JPH08109500A - Fine working of silicon - Google Patents

Fine working of silicon

Info

Publication number
JPH08109500A
JPH08109500A JP25913595A JP25913595A JPH08109500A JP H08109500 A JPH08109500 A JP H08109500A JP 25913595 A JP25913595 A JP 25913595A JP 25913595 A JP25913595 A JP 25913595A JP H08109500 A JPH08109500 A JP H08109500A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
region
acid
etchant
doped
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.)
Withdrawn
Application number
JP25913595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Charles Walter Pearce
ウォルター ピアース チャールズ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
AT&T Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AT&T Corp filed Critical AT&T Corp
Publication of JPH08109500A publication Critical patent/JPH08109500A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1626Manufacturing processes etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1631Manufacturing processes photolithography

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily produce a silicon fine structure by forming a pattern of an electropositive and electronegative-doped region in the surface of a silicon substrate and selectively removing an anode region with an oxidative acid etchant.
SOLUTION: A prescribed pattern consisting of a p-dope region 102 by B, etc., and an n-dope region 103 by P, etc., is formed on the surface of a silicon substrate 101 consisting of a single crystal or a multicrystal silicon. When this surface comes into contact with an electrolyte, electrons are supplied from the p-dope 102 to the n-dope 103, thereby turning the former relatively electropositive and the latter electronegative. The silicon substrate 100 thus obtd. is etched with the oxidative acid etchant. This etchant is preferably constituted of a hydrofluoric acid and an oxiding agent such as chromic acid, nitric acid and hydrogen peroxide. Thus, the electropositive p-dove region 102 is removed, thereby obtaining the fine structure consisting of the electronegative n-dope region 103, and if necessary, undercut is further applied, thereby forming a bridge part, a cantilever, etc.
COPYRIGHT: (C)1996,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【本発明の分野】本発明は微細加工法、より具体的に
は、選択エッチングによるシリコンの微細加工法に係
る。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a microfabrication method, and more particularly to a method for microfabrication silicon by selective etching.

【0002】[0002]

【関連技術の記述】微細加工とういのは、通常数ミクロ
ンオーダーの寸法の非常に小さい機械的構造を作製する
ことを、さす。微細加工された構造の用途には、たとえ
ば歪ゲージ及び液体流に対するごく小さなチャネルを有
するインクジェット印刷ヘッドが含まれる。典型的な場
合、シリコンが作製材料として、用いられる。
2. Description of Related Art Microfabrication refers to the production of very small mechanical structures, usually on the order of a few microns. Applications for microfabricated structures include, for example, strain gauges and inkjet printheads with tiny channels for liquid flow. Silicon is typically used as the fabrication material.

【0003】シリコンを微細加工する1つの方法は、水
酸化カリウム(KOH)又は同様の型のアルカリ溶液を
用いた湿式エッチ法である。しかし、この方法は結晶シ
リコンの{100}及び{111}面でのエッチ速度の
異方性により、制限されている。アルカリエッチングは
結晶面により、制限されている。
One method of micromachining silicon is the wet etch method using potassium hydroxide (KOH) or similar type alkaline solutions. However, this method is limited by the anisotropy of the etch rate on the {100} and {111} planes of crystalline silicon. Alkaline etching is limited by the crystal planes.

【0004】米国特許第4,995,954号は水溶性
フッ化水素酸電解液を含む電気化学セル中のシリコン
に、電圧を印加することによるシリコンの湿式エッチン
グの別の方法を、明らかにしている。明らかにされてい
るプロセスにより、シリコン中に多孔質領域が生成し、
それはその後アルカリ槽中で溶解する。
US Pat. No. 4,995,954 discloses another method of wet etching silicon by applying a voltage to the silicon in an electrochemical cell containing an aqueous hydrofluoric acid electrolyte. There is. The disclosed process creates a porous region in the silicon,
It then dissolves in the alkaline bath.

【0005】シリコンを微細加工する別の方法は、シリ
コン中に精密なプロフィルをエッチするために、プラズ
マを用いるドライエッチングである。
Another method of micromachining silicon is dry etching, which uses a plasma to etch a precise profile in the silicon.

