anisotropic etching technique that is performed using a difference in etching rate with respect to an alkaline solution of the silicon substrate is known. This anisotropic etching process is performed by forming a mask pattern of a predetermined shape made of an oxide film or the like on the surface of a silicon substrate and bringing an etching solution into contact with the silicon substrate exposed through this mask pattern.
エッチング加工は、機械的加工を行うのに比べて高精度で加工を行うことができるとされており、エッチング加工されたシリコン基板は、表面が非常に平滑であることが求められるインクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッド、圧力センサ用ダイアフラム等の機器に用いられる。このような機器に用いられるシリコン基板表面は、より平滑であることが求められており、従来、シリコン基板のエッチング加工面をより平滑化する方法が検討されている。 It is said that etching processing can be performed with higher accuracy than mechanical processing, and the etched silicon substrate is required to have a very smooth surface. It is used in devices such as a liquid jet head such as a pressure sensor diaphragm. The surface of a silicon substrate used in such an apparatus is required to be smoother, and conventionally, a method for further smoothing the etched surface of a silicon substrate has been studied.
表面を平滑化できるエッチング液として、例えば、シリコン基板のエッチング加工面とエッチング成分との間のエッチング反応を抑制する金属成分の濃度を所定の範囲に調整したものが提案されている(特許文献1参照)。このエッチング液は、アルカリ水溶液に、Cu、Mg、及びPbの金属成分を添加したものであり、金属濃度を調整することでエッチング加工面を平滑化又は粗化させるものである。 As an etchant that can smooth the surface, for example, a solution in which the concentration of a metal component that suppresses an etching reaction between an etched surface of a silicon substrate and an etching component is adjusted to a predetermined range has been proposed (Patent Document 1). reference). This etching solution is obtained by adding Cu, Mg, and Pb metal components to an alkaline aqueous solution, and smoothes or roughens the etched surface by adjusting the metal concentration.
シリコン基板をさらに平滑にすることができるエッチング液が求められている。 There is a need for an etchant that can further smooth the silicon substrate.
本発明は、このような事情に鑑み、エッチング後のシリコン基板のエッチング加工面を極めて平滑にすることができるエッチング液及びエッチング方法を提供することを課題とする。 In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide an etching solution and an etching method that can extremely smooth an etched surface of a silicon substrate after etching.
上記課題を解決する本発明の第1の態様はシリコン基板をウェットエッチングする際に用いるエッチング液であって、100ppbより高濃度の金(Au)を含有するアルカリ性溶液からなることを特徴とするエッチング液にある。
かかる第1の態様では、100ppbより高濃度の金(Au)を含有するアルカリ性溶液からなるエッチング液とすることにより、シリコン基板をウェットエッチングする際に、エッチング加工面を平滑化させることができる。
A first aspect of the present invention that solves the above-mentioned problems is an etching solution used when wet etching a silicon substrate, and is made of an alkaline solution containing gold (Au) having a concentration higher than 100 ppb. In the liquid.
In the first aspect, by using an etching solution made of an alkaline solution containing gold (Au) having a concentration higher than 100 ppb, the etched surface can be smoothed when the silicon substrate is wet-etched.
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載のエッチング液において、前記金(Au)の濃度が200ppb以上であることを特徴とするエッチング液にある。
かかる第2の態様では、金(Au)の濃度が200ppb以上のエッチング液とすることにより、シリコン基板をウェットエッチングする際に、エッチング加工面をより効果的に平滑化させることができる。さらにエッチング時間が短縮され、エッチング精度も向上する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an etching liquid according to the first aspect, wherein the gold (Au) concentration is 200 ppb or more.
In the second aspect, by using an etching solution having a gold (Au) concentration of 200 ppb or more, the etched surface can be more effectively smoothed when the silicon substrate is wet-etched. Further, the etching time is shortened and the etching accuracy is improved.
本発明の第3の態様は、第2の態様に記載のエッチング液において、前記金(Au)の濃度が、500ppb以上であることを特徴とするエッチング液にある。
かかる第3の態様では、金(Au)の濃度が500ppb以上のエッチング液とすることにより、シリコン基板をウェットエッチングする際に、エッチング加工面をより効果的に平滑化させることができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an etching liquid according to the second aspect, wherein the gold (Au) concentration is 500 ppb or more.
In the third aspect, by using an etching solution having a gold (Au) concentration of 500 ppb or more, the etched surface can be more effectively smoothed when the silicon substrate is wet-etched.
本発明の第4の態様は、第3の態様に記載のエッチング液において、前記金(Au)の濃度が、1000ppb以上であることを特徴とするエッチング液にある。
かかる第4の態様では、金(Au)の濃度が1000ppb以上のエッチング液とすることにより、シリコン基板をウェットエッチングする際に、エッチング加工面をより効果的に平滑化させることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the etching solution according to the third aspect, wherein the gold (Au) concentration is 1000 ppb or more.
In the fourth aspect, by using an etching solution having a gold (Au) concentration of 1000 ppb or more, the etched surface can be more effectively smoothed when the silicon substrate is wet-etched.
