WO2004015362A2 - Verfahren zur herstellung einer eine schmale schneide oder spitze aufweisenden struktur und mit einer solchen struktur versehener biegebalken - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer eine schmale schneide oder spitze aufweisenden struktur und mit einer solchen struktur versehener biegebalken Download PDF

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etching
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Egbert ÖSTERSCHULZE
Rainer Kassing
Georgi Georgiev
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Universität Kassel
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    • B81B1/006—Microdevices formed as a single homogeneous piece, i.e. wherein the mechanical function is obtained by the use of the device, e.g. cutters
    • B81B1/008—Microtips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0118—Cantilevers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a structure having a sharp cutting edge or tip, a substrate, in particular a semiconductor substrate, on a surface with at least one tapered depression having a tip section and side walls and at least in the area of the depression with a subsequently applied layer is provided and wherein the structure is obtained by molding the substrate in the region of the recess.
  • the invention also relates to a bending beam provided with such a structure.
  • depressions in the form of trenches or inverse pyramids are formed in the underlying surface of the substrate by means of an anisotropic wet etching step carried out, for example, with potassium hydroxide solution (KOH). If a (001) crystal surface of the substrate is assumed here, then depressions with (111) -oriented side walls generally result.
  • the depressions and optionally other areas of the substrate surface are then coated with a suitable material such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) or diamond and used as negative molds for an impression process.
  • a suitable material such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) or diamond and used as negative molds for an impression process.
  • the desired structure which has a sharp cutting edge or tip, arises in a last process step in that the substrate and the masking layer are removed at least in the region of the depression.
  • the cross section of the recess produced by etching can be reduced by subsequent deposition of a further layer, for example also consisting of SiO 2 (US Pat. No. 5,994,160 A), in order to obtain even sharper cutting edges or tips.
  • a further layer for example also consisting of SiO 2 (US Pat. No. 5,994,160 A)
  • the structures obtained can also be formed by combining the process steps described with further process steps at one end of bending beams (cantilevers) which are clamped at their other ends in a holding block and are particularly suitable for use in scanning probe microscopy or the like.
  • Processes of this type mostly start from silicon substrates (001) -oriented surfaces.
  • the result of this is that the side walls of the depressions (111) are surfaces with opening angles of approximately 70.5 ° and the cutting edges or tips obtained have a comparatively small aspect ratio.
  • the cutting edges or tips obtained cannot therefore penetrate sufficiently deeply into their discontinuities, for example when they are used to scan surfaces, which requires a relatively small resolution or even prevents the surfaces from being imaged.
  • US Pat. No. 6,056,887 A to first produce a positive shape of the cutting edge or tip by providing an substrate with an etching mask at a selected point on its surface and then using KOH or a plasma in several steps.
  • Etching process is etched to form a sharp cutting edge or tip by the resulting undercutting.
  • the positive shape obtained in this way is then used by a large number of further process steps to produce a negative shape of the structure, in order to finally use the resulting depression for molding the final structure, for example made of diamond.
  • such methods are technically complex and therefore too expensive for practical use.
  • the tip section is then at least partially exposed by an etching process which is carried out from the back of the substrate and is intended to remove the substrate material, and can then be carried out in a further process step by means of an etching process which specifically attacks the layer material and utilizes the inhomogeneities with a fine opening having a nanometer range Diameters or widths are provided, which means that the structure obtained can be used for numerous other purposes in addition to cantilevers.
  • an etching process which specifically attacks the layer material and utilizes the inhomogeneities with a fine opening having a nanometer range Diameters or widths are provided, which means that the structure obtained can be used for numerous other purposes in addition to cantilevers.
  • problems arise with regard to good reproducibility of the cutting edge or tip geometry, since the tip sections are not always exposed at the same time because of the known thickness variations of conventional substrates in the range of approximately 1 to 10 ⁇ m.
  • the invention is based on the technical problem of creating a method of the type described at the outset which leads to fine cutting edges or tips with a comparatively large aspect ratio and which can be carried out with comparatively little technical outlay.
  • a bending beam of the type specified at the outset which is produced by this method, is proposed.
  • the bending beam according to the invention with a narrow cutting edge or tip at one end for a micromechanical sensor is characterized in that the cutting edge or tip is produced by the method according to the invention.
  • the invention has the advantage that the depression usually provided for molding the structure is provided with a small width extension with the aid of at least one simple, easily controllable etching step that can be carried out from the same surface of the substrate, which elongation during the molding process leads to a corresponding extension , extremely narrow extension on the usual cutting edge or tip structure and thus leads to a considerable increase in the aspect ratio.
  • Fig. La to lg schematically different process steps when using a first exemplary embodiment of the method according to the invention using plan views on a substrate (Fig. la, Fig. ld) and cross sections through the substrate or a finished structure (Fig. lb, Fig. lc, Fig. le to Fig. Lg);
  • FIG. 2 shows a schematic section through a device for carrying out an etching step when using the method according to FIG. 1;
  • 3a to 3c each show an image of substrate or structural cross sections produced with a scanning electron microscope in different stages of the method according to FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a schematic section through a device for carrying out an etching step when using the method according to FIG. 4;
  • 6a to 6c each show an image of a substrate or a finished structure produced with a scanning electron microscope in section or at an angle in different stages of the method FIG. 4;
  • FIGS. 1a to 1g A first exemplary embodiment of the method according to the invention is shown schematically in FIGS. 1a to 1g.
  • a substrate 1 is structured in a first method step (FIGS. 1 a and 1 b).
  • the substrate 1 is here in the form of a thin, essentially plane-parallel, single-crystalline silicon wafer which has an upper side 2 oriented as a (001) crystal surface and an underside 3.
  • the structuring produced on the top 2 in the first method step contains at least one tapered depression 6 having a tip section 4 (apex) and two side walls 5.
  • the depression 6 is produced in that the top 2 is initially known in a manner known per se Masking is provided, which has a rectangular opening, and then anisotropically etched through this masking opening, for example with an aqueous potassium hydroxide solution (KOH). During this etching process, the side walls 5 are given a (111) orientation, and a recess 6 is formed in the form of a straight, V-shaped trench with an opening angle between the side walls 5 of approximately 70.5 °. According to FIGS. 1a and 1b, the depression 6 extends over the entire, but preferably only over part of the width of the substrate 1.
  • the masking layer not shown, consists, for example, of a previously applied silicon dioxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN x -) shift.
  • a CVD process Chemical Vapor Deposition
  • nitrous oxide (N 2 O) and silane (SiH 4 ) is coated with SiO 2 .
  • the SiO 2 layer 7 can be provided with characteristic inhomogeneities in the region of the convex or concave edges of the trench structure (for example DE 199 26 601 AI) by using oxidation temperatures between approximately 800 ° C. and 900 ° C.
  • the shape of the recess 6 according to FIGS. 1a and 1b is essentially retained in the coating process described, so that corresponding V-shaped side walls 8 and a tip section 9 are formed on the top of the layer 7.
  • the masking layer used in the previous method step can be removed before the SiO 2 layer 7 is applied, but can also be left to stand.
  • the substrate 1 is now treated from its top 2 using a suitable plasma etching process in order to provide the layer 7 in the region of the tip section 9 with a continuous opening 10 (FIGS. 1d and 1e).
  • the plasma etching process is carried out with the aid of a known, capacitively coupled parallel plate reactor, shown schematically in FIG. 2, which has a housing 11 with an upper electrode 12 and a lower electrode 14, on which the substrate 1 is placed becomes. Moreover there are a gas inlet 15, a gas outlet 16 and a high-frequency generator 17 connected to the lower electrode 14, which is operated here at 13.56 MHz with a power of approximately 160 W.
  • the gas inlet 15 are argon (Ar) with 5 sccm and trifluoromethane (CHF 3 ) with
  • the etching time is 7 min with a thickness of the SiO 2 layer 7 of 300 nm. This results in a slit-shaped opening 10 in the region of the tip section 9 of the layer 7 (FIG. 1c) (up to the tip section 4 of the substrate 1).
  • the material from which the structure provided with a sharp cutting edge is to be produced is applied to the substrate surface in the form of a layer 19 and with a preselected thickness, the material also penetrating into the opening 10 and fills them out completely.
  • the thickness of the layer can e.g. B. 100 nm to 100 ⁇ xn.
  • the substrate 1 and the layer 7 are then removed from the underside 3, thereby exposing a structure 21 provided with a sharp cutting edge 20, which essentially consists only of the material of the layer 19 or in which the cutting edge 20 protrudes at least partially from the substrate 1.
  • Diamond is used in a particularly preferred manner as the material for the layer 19.