【0006】[0006]

【本発明の要約】シリコンはパターン形成されたドーピ
ングを用いることにより、微細加工できることを、発見
した。具体的には、本発明の方法は、シリコンのn−ド
ープ及びp−ドープ領域間で、エッチングに対する抵抗
が、相対的に異なることに基く。従って、ここで述べる
シリコンの微細加工法は、シリコンの表面中に異ってド
ープされた領域のパターンを形成することを含み、前記
領域の少くとも1つは、陰性であるもう1つの前記領域
に対して陽性で、酸で酸化性のエッチング剤で、表面を
エッチングすることを含む。陽性領域は選択的にp−ド
ープにし、陰性領域は選択的にn−ドープにする。ドー
ピングは標準的なフォトリソグラフィ技術を用いて、行
われる。酸はクロム酸とフッ化水素酸の混合物が好まし
い。
SUMMARY OF THE INVENTION It has been discovered that silicon can be microfabricated by using patterned doping. Specifically, the method of the present invention is based on the relatively different resistance to etching between n-doped and p-doped regions of silicon. Accordingly, the methods of micromachining silicon described herein include forming a pattern of differentially doped regions in the surface of silicon, at least one of the regions being another negative region. And etching the surface with an acid-oxidizing etchant. The positive region is selectively p-doped and the negative region is selectively n-doped. Doping is done using standard photolithographic techniques. The acid is preferably a mixture of chromic acid and hydrofluoric acid.

【0007】[0007]

【好ましい実施例の詳細な記述】本発明の方法は、異な
る速度でエッチングされるシリコン上の領域を生成させ
るために、選択ドーピングを用いる。ドーピング領域を
適切にパターン形成することにより、簡単な化学エッチ
ングにより、シリコンは微細加工できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The method of the present invention uses selective doping to produce regions on silicon that are etched at different rates. With proper patterning of the doped regions, the silicon can be microfabricated by simple chemical etching.

【0008】図1を参照すると、シリコン基体100が
用意されており、それはp−ドープされた並んだ領域1
02と、n−ドープである整形された領域103を有す
る結晶シリコンの基板101を含む。シリコン基体は単
結晶シリコンのウエハ又はたとえば化学気相堆積により
堆積させた多結晶シリコンでよい。当業者にはよく知ら
れた標準的な技術(たとえば、フォトリソグラフィ及び
イオン注入)を用いることにより、パターン形成によっ
て、異なって高濃度ドープされた領域が、生成する。ド
ーピングレベルは、1018/ccを越える電子密度が得
られるようなものが、好ましい。n−領域用にはリン、
p−領域用にはホウ素といった標準的なドーパントを使
用してよい。具体的には、微細加工される構造の所望の
形は、n−ドーピングでパターン形成される。エッチン
グ除去される領域は、p−ドーピングされる。
Referring to FIG. 1, a silicon substrate 100 is provided, which is a p-doped side-by-side region 1.
02, and a substrate 101 of crystalline silicon having a shaped region 103 that is n-doped. The silicon substrate may be a wafer of single crystal silicon or polycrystalline silicon deposited, for example by chemical vapor deposition. By using standard techniques well known to those skilled in the art (eg, photolithography and ion implantation), patterning produces differentially heavily doped regions. The doping level is preferably such that an electron density exceeding 10 18 / cc can be obtained. phosphorus for the n-region,
Standard dopants such as boron may be used for the p-region. Specifically, the desired shape of the microfabricated structure is patterned with n-doping. The regions to be etched off are p-doped.