本発明の第5の態様は、第1〜4の何れかの態様に記載のエッチング液において、前記アルカリ性溶液が、KOH水溶液であることを特徴とするエッチング液にある。
かかる第5の態様では、アルカリ性溶液がKOH水溶液であるエッチング液とすることにより、シリコン基板をウェットエッチングする際に、シリコン基板を効率的にエッチングすることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the etching liquid according to any one of the first to fourth aspects, the alkaline solution is a KOH aqueous solution.
In the fifth aspect, when the alkaline solution is an etching solution that is an aqueous KOH solution, the silicon substrate can be efficiently etched when the silicon substrate is wet-etched.
本発明の第6の態様は、100ppbより高濃度の金(Au)を含有するアルカリ性溶液からなるエッチング液を用いて、シリコン基板をウェットエッチングすることを特徴とするエッチング方法にある。
かかる第6の態様では、100ppbより高濃度の金(Au)を含有するアルカリ性溶液からなるエッチング液を用いてシリコン基板をウェットエッチングすることにより、エッチング加工面を平滑化させることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an etching method characterized by wet etching a silicon substrate using an etching solution made of an alkaline solution containing gold (Au) having a concentration higher than 100 ppb.
In the sixth aspect, the etched surface can be smoothed by wet-etching the silicon substrate using an etching solution made of an alkaline solution containing gold (Au) having a concentration higher than 100 ppb.
本発明の第7の態様は、第6の態様に記載のエッチング方法において、前記エッチング液の金(Au)の濃度が、200ppb以上であることを特徴とするエッチング方法にある。
かかる第7の態様では、金(Au)の濃度が200ppb以上のエッチング液を用いてシリコン基板をウェットエッチングすることにより、エッチング加工面をより効果的に平滑化させることができる。さらにエッチング時間が短縮され、エッチング精度も向上する。
According to a seventh aspect of the present invention, in the etching method according to the sixth aspect, the concentration of gold (Au) in the etching solution is 200 ppb or more.
In the seventh aspect, the etched surface can be more effectively smoothed by wet-etching the silicon substrate using an etching solution having a gold (Au) concentration of 200 ppb or more. Further, the etching time is shortened and the etching accuracy is improved.
本発明の第8の態様は、第7の態様に記載のエッチング方法において、前記エッチング液の金(Au)の濃度が、500ppb以上であることを特徴とするエッチング方法にある。
かかる第8の態様では、金(Au)の濃度が500ppb以上のエッチング液を用いてシリコン基板をウェットエッチングすることにより、エッチング加工面をより効果的に平滑化させることができる。
An eighth aspect of the present invention is the etching method according to the seventh aspect, wherein the gold (Au) concentration in the etching solution is 500 ppb or more.
In the eighth aspect, the etched surface can be more effectively smoothed by wet etching the silicon substrate using an etching solution having a gold (Au) concentration of 500 ppb or more.
本発明の第9の態様は、第8の態様に記載のエッチング方法において、前記エッチング液の金(Au)の濃度が、1000ppb以上であることを特徴とするエッチング方法にある。
かかる第9の態様では、金(Au)の濃度が1000ppb以上のエッチング液を用いてシリコン基板をウェットエッチングすることにより、エッチング加工面をより効果的に平滑化させることができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the etching method according to the eighth aspect, the concentration of gold (Au) in the etching solution is 1000 ppb or more.
In the ninth aspect, the etched surface can be more effectively smoothed by wet etching the silicon substrate using an etching solution having a gold (Au) concentration of 1000 ppb or more.
本発明の第10の態様は、第6〜9の何れかの態様に記載のエッチング方法において、前記アルカリ性溶液が、KOH水溶液であることを特徴とするエッチング方法にある。
かかる第10の態様では、アルカリ性溶液がKOH水溶液であるエッチング液を用いてシリコン基板をウェットエッチングすることにより、シリコン基板を効率的にエッチングすることができる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the etching method according to any one of the sixth to ninth aspects, the alkaline solution is a KOH aqueous solution.
In the tenth aspect, the silicon substrate can be efficiently etched by performing wet etching on the silicon substrate using an etching solution whose alkaline solution is a KOH aqueous solution.
以下、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明のエッチング液は、シリコン基板(シリコン単結晶基板)をウェットエッチングする際に用いられるエッチング液であって、100ppbより高濃度のAuを含有するアルカリ性溶液からなるものである。すなわちAuの濃度が100ppbより高くなるようにAuを添加されたものである。100ppbより高濃度の金(Au)を含有するアルカリ性溶液からなるエッチング液とすることにより、シリコン基板をウェットエッチングする際に、エッチング加工面は極めて平滑化できる。例えば、本発明のエッチング液を用いて、面方位(110)のシリコン基板に凹部を形成するエッチングを行った場合、側面が面方位(111)で、底面が面方位(110)の凹部がシリコン基板に形成され、面方位(110)であるエッチング加工面、すなわち底面が極めて平滑化される。なお、本発明のエッチング液は、表面が面方位(110)であるシリコン基板をウェットエッチング加工する際に極めて好適に用いられるものであるが、例えば、面方位(100)のシリコン基板などに用いてもよく、特に限定されない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
The etching solution of the present invention is an etching solution used when wet etching a silicon substrate (silicon single crystal substrate), and is made of an alkaline solution containing Au at a concentration higher than 100 ppb. That is, Au is added so that the Au concentration becomes higher than 100 ppb. By using an etching solution made of an alkaline solution containing gold (Au) having a concentration higher than 100 ppb, the etched surface can be extremely smoothed when the silicon substrate is wet-etched. For example, when etching is performed to form a concave portion on a silicon substrate having a surface orientation (110) using the etching solution of the present invention, the concave portion having a side surface of the surface orientation (111) and a bottom surface of the surface orientation (110) is silicon The etched surface, ie, the bottom surface, which is formed on the substrate and has the plane orientation (110), is extremely smoothed. The etching solution of the present invention is very suitably used when wet etching a silicon substrate having a surface orientation (110). For example, it is used for a silicon substrate having a surface orientation (100). There is no particular limitation.