  • two methods can be used for the homogeneous deposition of diamond on the substrate 1, namely the HFCVD method (Hot Filament Chemical Vapor Deposition) or the MWCVD method (Micro Wave Chemical Vapor Deposition).
  • the preferred HFCVD process is used in that seven tungsten filaments with a diameter of 0.3 mm each are stretched in parallel above the substrate 1 in a conventional CVD device and electrically heated to 2,200 ° C.
  • the substrate grows polycrystalline diamond layer 19.
  • the layer 19 can be doped with boron by adding trimethyl borate in the gas phase during deposition and thereby made conductive.
  • materials such as B. titanium nitride (Ni 3 N 4 ), cubic boron nitride (c-BN) or the like can be used.
  • a deposition method come all common methods such.
  • FIG. 3 shows scanning electron microscope images taken in various process stages of the described method.
  • 3a shows the V-trench structure on the silicon substrate and the approximately 300 nm thick SiO 2 layer 7 applied thereon in the region of the depression 6.
  • FIG. 3b shows the same substrate 1, but after opening the SiO 2 layer 7 to form the opening 10.
  • FIG. 3c shows the finished structure 21 which has arisen from the growth of the diamond layer 19 and that after removal of the substrate and the SiO 2 layer 7 exposed cutting edge 20 visible.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the method according to the invention which is currently felt to be the best and which significantly extends the process shown in FIG. 1 described cutting edge and thus allows a significant increase in the aspect ratio.
  • the following further method steps are carried out, starting from the substrate 1 shown in FIG.
  • the SiO 2 layer provided with it 7 is used as an etching mask in a subsequent deep-etching step, which serves the purpose of continuing and extending the opening 10 formed in the SiO 2 layer 7 through the substrate 1.
  • a groove-shaped gap or channel 23 in the substrate 1 which is open towards the opening 10 and which has essentially the same width as the opening 10 is obtained.
  • Deep etching is e.g. performed with an inductively coupled plasma etching device suitable for deep etching of silicon, which is shown schematically in FIG. 5. It contains a housing 24 with a vertically arranged quartz tube 25, which is closed at its upper end, but has a gas inlet 26. The quartz tube 25 is also wrapped by a water-cooled HF winding 27. The lower, open end of the quartz tube 25 is directed towards an electrode 28 on which the substrate 1 to be treated rests. The space enclosed by the quartz tube 25 and the space surrounding the substrate 1 are connected to a high-performance pump via a gas outlet 29. The electrode 24 is also assigned a cooling device, not shown in detail, in order to keep the substrate 1 at a temperature of e.g. To keep at 10 ° C.
  • argon with approximately 24 sccm, sulfur hexafluoride (SF 6 ) with approximately 18 sccm and oxygen (O 2 ) with approximately 30 sccm are fed in to carry out the etching steps.
  • a pressure of 10 mTorr is set in the housing 24 via the gas outlet 29.
  • the winding 27 is operated at a frequency of 13.56 MHz at 600 W, a direct bias of 127 V being set or being established by the plasma formed.
  • the substrate temperature is kept at 10 ° C. The etching times are approx. 2 minutes.
  • a largely anisotropic deep etching can also be obtained by using a deep etching method known per se, in which successive etching and polymerization steps are carried out alternately.
  • the etching steps are used for the section-by-section etching of zones of the substrate 1 lying below the opening 10 the lateral boundaries defined in the opening 10 of the structure formed in the substrate 1 are applied in order to largely avoid undercuts such as would occur in the case of isotropic etching.
  • This also results in the method step according to FIG. 4 a, a groove-shaped gap or channel 23 in the substrate 1 that is open towards the opening 10 and has essentially the same width as the opening 10.
  • argon with approximately 17.1 sccm, sulfur hexafluoride (SF 6 ) with approximately 35 sccm and oxygen (O 2 ) with approximately 5 sccm are supplied.
  • the winding 27 is operated at a frequency of 13.56 MHz at 550 W, with a DC bias of 96 V being established by the plasma formed.
  • the etching times are approx. 18 s.
  • the other parameters are the same as in the first example.
  • CHF 3 with 40 sccm and methane (CH 4 ) with 5 sccm are fed in using the same device according to FIG. 5. If the parameters are otherwise the same, a pressure of 60 mTorr is maintained in the housing 24, and the DC bias which arises during plasma development is approximately 24 V.
  • the polymerization steps are carried out with a duration of approximately 8 s each.
  • Deep etchings of this type are e.g. B. from German Patent DE 42 41 045 Cl known, which is hereby made to avoid further explanations by reference to them the subject of the present disclosure.
  • a channel 23 obtained with the described method is shown in FIG. 6a using a scanning electron microscope image.
  • the layer 7 is first removed from the substrate 1 and then, analogously to FIG. 1f, a diamond layer 30 corresponding to the layer 19 is deposited on the substrate surface 2, as a result of which the material used also penetrates into the channel 23 and completely fills.
  • the substrate 1 is removed from the rear side 3, whereby a structure 31 is exposed, which essentially consists only of the layer 30, but has a significantly higher cutting edge 32 compared to FIG. 1g, so that the height / width ratio of the cutting edge 32 is correspondingly larger than in FIG. 1f. It can also be provided here that the cutting edge 32 is only partially exposed in order to give the structure 31 increased mechanical stability.
  • the diamond structure 31 and the cutting edge 32 can also be seen in scanning electron microscope images according to FIGS. 6b and 6c in section or in one perspective.
  • the cutting edge 32 then has a width of approximately 200 nm over its entire length.
  • a further reduction in the cutting edge width can be obtained in that a very thin layer 33, if appropriate after removal of the SiO 2 layer 7, is first applied to the substrate surface or produced thereon according to FIG. 4d.
  • this layer 33 can in turn consist of thermally generated SiO 2 . Since thermal oxidation is associated with a volume increase of the oxidized silicon by a factor of 2.25, the application of the layer 33 makes it possible in a simple manner to produce a channel 34 (FIG. 4d) with a significantly smaller clearance compared to FIG. 4a Width.
  • FIGS. 4d In further process steps, which are analogous to those according to FIGS.
  • a diamond layer 35 filling the narrowed channel 34 is first applied to the free surface of the layer 33 (FIG. 4e), before finally the substrate 1 and the layer 33 be removed from the rear to obtain a structure 36 with an extremely thin cutting edge 37.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 7 differs from that according to FIGS. 1 to 6 only in the different shape of the opening and the structures produced therewith.
  • the substrate 1 is first provided with a tapered depression on its upper side and then coated with an SiO 2 layer 7 which has a corresponding depression 39 with a tip section 40 and is delimited by side walls 41 (FIG 7b).
  • the depression 39 has the shape of an inverse pyramid standing on the top with a square base, as can be seen from the top view in FIG. 7a. If the surface of the silicon substrate 1 is a (001) crystal surface, then all four side walls 41 are oriented after the first etching step (111) has been carried out. Instead of only two sides, the recess 39 is thus delimited on four sides.
  • An opening 42 (FIGS. 7c and 7d) is formed in the tip section 40 of the recess 39 in the same way as described above with reference to FIG. 1, which completely penetrates the layer 7 or its tip section 40. 7d, the cross section of this opening 42 is essentially square with an edge length of approximately 150 nm.
  • a structure 44 (FIG. 7f) is obtained which essentially consists only of layer 43.
  • this layer 44 does not have a cutting edge, but rather an extension reduced to a tip 45, the edge length of the tip 45, which is square in cross section, essentially corresponding to the width of the cutting edge 20 in FIG. 1g.
  • the method steps apparent from FIGS. 7g to 7j or 7k to 7m can be carried out analogously to FIGS. 4a to 4c or 4d to 4f.
  • the SiO 2 layer 7 having the opening 42 is used analogously to FIGS. Le and 4a as an etching mask for a subsequent deep-etching process, a shaft-like pit 46, which extends the opening 40, being included in the underlying substrate 1 according to FIG. 7g a cross section substantially corresponding to the cross section of the opening 40 is formed.
  • a structure 48 is created with a tip 49 which is elongated compared to FIG. 7f and corresponds to the shape of the pit 46.
  • the substrate surface in the second variant becomes analogous to FIGS. 4d to 4f also provide an intermediate layer 51 (FIG. 7k) before the application of a diamond layer 50 (FIG. 71) in order to reduce the inner cross section of the pit 46 produced according to FIG. 7f (FIG. 7g).
  • the result is a structure 52 with a very sharp tip 53 and a high aspect ratio.
  • the invention described on the basis of a silicon substrate covered with an SiO 2 layer can also be used in an analogous manner with other substrates, for example those made of germanium, indium phosphide or gallium arsenide and, with a corresponding modification, also with layers other than SiO 2 .
