DE19704454C2 - Verfahren zur Herstellung oberflächenmikromechanischer Strukturen mittels Ätzung in der Dampfphase - Google Patents
Verfahren zur Herstellung oberflächenmikromechanischer Strukturen mittels Ätzung in der DampfphaseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ober
flächenmikromechanischer Strukturen in Silizium mittels
eines dampfförmigen flußsäurehaltigen Ätzmediums unter
Vermeidung von Aluminium-Kontaktkorrosion gemäß dem
Oberbegriff des Hauptanspruches.
In der Silizium-Oberflächenmikromechanik wird auf einer
Substratoberfläche, meistens ein Substrat aus Silizium,
üblicherweise ein Schichtaufbau verwendet, der aus einer
Opferschicht, meist SiO2, und einer darüber befindlichen
Lage von aktivem Silizium, meist Polysilizium oder ein
kristallinem Silizium (SOI), besteht, in der die später
freitragenden Strukturen erzeugt werden. Es können noch
weitere Lagen, z. B. vergrabene Polysilizium-Leiterbahnen
zugegen sein, die jedoch für die rein mechanische Funktion
der Bauelemente keine Rolle spielen. Im allgemeinen sind zur
elektrischen Kontaktierung der Bauelemente Metallkontakt
flächen auf der aktiven Siliziumschicht vorgesehen. Als
Kontaktmaterialien haben sich in der
Halbleitertechnik, auf deren Repertoire die
Oberflächenmikromechanik vorzugsweise zugreift, verschiedene
Aluminiumlegierungen (AlSi, AlSiCu, etc.) etabliert, wobei
Aluminium in diesen Legierungen den größten Anteil hat. Es
ist bekannt, daß zur Erzeugung von freitragenden
oberflächerimikromechanischen Strukturen diese zunächst in
die obere aktive Siliziumschicht eingeätzt werden bis zum
Erreichen der sich darunter befindlichen sogenannten
Opferschicht von zumeist SiO2 (M. Bibel, Physikalische
Blätter 1996, 52, S. 1010-1012). Zur Freilegung dieser so
erzeugten Strukturen wird die Opferschicht beispielsweise
durch ein isotropes Naßätzverfahren (WO 92-03740 A1)
herausgelöst, wozu man vorteilhaft
Fluorwasserstoffsäuredampf über einem konzentrierten (49%)
Fluorwasserstoffsäure-Wasser-Gemisch einsetzen kann
(M. Offenberg, B. Elsner und F. Lärmer, Proc. 186.
Electrochem. Soc. Meeting, Sensor General Session, Miami
Beach, Florida, Oktober 1994). Durch HF-Dampf wird
bekanntermaßen SiO2 zu flüchtigen Siliziumfluoriden
umgewandelt und dadurch unter den Strukturen herausgelöst:
SiO2 + 2H2O + 4HF → SiF4 + 4H2O
Damit die Reaktion ablaufen kann ist die Anwesenheit von
Wasser erforderlich. Aus der Reaktionsgleichung ist
ersichtlich, daß mehr Wasser gebildet als eingesetzt wird.
Der wesentliche Vorteil der Verwendung von
Fluorwasserstoffsäuredampf gegenüber wäßrigen
Fluorwasserstoffsäurelösungen besteht darin, daß bei der
Wahl optimaler Meßparameter kein irreversibles Verkleben der
freigelegten Siliziumstrukturen aneinander und mit dem
Substrat durch die Oberflächenspannung eintrocknender
Flüssigkeitströpfchen beim nachfolgenden Trocknen des
Substrats auftritt. Ein wesentlicher Nachteil dieses
Dampfätzverfahrens ist, daß durch Fluorwasserstoffsäuredampf
nicht nur SiO2, sondern auch die aufgebrachten
Aluminiumkontakte der elektronischen Bauelemente angegriffen
werden. Bei Ätzung in der Dampfphase können die so erzeugten
Aluminiumhydroxidfluoride nicht entfernt werden, sondern
verbleiben als eine mehr oder weniger dicke, isolierende
Schicht auf der Kontaktoberfläche, was eine nachfolgende
Drahtbondung der Aluminiumkontakte unmöglich macht. Ein
Abwaschen dieser Schicht hätte wiederum ein Verkleben der
bereits freigelegten OMM-Strukturen zur Folge und ist daher
ebenfalls unmöglich. Ein weiteres Problem der so
entstandenen Aluminiumhydroxidfluoridschichten besteht
darin, daß sie hygroskopisch sind, und daß aufgenommenes
Wasser an die Zwischenschicht des metallischen Aluminiums
zur hydroxidischen Aluminiumfluoridschicht dringt und so zu
einem Fortschreiten der Korrosion sowohl während als auch
nach Abschluß der Opferschichtätzung führt.