本発明のエッチング液は、Auの濃度が100ppbより高くなるように、好ましくは500ppb以上になるようにAuが添加されていればエッチング加工面の平滑性を上げることができ、エッチング液中のAuの濃度が高くなるにつれて、エッチング後のシリコン基板表面はより効果的に平滑化される。なお、エッチング液中のAuの濃度が一定量以上になると、エッチング液中のAuの濃度に対するシリコン基板表面の平滑性の上昇はほとんどみられなくなる。 The etching solution of the present invention can improve the smoothness of the etched surface if Au is added so that the concentration of Au is higher than 100 ppb, preferably 500 ppb or more. As the concentration of increases, the surface of the silicon substrate after etching is more effectively smoothed. Note that when the concentration of Au in the etching solution exceeds a certain level, the smoothness of the silicon substrate surface hardly increases with respect to the concentration of Au in the etching solution.
本発明のエッチング液において、特に平滑化に著しい効果がみられるAuの含有量は、エッチング液中のAuの濃度が、例えば500ppb以上、さらに好ましくは1000ppb以上になるようにしたものである。Auの含有量が上述した量であれば、エッチング加工面を極めて平滑にすることができる。 In the etching solution of the present invention, the content of Au that has a particularly remarkable effect on smoothing is such that the concentration of Au in the etching solution is, for example, 500 ppb or more, more preferably 1000 ppb or more. If the content of Au is the amount described above, the etched surface can be made extremely smooth.
Auを含有しないエッチング液を用いてシリコン基板をエッチングすると、アルカリ性溶液の濃度によって若干異なるが、エッチング加工面の表面粗さRaは500nm程度となる。これに対し、Auの濃度が100ppbより高濃度となるように、特に500ppb以上の濃度になるようにAuを添加したエッチング液を用いてシリコン基板をエッチングすると、エッチング加工面は極めて平滑化され、表面粗さRaは200nm以下となる。さらにAuの濃度を1000ppb以上になるようにAuを添加したエッチング液を用いてシリコン基板をエッチングすると、エッチング加工面の表面粗さRaは100nm以下となり、Auの濃度が500ppb以上になるようにAuを添加したエッチング液よりも、さらに効果的にシリコン基板の表面は平滑化される。なお、エッチング液中のAuの濃度が2000ppb程度以上となると、エッチング加工面の表面粗さRaは20nm程度まで平滑化され、これ以上Auを添加しても、エッチング液中のAuの濃度に対する平滑性の上昇はほとんどみられなくなる。 When a silicon substrate is etched using an etching solution that does not contain Au, the surface roughness Ra of the etched surface is about 500 nm, although it varies slightly depending on the concentration of the alkaline solution. On the other hand, if the silicon substrate is etched using an etching solution to which Au is added so that the concentration of Au is higher than 100 ppb, particularly 500 ppb or more, the etched surface is extremely smoothed. The surface roughness Ra is 200 nm or less. Further, when the silicon substrate is etched using an etching solution added with Au so that the Au concentration becomes 1000 ppb or more, the surface roughness Ra of the etched surface becomes 100 nm or less, and the Au concentration becomes 500 ppb or more. The surface of the silicon substrate is smoothed more effectively than the etching solution to which is added. When the concentration of Au in the etching solution is about 2000 ppb or more, the surface roughness Ra of the etched surface is smoothed to about 20 nm, and even if more Au is added, the surface roughness Ra is smoothed with respect to the concentration of Au in the etching solution. There is almost no increase in sex.
すなわち、極めて平滑なシリコン基板表面を得たい場合は、エッチング液中のAuの濃度が、好ましくは500ppb以上、さらに好ましくは1000ppb以上になるようにAuを添加したエッチング液で、シリコン基板をエッチングすればよい。ここで、エッチング液中のAuの濃度が2000ppb以上になるようにAuを添加してあれば、十分な平滑性が得られる。 That is, in order to obtain an extremely smooth silicon substrate surface, the silicon substrate is etched with an etching solution to which Au is added so that the concentration of Au in the etching solution is preferably 500 ppb or more, more preferably 1000 ppb or more. That's fine. If Au is added so that the Au concentration in the etching solution is 2000 ppb or more, sufficient smoothness can be obtained.