  • substrates for example those made of germanium, indium phosphide or gallium arsenide and, with a corresponding modification, also with layers other than SiO 2 .
  • the only difference is the dependency on the semiconductor material, at most in the different opening angles of the trenches or inverse pyramids and / or, for example, when using gallium arsenide, in that trenches delimited on two sides are analogous to FIG. 1b, but no inverse on four sides limited pyramid structures can be produced analogously to FIG. 2b.
  • a structured substrate which could also consist of a layer system containing several layers, is covered on at least one broad side and at least in the area of the structures with a layer which consists of a suitable, ie a usable etching rate - Angular distribution material or a material composition and is applied in a suitable thickness
  • the word "layer” also includes layer systems which are composed of several individual layers and / or material compositions.
  • a suitable plasma etching method in particular a reactive ion etching method, is used to produce the openings 10, 33, in which chemical and physical etching mechanisms men can be combined.
  • suitable etching gases and suitable plasma etching parameters pressure, temperature, coupled power, frequency of the generator, bias voltage, etc.
  • the respective proportion can be strengthened or weakened.
  • the achievable etching rate of the masking layer depends in particular on the orientation of the surface structures and can be adapted by varying the above-mentioned plasma etching parameters. It can thus be achieved by adapting the plasma etching process or by varying the surface structure that the etching rate for the masking layer on the side walls (eg 8 in FIG.
  • the apex area is selected to be tapered according to the invention, which also includes depressions in the form of a cone standing on the tip or the like, the openings obtained (for example 10 in FIG. 1) are extremely small and easily reproducible. It is also advantageous that the openings 10, 42 of a large structure (for example Fig. La, Fig. 7a) positively guided, that is, self-adjusting at the tapered bottom (line or point) of the respective structure, whereby the production of arcuate openings is also conceivable would.
  • openings 10, 42 are still produced in the presence of the substrate 1 and the layer 7 is therefore used with the openings 10, 42 already present to define smaller cavities 23, 46 in the substrate 1, 41 can.
  • the invention particularly advantageously relates to the integral configuration of the structure described in the front part of a cantilever clamped on one side, in particular a so-called cantilever (for example US 5 116 462 A, US 5 399 232 A).
  • An advantageous embodiment of the use consists in the fact that a single bending beam or a plurality of bending beams are used as sensor elements in a matrix arrangement, in particular in scanning probe microscopy.
  • An example of this is shown using a structure 55 in FIG. 4g.
  • This structure 55 differs from that according to FIG. 4f only in that a cutting edge 56 is formed at one end of a bending beam 57 which at the other end corresponds to the conventional cantilever construction in FIG a bracket or the like can be clamped.
  • the thickness of the bending beam 57 can be reduced to the desired extent by etching a structure similar to the structure according to FIG. 4e from the rear thereof in order to at least partially expose the cutting edge 56.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments described, which can be modified in many ways.
  • the method according to the invention can also be applied to depressions which have a V-shaped trench with a plateau-shaped bottom or are designed in the manner of an inverse truncated pyramid instead of depressions which end in an ideal tip, for example by the etching process carried out to produce the structures is stopped before the actual tip is reached.
  • the term "tapering" used above and in the claims is intended to include such plateaus. If larger openings than those described are desired, the openings obtained can be enlarged in a targeted manner either before or after the removal of the substrate by a further etching process.
  • the trench or pyramid-shaped or other, for. B. conical structures in the substrate 1 can also be produced by methods other than those described, e.g. with the help of chemical or electrochemical etching processes, ion beam etching processes or by mechanical indentation, and z. B. with NaOH, LiOH. Like. Or organic solutions instead of KOH. It would also be conceivable to produce approximately hemispherical depressions with the aid of isotropic etching processes, which, after molding with diamond or the like, lead to corresponding spherical tips which can be used to investigate the mechanical layer properties, such as, for. B. hardness, modulus of elasticity, friction or the like can be used. Spherical tips are advantageous here because the evaluation of the data obtained requires simple tip shapes.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer eine scharfe Spitze oder Schneide (20) aufweisenden Struktur (21) beschrieben. Ein Substrat (1), insbesondere ein Halbleitersubstrat, wird auf einer Oberfläche (2) mit wenigstens einer spitz zulaufenden, einen Spitzenabschnitt (4) und Seitenwände (5) aufweisenden Vertiefung (6) und zumindest im Bereich der Vertiefung (6) mit einer nachträglich aufgebrachten Schicht (7) versehen, und die Struktur (21) wird dann durch Abformung des Substrats (1) im Bereich der Vertiefung (6) erhalten. Erfindungsgemäss wird die Schicht (7) vor der Abformung im Bereich des Spitzenabschnitts (4) durch selektives Ätzen mit einer die Höhe der Vertiefung (6) vergrössernden Öffnung (10) versehen. Ausserdem wird ein nach diesem Verfahren hergestellter Biegebalken beschrieben.

Description

„ 4-
Verfahren zur Herstellung einer eine schmale Schneide oder Spitze aufweisenden Struktur und mit einer solchen Struktur versehener Biegebalken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer eine scharfe Schneide oder Spitze aufweisenden Struktur, wobei ein Substrat, insbesondere ein Halbleitersubstrat, auf einer Oberfläche mit wenigstens einer spitz zulaufenden, einen Spitzenabschnitt und Seitenwände aufweisenden Vertiefung und zumindest im Bereich der Vertiefung mit einer nachträglich aufgebrachten Schicht versehen wird und wobei die Struktur durch Abformung des Substrats im Bereich der Vertiefung erhalten wird. Außerdem betrifft die Erfindung einen mit einer solchen Struktur versehenen Biegebalken.
Zur Herstellung von mechanischen oder mechano/chemischen Gravurwerkzeugen, Skalpellen, Abtastsonden für die Rastersondenmikroskopie und anderen vergleichbaren Gegenständen werden Strukturen mit ultrafeinen Schneiden oder Spitzen benötigt, die an ihren freien Enden Breiten deutlich unter 1 μxn, vorzugsweise von 100 nm und weniger aufweisen. Dabei sollten die Schneiden bzw. Spitzen außerdem aus einem möglichst harten und gegebenenfalls leitfähigen Material wie z.B. poly kristallinem Diamant bestehen und ein vergleichsweise großes Verhältnis von Höhe zu Breite (nachfolgend kurz als "Aspektverhältnis" bezeichnet) aufweisen.
Die meisten bekannten Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung (z. B. US 5 116 462 A, US 5 221 415 A, US 5 399 232A) gehen zur Herstellung derartiger Strukturen von einem z.B. aus monokristallinem Silicium bestehenden Substrat aus, das in einem ersten Verfahrensschritt mit einer z.B. aus Siliciumdioxid (SiO2) bestehenden Schicht belegt wird. In einem zweiten Verfahrensschritt wird mittels photolithografischer Verfahren ein Loch bzw. Fenster in der SiO2-Schicht ausgebildet. Anschließend werden unter Anwendung der SiO2-Schicht als Ätzmaske durch einen z.B. mit Kalilauge (KOH) durchgeführten, anisotropen Naßätzschritt Vertiefungen in Form von Gräben oder inversen Pyramiden in der darunter liegenden Oberfläche des Substrats ausgebildet. Wird hierbei von einer (001) - Kristalloberfläche des Substrats ausgegangen, dann entstehen in der Regel Vertiefungen mit (111) - orientierten Seitenwänden. Die Vertiefungen und gegebenenfalls andere Bereiche der Substratoberfläche werden anschließend mit einem geeigneten Material wie z.B. Siliciumnitrid (Si3N4) oder Diamant beschichtet und als Negativformen für einen Abformvorgang benutzt. Die gewünschte, eine scharfe Schneide oder Spitze aufweisende Struktur entsteht in einem letzten Verfahrensschritt dadurch, daß das Substrat und die Maskierungsschicht zumindest im Bereich der Vertiefung entfernt werden.
Bekannt ist es dabei auch, daß der Querschnitt der durch Ätzen hergestellten Vertiefung durch nachträgliche Abscheidung einer weiteren, z.B. ebenfalls aus SiO2 bestehenden Schicht verkleinert werden kann (US 5 994 160 A), um dadurch noch schärfere Schneiden bzw. Spitzen zu erhalten. Die erhaltenen Strukturen können außerdem durch Kombination der beschriebenen Verfahrensschritte mit weiteren Verfahrensschritten an den einen Enden von Biegebalken (Cantilevern) ausgebildet werden, die an ihren anderen Enden in einem Halteblock eingespannt und insbesondere für die Anwendung in der Rastersondenmikroskopie od. dgl. geeignet sind.