Ein Schutz der Aluminiumkontakte während der Opfer
schichtätzung durch beispielsweise fluorwasserstoff
säureundurchlässige Zusatzschichten, bestehend beispiel
sweise aus Lacken, ist prinzipiell möglich, stellt jedoch
einen technisch sehr schwierigen und aufwendigen weiteren
Arbeitsschritt während des Prozesses zur Herstellung der
oberflächenmikromechanischen Strukturen dar, da Fluorwasser
stoffsäure sehr schnell durch polymere Schutzschichten
diffundiert und so die Metalloberfläche erreichen kann.
Darüberhinaus müßte der Kontaktschutz nach der Opferschicht
ätzung, d. h. wenn bereits freistehende empfindliche
Strukturen auf der Waferoberfläche vorliegen, wieder
entfernt werden, was zu weiteren Problemen, insbesondere
hinsichtlich Ausbeute und Reproduzierbarkeit führt.
Bei dem aus M. Offenberg, B. Elsner und F. Lärmer, Proceedings of
the 186. Electrochem. Soc. Meeting, Sensor General Session,
Miami Beach, Oktober 1994, Abstract No. 671, Seite 1056 und
1057, bekannten Verfahren zur Opferschichtätzung von
mikromechanischen Strukturen in einer HF-Dampfatmosphäre
wird eine Temperaturdifferenz zwischen Substrat
und Dampfphase des Ätzmediums durch die Vorgabe der
Substrattemperatur eingestellt wird. Dadurch wird
gewährleistet, daß der Ätzprozeß ohne "Sticking" abläuft.
Weiter ist daraus bereits bekannt, daß die Ätzrate stark von
der Wafertemperatur relativ zu der Temperatur des HF-
Ätzmediums abhängig ist.
Durch die Einstellung einer Temperaturdifferenz zwischen dem
Substrat und der Dampfphase des Ätzmediums über die
Partialdruckzusammensetzung des dampfförmigen Ätzmediums ist
es möglich, daß in besonders vorteilhafter Art die
chemischen Reaktionen während der Ätzung kontrolliert werden
können. Eine Temperaturdifferenz zwischen Substrat und
Dampfphase erlaubt aufgrund der nachstehenden Reaktion
nunmehr eine selektive Ätzung von SiO2, ohne offenliegende
Aluminiumkontakte auf einem Substrat anzugreifen. Die erste
Reaktion, die auf der Aluminiumoberfläche ablaufen kann, ist
die folgende:
Al2O3 . 3H2O + 2HF → 2Al(OH)2F + 2H2O ⇆ 2Al(OH)3 +
2HF
Im Verlaufe dieser Reaktion bricht das Aluminiumoxidhydrat
an der Oberfläche durch. Die Hydroxid- bzw. Hydroxidfluorid
schicht ist hygroskopisch. Zunächst wird metallisches
Aluminium durch Wasserwirkung unter Einwirkung von
Fluorwasserstoffsäure in das Oxidhydrat umgewandelt, daß
nachfolgend weiter fluoriert werden kann:
Al + 3H2O + HF → Al(OH)2F + 3/2H2 + H2O ⇄ Al(OH)3 +
3/2H2 + HF
Aluminiumhydroxid und Aluminiumhydroxidfluorid befinden sich
in einem reversiblen chemischen Gleichgewicht. Die
Umwandlung von Aluminium zum Korrosionsprodukt geschieht im Gegensatz zur
SiO2-Ätzung, bei der Wasser gebildet wird im
wesentlichen unter Wasseraufnahme.
Beiden
Reaktionen, d. h. der Ätzung von Aluminium und von SiO2, ist
gemein, daß sie nur in Gegenwart von Wasser ablaufen können.
Die Einstellung einer Temperaturdifferenz zwischen Substrat
und Dampfphase des Ätzmediums erlaubt es, daß beispielsweise
eine rasche Verdampfung des auf der Substratoberfläche
gebildeten Wassers erfolgt. Aufgrund der
Temperaturdifferenz, die durch die Partialdruckzusammen
setzung des dampfförmigen Ätzmediums erfolgt, kann keine
Kondensation von Wasser auf dem Substrat stattfinden, und
diejenigen Teile der Oberfläche, die bei der Umsetzung mit
Fluorwasserstoffsäure kein Wasser produzieren, bleiben
trocken und unangreifbar.
