JPH04280984A - 単結晶円板形支持体の凹部の異方性エッチング法 - Google Patents

単結晶円板形支持体の凹部の異方性エッチング法

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JPH04280984A
JPH04280984A JP3271608A JP27160891A JPH04280984A JP H04280984 A JPH04280984 A JP H04280984A JP 3271608 A JP3271608 A JP 3271608A JP 27160891 A JP27160891 A JP 27160891A JP H04280984 A JPH04280984 A JP H04280984A
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etching
opening
support
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recess
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    • G03F1/00Originals 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
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特許請求の範囲の請求
項1の概念による、単結晶円板形支持体の異方性エッチ
ング法から出発する。
【0002】
【従来の技術】Journal of Electro
chemical Society、1978年8月号
に開示されたバッソウズ(E. Bassous)及び
バラン(E.F. Baran)の”The Fabr
ication of High Precision
 Nozzles by the Anisotrop
ic Etching of (100) Silic
on”には、格子状に配置された、矩形出口孔をもつイ
ンキジェットプリンタ用ノズルの製法が記載されている
。該ノズルは、(100)−結晶配列を有する単結晶シ
リコンウェーハに貫通孔の異方性エッチングを行なうこ
とによって得られた。このために、その縁部が(100
)−ウェーハ表面に存在する相互に垂直である2つの[
110]−方向と平行に方向づけられている、エッチン
グマスクの正方形の開口部から出発して、ウェーハに片
側でエッチングが行なわれる。この場合には、側面の境
界壁が(111)−結晶配列を有するピラミッド状エッ
チング凹部が形成される。この結晶面は(100)−ウ
ェーハ表面に対して約54.74°傾斜している。マス
キング層の正方形の開口部は、ウェーハの厚さ及び(1
00)−結晶面に対する(111)−結晶面の上記傾斜
角に相応して、シリコンウェーハの異方性エッチングの
十分に長い作用の場合に完全にエッチングによって孔を
開け、かつウェーハの下面に正方形の出口孔が形成され
るように寸法決定される。
【0003】
【発明の構成】これに対して本発明による、特許請求の
範囲の請求項1の特徴部を有する方法は、格子状に配置
された孔の充填密度が、支持体材料の異方性の使用及び
マスキング層の意図的なアンダーカットによって高めら
れることが可能であるという利点を有している。その上
この方法は有利には、膜を得る場合に使用することがで
きる。1個のみの貫通孔又は1個のみの膜のパターン化
にも本発明による方法は有利であり、それというのも、
この場合に単結晶支持体の使用面、即ち、例えば電子回
路構成要素が施与される表面が比較的僅かに失われるか
らである。
【0004】特許請求の範囲の請求項2から5までのい
ずれか1項に記載された方法によって、特許請求の範囲
の請求項1に記載された方法の有利な補完が可能である
。開口部を通してのエッチングの際に各開口部によって
凹部が支持体に生じ、かつ凹部がエッチング工程の終了
までにマスキング層のアンダーカットの際に相互に達し
あうことがない程度に開口部をマスキング層に配置する
ことが有利であると判明している。このことによって簡
単に、エッチングの際に生じる支持体の凹部の形状を決
定することができる。特に有利には本発明による方法は
、(100)−結晶配列を有する単結晶シリコンウェー
ハに使用することができる。殊に膜のパターン化の場合
には本発明による方法を、少なくとも2つの層を有し、
この層の間にドーピング転移、例えばpn−転移又はp
p+−転移が存在する単結晶シリコンウェーハに使用す
ることが有利である。ドーピング転移を深いエッチング
に対するエッチング停止境界として使用することは特に
有利であり、それというのも、このことによって垂直方
向のエッチング深さと横方向のエッチング深さとを無関
係にすることが達成されるからである。エッチング作用
の継続時間によって決定される膜の大きさ(横方向のエ
ッチング深さ)とは反対に、生じる膜の厚さはシリコン
ウェーハの層の厚さないしは、ドーピング転移の存在す
る深さに依存している。(100)−シリコンの、矩形
出口孔をもつ孔板又は矩形膜をもつアレーの充填密度を
高めるために、マスキング層に六角形の開口部を設ける
ことは有利であり、この場合、それぞれ開口部の平行す
る2辺の縁が、(100)−ウェーハ表面に存在する[
100]−方向と平行に配向されており、かつ各開口部
の残りの4辺の縁が、2つの相互に垂直である、(10