また、本発明のエッチング液は、エッチングレートの面においては、Auの濃度が200ppb以上になるようにAuを添加するのが好ましい。Auを添加したエッチング液を用いてシリコン基板のエッチングを行うと、シリコン(Si)のエッチングレートは、Auを添加しないエッチング液に比べて向上する。そして、エッチング液中のAuの濃度が200ppb以上になると、シリコン(Si)のエッチングレートはそれ以上ほとんど変化しなくなり、エッチングレートが高い状態で安定化する。つまり、Auの濃度が200ppb以上のエッチング液を用いると、エッチング時間が短縮され、さらに濃度誤差によってエッチングレートが変わることがないため、エッチング精度が向上する。 Moreover, it is preferable to add Au to the etching liquid of this invention so that the density | concentration of Au may become 200 ppb or more in terms of an etching rate. When a silicon substrate is etched using an etching solution to which Au is added, the etching rate of silicon (Si) is improved as compared with an etching solution to which no Au is added. When the concentration of Au in the etching solution is 200 ppb or more, the etching rate of silicon (Si) hardly changes any more and is stabilized at a high etching rate. That is, when an etching solution having an Au concentration of 200 ppb or more is used, the etching time is shortened, and the etching rate is not changed by a concentration error, so that the etching accuracy is improved.
なお、このときの二酸化シリコン(SiO2)のエッチングレートは、Auを添加しないエッチング液と同じである。つまり、エッチング液にAuを添加することで、シリコン(Si)のエッチングレートのみが選択的に向上する。 Note that the etching rate of silicon dioxide (SiO 2 ) at this time is the same as the etching solution to which no Au is added. That is, by adding Au to the etching solution, only the etching rate of silicon (Si) is selectively improved.
Auの濃度が200ppb以上になるようにAuを添加したエッチング液を用いてシリコン基板のエッチングを行うと、シリコン基板をウェットエッチングする際に、エッチング加工面は極めて平滑化できるだけでなく、エッチング時間が短縮され、エッチング精度も向上する。 When the silicon substrate is etched using an etching solution added with Au so that the concentration of Au becomes 200 ppb or more, the etching processing surface can be extremely smoothed when the silicon substrate is wet etched. It is shortened and the etching accuracy is improved.
また、本発明にかかるアルカリ性溶液は、特に限定されないが、例えば、KOH、ヒドラジン、エチレンジアミンピロカテコール(EDP)、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)等が挙げられ、この中でも特にKOH水溶液を用いるのが好ましい。本発明のエッチング液は、アルカリ性溶液の濃度は、特に限定されない。アルカリ性溶液の濃度が高くなるほど、シリコン基板のエッチングを行ったときのエッチング加工面の平滑性があがるが、本発明のエッチング液の場合、アルカリ性溶液の濃度を低くしても極めて平滑なエッチング加工面が得られるという利点がある。すなわち、低濃度のアルカリ性溶液に、100ppbより高濃度になるようにAuを添加することで、シリコン基板のエッチング加工面を極めて平滑にできるエッチング液を得られる。このため、本発明のエッチング液は、従来のように、高濃度のアルカリ性溶液を用いる必要はなく、低濃度のアルカリ性溶液でよい。 Further, the alkaline solution according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include KOH, hydrazine, ethylenediamine pyrocatechol (EDP), tetramethylammonium hydroxide (TMAH), etc. Among them, a KOH aqueous solution is particularly used. preferable. In the etching solution of the present invention, the concentration of the alkaline solution is not particularly limited. As the concentration of the alkaline solution increases, the smoothness of the etched surface when the silicon substrate is etched increases. However, in the case of the etching solution of the present invention, an extremely smooth etched surface even if the concentration of the alkaline solution is decreased. There is an advantage that can be obtained. That is, by adding Au to a low-concentration alkaline solution so as to have a concentration higher than 100 ppb, an etching solution that can make the etched surface of the silicon substrate extremely smooth can be obtained. Therefore, the etching solution of the present invention does not need to use a high-concentration alkaline solution as in the prior art, and may be a low-concentration alkaline solution.
さらに、本発明のエッチング液は、100ppbより高濃度になるようにAuを添加すればよいため、アルカリ性溶液にAuを含む標準液を添加する際に特別な装置などを用いて調整を厳格に行う必要がなく、例えばマイクロピペット等で添加すればよい。このため、安価で容易にエッチング液を作ることができるという効果もある。 Furthermore, since the etching solution of the present invention only needs to be added with Au so as to have a concentration higher than 100 ppb, when a standard solution containing Au is added to the alkaline solution, adjustment is strictly performed using a special apparatus or the like. There is no need, for example, it may be added with a micropipette or the like. For this reason, there also exists an effect that an etching liquid can be easily made cheaply.
なお、本発明のエッチング液は、100ppbより高濃度のAuを含有させた効果を阻害しない限り、他の金属が含有されていてもよい。 The etching solution of the present invention may contain other metals as long as the effect of containing Au at a concentration higher than 100 ppb is not hindered.
以上のような本発明のエッチング液を用いてシリコン基板をウェットエッチングすることで、シリコン基板のエッチング加工面を極めて平滑にすることができる。 By performing wet etching on the silicon substrate using the etching solution of the present invention as described above, the etched surface of the silicon substrate can be made extremely smooth.
本発明のエッチング液を用いると、エッチングされたシリコン基板面に非常に平滑な溝を形成することができるため、シリコン構造体を使用した微細加工において、構造自由度が高まる。 When the etching solution of the present invention is used, a very smooth groove can be formed on the etched silicon substrate surface, so that the degree of structural freedom is increased in microfabrication using a silicon structure.