Durch die Temperaturdifferenz von 10-30 Kelvin, vorzugs
weise 20 Kelvin, zwischen Siliziumsubstrat und dampfförmigem
Ätzmedium, wobei die Temperatur der dem Substrat gegenüber
stehenden Dampfphase niedriger ist als die Substrat
temperatur, wird eine Kondensation auf der Substratober
fläche vermieden. Infolgedessen ist die Substratoberfläche
der Dampfphase ausgesetzt, aufgrund der höheren Substrat
temperatur kann jedoch keinerlei Kondensation auf dem
Substrat stattfinden und diejenigen Teile der Oberfläche,
die bei der Umsetzung mit Fluorwasserstoffsäure selbst kein
Wasser produzieren können, bleiben trocken und unangreifbar.
Dies gilt besonders für das Aluminium der elektrischen
Kontaktierungen, welches auch bei einer Umsetzung mit
Fluorwasserstoffsäure-H2O kein Wasser freisetzt, und infolge
des Mangels an Feuchtigkeit daher nicht reagiert. Die
SiO2-Opferschicht reagiert demgegenüber bei Umsetzung mit
HF-H2O unter Wasserbildung, das teilweise hydroxidisch in
Form von Si(OH)4 gebunden wird, als Vorstufe zu weiteren
Umsetzungen mit HF zu flüchtigem Siliziumtetrafluorid. Der
nicht hydroxidisch gebundenen Teil des Reaktionswassers
verbleibt relativ kurze Zeit auf der SiO2-Oberfläche und
wird aufgrund der im
Vergleich zur Dampfphase höheren Wafertemperatur rasch
abgedampft. In jedem Falle beschleunigt die auch nur
vorübergehende Anwesenheit dieses Reaktionswassers die
nachfolgende Umsetzung von SiO2 (bzw. dann Si(OH)4) mit HF,
was noch mehr Wasser für die Reaktion liefert, bis eine
Gleichgewichtsfeuchtigkeit der SiO2- bzw. Si(OH)4-Flächen
herrscht. Dieses Ingangbringen des SiO2-Ätzprozesses von
anfangs sehr geringem, nur durch das Wasser aus der
Dampfphase in Gang gesetzten Abtrag bis hin zu hohen
Ätzraten führt dazu, daß eine quasi-stationäre, hohe
Siliziumoxidätzrate nach einer Anlaufphase von ca. 5 bis 7
Minuten nach Prozeßstart erreicht wird.
Dadurch, daß die Temperatur des Siliziumsubstrates bei
mindestens 333 Kelvin, vorzugsweise 343-353 Kelvin, ins
besondere 353 Kelvin und bei höchstens 373 Kelvin liegt,
wird gewährleistet, daß es auf den trockenen Aluminium
oberflächen, die kein Reaktionswasser bilden können, nicht
durch Wasseraufnahme aus der Gasphase zu einem lawinen
artigen Anwachsen der Auflösungsreaktion kommt und folglich
auch zu keiner nennenswerten Korrosion. Bei dieser
Temperatur treten vorteilhaft weitere Schutzmechanismen für
das Aluminium in Kraft, die dazu führen, daß keine Fluoride
auf der Oberfläche verbleiben. Damit wird auch eine
eventuelle zeitverzögerte Korrosion weit nach der
eigentlichen Opferschichtätzung wirksam ausgeschlossen. Die
Zuverlässigkeit der so erzeugten Bauteile wird dadurch
entscheidend verbessert.
Auf der Oberfläche vorhandenes Aluminiumoxidhydrat,
Aluminiumhydroxid bzw. Aluminiumhydroxidfluorid wird
dehydriert, d. h. das Kristallwasser bzw. Wasser in Form von
Hydroxiden, ggf. auch HF wird entfernt: Fluor in Form seiner
Fluoride wird damit aus der Oberflächenschicht vollständig
entfernt.