0)−ウェーハ表面に存在する[110]−方向と平行
に配向されている。
【0005】本発明による実施例は図に示されており、
かつ後の記載により詳説される。図1は本発明による、
(100)−シリコンウェーハに対するエッチング概略
図を示し、図2は、図1に相応するエッチング概略図に
よってエッチングされている(100)−シリコンウェ
ーハの断面図を示し、かつ比較のために図3は公知技術
水準による、(100)−シリコンウェーハに対する別
のエッチング概略図を示す。
【0006】本発明による方法で簡単に支持体に凹部又
は貫通孔を生じさせることができる。格子状に配置され
た、同じ幾何的な寸法を有する構造要素、例えば貫通孔
又は膜の製造に、本発明は使用することができる。この
場合には、充填密度を高めること又は、他に、例えば電
子回路構成要素の施与に使用することができる支持体の
面の減少をできるだけ僅かにすることは、しばしば重要
である。支持体として単結晶円板形支持体が使用される
。この支持体のパターン化は異方性エッチングによって
行なわれる。本発明による方法は、(100)−結晶配
列を有するシリコンウェーハのパターン化に特に適当で
ある。該ウェーハは例えば、ドーピングされていなくて
もよいし、均一にドーピングされていてもよい。しかし
ながら、一定の構造要素、例えば膜を生じさせるために
は、異なってドーピングされた2層を有し、その結果、
層間にドーピング転移、例えばpn−転移又はpp+−
転移が存在するシリコンウェーハを使用することは有利
である。このドーピング転移は深いエッチングに対する
エッチング停止境界として使用され、その結果、この場
合にはエッチング凹部の深さないしは得るべき膜の厚さ
はエッチング作用の継続時間に依存していない。本発明
の対象は、エッチングマスクのパターン化の際に支持体
の結晶学的異方性を考慮すること及びマスキング層の意
図的なアンダーカットを予め考慮することである。
【0007】
【実施例】例えば本明細書には(100)−シリコンウ
ェーハからの孔板を得る方法が記載されており、かつ公
知技術水準による方法と比較されている。この場合につ
いては図1及び図3に2つの異なるエッチング概略図が
示されている。本発明による方法の場合には本質的に、
支持体の結晶配列に対するマスキング層の開口部の配向
が重要であるため、矢印で図1及び図3の左上の角にシ
リコンウェーハの結晶配列が示されている。出口孔30
の同じ出口孔形状及び個数で2つの概略図の所要面積を
比較できるようにするために、それぞれ概略図は12個
の正方形の出口孔30で示されている。(100)−シ
リコンの貫通孔の異方性エッチングについては公知技術
水準に相応して図3によるエッチングマスクから始める
。20でエッチングマスク開口部が示されている。 (100)−シリコンウェーハ表面と、エッチング境界
である固定の(111)−結晶面との間の結晶学的角度
約54.74°という理由からエッチングマスク開口部
は、凹部の所望の深さに応じて十分に大きく選択されな
ければならないか又は、貫通孔をエッチングすべき場合
にはシリコンウェーハの厚さに応じて十分に大きく選択
されなければならない。図3では正方形のエッチングマ
スク開口部が選択されており、この開口部の縁部は(1
00)−ウェーハ面に存在する、2つの相互に垂直であ
る[110]−方向と平行に配向されている。正方形の
エッチングマスク開口部は、シリコンウェーハの厚さに
応じて出口孔30より大きく選択されなければならない
。エッチングマスク開口部20を通してのエッチングの
際にピラミッド状凹部が形成され、その底面はエッチン
グ全工程の間、常に正方形である。エッチングマスク開
口部20の配向が、(111)−結晶面が直ちにエッチ
ング凹部の側面の境界壁として形成される程度に選択さ
れているため、マスキング層の意図的なアンダーカット
は生じない。
【0008】貫通孔の充填密度を高めることを所望する
場合には、エッチングマスクの相応する形状及び配向に
おいてはデザイン・プレース(Design Plat
z)におけるエッチングマスクの意図的なアンダーカッ
トによって節約が行なうことができるという事実を有利
に使用することができる。全ての[100]−方向にお
けるエッチング速度が同じ大きさであるため、[100
]−方向に沿ったエッチングマスクの配向の場合にはマ
スキング層のアンダーカットはエッチング深さとまさし
く同じ大きさとなる。図1にはこのようなエッチング概
略図が示されている。エッチングマスク開口部20は六
角形であり、かつ実際には、図3に示された正方形のエ
ッチングマスク開口部の対角線に沿っている、該正方形
の一部分である。即ち、六角形のエッチングマスク開口
部20の平行する2辺の縁が、(100)−ウェーハ表
面に存在する[100]−方向と平行に方向づけられて
いる。エッチングマスク開口部20の残りの4辺の縁は
図3の場合と同様に、2つの相互に垂直である、(10
0)−ウェーハ表面に存在する[110]−方向と平行
に配向されている。40でマスクアンダーカットが示さ
れている。即ち、示されたエッチングマスク開口部の配
向及び寸法の場合には異方性エッチングによって六角形
の凹部が生じ、この凹部はエッチング境界である(11
1)−面によって、それぞれ1対の面で直角をなす4側
面のみに限定される。凹部の残りの2側壁はエッチング
作用の継続時間によって限定される。このようにして、
図3に示されたエッチング概略図に対して約11%のス
