DE19922257A1

DE19922257A1 - Process for building in slits in silicon wafers comprises producing hole structures longitudinal to the slits by pore etching, and connecting the hole structures to the slits by chemical etching

Info

Publication number: DE19922257A1
Application number: DE1999122257
Authority: DE
Inventors: Volker Lehmann; Silke Roennebeck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-11-16

Abstract

Process for building in slits in silicon wafers comprises initially producing narrow neighboring hole structures longitudinal to the slits by pore etching, and subsequently connecting the hole structures to the slits by chemical etching. Preferred Features: The hole structures are produced by electrochemical pore etching. The hole structures are connected to the slits by slow chemical etching. The process uses slow alkaline etching by means of a 2% KOH etch at room temperature for 100 about hours.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbringen von Schlitzen in Siliziumscheiben durch Ätzung.The invention relates to a method for introduction of slots in silicon wafers by etching.

Das Einbringen von Schlitzen durch eine maskierte Ätzung be reitet bei der Anwendung auf Siliziumscheiben - im Gegensatz zur Ätzung einer Vielzahl anderer Materialien - erhebliche Schwierigkeiten. Durch eine maskierte alkalische Ätzung von <110<Scheiben können Schlitze in 211-Richtung erzeugt werden. Diese Beschränkung auf die Anwendbarkeit von <110<Scheiben macht dieses Ätzverfahren natürlich nur äußerst beschränkt anwendbar.The insertion of slots by a masked etching be rides when used on silicon wafers - in contrast for etching a variety of other materials - significant Trouble. With a masked alkaline etching of <110 <slices can be created in the 211 direction. This limitation to the applicability of <110 <disks naturally makes this etching process extremely limited applicable.

Durch Plasmaätzen können zwar Schlitze in Siliziumscheiben beliebiger Orientierung geätzt werden, doch ist bei diesem Plasmaätzen das Aspektverhältnis auf etwa 1/30 beschränkt. Ätztiefen in der Größenordnung der Scheibendicke erfordern extrem lange Ätzzeiten.Plasma etching can make slots in silicon wafers orientation can be etched, but with this one Plasma etching limits the aspect ratio to about 1/30. Require etching depths in the order of the thickness of the pane extremely long etching times.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einbringen von Schlitzen in Siliziumscheiben zu schaffen, das es ermöglicht, Schlitze beliebiger Ausrichtung und hoher Apsektverhältnisse einfach und rasch einzubringen, ohne die Gefahr einer starken konischen Aufätzung.The invention is therefore based on the object of a method to create slots in silicon wafers, which allows slots of any orientation and high Aspect ratios can be introduced quickly and easily without the Risk of severe conical etching.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zunächst in einem ersten Arbeitsgang längs der Schlitze eng benachbarte Lochstrukturen durch eine Porenätzung erzeugt werden und dass anschließend die Lochstrukturen durch eine chemische Ätzung zu Schlitzen verbunden werden.To achieve this object, the invention provides that initially in a first step along the slots closely adjacent hole structures created by pore etching and that then the hole structures by a chemical etching can be connected to slots.

Dieses erfindungsgemäße zweistufige Verfahren, bei dem die Lochstrukturen bevorzugt durch eine elektrochemische Porenät zung erzeugt werden, nutzt zunächst den Vorteil der Porenät zung, die auf <100<Scheiben (Standardmaterial der Halbleiter fertigung) durchgeführt wird. Durch Anwendung einer zusätzli chen chemischen Ätzung, vorzugsweise einer langsamen chemi schen Ätzung, können die Lochstrukturen zu Schlitzen verbun den werden, wobei die Art der langsamen chemischen Ätzung ausschlaggebend dafür ist, ob echte Schlitze mit im wesentli chen zur Oberfläche der Scheiben senkrechten Schlitzseiten wänden entstehen oder ob eine starke konische Aufätzung er folgt.This two-step process according to the invention, in which the Hole structures preferably through an electrochemical pore structure generation, first takes advantage of the pore tongue on <100 <wafers (standard material of semiconductors manufacturing) is carried out. By using an additional Chen chemical etching, preferably a slow chemical etching, the hole structures can combine to form slits the being, the type of slow chemical etching the decisive factor here is whether real slots have essentially surfaces perpendicular to the surface of the panes walls or whether there is a strong conical etching follows.