Verfahren dieser Art gehen meistens von Siliciumsubstraten (001) - orientierten Oberflächen aus. Das hat zur Folge, daß die Seitenwände der Vertiefungen (111) - Flächen mit Öffnungswinkeln von ca. 70,5° sind und die erhaltenen Schneiden bzw. Spitzen ein vergleichsweise kleines Aspektverhältnis aufweisen. Die erhaltenen Schneiden bzw. Spitzen können daher z.B. bei ihrer Anwendung zur Abtastung von Oberflächen nicht ausreichend tief in deren Diskontinuitäten eintreten, was eine relativ kleine Auflösung bedingt bzw. eine Abbildung der Oberflächen sogar verhindert. Zur Vergrößerung des Aspektverhältnisses ist es bekannt (US 6 056 887 A), zunächst eine positiv Form der Schneide bzw. Spitze anzufertigen, indem ein Substrat an einer ausgewählten Stelle seiner Oberfläche mit einer Ätzmaske versehen und dann in mehreren Schritten mit KOH oder einem Plasma-Ätzverfahren geätzt wird, um durch die sich ergebende Unterätzung (undercutting) eine scharfe Schneide oder Spitze auszubilden. Die so erhaltene Positivform wird dann durch eine Vielzahl weiterer Verfahrensschritte zur Herstellung einer Negativform der Struktur benutzt, um schließlich die sich dadurch ergebende Vertiefung zur Abformung der endgültigen, z.B. aus Diamant bestehenden Struktur zu verwenden. Derartige Verfahren sind allerdings technisch aufwendig und daher für die praktische Anwendung zu teuer.
Weiterhin ist es bekannt (DE 199 26 601 AI), zur Herstellung einer Negativform die Oberseite eines Substrats in einem ersten Verfahrensschritt mit einer Vertiefung und daran anschließend mit einer Schicht aus einem geeigneten Material wie z.B. SiO2 zu versehen, wobei das Beschichtungsverfahren so gesteuert wird, daß in der Vertiefung ein scharfkantiger, jedoch Inhomogenitäten aufweisender Spitzenabschnitt entsteht. Der Spitzenabschnitt wird dann durch einen von der Rückseite des Substrats her erfolgenden, zur Entfernung des Substratmaterials bestimmten Ätzvorgang zumindest teilweise freigelegt und kann danach in einem weiteren Verfahrensschritt durch einen speziell das Schichtmaterial angreifenden Ätzvorgang und unter Ausnutzung der Inhomogenitäten mit einer feinen Öffnung mit im Nanometerbereich liegenden Durchmesser bzw. Breiten versehen werden, wodurch die erhaltene Struktur außer für Cantilever auch für zahlreiche andere Zwecke verwendet werden kann. Allerdings ergeben sich bei Anwendung dieses Verfahrens Probleme im Hinblick auf eine gute Reproduzierbarkeit der Schneiden- bzw. Spitzengeo- metrie, da die Spitzenabschnitte wegen der bekannten Dickenvariationen üblicher Substrate im Bereich von ca. 1 - 10 μm nicht immer gleichzeitig freigelegt werden.
Schließlich ist es bekannt (WO 01/25720 AI), Dimantspitzen nicht durch einen Abformvorgang, sondern durch chemische, nach Art einer Parallel-Projektion erfolgende Ab- Scheidung aus der Gasphase (CVD-Abscheidung) auf einem entsprechend strukturierten Substrat auszubilden. Dieses Verfahren ist allerdings technisch aufwendig und führt nicht zu ausreichend feinen Schneiden bzw. Spitzen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung zu schaffen, das zu feinen Schneiden bzw. Spitzen mit einem vergleichsweise großen Aspektverhältnis führt und mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand durchgeführt werden kann. Außerdem soll ein nach diesem Verfahren hergestellter Biegebalken der eingangs bezeichneten Gattung vorgeschlagen werden.
Die Lösung dieses technischen Problems erfolgt erfmdungsgemäß dadurch, daß die
Schicht vor der Abformung im Bereich des Spitzenabschnitts durch selektives Ätzen mit einer zur Abformung der Struktur bestimmten, die Höhe der Vertiefung vergrößernden Öffnung versehen wird. Der erfindungsgemäße Biegebalken mit einer schmalen Schneide oder Spitze an einem Ende für einen mikromechanischen Sensor zeichnet sich dadurch aus, daß die Schneide oder Spitze nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß die üblicherweise zur Abformung der Struktur vorgesehene Vertiefung mit Hilfe wenigstens eines einfachen, gut beherrschbaren und von derselben Oberfläche des Substrats her durchführbaren Ätzschritts mit einer eine geringe Breite aufweisenden Verlängerung versehen wird, die beim Abformvorgang zu einem entsprechenden, äußerst schmalen Fortsatz an der üblichen Schneiden- bzw. Spitzenstruktur und damit zu einer beträchtlichen Vergrößerung des Aspektverhältnisses führt.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. la bis lg schematisch verschiedene Verfahrensschritte bei der Anwendung eines ersten Ausfuhrungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Draufsichten auf ein Substrat (Fig. la, Fig. ld) und Querschnitten durch das Substrat bzw. eine fertige Struktur (Fig. lb, Fig. lc, Fig. le bis Fig. lg);
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Ätzschritts bei Anwendung des Verfahrens nach Fig. 1;
Fig. 3a bis 3c je eine mit einem Rasterelektronenmikroskop hergestellte Abbildung von Substrat- bzw. Strukturquerschnitten in verschiedenen Stufen des Verfahrens nach Fig. 1;
Fig. 4a bis 4g schematisch verschiedene Verfahrensschritte bei der Anwendung eines zweiten und dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Querschnitten durch ein Substrat bzw. eine fertige Struktur;
Fig. 5 einen schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Ätzschritts bei Anwendung des Verfahrens nach Fig. 4;
Fig. 6a bis 6c je eine mit einem Rasterelektronenmikroskop hergestellte Abbildung eines Substrats bzw. einer fertigen Struktur im Schnitt bzw. unter einem Winkel in verschiedenen Stufen des Verfahrens Fig. 4; und
Fig. 7a bis 7m den Fig. 1 und 4 entsprechende Darstellungen von Verfahrensschritten bei Anwendung von zwei weiteren Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist schematisch in Fig. la bis lg dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt (Fig. la und lb) wird ein Substrat 1 strukturiert. Das Substrat 1 liegt hier als dünne, im wesentlichen planparallele, einkristalline Siliciumscheibe vor, die eine als (001) - Kristallfläche orientierte Oberseite 2 und eine Unterseite 3 aufweist. Die auf der Oberseite 2 im ersten Verfahrensschritt hergestellte Strukturierung enthält wenigstens eine spitz zulaufende, einen Spitzenabschnitt 4 (Apex) und zwei Seitenwände 5 aufweisende Vertiefung 6. Die Vertiefung 6 wird dadurch hergestellt, daß die Oberseite 2 in an sich bekannter Weise zunächst mit einer Maskierung versehen wird, die eine rechteckige Öffnung aufweist, und dann durch diese Maskierungsöffnung hindurch beispielsweise mit einer wässrigen Kaliumhydroxid-Lösung (KOH) anisotrop geätzt wird. Bei diesem Ätzvorgang erhalten die Seitenwände 5 eine (111) - Orientierung, und es entsteht eine Vertiefung 6 in Form eines geraden, V-förmigen Grabens mit einem Öffnungswinkel zwischen den Seitenwänden 5 von ca. 70,5°. Gemäß Fig. la und lb erstreckt sich die Vertiefung 6 über die ganze, vorzugsweise jedoch nur über einen Teil der Breite des Substrats 1. Die nicht dargestellte Maskierungsschicht besteht z.B. aus einer zuvor aufgebrachten Siliciumdioxid- (SiO2-) oder Siliciumnitrid- (SiNx-) Schicht.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird das Substrat 1 auf seiner gesamten strukturierten Oberseite 2 mit einer z.B. ca. 300 nm dicken Schicht 7 aus Siliciumdioxid belegt (Fig. lc), indem das Substrat 1 bei Temperaturen von z.B. 800 °C bis 1200 °C mit Wasserdampf als Oxidationsmittel thermisch oxidiert oder durch ein CVD-Verfahren (= Chemical Vapor Deposition) z. B. unter Anwendung von Distickstoffoxid (N2O) und Silan (SiH4) mit SiO2 beschichtet wird. Die SiO2-Schicht 7 kann dabei durch Anwendung von Oxidationstemperaturen zwischen ca. 800 °C und 900 °C bei Bedarf mit charakteristischen Inhomogenitäten im Bereich der konvexen oder konkaven Kanten der Grabenstruktur versehen werden (z.B. DE 199 26 601 AI). Die Form der Vertiefung 6 gemäß Fig. la und lb bleibt beim beschriebenen Beschichtungsvorgang im wesentlichen erhalten, so daß auf der Oberseite der Schicht 7 entsprechende V-förmig angeordnete Seitenwände 8 und ein Spitzenabschnitt 9 entstehen. Die im vorhergehenden Verfahrensschritt verwendete Maskierungsschicht kann vor dem Aufbringen der SiO2-Schicht 7 entfernt, aber auch stehen gelassen werden.