Al2O3 . 3H2O → Al2O3 + 3H2O
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O
Al(OH)2F → AlO(OH) + HF
Bei dieser Dehydratation tritt eine strukturelle Verdichtung
der die Aluminiumoberfläche passivierenden Schicht auf,
d. h. deren Porendichte und Durchlässigkeit nimmt ab, ihre
Dichtigkeit und Passivierung gegenüber Wasser und HF zu. Die
chemische Widerstandsfähigkeit der die Aluminiumoberfläche
passivierenden Schicht, d. h. ihre Schutzwirkung, wird
dadurch besonders erhöht, indem chemisch stabilere und
inerte Verbindungen, beispielsweise Aluminate, gebildet
werden. Dieser Effekt ist besonders wirksam ab einem
Temperaturbereich von 343 K-353 K. Bis zu einer
Substrattemperatur von 373 K kann immer noch eine starke
SiO2-Ätzung durchgeführt werden, wobei keine Al-
Kontaktkorrosion auftritt. Bei Temperaturen im bevorzugten
Temperaturbereich von 343-353 K, besonders bevorzugt bei
353 K, tritt keine Fluorierung der Aluminiumoberfläche mehr
auf, d. h. die Aluminiumoberflächen enthalten nach der Ätzung
keine Fluoratome oder -ionen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen
erläutert.
So wird in einer weiteren bevorzugten Ausführung die
Dampfphase derart eingestellt, daß ein weiteres, unter den
gewählten Reaktionsbedingungen im wesentlichen chemisch
inertes Gas verwendet wird, welches in der Ätzvorrichtung
eingeleitet wird. Die Einstellung eines "quasi-azeotropen"
Gemisches wird so in einfacher Weise über die Befeuchtung
dieses Gases geregelt. Das chemisch inerte Gas zur
Verdünnung kann auch
Sauerstoff enthalten, so daß auch Luft eingesetzt werden
kann.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung des Deckels der
Vorrichtung in Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen Behälter 11 aus beispielsweise Teflon,
der eine azeotrope Fluorwasserstoffsäure-Wassermischung 23
enthält und in dem ein Siliziumsubstrat 25 angeordnet ist.
Jener ist vollständig umgeben von einem Heizmantel 15, durch
den beispielsweise Wasser von wählbarer Temperatur von einem
nichtdargestellten Thermostaten im Kreislauf gepumpt wird.
Dadurch wird die Temperatur des Teflonbehälters 11 und der
azeotropen Fluorwasserstoffsäure-Wassermischung 23 auf den
gewünschten Wert stabilisiert. Natürlich ist an dieser
Stelle jede andere Art von Heizung, z. B. elektrische
Heizbänder, Heißluftgebläse, Heißwassermäntel, etc. denkbar.
Wesentlich ist nur, daß die Wände des Teflonbehälters 11 und
die Fluorwasserstoffsäure-Wassermischung 23 gleichmäßig auf
identische Temperatur gebracht werden können, so daß
Kondensation von Feuchtigkeit an den Wänden vermieden und
eine besonders homogene Dampfphase erzeugt werden kann.
Der Teflonbehälter 11 weist einen Einlaß 12 und einen
Auslaß 13 auf, durch den in Richtung des Pfeiles, der mit F
gekennzeichnet ist, beispielsweise Wasser von wählbarer
Temperatur geleitet werden kann. Der Teflonbehälter 11 und
der Heizmantel 15 sind in einem Isolationsmantel 14
angebracht, so daß die Temperatur innerhalb des
Teflonbehälters 11 konstant gehalten werden kann. Der
Teflonbehälter 11 wird von einem Deckel 20 abgeschlossen,
der Dichtungen 22 aufweist, die beispielsweise aus Teflon
oder Viton oder sonstigem Dichtungsmaterial gefertigt sind,
welches resistent gegen Fluorwasserstoffsäuredampf ist. In
diesem Deckel 20 ist eine Heizvorrichtung 21 angebracht, so
daß auch das auf der Innenseite des Deckels 20 angebrachte
Siliziumsubstrat 25 beheizt werden kann. Damit kann das
Siliziumsubstrat 25 auf die gewünschte hohe Temperatur von
beispielsweise 330 bis 373 Kelvin, vorzugsweise 353 K
gebracht werden. Die Heizvorrichtung 21 kann wieder ein
Heißwasserkreislauf sein, oder man verwendet nicht
dargestellte elektrische Heizfolien in Verbindung mit einem
Thermoelement und einem elektronischen Temperaturregler.
Da die Substrattemperatur einen unmittelbaren Einfluß auf
die SiO2-Ätzrate hat, muß eine möglichst gleichmäßige
Temperaturverteilung über die Substratfläche 25 erreicht
werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dies mit
zwei nicht dargestellten Heizfolien, einer inneren
kreisrunden, und einer äußeren ringförmigen erreicht, die
unabhängig voneinander elektrisch angesteuert werden können.