本発明のエッチング方法は、100ppbより高濃度のAuを含有するアルカリ性溶液からなるエッチング液を用いて、シリコン基板(シリコン単結晶基板)をウェットエッチングするものである。ここで、ウェットエッチングは、異方性ウェットエッチングであり、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、面方位(110)のシリコン単結晶基板をエッチング液に浸漬すると、シリコン単結晶基板が徐々に侵食されて表面の(110)面に垂直な第1の(111)面と、この第1の(111)面と約70度の角度をなし且つ表面の(110)面と約35度程度の角度をなす第2の(111)面とが出現する。そして、(110)面のエッチングレートと比較して(111)面のエッチングレートが約1/180であるため、この(111)面が出現することで実質的にエッチングが終了する。このとき、本発明のエッチング液を用いてエッチングを行うと、表面と平行な面である底面の(110)面が極めて平滑化される。 The etching method of the present invention wet etches a silicon substrate (silicon single crystal substrate) using an etching solution made of an alkaline solution containing Au at a concentration higher than 100 ppb. Here, the wet etching is anisotropic wet etching, and is performed using a difference in etching rate of the silicon single crystal substrate. For example, when a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) is immersed in an etching solution, the silicon single crystal substrate is gradually eroded and a first (111) plane perpendicular to the (110) plane of the surface is formed. A second (111) plane appears which forms an angle of about 70 degrees with the (111) plane of the surface and makes an angle of about 35 degrees with the (110) plane of the surface. Since the etching rate of the (111) plane is about 1/180 compared to the etching rate of the (110) plane, the etching is substantially terminated when the (111) plane appears. At this time, when etching is performed using the etching solution of the present invention, the (110) plane which is a plane parallel to the surface is extremely smoothed.
以下、本発明のエッチング方法を実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the etching method of the present invention will be described in detail based on embodiments.
図1には、本発明の一実施形態にかかるエッチングの工程を示す図である。まず、図1(a)に示すように、面方位(110)のシリコン基板1の一方面に酸化膜2を形成した後に、図1(b)に示すように、この酸化膜2をパターニングして所定形状のマスクパターン3を形成する。ここで、マスクパターンは、シリコン基板1を熱酸化処理して酸化シリコン膜からなる酸化膜2を形成し、この酸化膜2をフォトリソグラフィ法により所定形状にパターニングすることで形成する。
FIG. 1 is a diagram showing an etching process according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1A, after an
次に、図1(c)に示すように、シリコン基板1の一方面側に、100ppbより高濃度のAuを含有するアルカリ性溶液からなるエッチング液を接触させて、所定形状のマスクパターン3の開口部3aを介して露出したシリコン基板1を、異方性エッチング加工し、シリコン基板1に、面方位(110)の底面4a(以下エッチング加工面4a)を有する凹部4を形成する。以上によりシリコン基板のエッチングは終了する。
Next, as shown in FIG. 1 (c), an etching solution made of an alkaline solution containing Au having a concentration higher than 100 ppb is brought into contact with one surface side of the
なお、本実施形態では、シリコン基板に凹部を形成するエッチング方法について説明したが、シリコン基板全体を薄化する場合は、マスクパターンを形成せずに、シリコン基板全体にエッチング加工を行う。本発明のエッチング方法を用いてシリコン基板全体を薄化すると、シリコン基板全体が極めて平滑化できる。 In this embodiment, the etching method for forming the recesses in the silicon substrate has been described. However, when the entire silicon substrate is thinned, the entire silicon substrate is etched without forming a mask pattern. When the entire silicon substrate is thinned using the etching method of the present invention, the entire silicon substrate can be extremely smoothed.
以上のような本発明のエッチング方法により、シリコン基板のエッチング加工面を極めて平滑にすることができる。また、本発明のエッチング方法は、シリコン基板を極めて平滑にすることができるため、シリコン基板全体を薄化するのに好適に用いることができる。100ppbより高濃度のAuを含有するアルカリ性溶液からなるエッチング液を用いたエッチングによりシリコン基板を薄化することで、極めて表面が平滑なシリコン基板が得られ、シリコン基板表面の研削及び機械的加工が必要なくなり、所望のシリコン基板の製造工程が軽減される。 By the etching method of the present invention as described above, the etched surface of the silicon substrate can be made extremely smooth. Further, the etching method of the present invention can be used suitably for thinning the entire silicon substrate because the silicon substrate can be made extremely smooth. By thinning the silicon substrate by etching using an etching solution made of an alkaline solution containing Au at a concentration higher than 100 ppb, a silicon substrate having a very smooth surface can be obtained, and the silicon substrate surface can be ground and mechanically processed. This is unnecessary, and the manufacturing process of the desired silicon substrate is reduced.
なお、本発明のエッチング方法により、異方性エッチング加工したシリコン基板は、例えば、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッド、圧力センサ用ダイアフラム等の機器を構成する部材だけではなく、加速度センサ、車載エアバッグ、航空機でのナビゲーションシステム、テレコミュニィケーション分野での小型スィッチングデバイスを構成する部材としても用いることができる。 The silicon substrate subjected to anisotropic etching by the etching method of the present invention is not only a member constituting a device such as a liquid jet head such as an ink jet recording head or a pressure sensor diaphragm, but also an acceleration sensor, an in-vehicle It can also be used as a member that constitutes a small switching device in the field of airbags, aircraft navigation systems, and telecommunications.