Das Substrat 1 wird nun von seiner Oberseite 2 her mit einem geeigneten Plasma-Ätzverfahren behandelt, um die Schicht 7 im Bereich des Spitzenabschnitts 9 mit einer durchgehenden Öffnung 10 (Fig. ld und le) zu versehen. Der Plasma-Ätzprozess wird mit Hilfe eines schematisch in Fig. 2 dargestellten, an sich bekannten, kapazitiv gekoppelten Parallel-Platten-Reaktors durchgeführt, der ein Gehäuse 11 mit einer oberen Elektrode 12 und einer unteren Elektrode 14 aufweist, auf die das Substrat 1 aufgelegt wird. Außerdem sind ein Gaseinlaß 15, ein Gasauslaß 16 und ein mit der unteren Elektrode 14 verbundener Hochfrequenzgenerator 17 vorhanden, der hier bei 13,56 MHz mit einer Leistung von ca. 160 W betrieben wird.
Dem Gaseinlaß 15 werden Argon (Ar) mit 5 sccm und Trifluormethan (CHF3) mit
4,5 sccm zugeführt. Über den Gasauslaß wird im Gehäuse 11 ein Druck von ca. 75 mTorr aufrecht erhalten. Das sich beim Betrieb der Vorrichtung nach Fig. 2 einstellende Plasma 18 führt zu einer Gleichvorspannung des Substrats 1 von 250 V.
Im Ausführungsbeispiel beträgt die Ätzdauer 7 min bei einer Dicke der SiO2-Schicht 7 von 300 nm. Dadurch ergibt sich im Bereich des Spitzenabschnitts 9 der Schicht 7 (Fig. lc) eine bis zum Spitzenabschnitt 4 des Substrats 1 durchgehende, schlitzförmige Öffnung 10 (Fig. ld und le) mit einer über die ganze Länge der Vertiefung 6 im wesentlichen gleich bleibenden Breite b (Fig. ld) von ca. 90 nm. Das ist eine Folge davon, daß die genannten Ätzgase und Ätzparameter so aufeinander abgestimmt sind, daß innerhalb der SiO2-Schicht 7 gegenüber dem gewählten und für diesen Fall als geeignet erkannten Plasma-Ätzprozess eine ausgeprägte Ätzraten-Winkelverteilung erhalten und die SiO2-Schicht 7 im Bereich ihres Spitzenabschnitts 9 mit einer größeren Ätzrate als im Bereich ihrer Seitenwände 8 geätzt wird.
Im nächsten Verfahrensschritt (Fig. lf) wird das Material, aus dem die mit einer scharfen Schneide versehene Struktur hergestellt werden soll, in Form einer Schicht 19 und mit einer vorgewählten Dicke auf die Substratoberfläche aufgetragen, wobei das Material auch in die Öffnung 10 eindringt und diese vollständig ausfüllt. Die Dicke der Schicht kann z. B. 100 nm bis 100 μxn betragen. In einem letzten Verfahrenschritt (Fig. lg) werden dann das Substrat 1 und die Schicht 7 von der Unterseite 3 her entfernt, wodurch eine mit einer scharfen Schneide 20 versehene Struktur 21 freigelegt wird, die im wesentlichen nur aus dem Material der Schicht 19 besteht oder bei der die Schneide 20 wenigstens teilweise aus dem Substrat 1 herausragt.
Als Material für die Schicht 19 wird in besonders bevorzugter Weise Diamant verwendet. Für die homogene Deposition von Diamant auf dem Substrat 1 können insbesondere zwei Verfahren angewendet werden, nämlich das HFCVD- Verfahren (Hot Filament Chemical Vapor Deposition) oder das MWCVD- Verfahren (Micro Wave Chemical Vapor Deposition). Im Ausfuhrungsbeispiel wird das bevorzugte HFCVD- Verfahren angewendet, indem in einer üblichen CVD- Vorrichtung sieben Wolframfilamente mit einem Durchmesser von je 0,3 mm parallel über dem Substrat 1 aufgespannt und elektrisch auf 2.200 °C erhitzt werden. Werden der CVD-Vorrichtung in der Gasphase bei 25 mTorr und einem auf 850 °C erhitzten, nach Fig. le strukturierten Substrat 4,48 sccm Methan (CH4) und 550 sccm Wasserstoff (H2) zugeführt, dann wächst auf dem Substrat die polykristalline Diamantschicht 19 auf. Bei Bedarf kann die Schicht 19 durch Zugabe von Trimethylborat in die Gasphase während der Deposition mit Bor dotiert und dadurch leitfähig gemacht werden. Anstelle von Diamant können aber auch Materialien wie z. B. Titannitrid (Ni3 N4), kubisches Bornitrid (c-BN) od. dgl. verwendet werden. Als Abscheideverfahren kommen außerdem alle gängigen Verfahren wie z. B. CVD- Abscheidung, thermisches Verdampfen, galvanische Abscheidung oder Sedimentation in Betracht.
Fig. 3 zeigt in verschiedenen Verfahrensstufen des beschriebenen Verfahrens angefertigte Rasterelektronenmikroskop- Aufnahmen. Fig. 3a läßt die V-Grabenstruktur auf dem Siliciumsubstrat und die darauf aufgebrachte ca. 300 nm dicke SiO2-Schicht 7 im Bereich der Vertiefung 6 erkennen. Fig. 3b zeigt dasselbe Substrat 1, jedoch nach dem Öffnen der SiO2-Schicht 7 unter Bildung der Öffnung 10. In Fig. 3c sind die fertige, aus dem Aufwachsen der Diamantschicht 19 entstandene Struktur 21 und die nach der Entfernung des Substrats und der SiO2-Schicht 7 frei liegende Schneide 20 sichtbar.
Fig. 4 zeigt ein derzeit als am besten empfundenes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahren, das eine wesentliche Verlängerung der anhand der Fig . 1 beschriebenen Schneide und damit eine erhebliche Vergrößerung des Aspektverhältnisses ermöglicht. Hierzu werden, ausgehend von dem aus Fig. le ersichtlichen Substrat 1, die folgenden weiteren Verfahrensschritte durchgeführt:
Im Anschluß an die Herstellung der Öffnung 10 wird die mit ihr versehende SiO2-Schicht 7 als Ätzmaske bei einem nachfolgenden Tiefätzschritt angewendet, der dem Zweck dient, die in der SiO2-Schicht 7 ausgebildeten Öffnung 10 durch das Substrat 1 hindurch fortzusetzen und zu verlängern. Dadurch wird in diesem Verfahrensschritt (Fig. 4a) ein zur Öffnung 10 hin offener, nutenförmiger Spalt bzw. Kanal 23 im Substrat 1 erhalten, der im wesentlichen dieselbe Breite wie die Öffnung 10 hat.
Das Tiefätzen wird z.B. mit einer induktiv gekoppelten, zum Tiefätzen von Silicium geeigneten Plasma-Ätzvorrichtung durchgeführt, die schematisch in Fig. 5 dargestellt ist. Sie enthält ein Gehäuse 24 mit einem vertikal angeordneten Quarzrohr 25, das an seinem oberen Ende verschlossen ist, jedoch einen Gaseinlaß 26 aufweist. Das Quarzrohr 25 ist außerdem von einer mit Wasser gekühlten HF-Wicklung 27 umwickelt. Das untere, offene Ende des Quarzrohrs 25 ist auf eine Elektrode 28 gerichtet, auf der das zu behandelnde Substrat 1 aufliegt. Der vom Quarzrohr 25 umschlossene und der das Substrat 1 umgebende Raum sind über einen Gasauslaß 29 an eine Hochleistungspumpe angeschlossen. Der Elektrode 24 ist außerdem eine nicht näher dargestellte Kühleimichtung zugeordnet, um das Substrat 1 beim Betrieb der Vorrichtung auf einer Temperatur von z.B. 10 °C zu halten.