【0009】次に、ウエハは酸化エッチャント中に浸す
ことにより、選択的にエッチングされる。好ましい酸化
エッチャントは、クロム酸及びフッ化水素酸の水溶液で
ある。好ましい組成は、1.2Mクロム酸と49重量パ
ーセントフッ化水素酸の1:1混合物である。クロム酸
とフッ化水素酸の他の濃度も、効果的に使用できる。た
とえば、フッ化水素酸に対するクロム酸の比率は、約
0.5:1.5ないし約1.5:0.5の範囲にでき
る。クロム酸の濃度は、約0.5Mないし約1.5Mの
範囲としうる。フッ化水素酸濃度は、約30重量パーセ
ントないし約60重量パーセントの範囲にできる。更
に、硝酸及び過酸化水素のような他の酸化剤を、クロム
酸に置きかえることができる。エッチャント溶液の温度
及びエッチング継続時間は、所望のエッチング度が得ら
れるよう、調整できる。
The wafer is then selectively etched by immersion in an oxidizing etchant. The preferred oxidizing etchant is an aqueous solution of chromic acid and hydrofluoric acid. The preferred composition is a 1: 1 mixture of 1.2M chromic acid and 49 weight percent hydrofluoric acid. Other concentrations of chromic acid and hydrofluoric acid can be used effectively. For example, the ratio of chromic acid to hydrofluoric acid can range from about 0.5: 1.5 to about 1.5: 0.5. The concentration of chromic acid can range from about 0.5M to about 1.5M. The hydrofluoric acid concentration can range from about 30 weight percent to about 60 weight percent. In addition, other oxidants such as nitric acid and hydrogen peroxide can replace chromic acid. The temperature of the etchant solution and the etching duration can be adjusted so as to obtain a desired degree of etching.

【0010】酸化電解液の存在により、p−ドープ及び
n−ドープ領域間に、内部バイアスが誘発される。p−
ドープ領域はn−ドープ領域に、電子を供給する。従っ
て、p−ドープ領域は陽性にバイアスされ、一方n−ド
ープ領域は陰性にバイアスされる。外部電源から電圧を
印加することによる外部バイアスの必要はない。陽性の
p−ドープ領域は、選択的にエッチングされる。
The presence of the oxidizing electrolyte induces an internal bias between the p-doped and n-doped regions. p-
The doped region supplies electrons to the n-doped region. Therefore, the p-doped region is positively biased, while the n-doped region is negatively biased. There is no need for external bias by applying voltage from an external power supply. The positive p-doped regions are selectively etched.

【0011】本発明が実現される化学的又は電気的な機
構の何らかの特定の理論に限定されることは望まない
が、陰極反応は、以下のようであると、示唆される。 Cr2O7 - + 6e- + 14H → 2Cr+3 + 7H2O (1) 陽極反応は、以下のようである。 2H2O + Si → SiO2 + 2H2 (2) SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O (3)
While not wishing to be limited to any particular theory of the chemical or electrical mechanism by which the invention is realized, it is suggested that the cathodic reaction is as follows. Cr 2 O 7 - + 6e - + 14H → 2Cr +3 + 7H 2 O (1) anode reaction is as follows. 2H 2 O + Si → SiO 2 + 2H 2 (2) SiO 2 + 6HF → H 2 SiF 6 + 2H 2 O (3)

【0012】電子がp−ドープ領域から引き抜かれるに
つれ、シリコン原子の構造中に反応性の高い位置が生
じ、それによってシリコンと電解液間に反応が起ると、
信じられる。
As electrons are withdrawn from the p-doped region, highly reactive sites are created in the structure of the silicon atom, which causes a reaction between silicon and the electrolyte.
Believable.

【0013】図2はエッチング後得られる構造を示す。
p−ドープ領域103は支持台としての基板101上に
残る。n−ドープ領域はエッチング除去されている。
FIG. 2 shows the structure obtained after etching.
The p-doped region 103 remains on the substrate 101 as a support. The n-doped region has been etched away.

【0014】ある程度の結晶面選択性は存在するが、本
発明の方法は、シリコン中に比較的複雑で不規則な形状
を微細加工するために、使用できる。また、制御された
エッチングのような従来のアンダーカット技術も、ここ
で述べた方法とともに、使用できる。たとえば、図3は
ブリッジ部203によって接続された2つの微細加工領
域202及び204を有する基板201を含むシリコン
ウエハ200を示す。図4に示された別の構造では、シ
リコンウエハ300は突き出した微細加工領域302と
そこから横に延びる片持ち梁303を有する基板301
を含む。そのような微細加工された構造は、シリコン基
板から完全に分離するために、従来の技術により、更に
アンダーカットできる。
Although there is some degree of crystal plane selectivity, the method of the present invention can be used to micromachine relatively complex and irregular shapes in silicon. Also, conventional undercutting techniques such as controlled etching can be used with the methods described herein. For example, FIG. 3 shows a silicon wafer 200 including a substrate 201 having two microfabricated regions 202 and 204 connected by a bridge portion 203. In another structure shown in FIG. 4, a silicon wafer 300 has a substrate 301 having a protruding microfabricated region 302 and a cantilever beam 303 extending laterally therefrom.
including. Such microfabricated structures can be further undercut by conventional techniques to completely separate them from the silicon substrate.