Umfangreiche der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Ver suche haben dabei ergeben, dass bei Verwendung einer alkali schen Ätze beispielsweise einer 2%igen KOH-Ätze bei Raumtem peratur über ca. 100 Stunden eine chemische Nachätzung der durch die Porenätzung erzeugten Lochstrukturen erfolgt, die über die Porentiefe hinreichend isotrop ist, um eine konische Aufätzung der Schlitze zu vermeiden. Andere Ätzen, z. B. kon zentrierte, alkalische Lösungen, HF/HNO₃ Gemische oder höhere Temperaturen führen immer zu einer nachteiligen konischen Aufätzung der Strukturen.Extensive tests on which the present invention is based have shown that when using an alkali etch, for example a 2% KOH etch at room temperature for about 100 hours, chemical etching of the hole structures produced by the pore etching takes place, which is sufficient over the pore depth is isotropic in order to avoid a conical etching of the slots. Other etching, e.g. B. concentrated, alkaline solutions, HF / HNO ₃ mixtures or higher temperatures always lead to a disadvantageous conical etching of the structures.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausfüh rungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention he give two executions from the following description Example and based on the drawing. Show:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Siliziumscheibe mit durch Porenätzung eingebrachten Lochstrukturen, Fig. 1 is a plan view of a silicon wafer having introduced through pore etching hole structures,

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine Siliziumscheibe nach dem Verbinden der Lochstrukturen durch eine nachfolgen de langsame chemische Ätzung, Fig. 2 is a plan view of a silicon wafer after the bonding of the hole structures through a chemical follow de slow etching,

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Scheibe mit Lochstrukturen für kreuzförmige Schlitze, und Fig. 3 is a plan view of a disc with hole structures for cross-shaped slots, and

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Scheibe nach Fig. 3 nach der Aufätzung der Lochstrukturen. Fig. 4 is a plan view of the disc of FIG. 3 after the hole structures are etched.

Die Fig. 1 zeigt die Geometrie zur Herstellung der Lochstruk turen, die in einem ersten Arbeitsgang bevorzugt durch eine elektrochemische Porenätzung erzeugt werden. Dabei ist sowohl die Dimension der Struktur als auch die relative Orientierung in Bezug auf die kristallographischen Achsen des Siliziums angegeben. Fig. 1 shows the geometry for the production of the Loch structures, which are preferably generated in a first operation by an electrochemical pore etching. Both the dimension of the structure and the relative orientation in relation to the crystallographic axes of the silicon are given.

Die Fig. 2 zeigt die aufgeätzte Struktur, wie sie durch eine Ätzung mit 2% KOH + Propanol über 96 Stunden erzielt wurde. Die Ätzrate betrug dabei ca. 40 nm/h. Fig. 2 shows the etched structure as was obtained by etching with KOH + 2% propanol over 96 hours. The etching rate was approximately 40 nm / h.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Geometrie zur Herstellung von kreuzförmigen Schlitzstrukturen, wie sie mit den bisherigen Ätzverfahren - mit Ausnahme des nur sehr langsamen und auch nur ein begrenztes Aspektverhältnis ermöglichenden Plasmaät zens - überhaupt nicht erzielt werden konnten. Auch in diesem Fall sind im Makroporenraster, also der durch Porenätzung er zeugten Lochstruktur gemäß Fig. 3 und wiederum die Dimensio nen der Struktur sowie die relative Orientierung im Bezug auf die kristallographischen Achsen des Siliziums angegeben. Figs. 3 and 4 show the geometry for the preparation of cross-shaped slot structures, as with the previous etching processes - the very slow except, and only a limited aspect ratio permitting Plasmaät zen - at all could not be obtained. In this case, too, the macro-pore grid, that is to say the hole structure produced by pore etching according to FIG. 3, and again the dimensions of the structure and the relative orientation with respect to the crystallographic axes of the silicon are indicated.

Claims

1. Verfahren zum Einbringen von Schlitzen in Siliziumschei ben durch Ätzung, dadurch gekenn zeichnet, dass zunächst längs der Schlitze eng be nachbarte Lochstrukturen durch eine Porenätzung erzeugt wer den und dass anschließend die Lochstrukturen durch eine che mische Ätzung zu Schlitzen verbunden werden.1. Method for introducing slots in silicon wafers by etching, characterized in that initially closely adjacent hole structures are produced along the slots by pore etching and that the hole structures are then connected to slots by chemical etching.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Lochstrukturen durch eine elektrochemische Porenätzung erzeugt werden.2. The method according to claim 1, characterized ge indicates that the hole structures through an electrochemical pore etching can be generated.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden der Loch strukturen zu den Schlitzen durch eine langsame chemische Ät zung erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized that connecting the hole structures to the slots through a slow chemical etch is done.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeich net durch die Verwendung einer vorzugsweise stark verdünnten alkalischen Ätze.4. The method according to claim 3, characterized net by using a preferably highly diluted alkaline etching.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die langsame alkalische Ät zung mittels einer 2% KOH-Ätze bei Raumtemperatur ca. 100 Stunden erfolgt.5. The method according to claim 4, characterized ge indicates that the slow alkaline etch with a 2% KOH etching at room temperature approx. 100 Hours.