Zur Durchführung der Ätzschritte werden gemäß einem ersten Ausfuhrungsbeispiel Argon mit ca. 24 sccm, Schwefelhexafluorid (SF6) mit ca. 18 sccm und Sauerstoff (O2) mit ca. 30 sccm zugeführt. Dabei wird im Gehäuse 24 über den Gasauslaß 29 ein Druck von 10 mTorr eingestellt. Die Wicklung 27 wird mit einer Frequenz von 13,56 MHz bei 600 W betrieben, wobei eine Gleichvorspannung von 127 V eingestellt wird bzw. sich durch das gebildete Plasma einstellt. Die Substrat- Temperatur wird auf 10 °C gehalten. Die Ätzdauern betragen ca. 2 min.
Alternativ kann eine weitgehend anisotrope Tiefätzung auch durch Anwendung eines an sich bekannten Tiefätzverfahrens erhalten werden, bei dem abwechselnd aufeinander folgende Ätz- und Polymerisationsschritte durchgeführt werden. Die Ätzschritte dienen zur abschnittsweisen Ätzung von unterhalb der Öffnung 10 liegenden Zonen des Substrats 1. Dagegen wird während der Polymerisationsschritte ein Polymer auf die durch die Öffnung 10 definierten lateralen Begrenzungen der sich im Substrat 1 bildenden Struktur aufgebracht, um dadurch Unterätzungen, wie sie bei isotroper Ätzung entstehen würden, weitgehend zu vermeiden. Auch dadurch wird im Verfahrensschritt nach Fig. 4a ein zur Öffnung 10 hin offener, nutenförmiger Spalt bzw. Kanal 23 im Substrat 1 erhalten, der im wesentlichen dieselbe Breite wie die Öffnung 10 hat.
Zur Durchführung der Ätzschritte werden bei Anwendung dieses Verfahrens gemäß einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel Argon mit ca. 17,1 sccm, Schwefelhexafluorid (SF6) mit ca. 35 sccm und Sauerstoff (O2) mit ca. 5 sccm zugeführt. Die Wicklung 27 wird mit einer Frequenz von 13,56 MHz bei 550 W betrieben, wobei sich durch das gebildete Plasma eine Gleichvorspannung von 96 V einstellt. Die Ätzdauern betragen ca. 18 s. Die übrigen Parameter sind wie im zuerst genannten Beispiel.
Zur Durchführung der Polymerisationsschritte werden bei Anwendung derselben Vor- richtung nach Fig. 5 CHF3 mit 40 sccm und Methan (CH4) mit 5 sccm zugeführt. Bei sonst gleichen Parametern wird ein Druck im Gehäuse 24 von 60 mTorr aufrecht erhalten, und die sich bei der Plasmaentwicklung einstellende Gleichvorspannung beträgt ca. 24 V. Die Polymerisationsschritte werden mit einer Dauer von ca. je 8 s durchgeführt.
Tiefätzungen dieser Art sind z. B. aus der deutschen Patentschrift DE 42 41 045 Cl bekannt, die zur Vermeidung weiterer Erläuterungen hiermit durch Referenz auf sie zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.
Ein mit dem beschriebenen Verfahren erhaltener Kanal 23 ist in Fig. 6a anhand einer Rasterelektronenmikroskop-Abbildung dargestellt.
Im nächsten Verfahrensschritt (Fig. 4b) wird zunächst die Schicht 7 vom Substrat 1 entfernt und dann analog zu Fig. lf eine der Schicht 19 entsprechende Diamantschicht 30 auf der Substratoberfläche 2 abgeschieden, wodurch das verwendete Material auch in den Kanal 23 eindringt und diesen vollständig ausfüllt. Abschließend wird analog zu Fig. lg das Substrat 1 von der Rückseite 3 her entfernt, wodurch eine Struktur 31 freigelegt wird, die im wesentlichen nur aus der Schicht 30 besteht, jedoch im Vergleich zu Fig. lg eine wesentlich höhere Schneide 32 aufweist, so daß auch das Verhältnis Höhe/Breite der Schneide 32 entsprechend größer als in Fig. lf ist. Auch hier kann vorgesehen sein, die Schneide 32 nur teilweise freizulegen, um der Struktur 31 eine erhöhte mechanische Stabilität zu verleihen.
Die Diamant-Struktur 31 und die Schneide 32 sind auch in Rasterelektronenmikroskop- Abbildungen gemäß Fig. 6b und 6c im Schnitt bzw. in einer Perspektive erkennbar. Die Schneide 32 hat danach auf ihrer ganzen Länge eine Breite von ca. 200 nm.
Eine noch weitergehende Reduzierung der Schneidenbreite kann dadurch erhalten werden, daß eine sehr dünne Schicht 33, gegebenenfalls nach Entfernung der SiO2-Schicht 7, zunächst gemäß Fig. 4d auf die Substratoberfläche aufgebracht oder auf dieser erzeugt wird. Diese Schicht 33 kann im Falle eines Siliciumsubstrats 1 wiederum aus thermisch erzeugtem SiO2 bestehen. Da eine thermische Oxidation mit einem Volumenzuwachs des oxidierten Siliciums um einen Faktor von 2,25 verbunden ist, ermöglicht das Aufbringen der Schicht 33 auf einfache Weise die Herstellung eines Kanals 34 (Fig. 4d) mit einer im Vergleich zu Fig. 4a deutlich geringeren lichten Breite. In weiteren Verfahrensschritten, die analog zu denen nach Fig. 4b und 4c sind, wird dann zunächst eine den verengten Kanal 34 ausfüllende Diamantschicht 35 auf die freie Oberfläche der Schicht 33 aufgebracht (Fig. 4e), bevor abschließend das Substrat 1 und die Schicht 33 von der Rückseite her entfernt werden, um eine Struktur 36 mit einer extrem dünnen Schneide 37 zu erhalten.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 bis 6 nur durch die unterschiedliche Form der Öffnung und der damit hergestellten Strukturen. Analog zu Fig. 1 wird das Substrat 1 an seiner Oberseite zunächst mit einer spitz zulaufenden Vertiefung versehen und dann mit einer SiO2-Schicht 7 belegt, die eine entsprechende Vertiefung 39 mit einem Spitzenabschnitt 40 aufweist und von Seiten- wänden 41 begrenzt ist (Fig. 7b). Abweichend von Fig. 1 besitzt die Vertiefung 39 die Form einer inversen, auf der Spitze stehenden Pyramide mit quadratischer Grundfläche, wie in Fig. 7a aus der Draufsicht erkennbar ist. Handelt es sich bei der Oberfläche des Siliciumsubstrats 1 um eine (001) - Kristallfläche, dann sind alle vier Seitenwände 41 nach Durchführung des ersten Ätzschritts (111) orientiert. Anstatt an nur zwei Seiten ist die Vertiefung 39 somit an vier Seiten begrenzt.
Im Spitzenabschnitt 40 der Vertiefung 39 wird in derselben Weise, wie oben anhand der Fig. 1 beschrieben ist, eine Öffnung 42 (Fig. 7c und 7d) ausgebildet, die die Schicht 7 bzw. deren Spitzenabschnitt 40 vollständig durchsetzt. In der Draufsicht nach Fig. 7d ist der Querschnitt dieser Öffnung 42 im wesentlichen quadratisch bei einer Kantenlänge von ca. 150 nm. Durch Abscheidung einer Diamant-Schicht 43 und anschließende Entfernung des Substrats 1 und der SiO2-Schicht 7 wird analog zu Fig. lf und lg eine Struktur 44 (Fig. 7f) erhalten, die im wesentlichen nur aus der Schicht 43 besteht. Im Unterschied zu Fig. lg hat diese Schicht 44 allerdings keine Schneide, sondern einen zu einer Spitze 45 reduzierten Fortsatz, wobei die Kantenlänge der im Querschnitt quadratischen Spitze 45 im wesentlichen der Breite der Schneide 20 in Fig. lg entspricht.