【0015】本発明について、好ましい実施例をあげて
述べてきたが、特許請求の範囲により規定される本発明
の精神又は視野を離れることなく、変形及び修正ができ
ることが、当業者には容易に明らかであろう。
While the present invention has been described by way of preferred embodiments, those skilled in the art will readily appreciate that variations and modifications may be made without departing from the spirit or scope of the invention as defined by the claims. Would be obvious.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】シリコン中のパターン形成されたドーピング領
域を示す概略側面図である。
FIG. 1 is a schematic side view showing a patterned doped region in silicon.

【図2】エッチングにより微細加工されたシリコンを示
す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing silicon finely processed by etching.

【図3】微細加工により形成されたブリッジ構造を示す
側面図である。
FIG. 3 is a side view showing a bridge structure formed by microfabrication.

【図4】微細加工により形成された片持ち梁構造を示す
側面図である。
FIG. 4 is a side view showing a cantilever structure formed by microfabrication.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 シリコン基体 101 基板 102、103 領域 200 シリコンウエハ 201 基板 202 微細加工領域 203 ブリッジ部 204 微細加工領域 300 シリコンウエハ 301 基板 302 微細加工領域 303 片持ち梁 100 Silicon Substrate 101 Substrate 102, 103 Region 200 Silicon Wafer 201 Substrate 202 Microfabrication Region 203 Bridge Part 204 Microfabrication Region 300 Silicon Wafer 301 Substrate 302 Microfabrication Region 303 Cantilever Beam

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 a) シリコン基板を準備する工程; b) 前記シリコン基板の表面中に、あらかじめ決めら
れた形状の異なってドープされた領域のパターンを形成
し、前記表面を電解液に接触させて置いた時、前記整形
された領域の少くとも1つは相対的に陽性で、前記整形
された領域の別の少くとも1つは相対的に陰性である工
程;及び c) 酸化酸性エッチャントで前記表面をエッチング
し、エッチャントにより、陽極領域を選択的に除去する
工程を含むシリコン微細構造の作製方法。
1. A step of preparing a silicon substrate; b) forming a pattern of differently-doped regions of a predetermined shape in the surface of the silicon substrate, and contacting the surface with an electrolytic solution. At least one of the shaped regions is relatively positive and another at least one of the shaped regions is relatively negative when placed on a substrate; and c) with an oxidative acid etchant. A method for producing a silicon fine structure, comprising the steps of etching the surface and selectively removing the anode region with an etchant.
【請求項2】 前記相対的に陽性の整形された領域は、
p−ドープである請求項1記載の方法。
2. The relatively positive shaped area is
The method of claim 1 which is p-doped.
【請求項3】 前記相対的に陰性の領域は、n−ドープ
である請求項2記載の方法。
3. The method of claim 2, wherein the relatively negative region is n-doped.
【請求項4】 前記酸化酸性エッチャントは、フッ化水
素酸及び酸化剤の水溶液から成る請求項1記載の方法。
4. The method of claim 1, wherein the oxidizing acid etchant comprises an aqueous solution of hydrofluoric acid and an oxidizing agent.
【請求項5】 前記酸化剤はクロム酸である請求項4記
載の方法。
5. The method of claim 4, wherein the oxidizing agent is chromic acid.
【請求項6】 前記酸化酸性エッチャントは、1.2M
クロム酸と49重量パーセント・フッ化水素酸の本質的
に1:1の混合液から成る請求項1記載の方法。
6. The oxidizing acid etchant is 1.2M.
The method of claim 1 comprising an essentially 1: 1 mixture of chromic acid and 49 weight percent hydrofluoric acid.
【請求項7】 前記酸化剤は硝酸である請求項4記載の
方法。
7. The method of claim 4, wherein the oxidant is nitric acid.
【請求項8】 前記酸化剤は過酸化水素である請求項4
記載の方法。
8. The oxidant is hydrogen peroxide.
The described method.
【請求項9】 前記シリコンは単結晶である請求項1記
載の方法。
9. The method of claim 1, wherein the silicon is single crystal.
【請求項10】 前記シリコンは多結晶である請求項1
記載の方法。
10. The silicon is polycrystalline.
The described method.
JP25913595A 1994-10-07 1995-10-06 Fine working of silicon Withdrawn JPH08109500A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US32061394A 1994-10-07 1994-10-07
US08/320613 1994-10-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08109500A true JPH08109500A (en) 1996-04-30