(試験例1)
本試験例では、シリコン基板に所定形状のマスクパターンを形成した後、下記に示す実施例1〜4並びに比較例1及び2のエッチング液を用いて、面方位(110)のシリコン基板のエッチングを行うことで面方位(110)の底面を有する凹部を形成し、凹部の底面の表面状態を観察した。
(Test Example 1)
In this test example, after a mask pattern having a predetermined shape was formed on a silicon substrate, the silicon substrate having a plane orientation (110) was etched using the etching solutions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 shown below. By carrying out, the recessed part which has a bottom face of a surface orientation (110) was formed, and the surface state of the bottom face of a recessed part was observed.
図1を参照して、本試験例を説明する。まず、図1(a)に示すように、面方位(110)のシリコン基板1の一方面に酸化膜2を形成した後に、図1(b)に示すように、この酸化膜2をパターニングして所定形状のマスクパターン3を形成した。ここで、マスクパターンは、シリコン基板1を熱酸化処理して酸化シリコン膜からなる酸化膜2を形成し、この酸化膜2をフォトリソグラフィ法により所定形状にパターニングすることで形成した。
This test example will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 1A, after an
次に、図1(c)に示すように、シリコン基板1の一方面側に、下記に示す実施例1〜4並びに比較例1及び2のエッチング液を接触させて、所定形状のマスクパターン3の開口部3aを介して露出したシリコン基板1を、異方性エッチング加工し、シリコン基板1に、面方位(110)の底面4a(以下エッチング加工面4a)を有する凹部4を形成した。このとき、シリコン基板の表面の温度は80℃であった。
Next, as shown in FIG. 1 (c), an etching solution of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 shown below is brought into contact with one surface side of the
以上の過程より形成したエッチング加工面を電子顕微鏡で観察し、それぞれの表面粗さRaを求めた。この結果を図2〜図7に示す。 The etched surface formed from the above process was observed with an electron microscope, and the surface roughness Ra was obtained. The results are shown in FIGS.
(実施例1)
濃度が37.5%のKOH水溶液に、Auの濃度が500ppbになるようにAuを添加したエッチング液を実施例1のエッチング液とした。
Example 1
An etching solution obtained by adding Au to an aqueous KOH solution having a concentration of 37.5% so that the Au concentration was 500 ppb was used as the etching solution of Example 1.
(実施例2)
Auの濃度が1000ppbになるようにAuを添加した以外は、実施例1と同様のエッチング液を実施例2のエッチング液とした。
(Example 2)
The same etching solution as in Example 1 was used as the etching solution in Example 2 except that Au was added so that the Au concentration was 1000 ppb.
(実施例3)
Auの濃度が2000ppbになるようにAuを添加した以外は、実施例1と同様のエッチング液を実施例3のエッチング液とした。
(Example 3)
The same etching solution as in Example 1 was used as the etching solution in Example 3 except that Au was added so that the Au concentration was 2000 ppb.
(実施例4)
Auの濃度が3000ppbになるようにAuを添加した以外は、実施例1と同様のエッチング液を実施例4のエッチング液とした。
Example 4
The same etching solution as in Example 1 was used as the etching solution in Example 4 except that Au was added so that the Au concentration was 3000 ppb.
(比較例1)
Auを添加しなかった以外は、実施例1と同様のエッチング液を比較例1のエッチング液とした。
(Comparative Example 1)
Etching solution similar to Example 1 was used as the etching solution of Comparative Example 1 except that Au was not added.
(比較例2)
Auの濃度が100ppbになるようにAuを添加した以外は、実施例1と同様のエッチング液を比較例2のエッチング液とした。
(Comparative Example 2)
The same etching solution as in Example 1 was used as the etching solution in Comparative Example 2 except that Au was added so that the Au concentration was 100 ppb.
(結果のまとめ)
Auの濃度が500ppbになるようにAuを添加した実施例1を用いたエッチング加工面(図2参照)と、Auを添加していない比較例1を用いたエッチング加工面(図6参照)とを比較すると、実施例1を用いたエッチング加工面は表面粗さRaが174nmであり、比較例1を用いたエッチング加工面の449nmに比べ、表面粗さRaが小さくなっており、写真からもシリコン基板が平滑化されていることがわかる。また、実施例1〜3を用いたエッチング加工面(図2〜4参照)を比較すると、エッチング液中におけるAuの濃度が高くなるにつれて、表面粗さRaが小さくなっているのがわかる。一方、エッチング液中におけるAuの濃度が2000ppb以上の実施例3と実施例4を用いたエッチング加工面は、図4及び図5に示されているように、表面粗さRaがそれぞれ24nm、23nmであり、大きな差はみられなかった。また、Auを添加しなかった比較例1を用いたエッチング加工面(図6参照)と、Auの濃度が100ppbになるようにAuを添加した比較例2を用いたエッチング加工面(図7参照)とを比べると、平滑化に著しい効果はみられなかった。
(Summary of results)
An etched surface using Example 1 to which Au is added so that the Au concentration is 500 ppb (see FIG. 2), and an etched surface using Comparative Example 1 to which Au is not added (see FIG. 6) The surface roughness Ra of the etched surface using Example 1 is 174 nm, and the surface roughness Ra is smaller than that of the etched surface using Comparative Example 1 of 449 nm. It can be seen that the silicon substrate is smoothed. Moreover, when the etching process surface (refer FIGS. 2-4) using Examples 1-3 is compared, it turns out that surface roughness Ra becomes small as the density | concentration of Au in etching liquid becomes high. On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 5, the etched surfaces using Example 3 and Example 4 in which the Au concentration in the etching solution is 2000 ppb or more have surface roughness Ra of 24 nm and 23 nm, respectively. There was no significant difference. In addition, an etched surface using Comparative Example 1 in which no Au was added (see FIG. 6) and an etched surface using Comparative Example 2 in which Au was added so that the Au concentration was 100 ppb (see FIG. 7). ) And no significant effect on smoothing.
