PL197618B1 - Sposób anizotropowego mokrego trawienia krzemu - Google Patents

Abstract

Sposób anizotropowego mokrego trawienia krzemu polegający na tym, że struktury krzemowe trawi się w wodnych roztworach zasad organicznych i nieorganicznych w temperaturze do 80°C, znamienny tym, że struktury krzemowe trawi się w zamkniętym naczyniu reakcyjnym w beztlenowej atmosferze gazowej i przy podwyższonym ciśnieniu. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że struktury krzemowe trawi się w atmosferze wodoru.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób anizotropowego mokrego trawienia krzemu, przeznaczony do mokrego trawienia przestrzennych struktur krzemowych, zwłaszcza krzemowych struktur mikromechanicznych, czy też mikrokonstrukcji mikromechanicznych, znajdujący zastosowanie w produkcji elementów mikromechanicznych, w szczególności mikroczujników ciśnienia, mikroczujników przepływu cieczy i gazów oraz miniaturowych czujników przyspieszenia. Podczas wytwarzania mikroukładów krzemowych bardzo ważne są parametry anizotropowego mokrego trawienia krzemu, takie jak anizotropia procesu, szczególnie szybkość trawienia płaszczyzn podstawowych, tzn. (100), (110) i (111), selektywność roztworu trawiącego względem masek tlenkowych i azotkowych wykonanych na podłożach krzemowych, jakość powierzchni trawionych, temperatura procesu oraz bezpieczeństwo procesu, higiena pracy i oddziaływanie na środowisko.

Znane są sposoby anizotropowego mokrego trawienia krzemu z wielu artykułów, na przykład K. Petersen: Silicon as an mechanical material. Proc. IEEE, Electon. Dev. 1982 vol. 70 nr 5 s. 420457; J. B. Agnell, S.C. Terry, P.W. Barth: Silicon micromechanical devices. Sci. Am. 1983 vol. 44 s. 44-54; K. D. Wise, S. K. Clark: Diaphragm formation and pressure sensitivity in batch-fabricated silicon pressure sensor. Int. Electron. Dev. Meeting (IEDM), Techn. Dig. IEEE 1978, str. 96-99, czy też J. C. Greenwood: Silicon in mechanical sensors. J. Phys. 21, 1988, str. 1114-1128. Sposoby te polegają na tym, że prowadzi się je w wodnych roztworach zasad organicznych i nieorganicznych pod ciśnieniem atmosferycznym. Roztwór trawiący jest ogrzewany do temperatury, najczęściej +80°C ze stabilizacją temperatury w zakresie ±0,5°C. Proces trwa, zazwyczaj od kilku do kilkunastu godzin, przykładowo warstwę krzemu o grubości 380 (im trawi się około 380 minut. Bardzo często naczynie reakcyjne przykrywa się pokrywą, która jest wyposażona w chłodnicę wodną o dużej wydajności.

Przedmiotem wynalazku jest sposób anizotropowego mokrego trawienia krzemu polegający na tym, że struktury krzemowe trawi się w wodnych roztworach zasad organicznych i nieorganicznych w temperaturze do 80°C.

Istota sposobu polega na tym, że struktury krzemowe trawi się w zamkniętym naczyniu reakcyjnym w beztlenowej atmosferze gazowej i przy podwyższonym ciśnieniu. Korzystnie struktury krzemowe trawi się w atmosferze wodoru.

Zaletą nowego sposobu anizotropowego mokrego trawienia krzemu jest przede wszystkim kilkakrotne skrócenie czasu trawienia w porównaniu do czasu trawienia prowadzonego w znanych sposobach, jednocześnie z bardzo dobrze zachowaną anizotropią trawienia. Powierzchnia krzemu trawiona nowym sposobem charakteryzuje się dużą gładkością, zwiększone ciśnienie nie wpływa na szybkość trawienia powszechnie stosowanych warstw maskujących wykonanych, np.: tlenku krzemu i azotku krzemu.

Nieoczekiwanie okazało się, że w przypadku, gdy struktury krzemowe trawi się w atmosferze wodoru, podczas gdy w wyniku reakcji wydziela się wodór, również znacznie zwiększa się szybkość procesu trawienia.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładach realizacji sposobu anizotropowego mokrego trawienia krzemu.

P r z y k ł a d 1

Sposób mokrego anizotropowego trawienia krzemu polega na tym, że na powierzchnię krzemu o orientacji krystalograficznej (100) nanosi się warstwę maskującą z dwutlenku krzemu i trawi się anizotropowo strukturę w 10 molowym roztworze KOH w temperaturze 80°C w atmosferze wodoru pod ciśnieniem 3,44 MPa. Szybkość trawienia krzemu wynosi 4,8 μ m/min a otrzymana powierzchnia charakteryzuje się dużą gładkością przy zachowanej bardzo dobrej anizotropii trawienia.

P r z y k ł a d 2

Sposób mokrego anizotropowego trawienia krzemu przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że trawi się struktury z krzemu o orientacji krystalograficznej (110), na którym wykonuje się maskę z azotku krzemu, w 10 molowym roztworze NaOH w temperaturze 80°C w atmosferze wodoru pod ciśnieniem 3,44 MPa. Szybkość trawienia krzemu wynosi 7,1 μ m/min. Otrzymana powierzchnia charakteryzuje się dużą gładkością przy zachowanej anizotropii.

P r z y k ł a d 3

Sposób mokrego anizotropowego trawienia krzemu przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że trawi się struktury z krzemu w atmosferze azotu pod ciśnieniem 4,5 MPa. Szybkość trawienia krzemu wynosi 5,2 μ m/min.

PL 197 618 B1

P r z y k ł a d 4

Sposób mokrego anizotropowego trawienia krzemu przebiega jak w przykładzie drugim z tą różnicą, że trawi się struktury z krzemu w atmosferze argonu pod ciśnieniem 3,0 MPa. Szybkość trawienia krzemu wynosi 3,2 μ m/min.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób anizotropowego mokrego trawienia krzemu polegający na tym, że struktury krzemowe trawi się w wodnych roztworach zasad organicznych i nieorganicznych w temperaturze do 80°C, znamienny tym, że struktury krzemowe trawi się w zamkniętym naczyniu reakcyjnym w beztlenowej atmosferze gazowej i przy podwyższonym ciśnieniu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że struktury krzemowe trawi się w atmosferze wodoru.