Family

ID=23247181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25913595A Withdrawn JPH08109500A (en) 1994-10-07 1995-10-06 Fine working of silicon

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPH08109500A (en)
DE (1) DE19530944A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003515459A (en) * 1999-10-22 2003-05-07 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニバーシティ オブ イリノイ Silicon nanoparticles and method for producing the same
JP2007517406A (en) * 2003-12-30 2007-06-28 インテル コーポレイション Method for changing etching selectivity of film

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6309975B1 (en) 1997-03-14 2001-10-30 Micron Technology, Inc. Methods of making implanted structures
DE10057656C1 (en) * 2000-11-21 2002-04-04 Rossendorf Forschzent Production of an integrated stylus used in scanning electron microscopes comprises radiating a silicon substrate with ions, removing the areas radiated with the ions, and radiating the substrate with ions of different energy and/or dosage
EP2556015B1 (en) * 2010-04-09 2016-08-10 Frank Niklaus Free form printing of silicon micro- and nanostructures
DE102011050136A1 (en) * 2010-09-03 2012-03-08 Schott Solar Ag Process for the wet-chemical etching of a silicon layer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003515459A (en) * 1999-10-22 2003-05-07 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニバーシティ オブ イリノイ Silicon nanoparticles and method for producing the same
JP2007517406A (en) * 2003-12-30 2007-06-28 インテル コーポレイション Method for changing etching selectivity of film

Also Published As

Publication number Publication date
DE19530944A1 (en) 1996-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5270639B2 (en) Single crystal substrate
KR101072760B1 (en) Wet etch suitable for creating square cuts in si and resulting structures
US8193095B2 (en) Method for forming silicon trench
US5139624A (en) Method for making porous semiconductor membranes
JPH08112723A (en) Method for automatically aligned etching of substrate using electropolishing process
JP2002514689A (en) Perforated silicon diagram produced by electrochemical etching method
Kleimann et al. Formation of three-dimensional microstructures by electrochemical etching of silicon
US6232139B1 (en) Method of making suspended thin-film semiconductor piezoelectric devices
Steiner et al. Using porous silicon as a sacrificial layer
Ottow et al. Development of three-dimensional microstructure processing using macroporous n-type silicon
JPH08109500A (en) Fine working of silicon
EP1493711B1 (en) Process for the obtainment of a semiconductor device comprising a suspended micro-system and corresponding device
Van Den Meerakker et al. Anodic silicon etching; the formation of uniform arrays of macropores or nanowires
US6358861B1 (en) Manufacturing method of silicon device
JPH06326077A (en) Formation method for hole structure in silicon substrate
US7199029B2 (en) Selective deposition of ZnO nanostructures on a silicon substrate using a nickel catalyst and either patterned polysilicon or silicon surface modification
KR0175009B1 (en) Etching solution and etching method of semiconductor device using same
Guozheng et al. Influence of etching current density on the morphology of macroporous silicon arrays by photo-electrochemical etching
KR20220008007A (en) Metal-Assisted Chemical Etching Process for Silicon Substrate
US20030104752A1 (en) Method of forming a small gap and its application to the fabrication of a lateral fed
Cao et al. Origin of mosaic structure obtained during the production of porous silicon with electrochemical etching
EP3540762B1 (en) Method for the fabrication of a porous semiconductor with controlled pores distribution
TW415107B (en) Method of etching non-doped polysilicon
EP1241703B1 (en) Method for masking silicon during anisotropic wet etching
JP3109703B2 (en) Membrane structure, method of manufacturing the same, and microdevice using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20030107