In zwei Varianten des anhand der Fig. 7a bis 7f beschriebenen Verfahrens können analog zu Fig. 4a bis 4c bzw. 4d bis 4f die aus Fig. 7g bis 7j bzw. 7k bis 7m ersichtlichen Verfahrensschritte durchgeführt werden. Bei der ersten Variante wird die die Öffnung 42 aufweisende SiO2-Schicht 7 analog zu Fig. le und 4a als Ätzmaske für einen nachfolgenden Tiefätzprozess verwendet, wobei im darunter liegenden Substrat 1 gemäß Fig. 7g eine schachtartige, die Öffnung 40 verlängernde Grube 46 mit einem dem Querschnitt der Öffnung 40 im wesentlichen entsprechenden Querschnitt entsteht. Nach dem Entfernen der SiO2-Schicht 7, Aufbringen einer Diamantschicht 47 und Entfernung des Substrats 1 entsteht eine Struktur 48 mit einer gegenüber Fig. 7f verlängerten, der Form der Grube 46 entsprechenden Spitze 49. Dagegen wird die Substratoberfläche bei der zweiten Variante analog zu Fig. 4d bis 4f vor dem Aufbringen einer Diamant-Schicht 50 (Fig. 71) noch mit einer Zwischenschicht 51 (Fig. 7k) versehen, um den Innenquerschnitt der nach Fig. 7f hergestellten Grube 46 (Fig. 7g) zu reduzieren. Das Ergebnis ist eine Struktur 52 mit einer sehr scharfen Spitze 53 und einem hohen Aspektverhältnis. Die Ausbildung der anhand der Fig. 1 bis 7 beschriebenen, für das erfindungsgemäße Verfahren notwendigen Graben- bzw. Pyramidenstruktur in Siliciumsubstanzen mit (001) - Kristallflächen ist dem Fachmann allgemein bekannt. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird in diesem Zusammenhang z.B. auf die Druckschriften DE 41 261 51 AI, DE 42 024 47 AI, US 5 116 462 A und US 5 399 232 A verwiesen, die hiermit durch Referenz auf sie zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht werden. Alternativ ist es aber auch möglich, die Gräben bzw. Gruben auf andere Weise herzustellen, wie z.B. aus US 5 994 160 A bekannt ist, die hiermit durch Referenz auf sie ebenfalls zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.
Die anhand eines mit einer SiO2-Schicht bedeckten Siliciumsubstrats beschriebene Erfindung kann in analoger Weise auch mit anderen Substraten, z.B. solchen aus Germanium, Indiumphosphid oder Galliumarsenid und in entsprechender Abwandlung auch mit anderen als SiO2-Schichten angewendet werden. Ein Unterschied besteht dabei in Ab- hängigkeit vom Halbleitermaterial allenfalls in den unterschiedlichen Öffnungswinkeln der Gräben bzw. inversen Pyramiden und/oder wie z.B. bei Anwendung von Galliumarsenid darin, daß nur zweiseitig begrenzte Gräben analog zu Fig. lb, aber keine inversen, auf vier Seiten begrenzten Pyramidenstrukturen analog zu Fig. 2b herstellbar sind.
Weiterhin ist klar, daß u.U. auch andere Strukturierungen möglich und andere als die beschriebenen Plasma-Ätzverfahren zur Herstellung der Öffnungen 10, 42 usw. anwendbar sind. Für die Zwecke der Erfindung bedeutsam ist einerseits, daß ein strukturiertes Substrat, das auch aus einem mehrere Schichten enthaltenden Schichtensystem bestehen könnte, auf wenigstens einer Breitseite und zumindest im Bereich der Strukturen mit einer Schicht belegt wird, die aus einem geeigneten, d.h. eine nutzbare Ätzraten- Winkelverteilung aufweisenden Material bzw. einer Materialzusammensetzung besteht und in einer geeigneten Dicke aufgebracht wird, wobei das Wort "Schicht" auch Schichtsysteme einschließt, die aus mehreren Einzelschichten und/oder Materialzusammensetzungen zusammengesetzt sind. Andererseits geht die Erfindung davon aus, daß zur Herstellung der Öffnungen 10, 33 ein geeignetes Plasma-Ätzverfahren, insbesondere ein reaktives Ionenätzverfahren angewendet wird, bei dem chemische und physikalische Ätzmechanis- men kombiniert werden. Durch Vorgabe geeigneter Ätzgase und geeigneter Plasmaätzparameter (Druck, Temperatur, eingekoppelte Leistung, Frequenz des Generators, Vorspannung etc.) kann der jeweilige Anteil verstärkt oder geschwächt werden. Dies hat zur Folge, daß die erzielbare Ätzrate der Maskierungsschicht insbesondere von der Orientie- rung der Oberlächenstrukturen abhängig wird und durch die Variation der oben genannten Plasma-Ätzparameter angepaßt werden kann. Es kann also durch Adaption des Plasma- Ätzprozesses oder durch Variation der Oberflächenstruktur erreicht werden, daß die Ätzrate für die Maskierungsschicht auf den Seitenwänden (z.B. 8 in Fig. 1) deutlich kleiner als diejenige am Apex (z.B. 9 in Fig. 1) ausfallt, da dessen Orientierung und somit die zugehörige Ätzrate verschieden ist. Da außerdem der Apexbereich erfindungsgemäß spitz zulaufend gewählt wird, was auch Vertiefungen in der Form eines auf der Spitze stehenden Kegels od. dgl. einschließt, sind die erhaltenen Öffnungen (z.B. 10 in Fig. 1) extrem klein und gut reproduzierbar. Vorteilhaft ist auch, daß die Öffnungen 10, 42 aus einer großen Struktur (z.B. Fig. la, Fig. 7a) zwangsgeführt, d.h. selbstjustierend am spitz zulaufenden Boden (Linie oder Punkt) der jeweiligen Struktur entstehen, wobei auch die Herstellung von bogenförmigen Öffnungen denkbar wären.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Öffnungen 10, 42 noch in Anwesenheit des Substrats 1 erzeugt werden und die Schicht 7 daher mit den bereits vorhandenen Öffnungen 10, 42 zur Definition kleinerer Hohlräume 23, 46 im Substrat 1, 41 benutzt werden kann.
Die Erfindung betrifft mit besonderem Vorteil ferner die integrale Ausbildung des beschriebenen Struktur im vorderen Teil eines einseitig eingespannten Biegebalkens, insbesondere eines sog. Cantilevers (z.B. US 5 116 462 A, US 5 399 232 A). Dabei besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Verwendung darin, daß ein einzelner Biegebalken oder eine Mehrzahl von Biegebalken in einer Matrixanordnung insbesondere in der Rastersondenmikroskopie als Sensorelemente eingesetzt wird. Ein Beispiel hierfür ist anhand einer Struktur 55 in Fig. 4g gezeigt. Diese Struktur 55 unterscheidet sich von der nach Fig. 4f nur dadurch, daß eine Schneide 56 an einem Ende eines Biegebalkens 57 ausgebildet wird, der am anderen Ende entsprechend der üblichen Cantilever-Bauweise in eine Halterung od. dgl. eingespannt werden kann. Die Dicke des Biegebalkens 57 kann durch Ätzen einer der Struktur nach Fig. 4e ähnlichen Struktur von deren Rückseite her im gewünschten Umfang reduziert werden, um die Schneide 56 zumindest teilweise freizulegen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren anstatt auf Vertiefungen, die in einer idealen Spitze enden, auch auf Vertiefungen angewendet werden, die einen V-förmigen Graben mit einem plateauförmigen Boden aufweisen oder nach Art eines inversen Pyramidenstumpfs ausgebildet sind, indem z.B. der zur Herstellung der Strukturen durchgeführte Ätzvorgang vor Erreichen der eigentlichen Spitze abgebrochen wird. Der oben und in den Ansprüchen verwendete Ausdruck "spitz zulaufend" soll derartige Plateauformen einschließen. Werden größere als die beschriebenen kleinen Öffnungen gewünscht, so können die erhaltenen Öffnungen entweder vor oder nach dem Entfernen des Substrats durch einen weiteren Ätzprozess gezielt vergrößert werden. Durch dieses Verfahren lassen sich daher miniaturisierte Öffnungen definierter Größe auf dem ganzen Substrat und durch die nachfolgende Abformung entsprechende Schneiden bzw. Spitzen erzeugen. Weiter können die graben- oder pyramidenförmigen oder andere, z. B. kegelförmige Strukturen im Substrat 1 auch durch andere als die beschriebenen Verfahren hergestellt werden, z.B. mit Hilfe von chemischen oder elektrochemischen Ätzprozessen, Ionenstrahlätzprozessen oder auch durch mechanische Indentation, sowie z. B. mit NaOH, LiOH od. dgl. oder organischen Lösungen anstelle von KOH. Denkbar wäre weiter, mit Hilfe von isotropen Ätzprozessen annähernd halbkugelförmige Vertiefungen herzustellen, die nach dem Abformen mit Diamant od. dgl. zu entsprechend kugelförmigen Spitzen führen, die zur Untersuchung der mechanischen Schichteigenschaften wie z. B. Härte, Elastizitätsmodul, Reibung od. dgl. benutzt werden können. Kugelförmige Spitzen sind hierbei vorteilhaft, da die Auswertung der erhaltenen Daten einfache Spitzenformen voraussetzt. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kom- binationen angewendet werden können.