つまり、アルカリ性溶液にAuの濃度が100ppbより高くなるようにAuを添加することで、エッチング加工面4aの平滑性は向上する。また、エッチング液中のAuの濃度が一定量以上になれば、エッチング加工面4aの平滑性はそれ以上ほとんど変化しないのは、平滑化に十分な量が添加されているということである。
That is, the smoothness of the etched
本発明のエッチング液は、100ppbより高濃度のAuを含有させることで、シリコン基板のエッチング加工面を極めて平滑化する。エッチング液中のAuの濃度が高くなるにつれて、エッチングされたシリコン基板の底表面の平滑性はあがり、エッチング液中のAuの濃度がある一定量以上となると、シリコン基板の底表面の平滑性の上昇はほとんどみられなくなる。好ましくは濃度500ppb以上、特に好ましくは濃度1000ppb以上のAuを含有させることで、平滑化に著しい効果がみられる。また、エッチング液中のAuの濃度が一定量以上、具体的には、濃度2000ppb以上のAuが含有されていれば、平滑化に十分な量である。 The etching solution of the present invention contains a higher concentration of Au than 100 ppb, thereby extremely smoothing the etched surface of the silicon substrate. As the Au concentration in the etching solution increases, the smoothness of the bottom surface of the etched silicon substrate increases. When the Au concentration in the etching solution exceeds a certain amount, the smoothness of the bottom surface of the silicon substrate increases. There is almost no rise. By containing Au having a concentration of preferably 500 ppb or more, particularly preferably 1000 ppb or more, a remarkable effect on smoothing can be seen. In addition, if the Au concentration in the etching solution is a certain amount or more, specifically, Au having a concentration of 2000 ppb or more is contained, the amount is sufficient for smoothing.
(試験例2)
本試験例では、下記に示す実施例5〜7並びに比較例3及び4のエッチング液を用いて、面方位(100)のシリコン(Si)単結晶基板、及び面方位(110)の二酸化シリコン(SiO2)基板、それぞれにおけるエッチングレートの測定を行った。この結果を図8に示す。
(Test Example 2)
In this test example, using the etching solutions of Examples 5 to 7 and Comparative Examples 3 and 4 shown below, a silicon (Si) single crystal substrate with a plane orientation (100) and silicon dioxide with a plane orientation (110) ( The etching rate of each of the SiO 2 ) substrates was measured. The result is shown in FIG.
(実施例5)
濃度が28.5%のKOH水溶液に、Auの濃度が200ppbになるようにAuを添加したエッチング液を実施例5のエッチング液とした。
(Example 5)
An etching solution obtained by adding Au to an aqueous KOH solution having a concentration of 28.5% so that the Au concentration was 200 ppb was used as the etching solution of Example 5.
(実施例6)
Auの濃度が500ppbになるようにAuを添加した以外は、実施例5と同様のエッチング液を実施例6のエッチング液とした。
(Example 6)
The same etching solution as in Example 5 was used as the etching solution in Example 6 except that Au was added so that the Au concentration was 500 ppb.
(実施例7)
Auの濃度が1000ppbになるようにAuを添加した以外は、実施例5と同様のエッチング液を実施例7のエッチング液とした。
(Example 7)
The same etching solution as in Example 5 was used as the etching solution in Example 7 except that Au was added so that the Au concentration was 1000 ppb.
(比較例3)
Auを添加しなかった以外は、実施例5と同様のエッチング液を比較例3のエッチング液とした。
(Comparative Example 3)
The same etching solution as in Example 5 was used as the etching solution of Comparative Example 3 except that Au was not added.
(比較例4)
Auの濃度が100ppbになるようにAuを添加した以外は、実施例5と同様のエッチング液を比較例4のエッチング液とした。
(Comparative Example 4)
Etching solution similar to Example 5 was used as the etching solution of Comparative Example 4 except that Au was added so that the Au concentration was 100 ppb.