Durch entsprechende Dosierung der Heizleistung von innerem
Folienelement und äußerem Folienring kann eine sehr
gleichmäßige Temperaturverteilung über die
Substratfläche 25, beispielsweise einem 6"-Siliziumwafer,
erreicht werden mit einer Uniformität von besser als einem
Kelvin Temperaturdifferenz. Das Material der
Heizvorrichtung 21 kann Silizium sein, das über eine gute
Wärmeleitfähigkeit verfügt und gegenüber
Fluorwasserstoffsäuredampf stabil ist.
Alternativ kann auch eine Teflonplatte eingesetzt werden,
die entweder Heizelemente trägt, oder die mit einem
Kanalsystem versehen wird, das wiederum von Heißwasser von
frei wählbarer Temperatur über einen zweiten Thermostaten
durchströmt wird.
Fig. 2 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung des
Deckels 20 der Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Dabei wird das Siliziumsubstrat 25 nicht kopfüber gegen eine
obere Heizplatte 20 geklemmt, sondern auf eine untere
beheizte Substratplatte 27 gelegt, die mit der oberen
verbunden ist. Die Substratplatte 27 enthält eine der
beschriebenen Heizungsvorrichtungen 21. Der Deckel 20 wird
durch Heizelemente 21 beheizt, um die Kondensation von HF-
Dampf zu vermeiden. Die Temperatur der Heizplatte 27, die
das Siliziumsubstrat 25 trägt, wird kontrolliert und weist
eine homogene Verteilung über die Substratoberfläche auf.
Die Heizplatte 27 und die Deckelplatte 20 sind über
beispielsweise mindestens zwei hohle Teflonstege 26
miteinander verbunden. Bei elektrischen Heizelementen 21
werden die elektrischen Stromzuführungen sowie die
elektrische Verbindung nach außen in Form von nicht
dargestellten Drähten durch die hohlen Stege geführt, so daß
keine Fluorwasserstoffsäure an die Drähte kommt. Bei einer
Heißwasserheizung 21 durchströmt Heißwasser die Heizspirale
21 von Deckel- und Waferheizplatte durch die hohlen Stege
26.
Als Fluorwasserstoffsäure-Wassergemisch 23 wird vorteilhaft
ein azeotropes Gemisch gewählt, d. h. ein Gemisch mit einer
HF-Konzentration von ungefähr 38%. Bei einem azeotropen
Gemisch wird Wasser und HF in einem konstant bleibenden
Verhältnis verdampft, so daß die Konzentration der Lösung
über eine lange Zeit konstant bleibt, d. h. die
Fluorwasserstoffsäurekonzentration bleibt mit schwindender
Menge der Lösung unverändert. Damit liegen konstante
Dampfätzbedingungen für viele zu behandelnde Substrate über
einen langen Zeitraum vor, was zu einer guten
Reproduzierbarkeit und sehr geringem Wartungsaufwand führt.
Das zu behandelnde Siliziumsubstrat 25 wird zunächst in den
Deckel 20 eingesetzt und durch einen nicht dargestellten
Teflonhaltering festgeklemmt. Nach einer Wartezeit von z. B.
2 bis 5 Minuten, um dem Wafer Zeit zu geben, sich auf die
vorgewählte Temperatur der Heizvorrichtung 21 aufzuheizen,
wird die Vorrichtung abgedeckt, und der das Substrat
tragende beheizbare Deckel 20 statt dessen aufgesetzt. Mit
einer Anlaufphase von etwa 5 Minuten erfolgt nun die
Entfernung der SiO2-Opferschicht unter den freizulegenden
Strukturen. Nach einer Prozeßzeit von typischerweise
20 Minuten ist eine Unterätzweite von 5 µm erreicht und der
Prozeß wird beendet. Dazu wird der das Substrat 25 tragende
beheizbare Deckel 20 von der Ätzvorrichtung abgenommen und
diese wieder zugedeckt. Das Siliziumsubstrat 25 bleibt noch
einige Minuten im beheizten Deckel 20, damit HF-Reste und
eventuell Feuchtigkeit restlos entfernt werden. Damit wird
einer nachfolgenden Korrosion vorgebeugt. Nach dieser
Wartezeit wird das Siliziumsubstrat 25 aus der Vorrichtung
genommen und den auf die Opferschichtätzung folgenden
Prozessen zugeführt.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Deckel 20 wird das
Siliziumsubstrat 25 einfach auf die Heizplatte 27 ohne
weitere Klemmung aufgelegt, den Kontakt besorgt die
Schwerkraft. Damit ist das Be- und Entladen der Vorrichtung
besonders vereinfacht.