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer eine scharfe Schneide (20, 32, 37) oder Spitze (45, 49, 53) aufweisenden Struktur (21, 31, 36, 44, 48, 52), wobei ein Substrat (1), insbesondere ein Halbleitersubstrat, auf einer Oberfläche (2) mit wenigstens einer spitz zulaufenden, einen Spitzenabschnitt (4) und Seitenwände (5) aufweisenden Vertiefung (6) und zumindest im Bereich der Vertiefung (6) mit einer nachträglich aufgebrachten Schicht (7) versehen wird und wobei die Struktur (21, 31, 36, 44, 48, 52) durch Abformung des Substrats (1) im Bereich der Vertiefung (6) erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (7) vor der Abformung im Bereich des Spitzenabschnitts (4) durch selektives Ätzen mit einer die Höhe der Vertiefung (6) vergrößernden Öffnung (10, 42) versehen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (10,42) als ein die Schicht (7) vollständig durchsetzender Durchgang ausgebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) vor der Abformung unter Anwendung der Schicht (7) als Ätzmaske einem Tiefätzschritt unterworfen und dadurch mit einer die Höhe der Vertiefung (6) noch weiter vergrößernden Ausnehmung (23, 46) versehen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat (1) Silicium und als Material für die Schicht (7) Siliciumdioxid verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Vertiefung (6) von einer (001) - Fläche des Substrats (1) ausgegangen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (10, 42) durch ein auf das Material der Schicht (7) abgestimmtes, von der Oberfläche (2) her durchgeführtes Plasma-Ätzverfahren hergestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Schicht (7), das Ätzmittel und die Ätzparameter so gewählt werden, daß sich im Bereich eines dem Spitzenabschnitt (4) des Substrats (1) aufliegenden Spitzenabschnitts (9) der Schicht (7) eine größere Ätzrate als im Bereich von den Seitenwänden (5) des Substrats (1) aufliegenden Seitenwänden (8) der Schicht (7) ergibt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (6) graben- oder pyramidenförmig ausgebildet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abformung dadurch erfolgt, daß zumindest in der Vertiefung (6) eine Schicht (19, 30, 35, 43, 47, 50) aus Diamant, Titannitrid oder kubischem Bornitrid abgeschieden und die Schneide (20, 32, 37) oder Spitze (45, 49, 53) dann durch Entfernung der Schicht (7) und des Substrats (1) zumindest teilweise freigelegt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (21, 31, 36, 44, 48, 52) an einem Ende eines Biegebalkens ausgebildet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (21, 31, 36, 44, 48, 52) zumindest im Bereich der Schneide (20, 32, 37) oder
Spitze (45, 49, 53) mit wenigstens einem weiteren Material beschichtet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (2) des Substrats (1) unter Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 mit einer Mehrzahl von Vertiefungen (6) versehen und zur Abformung einer Struktur mit einer entsprechenden Mehrzahl von Schneiden (20, 32, 37) oder Spitzen (45, 49, 53) verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat (1) eine planparallele Scheibe verwendet wird.
14. Biegebalken mit einer schmalen Schneide (57) oder Spitze an einem Ende für einen mikromechanischen Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (57) oder Spitze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1748447A1 (de) * 2005-07-28 2007-01-31 Interuniversitair Microelektronica Centrum ( Imec) Atomkraftmikroskop-Sonde mit einer doppelten Spitze und deren Herstellungsverfahren.
WO2009052338A2 (en) * 2007-10-18 2009-04-23 Texas Instruments Incorporated Dual-tipped probe for atomic force microscopy
EP2077249A1 (de) * 2008-01-06 2009-07-08 Universiteit Twente Verfahren zur Herstellung einer 3D-Nanostruktur mit einer Nanounterstruktur und Isolierpyramide mit einer Metallspitze, sowie mit diesem Verfahren herstellbare Pyramide mit Nanoöffnungen und horizontalen und/oder vertikalen Nanodrähten

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2139019A1 (de) 2008-06-27 2009-12-30 Paul Scherrer Institut Verfahren zur Herstellung einer Feldsenderanordnung mit gesteuerter Spitzenschärfe

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5221221A (en) * 1990-01-25 1993-06-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Fabrication process for microminiature electron emitting device
EP0639847A1 (de) * 1993-08-17 1995-02-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Feldemissionskathodenstruktur und Herstellungsverfahren
JPH11111157A (ja) * 1997-10-02 1999-04-23 Nec Corp 電界放出冷陰極及びその製造方法
US5925975A (en) * 1996-03-27 1999-07-20 Nec Corporation Vacuum microdevice and method of manufacturing the same
US5989931A (en) * 1997-09-24 1999-11-23 Simon Fraser University Low-cost methods for manufacturing field ionization and emission structures with self-aligned gate electrodes
WO2000015544A1 (de) * 1998-09-12 2000-03-23 Universität Gesamthochschule Kassel Apertur in einem halbleitermaterial sowie herstellung der apertur und verwendung
US6334856B1 (en) * 1998-06-10 2002-01-01 Georgia Tech Research Corporation Microneedle devices and methods of manufacture and use thereof
US20020047091A1 (en) * 2000-09-18 2002-04-25 Thomas Hantschel Probe tip and method of manufacturing tips and probes for detecting microcurrent or microforce

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5221221A (en) * 1990-01-25 1993-06-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Fabrication process for microminiature electron emitting device
EP0639847A1 (de) * 1993-08-17 1995-02-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Feldemissionskathodenstruktur und Herstellungsverfahren
US5925975A (en) * 1996-03-27 1999-07-20 Nec Corporation Vacuum microdevice and method of manufacturing the same
US5989931A (en) * 1997-09-24 1999-11-23 Simon Fraser University Low-cost methods for manufacturing field ionization and emission structures with self-aligned gate electrodes
JPH11111157A (ja) * 1997-10-02 1999-04-23 Nec Corp 電界放出冷陰極及びその製造方法
US6334856B1 (en) * 1998-06-10 2002-01-01 Georgia Tech Research Corporation Microneedle devices and methods of manufacture and use thereof
WO2000015544A1 (de) * 1998-09-12 2000-03-23 Universität Gesamthochschule Kassel Apertur in einem halbleitermaterial sowie herstellung der apertur und verwendung
US20020047091A1 (en) * 2000-09-18 2002-04-25 Thomas Hantschel Probe tip and method of manufacturing tips and probes for detecting microcurrent or microforce

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 1999, Nr. 09, 30. Juli 1999 (1999-07-30) & JP 11 111157 A (NEC CORP), 23. April 1999 (1999-04-23) *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1748447A1 (de) * 2005-07-28 2007-01-31 Interuniversitair Microelektronica Centrum ( Imec) Atomkraftmikroskop-Sonde mit einer doppelten Spitze und deren Herstellungsverfahren.
US7500387B2 (en) 2005-07-28 2009-03-10 Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw (Imec) Dual tip atomic force microscopy probe and method for producing such a probe
US8079093B2 (en) 2005-07-28 2011-12-13 Imec Dual tip atomic force microscopy probe and method for producing such a probe
WO2009052338A2 (en) * 2007-10-18 2009-04-23 Texas Instruments Incorporated Dual-tipped probe for atomic force microscopy
WO2009052338A3 (en) * 2007-10-18 2009-07-16 Texas Instruments Inc Dual-tipped probe for atomic force microscopy
US7797991B2 (en) 2007-10-18 2010-09-21 Texas Instruments Incorporated Rocking Y-shaped probe for critical dimension atomic force microscopy
EP2077249A1 (de) * 2008-01-06 2009-07-08 Universiteit Twente Verfahren zur Herstellung einer 3D-Nanostruktur mit einer Nanounterstruktur und Isolierpyramide mit einer Metallspitze, sowie mit diesem Verfahren herstellbare Pyramide mit Nanoöffnungen und horizontalen und/oder vertikalen Nanodrähten
WO2009086915A1 (en) * 2008-01-06 2009-07-16 Universiteit Twente A method for making a 3d nanostructure having a nanosubstructure, and an insulating pyramid having a metallic tip, a pyramid having nano-apertures and horizontal and/or vertical nanowires obtainable by this method
US8932473B2 (en) 2008-01-06 2015-01-13 Universiteit Twente Method for making a 3D nanostructure having a nanosubstructure, and an insulating pyramid having a metallic tip, a pyramid having nano-apertures and horizontal and/or vertical nanowires obtainable by this method
US9416001B2 (en) 2008-01-06 2016-08-16 Universiteit Twente Method for making a 3D nanostructure having a nanosubstructure, and an insulating pyramid having a metallic tip, a pyramid having nano-apertures and horizontal and/or vertical nanowires obtainable by this method

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