(結果のまとめ)
図8に示すように、比較例4のエッチング液では、シリコンのエッチングレートは1.9μm/min程度であったが、実施例5のエッチング液では、シリコンのエッチングレートは2.0μm/min程度まで向上した。また、実施例6及び実施例7のエッチング液は、シリコンのエッチングレートは2.0μm/min前後となり実施例5とほとんど変わらなかった。つまり、Auの濃度が200ppb以上になると、シリコンのエッチングレートは高い状態で安定化する。このため、エッチング時間は短縮され、エッチング精度も向上する。
(Summary of results)
As shown in FIG. 8, in the etching solution of Comparative Example 4, the silicon etching rate was about 1.9 μm / min, but in the etching solution of Example 5, the silicon etching rate was about 2.0 μm / min. Improved. In addition, the etching solutions of Example 6 and Example 7 had a silicon etching rate of around 2.0 μm / min, which was almost the same as Example 5. That is, when the Au concentration is 200 ppb or more, the silicon etching rate is stabilized in a high state. Therefore, the etching time is shortened and the etching accuracy is improved.
なお、各実施例及び各比較例において、面方位(110)の二酸化シリコン(SiO2)基板のエッチングレートはいずれも37.5Å/min前後であり、変化がみられなかった。これに対し、面方位(100)のシリコン(Si)単結晶基板のエッチングレートは変化がみられた。つまり、エッチング液にAuを添加することで、シリコン(Si)のエッチングレートのみが選択的に向上する。 In each example and each comparative example, the etching rate of the silicon dioxide (SiO 2 ) substrate with the plane orientation (110) was about 37.5 Å / min, and no change was observed. On the other hand, the etching rate of the silicon (Si) single crystal substrate with the plane orientation (100) changed. That is, by adding Au to the etching solution, only the etching rate of silicon (Si) is selectively improved.
1 シリコン基板、2 酸化膜、3 マスクパターン、3a 開口部、4 凹部
1 silicon substrate, 2 oxide film, 3 mask pattern, 3a opening, 4 recess
Claims (10)
The etching method according to any one of claims 6 to 9, wherein the alkaline solution is a KOH aqueous solution.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005349798A JP2007088402A (en) | 2005-08-24 | 2005-12-02 | Etchant and etching method |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005242629 | 2005-08-24 | ||
JP2005349798A JP2007088402A (en) | 2005-08-24 | 2005-12-02 | Etchant and etching method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007088402A true JP2007088402A (en) | 2007-04-05 |
Family
ID=37975046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005349798A Pending JP2007088402A (en) | 2005-08-24 | 2005-12-02 | Etchant and etching method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007088402A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012014721A1 (en) * | 2010-07-26 | 2012-02-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | Laser processing method |
JP2014078618A (en) * | 2012-10-11 | 2014-05-01 | Sharp Corp | Photoelectric conversion element and photoelectric conversion element manufacturing method |
WO2023068066A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | 東京エレクトロン株式会社 | Substrate processing method and substrate processing system |
-
2005
- 2005-12-02 JP JP2005349798A patent/JP2007088402A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012014721A1 (en) * | 2010-07-26 | 2012-02-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | Laser processing method |
JP2012024823A (en) * | 2010-07-26 | 2012-02-09 | Hamamatsu Photonics Kk | Laser beam machining method |
CN103025472A (en) * | 2010-07-26 | 2013-04-03 | 浜松光子学株式会社 | Laser processing method |
US8541319B2 (en) | 2010-07-26 | 2013-09-24 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing method |
JP2014078618A (en) * | 2012-10-11 | 2014-05-01 | Sharp Corp | Photoelectric conversion element and photoelectric conversion element manufacturing method |
WO2023068066A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | 東京エレクトロン株式会社 | Substrate processing method and substrate processing system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101462691B (en) | Clearance forming method for etching sacrificial layer | |
JP2006351813A (en) | Anisotropic etchant composition used for silicon microfabrication and etching method | |
Ashok et al. | Silicon micromachining in 25 wt% TMAH without and with surfactant concentrations ranging from ppb to ppm | |
CN105448642A (en) | Method of forming semiconductor structure | |
JP2007088402A (en) | Etchant and etching method | |
JP2008224254A (en) | Sensor device and manufacturing method for sensor device | |
US5971527A (en) | Ink jet channel wafer for a thermal ink jet printhead | |
JP3525612B2 (en) | Method of processing silicon wafer and electronic device using the silicon wafer | |
JP2011176298A (en) | Liquid composition, method of manufacturing silicon substrate, and method of manufacturing substrate for liquid discharge head | |
US11661335B2 (en) | Method and system for scanning MEMS cantilevers | |
JP3970145B2 (en) | Silicon anisotropic etching solution and method of manufacturing semiconductor device using the same | |
JPH05155030A (en) | Processing of silicone wafer | |
CN109795977A (en) | Method for forming inclined plane in thin film | |
US6858541B2 (en) | Etch stop control for MEMS device formation | |
JP4853031B2 (en) | Manufacturing method of charged particle exposure mask | |
JPH04338643A (en) | Processing of silicon wafer | |
US20020028394A1 (en) | Method for manufacturing a membrane mask | |
JP2003060254A (en) | Method of manufacturing microdevice | |
JP2005175223A (en) | Etching method of silicon wafer | |
Mihalcea et al. | Ultra-fast anisotropic silicon etching with resulting mirror surfaces in ammonia solutions | |
JP2005183419A (en) | Processing method of silicon substrate | |
JP4552615B2 (en) | Method for manufacturing liquid jet head | |
US20240140786A1 (en) | Inattentive HF Concentration Vapors Phase Release of Micro-electro-mechanical Systems and Optical Systems | |
JP2002319684A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP3570865B2 (en) | Silicon material etching method |