ペースの節約を達成することができる。
【0009】図2には、図1に相応するエッチング概略
図によって異方性エッチングされている(100)−シ
リコンウェーハ50の断面図が示されている。断面図は
軸線Iに沿ったものである。この例の場合のシリコンウ
ェーハ50は同じ厚さをどの箇所でも有しているのでは
なく;該ウェーハは、限定された厚さをもつ第2の層5
2が施与されている第1の層51から形成される。2つ
の層51、52は異なるドーピングを示し、その結果、
該層間にはドーピング転移、例えばpn−もしくはpp
+−転移が存在する。このドーピング転移は本明細書に
示される実施例において、深いエッチングに対するエッ
チング停止境界として使用され、このことによって横方
向のエッチング深さが垂直方向のエッチング深さに依存
しなくなる。このことによって、シリコンウェーハ50
が不均一な厚さを有しているにもかかわらず、限定され
た厚さ及び同じ直径を有する膜56が生じた。膜の厚さ
は、ドーピング転移をエッチング停止境界として使用す
る場合にはエッチング作用の継続時間から十分に独立し
ており、かつ第2の層52の厚さに相応する。これとは
反対に、膜aの大きさないしは直径は決定的にエッチン
グ作用の継続時間に依存する。本発明による方法の場合
には横方向のエッチング深さが垂直方向のエッチング深
さとは別のものであるため、不均一な厚さを有するシリ
コンウェーハにも同じ厚さ及び同じ直径を有する多数の
構造を生じさせることができる。
【0010】エッチングマスクが意図的にアンダーカッ
トされる異方性エッチングのためのエッチングマスクの
配向及び寸法決定ないしはパターン化の際に構造要素を
生じさせるための、単結晶支持体の異方性の使用は、(
100)−結晶配列を有する単結晶シリコンウェーハの
場合の使用のみに制限されるのではなく、異方性をエッ
チング工程の際に使用することができる単結晶支持体の
場合の使用も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による、(100)−シリコンウェーハ
に対するエッチング概略図である。
【図2】図1のエッチング概略図によってエッチングさ
れている(100)−シリコンウェーハの断面図である
【図3】公知技術水準による、(100)−シリコンウ
ェーハに対する別のエッチング概略図である。
【符号の説明】
20  開口部、  30  出口孔、  50  シ
リコンウェーハ、  51,52層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  マスキング層を支持体の第1の表面上
    に施与し、少なくとも1個の開口部をマスキング層に設
    けることによってマスキング層をパターン化し、かつ異
    方性エッチングがマスキング層の少なくとも1個の開口
    部を通して支持体上に作用する、構造要素、例えば膜又
    は貫通孔を生じさせるための単結晶円板形支持体の凹部
    の異方性エッチングを行なう方法において、少なくとも
    1個の開口部(20)の寸法並びに、支持体の結晶配列
    及び支持体材料の異方性に対する該開口部の配向を、凹
    部又は出口孔(30)の底面の所望の大きさ及び形状が
    マスキング層の意図的なアンダーカットによって達成さ
    れる程度に選択することを特徴とする、単結晶円板形支
    持体の凹部の異方性エッチング法。
  2. 【請求項2】  数個の開口部(20)を格子状に配置
    し、これらの開口部(20)を通してのエッチングの際
    に各開口部(20)によって凹部が支持体に生じ、かつ
    凹部がマスキング層のアンダーカットの際に相互に達し
    あうことがない、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】  単結晶円板形支持体が(100)−結
    晶配列を有するシリコンウェーハである、請求項1又は
    2記載の方法。
  4. 【請求項4】  支持体として使用される単結晶シリコ
    ンウェーハ(50)は少なくとも2つの層(51、52
    )を有し、この場合、層の間にはドーピング転移、特に
    pn−転移又はpp+−転移が存在し、かつ少なくとも
    1つのドーピング転移がエッチング停止境界として深い
    エッチングに対して使用される、請求項3記載の方法。
  5. 【請求項5】  矩形の底面もしくは出口孔(30)を
    もつ凹部を生じさせるために六角形の開口部(20)を
    マスキング層に設け、この場合、それぞれ開口部(20
    )の平行する2辺の縁が、(100)−ウェーハ表面に
    存在する[100]−方向と平行に配向されており、か
    つ各開口部(20)の残りの4辺の縁が、2つの相互に
    垂直である、(100)−ウェーハ表面に存在する[1
    10]−方向と平行に配向されている、請求項3又は4
    記載の方法。
JP3271608A 1990-10-25 1991-10-21 単結晶円板形支持体の凹部の異方性エッチング法 Pending JPH04280984A (ja)

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DE4033920.3 1990-10-25
DE4033920 1990-10-25
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