In einer weiteren, nicht dargestellten Vorrichtung wird die
Einstellung einer definierten Dampfphase d. h. einer
Dampfphase mit konstanten Bedingungen, die zu einer
Temperatur im Gleichgewicht steht, die niedriger ist als die
Temperatur des Substrates, dadurch erreicht, daß
beispielsweise Stickstoff oder Sauerstoff oder Luft über
einen wassergekühlten Bubbler befeuchtet wird und in die
Ätzvorrichtung 10 eingeleitet wird. Selbstverständlich kann
auch jedes andere, unter diesen Bedingungen chemisch im
wesentlichen inerte Gas, wie Argon etc. verwendet werden. In
diesem Falle ist die Apparatur kein geschlossenes System,
sondern wird von den Gasen kontinuierlich durchströmt. Der
Wasservorrat im Stickstoffbubbler wird auf diejenige
Temperatur erhitzt, zu der die gebildete Dampfphase im
Gleichgewicht stehen soll. Die Stickstoffströmung bzw. die
Blasengröße im Bubbler muß so bemessen werden, daß sich auch
tatsächlich ein Gleichgewicht in der Gasphase ausbilden
kann. Während über den Stickstoffstrom und die
Bubblertemperatur die Gleichgewichtstemperatur der Gasphase
eingestellt wird, wird über den unabhängig zugeführten Strom
von trockener Fluorwasserstoffsäure direkt die SiO2-Ätzrate
gesteuert. Es ist auch möglich, über eine weitere nicht
dargestellte Vorrichtung einen zusätzlichen Strom von
trockenem Stickstoff zuzuführen und die Feuchtigkeit der
Gasphase damit wieder zu reduzieren.
In einer weiteren, nicht dargestellten Vorrichtung läßt sich
insbesondere der Stofftransport zum Substrat kontrollieren
und beeinflussen. Ein höherer Fluß von Fluorwasserstoffsäure
führt entsprechend unter sonst gleichen Randbedingungen zu
einer höheren, ein niedrigerer Fluß von
Fluorwasserstoffsäure zu einer niedrigeren SiO2-Abtragsrate.
Dabei muß sichergestellt werden, daß das entstehende
Reaktionswasser noch schnell genug abgedampft werden kann,
damit sich keine großen Tröpfchen bilden können, welche die
entstehenden oberflächenmikromechanischen Strukturen
untereinander und zum Substrat hin irreversibel verkleben
würden.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung oberflächenmikro
mechanischer Strukturen, bei dem auf ein beheizbares
Silizium-Substrat eine Opferschicht, die zu einem
wesentlichen Teil mindestens ein Siliziumoxid enthält,
deponiert und strukturiert wird, auf der Opferschicht eine
zweite Schicht, auf der aluminiumhaltige Strukturen
aufgebracht sind, abgeschieden und strukturiert wird, und
die Opferschicht in einem Ätzvorgang durch ein
dampfförmiges, fluorwasserstoffsäurehaltiges Ätzmedium
entfernt wird, wodurch die oberflächenmikromechanischen
Strukturen entstehen, wobei über die
Partialdruckzusammensetzung des dampfförmigen Ätzmediums
eine Temperaturdifferenz zwischen Substrat und Dampfphase
des Ätzmediums eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Partialdruckzusammensetzung des Ätzmediums einer
Temperaturdifferenz von 10 bis 30 K zum Siliziumsubstrat
entspricht und das Siliziumsubstrat eine Temperatur zwischen
333 K und 373 K aufweist, so daß die aluminiumhaltigen
Strukturen durch das Ätzmedium nicht angegriffen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ätzmedium durch Verdampfen eines im wesentlichen
azeotropen Fluowasserstoffsäure-Wassergemisches erzeugt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ätzmedium ein im wesentlichen chemisch inertes Gas
enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß als inertes Gas Stickstoff verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Partialdruckzusammensetzung des Ätzmediums über die
Temperatur des Ätzmediums eingestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Partialdruckzusammensetzung des Ätzmediums über die
Zusammensetzung der Bestandteile der Dampfphase eingestellt
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Partialdruckzusammensetzung des Ätzmediums über die
Temperatur des Ätzmediums und über die Zusammensetzung der
Bestandteile der Dampfphase eingestellt wird.
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US6558559B1 (en) | 2003-05-06 |
DE19704454A1 (de) | 1998-08-20 |
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